JP2006179746A - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 バイポーラ・ディスターブを抑制した半導体記憶装置を提供する。
【解決手段】 半導体記憶装置は、絶縁性基板とこの上に形成された半導体層とを有する半導体素子基体と、前記半導体素子基体に形成されて電気的にフローティングのチャネルボディのキャリア蓄積状態によりデータ記憶を行うメモリセルが配列され、各ソース及びドレイン領域が一方向に隣接する2メモリセルにより共有されるセルアレイと、前記メモリセルのソース及びドレイン領域の表面に形成されたシリサイド膜とを有し、前記メモリセルは、ソース及びドレイン領域の少なくとも一方の少なくとも一部の幅がチャネル領域の幅より小さい状態に形成されている。
【選択図】 図10

Description

この発明は、半導体記憶装置に係り、特にSOI基板に形成されて電気的にフローティングのチャネルボディを有し、そのチャネルボディのキャリア蓄積状態によりデータ記憶を行うメモリセルを用いた半導体記憶装置に関する。
最近、従来のDRAM代替を目的として、より単純なセル構造でダイナミック記憶を可能とした半導体メモリが提案されている。そのメモリセル(セルトランジスタ)は、SOI基板に形成された電気的にフローティングのボディ(チャネルボディ)を持つ一つのMOSトランジスタにより構成される。このメモリセルは、ボディに過剰の多数キャリアが蓄積された状態を第1データ状態(例えば、データ“1”)、ボディから過剰の多数キャリアが放出された状態を第2データ状態(例えば、データ“0”)として、二値記憶を行う(特許文献1参照)。
以下、このようなメモリセルを“FBC(Floating Body Cell)”といい、FBCを用いた半導体メモリを“FBCメモリ”という。FBCメモリは、通常のDRAMのようにキャパシタを用いないから、メモリセルアレイの構造が単純であり、単位セル面積が小さく、従って高集積化が容易であるという長所を持つ。
FBCメモリのデータ“1”書き込みには、メモリセルのドレイン近傍でのインパクトイオン化を利用する。メモリセルに大きなチャネル電流が流れるバイアス条件を与えて、インパクトイオン化により発生する多数キャリア(メモリセルがnチャネルのときは、ホール)をボディに蓄積する。データ“0”書き込みは、ドレインとボディの間のPN接合を順バイアス状態として、ボディの多数キャリア(ホール)をドレイン側に引き抜くことにより行われる。
ボディのキャリア蓄積状態の相違は、メモリセルのしきい値電圧の相違として現れる。従って、ある読み出し電圧をゲートに与えて、セル電流の有無又は大小を検出することにより、データ“0”,“1”をセンスすることができる。ボディのキャリア蓄積状態は、ゲートに所定の保持電圧を与えることにより、保持することができる。
FBCメモリの高密度化のためには、ビット線方向に並ぶメモリセルは、隣接セルの間に素子分離領域を設けることなく、隣接セルがソース/ドレイン層を共有する形で配列されることが望ましい。しかし、この様なセルアレイを用いると、データの信頼性が問題になる。
具体的にこの問題を、図20を用いて説明する。図20は、ビット線(BL)方向に隣接する二つのメモリセルMTi,MTi+1を示している。シリコン基板1上に絶縁膜2を介して形成されたp型シリコン層3をチャネルボディとして、メモリセルが形成されている。二つのメモリセルMTi,MTi+1のゲート電極4はそれぞれ、紙面に直交する方向に連続するワード線WLi,WLi+1を構成する。
二つのメモリセルMTi,MTi+1は、一つのn型拡散層(ドレイン層)5を共有し、これにビット線BLが接続される。またこれらのメモリセルのもう一方のn型拡散層(ソース層)5は、それぞれこれらに隣接するセルのソース層と共有とされる。
図には、メモリセルMTi,MTi+1の一方MTiで“0”書き込みを行った場合のチャネルボディの電荷移動の様子を示している。このとき、ビット線BLに接続されたドレイン拡散層5とチャネルボディ3の間を順バイアスすることにより、メモリセルMTiのチャネルボディ3の多数キャリアであるホール(図では、“+”記号で示している)が拡散層5に引き抜かれる。
このとき、ドレイン拡散層5に引き抜かれたホールの一部はその拡散層5を通過し、隣接するメモリセルMTi+1のチャネルボディ3まで注入される。即ち、メモリセルMTi,MTi+1のチャネルボディ間に形成される寄生pnpトランジスタが動作する結果、メモリセルMTi+1が“0”データを保持している場合にここに誤って“1”データが書かれる可能性がある。このデータ破壊(誤書き込み)は、寄生パイポーラトランジスタに起因するため、“バイポーラ・ディスターブ”といわれる。
特開2003−68877号公報
以上のようにFBCメモリは、高密度化を実現しようとすると、隣接セル間の干渉によりデータの信頼性が低下する、バイポーラ・ディスターブが問題になる。この問題を解決するには、隣接セル間を完全に素子分離すればよいが、これは、FBCメモリの高密度という長所を大きく損なう。従ってFBCメモリの長所を損なうことなく、メモリセルのバイポーラ・ディスターブを低減する手法が望まれる。
この発明は、バイポーラ・ディスターブを抑制した半導体記憶装置を提供することを目的とする。
この発明の一態様による半導体記憶装置は、
絶縁性基板とこの上に形成された半導体層とを有する半導体素子基体と、
前記半導体素子基体に形成されて電気的にフローティングのチャネルボディのキャリア蓄積状態によりデータ記憶を行うメモリセルが配列され、各ソース及びドレイン領域が一方向に隣接する2メモリセルにより共有されるセルアレイと、
前記メモリセルのソース及びドレイン領域の表面に形成されたシリサイド膜とを有し、
前記メモリセルは、ソース及びドレイン領域の少なくとも一方の少なくとも一部の幅がチャネル領域の幅より小さい状態に形成されている。
この発明によると、バイポーラ・ディスターブを抑制した半導体記憶装置を提供することができる。
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。
[実施の形態1]
図1,図2及び図3は、一実施の形態によるFBCメモリに用いられる半導体素子基体10のセルアレイ領域の平面図とそのI−I’及びII−II’断面図である。素子基体10は、絶縁性基板とこの上に形成されたp型シリコン層13とを有する、いわゆるSOI(Silicon-On-Insulator)基板である。絶縁性基板はこの例ではシリコン酸化膜等の絶縁膜12で覆われたシリコン基板11である。例えば、シリコン層13の膜厚は、50〜60nm(例えば55nm)であり、シリコン酸化膜12は25nmである。
シリコン層13は、略ストライプ状にパターニングされて、それぞれの間には素子分離絶縁膜14が埋め込まれる。即ち、各シリコン層13は、絶縁膜12により基板11から分離されると共に、相互に絶縁膜14により分離された素子形成領域となる。
各シリコン層(素子形成領域)13は、図1に示すように、幅W1の第1のシリコン領域13aと、これより小さい幅W2の第2のシリコン領域13bとが交互に所定ピッチで配列された状態にパターニングされる。第1のシリコン領域13aは、メモリセルのゲート電極が形成されてチャネル領域となる部分であり、その幅W1はいわゆる“チャネル幅”となる。第2のシリコン領域13bは、ソース及びドレイン形成領域である。具体例を挙げれば、W1=150nm、W2=100nmである。
図4,図5及び図6は、この様な素子基体10に形成されたセルアレイのレイアウトと、そのI−I’及びII−II’断面図を示している。メモリセル(セルトランジスタ)のゲート電極16は、シリコン層(素子形成領域)13の第1のシリコン領域13aを横切って連続するように形成されて、ワード線WLとなる。ゲート電極16に自己整合されて、第2のシリコン領域13bに重なるようにソース及びドレイン領域15が形成されて、それぞれ電気的にフローティングのp型チャネルボディを持つメモリセルが構成される。
ソース/ドレイン領域15は、具体的には、ゲート電極16に自己整合されたn型拡散層15aと、ゲート電極16の側壁に形成された絶縁スペーサ17に自己整合されたn型拡散層15bとから構成される。これらのソース/ドレイン領域15は、ワード線WLと直交する方向に隣接する2セルの間で共有される。
メモリセルのゲート電極16及びソース/ドレイン領域15の表面にはそれぞれ、自己整合されたシリサイド膜(サリサイド膜)18が形成されている。シリサイド膜18は、ニッケル等の金属膜をシリコン層上に形成し、熱処理を行って金属とシリコンを反応させることにより、形成される。この反応工程では、シリサイド化される領域の幅が狭い程、深くまで反応が進みシリサイド化される。
この実施の形態のセルアレイ領域では、p型シリコン層13のうちソース/ドレイン領域の幅W2を予め小さく設定している。このために、メモリセルのソース/ドレイン領域15のシリサイド膜18が、周辺回路でのそれに比べて厚くなる。この点は、後に具体的に説明する。
セルアレイ領域は、シリコン窒化膜等のバリア膜により覆われて、その上に層間絶縁膜19が形成される。この層間絶縁膜19上にメタル配線であるビット線(BL)21が形成される。ビット線21は、ワード線WLと交差する方向に連続するように形成され、コンタクトを介してメモリセルのソース/ドレイン領域15の一方(ドレイン領域)に接続される。層間絶縁膜19内には、ソース/ドレイン領域15の他方(ソース領域)をワード線WLの方向に共通接続するソース線(SL)20が埋め込まれる。
この実施の形態の製造工程を、図7〜図9を参照して説明する。これらの図は、図5の断面に対応する工程断面図である。
図7に示すように、p型シリコン層13の表面にゲート酸化膜31を形成した後、CVD(Chemical Vapor Deposition)によるゲート電極膜例えば多結晶シリコン膜の堆積とRIE(Reactive Ion Etching)によるパターニングにより、ゲート電極16を形成する。その後、イオン注入を行って、ソース/ドレイン領域にゲート電極16に自己整合されたn型拡散層15aを形成する。n型層15aは、p型シリコン層13の底部、即ち絶縁膜12に達する深さに形成する。
その後、CVD法等によりシリコン窒化膜の堆積とRIEによるエッチバックにより、図8に示すように、ゲート電極16の側壁に絶縁スペーサ17を形成する。更に、再度イオン注入を行って、ソース/ドレイン領域に絶縁スペーサ17に自己整合されたn型層15bを形成する。n型層15bもp型シリコン層13の底部に達する深さに形成する。
その後、ゲート電極16とソース/ドレイン領域15上の酸化膜エッチングを行い、ニッケル等の金属膜堆積とアニール処理を行うことにより、図9に示すように、ゲート電極16とソース/ドレイン領域15の表面にそれぞれシリサイド膜18を形成する。ソース/ドレイン領域15は、幅が狭いために、そのシリサイド膜18は、周辺回路領域でのそれに比べて厚くなる。
この後は図示しないが、層間絶縁膜堆積とメタル配線形成工程が行われる。
以上のようにこの実施の形態のFBCメモリでは、ソース/ドレイン領域15の幅を小さくしている結果、その表面に形成されるシリサイド膜18は厚くなる。即ち、ソース/ドレイン領域幅の低減と、その領域のシリコン層厚みの低減の結果として、ソース/ドレイン領域の横方向抵抗が大きくなり、これがバイポーラ・ディスターブを抑制する。またソース/ドレイン領域15にシリサイド膜18を形成すると、ソース/ドレイン領域15に結晶欠陥が導入されて、これがキャリア寿命を短くするように作用する。この作用も、バイポーラ・ディスターブの低減に有効となる。
この実施の形態では、p型シリコン層(SOI膜)そのものを薄くしていない。もしp型シリコン層を現状より更に薄くすると、プロセスマージンが低下し、ソース/ドレイン拡散層形成のためのイオン注入条件の最適化が困難になり、シリサイドを形成してもソース/ドレイン抵抗が下がらない、といった不都合が生じる。この実施の形態によると、これらの不都合を回避することができる。
図10は、セルアレイ領域のメモリセルと周辺回路領域のロジックトランジスタのレイアウトを比較して示している。また図11は、図10におけるセルアレイ領域(I−I’)及び周辺回路領域(III−III’)の断面を示している。
セルアレイ領域の素子形成領域13は、第1のシリコン領域13a(チャネル領域)では幅がW1であり、第2のシリコン領域13b(ソース/ドレイン領域)では幅がW2(<W1)である。チャネル領域の外側にはマスク合わせずれに対するマージンΔLをとってある。これに対して、周辺回路領域では、ゲート電極26をメモリセルのゲート電極16と同じ幅とし、素子形成領域は一定幅W1を保つようにパターニングされている。
図11に示すように、周辺回路トランジスタのソース/ドレイン領域25には、メモリセルのソース/ドレイン領域15のn型拡散層15aとn型拡散層15bとそれぞれ同時に、n型拡散層25aとn型拡散層25bが形成される。このソース/ドレイン領域25の表面とゲート電極26の表面に、セルアレイのシリサイド膜18と同時にシリサイド膜28が形成される。
メモリセルのソース/ドレイン領域15は、周辺回路トランジスタのソース/ドレイン領域25に比べて幅が狭いために、ここに形成されるシリサイド膜18の膜厚d1は、周辺回路トランジスタのソース/ドレイン領域25に形成されるシリサイド膜28の膜厚d2に比べて大きくなる。具体的には例えば、d1=35nm,d2=25nmとなる。
p型シリコン層13の膜厚を前述のように、55nmとすれば、セルアレイ領域ではソース/ドレイン領域15にはシリサイド膜18の下に、約20nmのシリコン層が残る。これに対して、周辺回路領域では、ソース/ドレイン領域のシリサイド膜28の直下に残るシリコン層厚は、約30nmとなる。
従ってこの実施の形態によると、セルアレイ領域ではソース/ドレインの横方向抵抗増大によりバイポーラ・ディスターブを抑制することができ、一方周辺回路では、ソース/ドレイン抵抗の増大を抑えて、高速性能を実現することができる。
[実施の形態2]
上記実施の形態1では、メモリセルのソース/ドレイン領域の幅をチャネル領域幅に比べて小さくしたが、ソース/ドレイン領域のなかの配線コンタクト部のみ幅を小さくすることも有効である。
図12はそのような実施の形態2のセルアレイのレイアウトを示し、図13はそのI−I’断面図を示している。即ち、略ストライプ状に区画されたp型シリコン層(素子形成領域)13のチャネル領域となる第1のシリコン領域13aの幅をW1とし、チャネル領域から一定範囲のソース/ドレイン領域は幅W1を保持する。ソース/ドレイン領域のうち、ビット線(BL)及びソース線(SL)が接続される配線コンタクト領域となる第2のシリコン領域13bの幅を、W2(<W1)としている。
図13の断面は、基本的に先の実施の形態1の図9と同じである。ただし、ソース/ドレイン領域15に形成されるシリサイド膜18は、ソース/ドレイン領域15の幅がW1からW2に変化していることを受けて、配線コンタクト領域でその外側の領域より厚みが大きくなっている。
例えば、実施の形態1と同様に、p型シリコン層13の厚みを55nmとし、チャネル領域の幅をW1=150nm、ソース/ドレイン領域のなかの配線コンタクト領域の幅をW2=100nmとする。このとき、シリサイド膜18は、配線コンタクト領域で約35nmとなり、その下に残るシリコン層厚は約20nmとなる。
この実施の形態によっても実施の形態1と同様の効果が得られる。
[実施の形態3]
ここまでの実施の形態1,2では、ソース及びドレイン領域を共に幅を狭くしている。このことは、次のような理由で好ましい。即ち、ビット線BLが接続されるドレイン領域の横方向抵抗を大きくすることは、図20で説明したようなビット線電圧を下げた“0”書き込み時のバイポーラ・ディスターブ(即ち、ドレイン領域を共有する隣接セル間の干渉)を抑制する上で有効である。
一方、ソース領域を共有する隣接セル間にもバイポーラ・ディスターブが存在する。即ち、ビット線とワード線に同時に正電圧を与えて“1”書き込みを行う場合、目標とするチャネルボディに蓄積されるホールのいくらかは、そのままソース領域にまで注入され、更にそこを通って隣接するセルのチャネルボディまで到達する。目標とするチャネルボディ(p)がゲートからの容量カップリングにより正電圧になり、これに接するソース領域(n)が例えば接地電位に保持されていると、それらの間が順バイアスになり、寄生pnpトランジスタがオンになるからである。従って、目標セルとソース領域を共有するセルで誤って“1”書き込みが生じる可能性がある。
これらを考慮すると、ソース及びドレイン領域の幅を共に狭くすることは好ましい。しかしこの発明は、ソース及びドレイン領域の一方のみで、バイポーラ・ディスターブを抑制することも有効である。
例えば、図14は、チャネル領域とソース領域となる第1のシリコン領域13aを幅W1とし、ドレイン領域となる第2のシリコン領域13bを幅W2(<W1)とした実施の形態3のセルレイアウトを、図1及び図12と比較して示している。図15は、そのI−I’断面図である。実施の形態1と同様に、p型シリコン層13の厚みは50〜60nm(例えば55nm)とし、素子形成領域幅は、W1=150nm,W2=100nmとする。
図15に示すように、ソース及びドレイン領域15に形成されるシリサイド膜18の膜厚は、ドレイン領域側の方が厚くなる。即ち、ドレイン側のシリサイド膜厚をd1、ソース側のそれをd2として、d2<d1となる。図10及び図11で説明した実施の形態1と同様に周辺回路領域で素子形成領域幅をW1とすれば、この実施の形態3のメモリセルのソース側シリサイド膜厚d2は、周辺回路のロジックトランジスタのソース及びドレイン領域のシリサイド膜厚と同じとなる。
以上によりこの実施の形態によれば、メモリセルのドレイン領域側でのバイポーラ・ディスターブが抑制されることになる。
[実施の形態4]
図16は、ソース及びドレイン領域のうち、ドレイン側の配線コンタクト領域(ビット線コンタクト領域)のみが、幅W2の第2のシリコン領域13bに重ねられ、それ以外は幅W1の第1のシリコン領域13aに形成される例のレイアウトを示している。断面図は示さないが、この場合もp型シリコン層厚や、幅を狭くしたドレイン領域に形成されるシリサイド膜厚が実施の形態1,2と同程度になるものとして、ドレイン側の寄生バイポーラトランジスタに起因するデータ破壊が防止される。
[実施の形態5]
ここまでの実施の形態1−4においては、p型シリコン層13の厚みを50〜60nmとし、幅を狭くしたソース/ドレイン領域のシリサイド膜直下に残るシリコン層厚みが約20nm程度となるようにした。このソース/ドレイン領域のシリコン層厚みは、バイポーラ・ディスターブの抑制という観点からは薄いほどよい。
しかし、セルアレイの微細化が更に進んだ場合には不都合が生じる可能性がある。例えば上記実施の形態1−4において、p型シリコン層厚を40nm、そのチャネル領域幅をW1=120nm、ソース/ドレイン領域幅をW2=80nmとしたとする。このとき、ソース/ドレイン領域表面に形成されるシリサイド膜の厚みが35nmを越えると、その領域直下に残されるシリコン厚みは、5nm以下になる。これだけソース/ドレイン層厚みが薄くなると、ソース/ドレイン抵抗が大きくなり過ぎて、実用的な読み出し及び書き込み性能が得られなくなる。
この様な不都合を回避するためには、ソース/ドレイン領域に選択エピタキシャル成長によりシリコン層を形成する、いわゆる“エレヴェーテッド・ソース/ドレイン構造”を利用することが有効になる。
図17〜図19は、エレヴェーテッド・ソース/ドレイン構造を適用した実施の形態5のFBCメモリの製造工程を、実施の形態1の図7〜図9と対応させて示している。p型シリコン層13の厚みは、実施の形態1−4より薄く、例えば40nmとする。また、素子形成領域のレイアウトパターンは、図1,図12,図14或いは図16のいずれかであるとし、そのチャネル領域の幅はW1=120nm、ソース/ドレイン領域の狭い部分の幅はW2=80nmとする。
図17は、ゲート電極16をパターニングし、ソース/ドレイン領域にn型拡散層15aを形成した後、ゲート電極16の側壁に絶縁スペーサ17を形成した状態である。ここまでの製造工程は、実施の形態1と同様である。
この実施の形態ではこの後、図18に示すように、ソース/ドレイン領域表面にシリコン層40を選択的にエピタキシャル成長させる。シリコン層40の厚みは例えば15nm程度とする。ゲート電極16の表面にもシリコン層が成長するが、ここではこれを無視している。
この後、図19に示すように、イオン注入により、ソース/ドレイン領域に絶縁スペーサ17に自己整合されたn型層15bを形成する。更にニッケル等の金属膜形成とアニール処理により、ソース/ドレイン領域及びゲート電極表面に金属シリサイド膜18を形成する。
ソース/ドレイン領域に形成されるシリサイド膜18の膜厚を約35nmとすれば、その直下には約20nm、少なくとも15nmよりは厚いシリコン層を残すことができる。従ってこの実施の形態によれば、セルアレイがより微細化された場合にも、ソース/ドレイン抵抗を極端に増大させることなく、バイポーラ・ディスターブを抑制することが可能になる。
実施の形態1による半導体素子基板の平面図である。 図1のI−I’断面図である。 図1のII−II’断面図である。 実施の形態1によるセルアレイの平面図である。 図4のI−I’断面図である。 図4のII−II’断面図である。 実施の形態1のゲート電極及びn型拡散層形成工程を説明するための断面図である。 実施の形態1の絶縁スペーサ及びn型拡散層形成工程を説明するための断面図である。 実施の形態1のシリサイド膜形成工程を説明するための断面図である。 実施の形態1のセルアレイ領域と周辺回路領域の平面図である。 図10のセルアレイ領域(I−I’)と周辺回路領域(III−III’)の断面図である。 実施の形態2によるセルアレイの平面図である。 図12のI−I’断面図である。 実施の形態3によるセルアレイの平面図である。 図14のI−I’断面図である。 実施の形態4によるセルアレイの平面図である。 実施の形態5におけるゲート電極形成から絶縁スペーサ形成までの工程を説明するための断面図である。 同実施の形態におけるシリコン層のエピタキシャル成長工程を説明するための断面図である。 同実施の形態におけるシリサイド膜形成工程を説明するための断面図である。 従来のFBCメモリのバイポーラ・ディスターブを説明するための図である。
符号の説明
10…半導体素子基体、11…シリコン基板、12…絶縁膜、13…p型シリコン層(素子形成領域)、13a…第1のシリコン領域、13b…第2のシリコン領域、14…素子分離絶縁膜、15(15a,15b)…ソース及びドレイン領域、16…ゲート電極(ワード線)、17…絶縁スペーサ、18…金属シリサイド膜、19…層間絶縁膜、20…ソース線、21…ビット線、31…ゲート絶縁膜、40…シリコン層。

Claims (5)

  1. 絶縁性基板とこの上に形成された半導体層とを有する半導体素子基体と、
    前記半導体素子基体に形成されて電気的にフローティングのチャネルボディのキャリア蓄積状態によりデータ記憶を行うメモリセルが配列され、各ソース及びドレイン領域が一方向に隣接する2メモリセルにより共有されるセルアレイと、
    前記メモリセルのソース及びドレイン領域の表面に形成されたシリサイド膜とを有し、
    前記メモリセルは、ソース及びドレイン領域の少なくとも一方の少なくとも一部の幅がチャネル領域の幅より小さい状態に形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 前記メモリセルのソース及びドレイン領域の幅がチャネル領域の幅より小さい
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 前記メモリセルのソース及びドレイン領域のうち、配線コンタクト領域の幅がチャネル領域の幅より小さい
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  4. 絶縁性基板とこの上に形成された半導体層とを有し、それぞれ第1の半導体領域とそれより幅が小さい第2の半導体領域とが交互に所定ピッチで配列された状態となるように複数の素子形成領域が形成された半導体素子基体と、
    前記半導体素子基体に、電気的にフローティングのチャネルボディのキャリア蓄積状態によりデータ記憶を行うメモリセルが前記各素子形成領域内で隣接するセル間がソース及びドレイン領域を共有するように形成され、各メモリセルのゲート電極が前記第1の半導体領域を横切って形成されかつ、ソース及びドレイン領域の少なくとも一方の少なくとも一部が前記第2の半導体領域に形成されたセルアレイと、
    前記メモリセルのゲート電極及び、ソース及びドレイン領域に表面に形成されたシリサイド膜とを有する
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  5. 前記メモリセルのソース及びドレイン領域に、前記シリサイド膜が形成される前に、選択エピタキシャル成長によりシリコン層が形成されている
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体記憶装置。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008166724A (ja) * 2006-12-05 2008-07-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JP2009152407A (ja) * 2007-12-20 2009-07-09 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JP2009177080A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Toshiba Corp 半導体記憶装置
US7924644B2 (en) 2008-01-03 2011-04-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor memory device including floating body transistor memory cell array and method of operating the same
US7944759B2 (en) 2007-10-10 2011-05-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor memory device including floating body transistor
US7969808B2 (en) 2007-07-20 2011-06-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory cell structures, memory arrays, memory devices, memory controllers, and memory systems, and methods of manufacturing and operating the same
US8039325B2 (en) 2008-12-18 2011-10-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating semiconductor device having capacitorless one-transistor memory cell
US8054693B2 (en) 2008-12-17 2011-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Capacitorless dynamic memory device capable of performing data read/restoration and method for operating the same
US8134202B2 (en) 2008-05-06 2012-03-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Capacitorless one-transistor semiconductor memory device having improved data retention abilities and operation characteristics

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5118341B2 (ja) * 2006-12-22 2013-01-16 株式会社東芝 半導体記憶装置及びその製造方法
KR101406604B1 (ko) * 2007-01-26 2014-06-11 마이크론 테크놀로지, 인코포레이티드 게이트형 바디 영역으로부터 격리되는 소스/드레인 영역을 포함하는 플로팅-바디 dram 트랜지스터
CN101771051B (zh) * 2009-12-25 2011-09-14 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种浮体动态随机存储器的单元结构及其制作工艺

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0389555A (ja) * 1989-09-01 1991-04-15 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製法
US5293052A (en) * 1992-03-23 1994-03-08 Harris Corporation SOT CMOS device having differentially doped body extension for providing improved backside leakage channel stop
JPH0669515A (ja) * 1992-08-19 1994-03-11 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置
US6429120B1 (en) * 2000-01-18 2002-08-06 Micron Technology, Inc. Methods and apparatus for making integrated-circuit wiring from copper, silver, gold, and other metals
US6621725B2 (en) * 2000-08-17 2003-09-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device with floating storage bulk region and method of manufacturing the same
US20040099891A1 (en) * 2001-10-25 2004-05-27 Manoj Mehrotra Sub-critical-dimension integrated circuit features
US6689658B2 (en) * 2002-01-28 2004-02-10 Silicon Based Technology Corp. Methods of fabricating a stack-gate flash memory array

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008166724A (ja) * 2006-12-05 2008-07-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
US8853782B2 (en) 2006-12-05 2014-10-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US7969808B2 (en) 2007-07-20 2011-06-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory cell structures, memory arrays, memory devices, memory controllers, and memory systems, and methods of manufacturing and operating the same
US7944759B2 (en) 2007-10-10 2011-05-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor memory device including floating body transistor
JP2009152407A (ja) * 2007-12-20 2009-07-09 Toshiba Corp 半導体記憶装置
US7924644B2 (en) 2008-01-03 2011-04-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor memory device including floating body transistor memory cell array and method of operating the same
JP2009177080A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Toshiba Corp 半導体記憶装置
US8134202B2 (en) 2008-05-06 2012-03-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Capacitorless one-transistor semiconductor memory device having improved data retention abilities and operation characteristics
US8054693B2 (en) 2008-12-17 2011-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Capacitorless dynamic memory device capable of performing data read/restoration and method for operating the same
US8039325B2 (en) 2008-12-18 2011-10-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating semiconductor device having capacitorless one-transistor memory cell

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