JP2017228616A - Ferroelectric memory device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric memory device in which current leakage of a memory cell due to crystal defect can be prevented.SOLUTION: The ferroelectric memory device includes: a plurality of memory cells, each of which includes ferroelectric capacitor (4g to 4i) and transistor (4c, WL1 to WL6); and a separation gate (4b) which is formed in a semiconductor region among the plurality of memory cells via an insulating film. A fixed potential for electrically separating the plurality of memory cells is applied to the separation gate.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、強誘電体メモリ装置に関する。   The present invention relates to a ferroelectric memory device.

主表面を有する半導体基板と、半導体基板の主表面に形成された素子形成領域と、素子形成領域に形成された所定の複数の素子とを有する半導体装置が知られている(特許文献1参照)。複数の分離領域は、半導体基板の主表面に形成され、所定の複数の素子を電気的に分離する。複数の分離領域のぞれぞれは、素子形成領域内に島状に配設される。   There is known a semiconductor device having a semiconductor substrate having a main surface, an element formation region formed on the main surface of the semiconductor substrate, and a plurality of predetermined elements formed in the element formation region (see Patent Document 1). . The plurality of isolation regions are formed on the main surface of the semiconductor substrate and electrically isolate a predetermined plurality of elements. Each of the plurality of isolation regions is arranged in an island shape in the element formation region.

また、アレイ状に配列した複数個の半導体メモリセル及び行方向で隣り合う半導体メモリセル同士を素子分離し列方向に延びる素子分離用シールド電極を備えたメモリセル領域を有する半導体記憶装置が知られている(特許文献2参照)。周辺回路領域には、素子分離絶縁膜を有し半導体メモリセルとのデータの授受を行う周辺回路が設けられる。メモリセル領域と周辺回路領域との境界において素子分離用シールド電極が素子分離絶縁膜上まで延びている。   Also known is a semiconductor memory device having a plurality of semiconductor memory cells arranged in an array and a memory cell region having element isolation shield electrodes extending in the column direction by isolating semiconductor memory cells adjacent in the row direction. (See Patent Document 2). In the peripheral circuit region, a peripheral circuit having an element isolation insulating film for transferring data to and from the semiconductor memory cell is provided. An element isolation shield electrode extends over the element isolation insulating film at the boundary between the memory cell region and the peripheral circuit region.

また、半導体基板に形成された第1の素子分離構造と第2の素子分離構造とを有する半導体装置が知られている(特許文献3参照)。半導体基板は、第1の素子分離構造により画定される第1の素子活性領域と第2の素子分離構造により画定される第2の素子活性領域を有する。第1の素子分離構造は、半導体基板に形成された第1の溝部から構成されており、第1の溝部内に形成された第1の空洞領域を備える。第2の素子分離構造は、絶縁膜からなる素子分離構造、電極を備えたフィールドシールド素子分離構造の何れか一方の素子分離構造で構成されている。   A semiconductor device having a first element isolation structure and a second element isolation structure formed on a semiconductor substrate is known (see Patent Document 3). The semiconductor substrate has a first element active region defined by the first element isolation structure and a second element active region defined by the second element isolation structure. The first element isolation structure includes a first groove formed in the semiconductor substrate, and includes a first cavity region formed in the first groove. The second element isolation structure is composed of any one of an element isolation structure made of an insulating film and a field shield element isolation structure having electrodes.

特開2006−294919号公報JP 2006-294919 A 特開2001−210729号公報JP 2001-210729 A 特開平11−126819号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-126819

強誘電体メモリ装置は、各々が強誘電体容量及びトランジスタを含む複数のメモリセルを有する。複数のメモリセルの間の半導体基板に溝を掘り、シリコン酸化膜を埋めことにより、複数のメモリセルを電気的に分離することができる。しかし、強誘電体メモリ装置の微細化が進み、設計ルールが小さくなると、半導体基板とシリコン酸化膜の熱膨張係数の違いにより結晶欠陥が生じ、メモリセルの電流リークが発生する。   A ferroelectric memory device has a plurality of memory cells each including a ferroelectric capacitor and a transistor. A plurality of memory cells can be electrically isolated by digging a trench in a semiconductor substrate between the plurality of memory cells and filling a silicon oxide film. However, if the ferroelectric memory device is miniaturized and the design rule is reduced, crystal defects are generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate and the silicon oxide film, and current leakage of the memory cell occurs.

1つの側面では、本発明の目的は、結晶欠陥によるメモリセルの電流リークを防止することができる強誘電体メモリ装置を提供することである。   In one aspect, an object of the present invention is to provide a ferroelectric memory device capable of preventing current leakage of a memory cell due to crystal defects.

強誘電体メモリ装置は、各々が強誘電体容量及びトランジスタを含む複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルの間の半導体領域の上に、絶縁膜を介して形成される分離用ゲートとを有し、前記分離用ゲートには、前記複数のメモリセルを電気的に分離するための固定電位が印加される。   A ferroelectric memory device includes a plurality of memory cells each including a ferroelectric capacitor and a transistor, and an isolation gate formed on a semiconductor region between the plurality of memory cells via an insulating film. And a fixed potential for electrically isolating the plurality of memory cells is applied to the isolation gate.

1つの側面では、結晶欠陥によるメモリセルの電流リークを防止することができる。   In one aspect, memory cell current leakage due to crystal defects can be prevented.

図1(A)〜(C)は、第1の実施形態による強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。1A to 1C are layout diagrams illustrating a configuration example of the ferroelectric memory device according to the first embodiment. 図2(A)〜(C)は、ワード線、ビット線及び強誘電体容量のパターン例を示すレイアウト図である。2A to 2C are layout diagrams showing pattern examples of word lines, bit lines, and ferroelectric capacitors. 図3(A)及び(B)は、強誘電体メモリ装置の構成例を示す断面図である。3A and 3B are cross-sectional views showing a configuration example of the ferroelectric memory device. 図4は、メモリセルの構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the memory cell. 図5は、強誘電体容量のヒステリシス特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing hysteresis characteristics of the ferroelectric capacitor. 図6(A)及び(B)は、STI技術によりメモリセル間を分離する強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。FIGS. 6A and 6B are layout diagrams showing a configuration example of a ferroelectric memory device that separates memory cells by the STI technique. 図7(A)及び(B)は、強誘電体メモリ装置の構成例を示す断面図である。7A and 7B are cross-sectional views showing a configuration example of the ferroelectric memory device. 図8(A)〜(C)は、第2の実施形態による強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。8A to 8C are layout diagrams illustrating a configuration example of the ferroelectric memory device according to the second embodiment. 図9(A)及び(B)は、強誘電体メモリ装置の構成例を示す断面図である。9A and 9B are cross-sectional views showing a configuration example of the ferroelectric memory device. 図10(A)〜(C)は、第3の実施形態による強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。10A to 10C are layout diagrams illustrating a configuration example of the ferroelectric memory device according to the third embodiment. 図11(A)及び(B)は、強誘電体容量のパターン例を示すレイアウト図である。FIGS. 11A and 11B are layout diagrams showing pattern examples of ferroelectric capacitors. 図12(A)及び(B)は、強誘電体メモリ装置の構成例を示す断面図である。12A and 12B are cross-sectional views showing a configuration example of a ferroelectric memory device. 図13は、第4の実施形態による強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。FIG. 13 is a layout diagram showing a configuration example of the ferroelectric memory device according to the fourth embodiment. 図14(A)及び(B)は、強誘電体メモリ装置の構成例を示す断面図である。14A and 14B are cross-sectional views showing a configuration example of a ferroelectric memory device.

(第1の実施形態)
図1(A)は、第1の実施形態による強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。図1(B)は、半導体基板(シリコン基板)の拡散領域FL及び素子分離のためのシリコン酸化膜4aを示すレイアウト図である。図1(C)は、メモリセル間を分離すためのポリシリコン層の分離用ゲート4bを示すレイアウト図である。図2(A)は、ポリシリコン層のワード線WL1〜WL6を示すレイアウト図である。図2(B)は、ビット線BL1〜BL4を示すレイアウト図である。図2(C)は、強誘電体容量の下部電極4g、強誘電体膜4h及び上部電極4iを示すレイアウト図である。図3(A)は、図1(A)のA−A線に沿った断面図である。図3(B)は、図1(A)のB−B線に沿った断面図である。図4は、メモリセルの構成例を示す回路図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a layout diagram illustrating a configuration example of the ferroelectric memory device according to the first embodiment. FIG. 1B is a layout diagram showing a diffusion region FL of a semiconductor substrate (silicon substrate) and a silicon oxide film 4a for element isolation. FIG. 1C is a layout diagram showing a polysilicon layer isolation gate 4b for isolating memory cells. FIG. 2A is a layout diagram showing word lines WL1 to WL6 of the polysilicon layer. FIG. 2B is a layout diagram showing the bit lines BL1 to BL4. FIG. 2C is a layout diagram showing the lower electrode 4g, the ferroelectric film 4h and the upper electrode 4i of the ferroelectric capacitor. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the memory cell.

強誘電体メモリ装置は、電源を切断しても情報を保持することができる不揮発性メモリであり、フラッシュメモリやEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)よりも書き込み可能回数が10万倍以上多く、なおかつ書き込み時の高速性と低消費電力性を有する。図3(A)及び(B)に示すように、ワード線WL1〜WL6の上に、立体的にビット線BL1〜BL4並びに強誘電体容量の下部電極4g、強誘電体膜4h及び上部電極4iを設けることにより、大容量の強誘電体メモリ装置を実現することができる。強誘電体メモリ装置は、COB(Cell Over Bit line)と呼ばれるスタック型メモリセルを有する。   A ferroelectric memory device is a non-volatile memory that can retain information even when the power is turned off, and has 100,000 times more writable times than flash memory or EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). In addition, it has high speed and low power consumption during writing. As shown in FIGS. 3A and 3B, the bit lines BL1 to BL4, the ferroelectric capacitor lower electrode 4g, the ferroelectric film 4h and the upper electrode 4i are three-dimensionally formed on the word lines WL1 to WL6. By providing this, a large-capacity ferroelectric memory device can be realized. A ferroelectric memory device has a stack type memory cell called COB (Cell Over Bit line).

ストレージコンタクトSCは、二重丸で示す。ビット線コンタクトBLCは、一重丸で示す。強誘電体メモリ装置は、2次元状の複数のメモリセルを有する。図4に示すように、例えば、1個のメモリセルは、強誘電体容量C1及び電界効果トランジスタTr1を有する。ワード線WL1は、電界効果トランジスタTr1のゲートを構成する。ビット線BL1は、ビット線コンタクトBLCを介して、電界効果トランジスタTr1のドレイン4cに接続される。強誘電体容量C1は、図3(A)及び(B)の下部電極4g、強誘電体膜4h及び上部電極4iを有し、電界効果トランジスタTr1のソース4c及びプレート線CP1間に接続される。同様に、複数のメモリセルは、ワード線WL1〜WL6とビット線BL1〜BL4の交差部に設けられる。複数のメモリセルの各々は、強誘電体容量C1等及び電界効果トランジスタTr1等を有する。   The storage contact SC is indicated by a double circle. The bit line contact BLC is indicated by a single circle. A ferroelectric memory device has a plurality of two-dimensional memory cells. As shown in FIG. 4, for example, one memory cell includes a ferroelectric capacitor C1 and a field effect transistor Tr1. The word line WL1 constitutes the gate of the field effect transistor Tr1. The bit line BL1 is connected to the drain 4c of the field effect transistor Tr1 via the bit line contact BLC. The ferroelectric capacitor C1 includes the lower electrode 4g, the ferroelectric film 4h, and the upper electrode 4i shown in FIGS. 3A and 3B, and is connected between the source 4c of the field effect transistor Tr1 and the plate line CP1. . Similarly, the plurality of memory cells are provided at intersections of the word lines WL1 to WL6 and the bit lines BL1 to BL4. Each of the plurality of memory cells includes a ferroelectric capacitor C1 and the like, a field effect transistor Tr1 and the like.

図5は、強誘電体容量C1のヒステリシス特性を示す図である。横軸は、プレート線CP1の電位からビット線BL1の電位を減算した電位差Vを示す。縦軸は、強誘電体容量C1から放出される分極量Qを示す。   FIG. 5 is a diagram showing hysteresis characteristics of the ferroelectric capacitor C1. The horizontal axis indicates the potential difference V obtained by subtracting the potential of the bit line BL1 from the potential of the plate line CP1. The vertical axis represents the amount of polarization Q emitted from the ferroelectric capacitor C1.

ワード線WL1が0V、ビット線BL1が0V、プレート線CP1が0Vの状態をスタンバイ状態とする。この時、強誘電体容量C1は、状態501又は505である。状態501は、残留分極 −Prを有し、“1”のデータの記憶状態である。状態505は、残留分極 +Prを有し、“0”のデータの記憶状態である。状態502及び506は、分極量Qが実効的に0になる状態である。状態502の強誘電体容量C1の両端の電位差Vは、抗電圧+Vcである。状態506の強誘電体容量C1の両端の電位差Vは、抗電圧−Vcである。状態503及び507は、強誘電体容量C1が分極反転するのに十分な電圧を与えられた時の状態である。状態501→502→503の変化及び状態505→506→507の変化は、分極状態が反転しているのでスイッチング領域と呼ぶ。また、状態503と505の間の変化及び状態507と501の間の変化は、分極方向が変わらずに分極量のみが増減するのでリニア領域と呼ぶ。   A state in which the word line WL1 is 0V, the bit line BL1 is 0V, and the plate line CP1 is 0V is a standby state. At this time, the ferroelectric capacitor C1 is in the state 501 or 505. The state 501 is a storage state of data “1” having remanent polarization −Pr. The state 505 is a storage state of data “0” having remanent polarization + Pr. States 502 and 506 are states in which the polarization quantity Q is effectively zero. The potential difference V between both ends of the ferroelectric capacitor C1 in the state 502 is the coercive voltage + Vc. The potential difference V between both ends of the ferroelectric capacitor C1 in the state 506 is the coercive voltage −Vc. States 503 and 507 are states when a voltage sufficient to reverse the polarization of the ferroelectric capacitor C1 is applied. The change in the state 501 → 502 → 503 and the change in the state 505 → 506 → 507 are called switching regions because the polarization state is reversed. Further, the change between the states 503 and 505 and the change between the states 507 and 501 are called linear regions because only the amount of polarization increases and decreases without changing the polarization direction.

次に、強誘電体メモリ装置の読み出し動作について説明する。強誘電体メモリ装置は、読み出し動作では、外部より入力されたアドレス信号に従って、ワード線とプレート線を選択する。ここでは、ワード線WL1及びプレート線CP1が選択される例を説明する。ワード線WL1が選択により高電位となり、電界効果トランジスタTr1が導通状態になると、強誘電体容量C1がビット線BL1に接続される。この状態で、プレート線CP1が高電位になると、強誘電体容量C1は、“1”の記憶状態501の場合には、状態501から状態502を経由して状態503に至る。この際に、強誘電体容量C1は、分極反転することにより、ビット線BL1に“1”の多量の読み出し電荷511を放出する。これに対し、強誘電体容量C1は、“0”の記憶状態505である場合には、状態505から状態503に至る。この際には、強誘電体容量C1は、分極反転が起こらないので、ビット線BL1に“0”の少量の読み出し電荷512を放出する。プレート線CP1に分極反転以上の電圧を印加しても、状態503からリニア領域の状態504に移動するだけであり、メモリセルから読み出される電荷511と電荷512の差は変わらない。強誘電体メモリ装置は、“1”の電荷511と“0”の電荷512の差電圧をセンスアンプにより増幅し、メモリセルの記憶データを外部に出力する。   Next, a read operation of the ferroelectric memory device will be described. In the read operation, the ferroelectric memory device selects a word line and a plate line according to an address signal input from the outside. Here, an example in which the word line WL1 and the plate line CP1 are selected will be described. When the word line WL1 becomes high potential by selection and the field effect transistor Tr1 becomes conductive, the ferroelectric capacitor C1 is connected to the bit line BL1. In this state, when the plate line CP1 becomes a high potential, the ferroelectric capacitor C1 reaches the state 503 from the state 501 through the state 502 in the case of the storage state 501 of “1”. At this time, the ferroelectric capacitor C1 discharges a large amount of read charge 511 of “1” to the bit line BL1 by reversing the polarization. On the other hand, the ferroelectric capacitor C1 reaches the state 503 from the state 505 when the storage state 505 is “0”. At this time, since the polarization inversion does not occur in the ferroelectric capacitor C1, a small amount of read charge 512 of “0” is released to the bit line BL1. Even if a voltage equal to or higher than the polarization inversion is applied to the plate line CP1, only the state 503 moves to the state 504 in the linear region, and the difference between the charges 511 and 512 read from the memory cell does not change. The ferroelectric memory device amplifies a difference voltage between a charge 511 of “1” and a charge 512 of “0” by a sense amplifier, and outputs data stored in the memory cell to the outside.

次に、強誘電体メモリ装置の再書き込み動作について説明する。上記の読み出し動作は、破壊読み出しであり、メモリセルの記憶状態が消去されてしまう。そこで、再書き込み動作が必要になる。センスアンプが増幅した上記の差電圧は、ビット線BL1を介して強誘電体容量C1へ再書き込みされる。“1”のデータを読み出した場合、ビット線BL1は高電圧になり、“0”のデータを読み出した場合、ビット線BL1は低電圧になる。例えば、“1”のデータに対応する高電圧は、外部からの電源電位又は外部電源の電位を降圧回路により所望の電位まで降圧した降圧電位である。また、“0”のデータに対応する低電圧は、基準電位VSSである。メモリセルにおいて、読み出し時に十分な差電圧を得るには、強誘電体容量C1への再書き込みにある程度の電位を必要とする。例えば、180nmの設計ルールで設計されたメモリセルの場合、1.8V程度の書き込み電圧が必要であり、メモリセルに1.8Vの電界効果トランジスタTr1を用いて、ビット線BL1とプレート線CP1を1.8Vでドライブしている。また、ワード線WL1には、強誘電体容量C1の両端に十分な電圧を与えるために、電界効果トランジスタTr1の閾値電圧Vthをオーバードライブできるだけの昇圧電位として、例えば3V程度の電圧が印加される。   Next, the rewrite operation of the ferroelectric memory device will be described. The above read operation is destructive read, and the storage state of the memory cell is erased. Therefore, a rewrite operation is necessary. The difference voltage amplified by the sense amplifier is rewritten to the ferroelectric capacitor C1 through the bit line BL1. When the data “1” is read, the bit line BL1 becomes a high voltage, and when the data “0” is read, the bit line BL1 becomes a low voltage. For example, the high voltage corresponding to the data “1” is a step-down potential obtained by stepping down the power supply potential from the outside or the potential of the external power supply to a desired potential by the step-down circuit. The low voltage corresponding to the data “0” is the reference potential VSS. In a memory cell, in order to obtain a sufficient differential voltage at the time of reading, a certain level of potential is required for rewriting to the ferroelectric capacitor C1. For example, in the case of a memory cell designed with a design rule of 180 nm, a write voltage of about 1.8 V is required, and a bit line BL1 and a plate line CP1 are connected using a 1.8 V field effect transistor Tr1. Driving at 1.8V. Further, for example, a voltage of about 3 V is applied to the word line WL1 as a boosted potential that can overdrive the threshold voltage Vth of the field effect transistor Tr1 in order to give a sufficient voltage across the ferroelectric capacitor C1. .

次に、説明を図5のヒステリシス特性に戻す。強誘電体容量C1は、“1”のデータ読み出し時には状態503である。強誘電体容量C1は、ビット線BL1が高電位に増幅されると、ビット線BL1がプレート線CP1と同電位になるため、状態503から状態505に移動する。その後に、プレート線CP1を高電位から低電位に下げると、強誘電体容量C1は、状態505から状態506を介して状態507へ移動する。再書き込み動作が終わり、スタンバイ状態に戻る際には、ビット線BL1は高電位から低電位に下がり、強誘電体容量C1は、“1”のデータ記憶状態501へ戻る。その後に、ワード線WL1が低電位となり、スタンバイ状態へ移行する。   Next, the description returns to the hysteresis characteristics of FIG. The ferroelectric capacitor C1 is in a state 503 when data “1” is read. When the bit line BL1 is amplified to a high potential, the ferroelectric capacitor C1 moves from the state 503 to the state 505 because the bit line BL1 has the same potential as the plate line CP1. Thereafter, when the plate line CP1 is lowered from the high potential to the low potential, the ferroelectric capacitor C1 moves from the state 505 to the state 507 via the state 506. When the rewrite operation is completed and the standby state is restored, the bit line BL1 falls from the high potential to the low potential, and the ferroelectric capacitor C1 returns to the data storage state 501 of “1”. After that, the word line WL1 becomes low potential and shifts to a standby state.

また、強誘電体容量C1は、“0”のデータ読み出し時には状態503である。強誘電体容量C1は、ビット線BL1が低電位に増幅されても、ビット線BL1とプレート線CP1間の電位差が殆ど変らないため、状態503のままである。その後に、プレート線CP1を高電位から低電位に下げると、強誘電体容量C1は、状態503から“0”のデータ記録状態505へ移動する。再書き込み動作が終わり、スタンバイ状態に戻る際にも、ビット線BL1は低電位のままであるため、強誘電体容量C1は、状態505のままである。その後に、ワード線WL1が低電位となり、スタンバイ状態へ移行する。   The ferroelectric capacitor C1 is in the state 503 when data “0” is read. The ferroelectric capacitor C1 remains in the state 503 because the potential difference between the bit line BL1 and the plate line CP1 hardly changes even when the bit line BL1 is amplified to a low potential. Thereafter, when the plate line CP1 is lowered from the high potential to the low potential, the ferroelectric capacitor C1 moves from the state 503 to the data recording state 505 of “0”. Even when the rewrite operation ends and returns to the standby state, the bit line BL1 remains at a low potential, so the ferroelectric capacitor C1 remains in the state 505. After that, the word line WL1 becomes low potential and shifts to a standby state.

メモリセルの記憶データを“1”から“0”へ変化させる書き込みの場合には、ライトアンプは、ビット線BL1を高電位から低電位に変化させる。また、メモリセルの記憶データを“0”から“1”へ変化させる書き込みの場合には、ライトアンプは、ビット線BL1を低電位から高電位に変化させる。これにより、上記で説明した“0”及び“1”のデータ書き込み状態となり、“0”のデータ記憶状態505と“1”のデータ状態501が書き込まれた状態で、ワード線WL1が低電位となり、スタンバイ状態へ移行する。このようにして、強誘電体メモリ装置は、“0”と“1”のデータの読み出し及び書き込みを行う。   In the case of writing in which the data stored in the memory cell is changed from “1” to “0”, the write amplifier changes the bit line BL1 from a high potential to a low potential. In the case of writing in which the data stored in the memory cell is changed from “0” to “1”, the write amplifier changes the bit line BL1 from a low potential to a high potential. As a result, the “0” and “1” data write states described above are entered, and the word line WL 1 becomes low potential in the state where the “0” data storage state 505 and the “1” data state 501 are written. Transition to the standby state. In this manner, the ferroelectric memory device reads and writes “0” and “1” data.

図1(A)に示すように、設計ルールをf[μm]とすると、メモリセルのサイズは、ビット線BL1〜BL4の方向が4fであり、ワード線WL1〜WL6の方向が2fである。次に、COBスタック型メモリセルを有する強誘電体メモリ装置の製造方法を説明する。   As shown in FIG. 1A, when the design rule is f [μm], the size of the memory cell is 4f in the direction of the bit lines BL1 to BL4 and 2f in the direction of the word lines WL1 to WL6. Next, a method for manufacturing a ferroelectric memory device having a COB stack type memory cell will be described.

まず、図1(B)に示すように、シリコン基板上に、シリコン酸化膜4a及び不純物の拡散領域FLを形成する。拡散領域FLは、活性化領域である。シリコン酸化膜4aは、STI(Shallow Trench Isolation)技術により形成される分離領域である。まず、シリコン基板上に溝(Trench)を掘り、その上にシリコン酸化膜を成長させる。このシリコン酸化膜をCMP(化学機械研磨:Chemical Mechanical Polishing)により研磨することにより、上記の溝にシリコン酸化膜4aを埋め込む。これにより、上記のシリコン酸化膜成長時にできるバーズビークを防止し、より微細なレイアウトを実現できる。   First, as shown in FIG. 1B, a silicon oxide film 4a and an impurity diffusion region FL are formed on a silicon substrate. The diffusion region FL is an activation region. The silicon oxide film 4a is an isolation region formed by STI (Shallow Trench Isolation) technology. First, a trench is dug on a silicon substrate, and a silicon oxide film is grown thereon. By polishing this silicon oxide film by CMP (Chemical Mechanical Polishing), the silicon oxide film 4a is embedded in the groove. As a result, bird's beaks generated during the growth of the silicon oxide film can be prevented, and a finer layout can be realized.

次に、分離用ゲート4bの電界効果トランジスタの特性を調整するために、メモリセルアレイ部にのみp型不純物を打ち込む。これにより、電界効果トランジスタの閾値電圧や電流駆動能力を調整することができる。次に、拡散領域FLの上にシリコン酸化膜(ゲート酸化膜)を形成し、その上に、図1(C)のポリシリコンの分離用ゲート4bを形成する。分離用ゲート4bは、各メモリセル間を分離するためのゲートであり、同一層に設けられる1個のパターンである。   Next, in order to adjust the characteristics of the field effect transistor of the isolation gate 4b, a p-type impurity is implanted only into the memory cell array portion. Thereby, the threshold voltage and current drive capability of the field effect transistor can be adjusted. Next, a silicon oxide film (gate oxide film) is formed on the diffusion region FL, and a polysilicon isolation gate 4b shown in FIG. 1C is formed thereon. The isolation gate 4b is a gate for isolating the memory cells, and is a single pattern provided in the same layer.

次に、メモリセル内の電界効果トランジスタTr1等の特性の調整のために、シリコン基板に、電界効果トランジスタTr1等がnチャネル電界効果トランジスタである場合にはp型不純物を打ち込み、電界効果トランジスタTr1等がpチャネル電界効果トランジスタである場合にはn型不純物を打ち込む。これにより、電界効果トランジスタTr1等の閾値電圧や電流駆動能力を調整することができる。   Next, in order to adjust the characteristics of the field effect transistor Tr1 and the like in the memory cell, when the field effect transistor Tr1 and the like are n-channel field effect transistors, a p-type impurity is implanted into the silicon substrate. When p. Is a p-channel field effect transistor, an n-type impurity is implanted. Thereby, the threshold voltage and current driving capability of the field effect transistor Tr1 and the like can be adjusted.

次に、シリコン基板上にシリコン酸化膜(ゲート酸化膜)を形成し、その上に図2(A)のポリシリコンのワード線WL1〜WL6を形成する。次に、メモリセルアレイ部において、分離用ゲート4bとワード線WL1〜WL6によってマスクされた部分へn型不純物の打ち込みにより、拡散領域4cを形成する。拡散領域4cは、電界効果トランジスタTr1等のソース及びドレインである。この際、シリコン酸化膜4aの外側の周辺回路のトランジスタの拡散領域も形成される。   Next, a silicon oxide film (gate oxide film) is formed on the silicon substrate, and polysilicon word lines WL1 to WL6 shown in FIG. 2A are formed thereon. Next, in the memory cell array portion, the diffusion region 4c is formed by implanting n-type impurities into the portions masked by the isolation gate 4b and the word lines WL1 to WL6. The diffusion region 4c is a source and drain of the field effect transistor Tr1 and the like. At this time, the diffusion region of the transistor in the peripheral circuit outside the silicon oxide film 4a is also formed.

分離用ゲート4bとワード線WL1〜WL6の間は、シリコン酸化膜によって絶縁されている。また、分離用ゲート4bと拡散領域FLの間には、電界効果トランジスタTr1等のゲート酸化膜と近い種類と厚さのシリコン酸化膜が形成されている。これにより、分離用ゲート4bは、メモリセルを分離すためのトランジスタのゲートとして機能する。   The isolation gate 4b and the word lines WL1 to WL6 are insulated by a silicon oxide film. Further, between the isolation gate 4b and the diffusion region FL, a silicon oxide film of a type and thickness close to that of the gate oxide film such as the field effect transistor Tr1 is formed. Thereby, the isolation gate 4b functions as a gate of a transistor for isolating the memory cell.

また、分離用ゲート4bを形成した後、分離用ゲート4bの両側にシリコン酸化膜によるサイドウォールを設けることにより、ワード線WL1〜WL6の形成時に段差が緩やかになり、ワード線WL1〜WL6の形成が容易になる。   In addition, after forming the isolation gate 4b, by providing sidewalls made of silicon oxide films on both sides of the isolation gate 4b, the steps become gentle when the word lines WL1 to WL6 are formed, and the word lines WL1 to WL6 are formed. Becomes easier.

次に、シリコン酸化膜を形成し、ビット線コンタクトBLCのためのコンタクトホールを拡散領域(ドレイン)4cの上に形成し、ストレージコンタクトSC1のためのコンタクトホールを拡散領域(ソース)4cの上に形成する。ストレージコンタクトSC1は、ストレージコンタクトSCの一部であり、ストレージコンタクトSC1のコンタクトホールをビット線コンタクトBLCのコンタクトホールと同時に形成することにより、ストレージコンタクトSC1のコンタクトホールのアスペクト比が小さくなり、ストレージコンタクトSCのコンタクトホールを形成するのが容易になる。次に、そのコンタクトホール中に、カバレージをよくするために、タングステン等の金属材料のプラグ層をビット線コンタクトBLC及びストレージコンタクトSC1として埋め込む。   Next, a silicon oxide film is formed, a contact hole for the bit line contact BLC is formed on the diffusion region (drain) 4c, and a contact hole for the storage contact SC1 is formed on the diffusion region (source) 4c. Form. The storage contact SC1 is a part of the storage contact SC. By forming the contact hole of the storage contact SC1 at the same time as the contact hole of the bit line contact BLC, the aspect ratio of the contact hole of the storage contact SC1 becomes small, and the storage contact SC1. It becomes easy to form an SC contact hole. Next, a plug layer of a metal material such as tungsten is embedded in the contact hole as the bit line contact BLC and the storage contact SC1 in order to improve the coverage.

次に、図2(B)のビット線BL1〜BL4を低抵抗の配線で形成し、ビット線コンタクトBLCを介してビット線BL1〜BL4を拡散領域(ドレイン)4cに接続する。次に、シリコン酸化膜を形成し、ストレージコンタクトSC2のためのコンタクトホールをストレージコンタクトSC1の上に形成する。次に、そのコンタクトホール中に、タングステン等の金属材料のプラグ層をストレージコンタクトSC2として埋め込む。ストレージコンタクトSC2は、ストレージコンタクトSCの一部である。ストレージコンタクトSC1及びSC2は、ストレージコンタクトSCに対応する。   Next, the bit lines BL1 to BL4 in FIG. 2B are formed by low resistance wiring, and the bit lines BL1 to BL4 are connected to the diffusion region (drain) 4c through the bit line contact BLC. Next, a silicon oxide film is formed, and a contact hole for the storage contact SC2 is formed on the storage contact SC1. Next, a plug layer made of a metal material such as tungsten is buried in the contact hole as the storage contact SC2. The storage contact SC2 is a part of the storage contact SC. The storage contacts SC1 and SC2 correspond to the storage contact SC.

次に、ストレージコンタクトSCに接続される下部電極4gを形成する。次に、下部電極4gの上に強誘電体膜4hを形成する。次に、強誘電体膜4hの上に上部電極4iを形成する。下部電極4g、強誘電体膜4h及び上部電極4iは、各メモリセルの強誘電体容量C1等に対応する。   Next, the lower electrode 4g connected to the storage contact SC is formed. Next, a ferroelectric film 4h is formed on the lower electrode 4g. Next, the upper electrode 4i is formed on the ferroelectric film 4h. The lower electrode 4g, the ferroelectric film 4h, and the upper electrode 4i correspond to the ferroelectric capacitor C1 and the like of each memory cell.

本実施形態では、分離用ゲート4bは、複数のメモリセルの間の半導体領域の上に、シリコン酸化膜(絶縁膜)を介して形成される。分離用ゲート4b及び拡散領域(ドレイン及びソース)は、分離用トランジスタを構成する。分離用ゲート4bには、複数のメモリセルを電気的に分離するための固定電位0Vが印加される。これにより、分離用トランジスタは常時オフ状態になり、複数のメモリセルは、相互に電気的に分離される。例えば、分離用ゲート4bは、図1(A)の水平方向(第1の方向)に隣接するワード線WL1の電界効果トランジスタを含むメモリセルとワード線WL3の電界効果トランジスタを含むメモリセルを電気的に分離する。また、分離用ゲート4bは、図1(A)の水平方向(第1の方向)に直交する図1(A)の垂直方向(第2の方向)に隣接するビット線BL1の電界効果トランジスタを含むメモリセルとビット線BL2の電界効果トランジスタを含むメモリセルを電気的に分離する。分離用ゲート4bは、図1(C)に示すように、同一層に設けられる1個のパターンであり、複数のメモリセルの電界効果トランジスタの領域以外のシリコン基板領域を覆うように形成される。   In this embodiment, the isolation gate 4b is formed on the semiconductor region between the plurality of memory cells via a silicon oxide film (insulating film). The isolation gate 4b and the diffusion region (drain and source) constitute an isolation transistor. A fixed potential 0V for electrically separating a plurality of memory cells is applied to the isolation gate 4b. As a result, the isolation transistor is always turned off, and the plurality of memory cells are electrically isolated from each other. For example, the isolation gate 4b electrically connects the memory cell including the field effect transistor of the word line WL1 and the field effect transistor of the word line WL3 adjacent to each other in the horizontal direction (first direction) in FIG. Separate. In addition, the isolation gate 4b includes a field effect transistor of the bit line BL1 adjacent in the vertical direction (second direction) in FIG. 1A orthogonal to the horizontal direction (first direction) in FIG. The memory cell including the memory cell including the field effect transistor of the bit line BL2 is electrically isolated. As shown in FIG. 1C, the isolation gate 4b is a single pattern provided in the same layer, and is formed so as to cover a silicon substrate region other than the field effect transistor region of a plurality of memory cells. .

次に、本実施形態が分離用ゲート4bを設ける効果を説明するために、図6(A),(B)及び図7(A),(B)を参照しながら、分離用ゲート4bを設けずにSTI技術によりメモリセル間を分離する強誘電体メモリ装置の課題について説明する。   Next, in order to explain the effect of providing the isolation gate 4b according to the present embodiment, the isolation gate 4b is provided with reference to FIGS. 6 (A) and 6 (B) and FIGS. 7 (A) and 7 (B). First, the problem of the ferroelectric memory device that separates the memory cells by the STI technique will be described.

図6(A)は、STI技術によりメモリセル間を分離する強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。図6(B)は、半導体基板(シリコン基板)の拡散領域FL及び素子分離のためのシリコン酸化膜4aを示すレイアウト図である。図7(A)は、図6(A)のA−A線に沿った断面図である。図7(B)は、図6(A)のB−B線に沿った断面図である。ワード線WL1〜WL6のパターンは、図2(A)のものと同じである。ビット線BL1〜BL4のパターンは、図2(B)のものと同じである。強誘電体容量の下部電極4g、強誘電体膜4h及び上部電極4iのパターンは、図2(C)のものと同じである。以下、図6(A),(B)及び図7(A),(B)の強誘電体メモリ装置が図1(A)〜(C)、図2(A)〜(C)及び図3(A),(B)の強誘電体メモリ装置と異なる点を説明する。   FIG. 6A is a layout diagram illustrating a configuration example of a ferroelectric memory device that separates memory cells using the STI technique. FIG. 6B is a layout diagram showing the diffusion region FL of the semiconductor substrate (silicon substrate) and the silicon oxide film 4a for element isolation. FIG. 7A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. The pattern of the word lines WL1 to WL6 is the same as that of FIG. The pattern of the bit lines BL1 to BL4 is the same as that of FIG. The patterns of the ferroelectric capacitor lower electrode 4g, ferroelectric film 4h, and upper electrode 4i are the same as those in FIG. The ferroelectric memory devices shown in FIGS. 6A, 6B, 7A, and 7B are shown in FIGS. 1A to 1C, 2A to 2C, and FIG. Differences from the ferroelectric memory device of (A) and (B) will be described.

まず、図6(B)に示すように、拡散領域FL及びシリコン酸化膜4aを形成する。拡散領域FLは、メモリセルの電界効果トランジスタの領域である。シリコン酸化膜4aは、STI技術により、拡散領域FL以外の領域に設けられる。すなわち、シリコン基板上に溝(Trench)を掘り、その上にシリコン酸化膜を成長させ、CMPによりシリコン酸化膜4aを形成する。これにより、シリコン酸化膜成長時にできるバーズビークを防止し、より微細なレイアウトを実現できる。その後、図1(A)の強誘電体メモリ装置と同様の工程を行う。シリコン酸化膜4aは、絶縁膜であり、複数のメモリセル間を電気的に分離する。   First, as shown in FIG. 6B, a diffusion region FL and a silicon oxide film 4a are formed. The diffusion region FL is a field effect transistor region of the memory cell. The silicon oxide film 4a is provided in a region other than the diffusion region FL by the STI technique. That is, a trench is dug on the silicon substrate, a silicon oxide film is grown thereon, and a silicon oxide film 4a is formed by CMP. As a result, bird's beaks that occur during the growth of the silicon oxide film can be prevented, and a finer layout can be realized. Thereafter, the same process as that of the ferroelectric memory device of FIG. The silicon oxide film 4a is an insulating film and electrically isolates a plurality of memory cells.

上記のメモリセル形成工程において、熱処理が行われると、STI技術によるシリコン酸化膜4aとシリコン基板との間では、熱膨張係数が異なるため、応力が発生する。具体的には、シリコン酸化膜4aよりも、シリコン基板の不純物濃度の高い部分が膨らみ、シリコン基板にストレスを与える。例えば、電界効果トランジスタTr1等の閾値電圧や耐圧等の特性を制御するために、シリコン基板中の不純物濃度を濃くする程、シリコン基板中の原子が増えて熱膨張が起こりやすくなる。特に、図6(A)及び図7(A)に示すように、拡散領域FLのうちの3方向がシリコン酸化膜4aに囲まれた領域601は、3方向にストレスが伝わり、シリコン基板に欠陥を与える危険性が高くなる。シリコン基板中の欠陥がメモリセルの拡散領域4cにまで及んだ場合、結晶欠陥部分からシリコン基板への電流リークが発生、又は結晶欠陥を経由して他のノード例えばビット線コンタクトBLCの拡散領域4cへの電流リークが発生する。これらのリーク電流の存在は、メモリセルから得られる上記の差電圧を減少させる。とりわけ、ストレージコンタクトSCの拡散領域4cとビット線コンタクトBLCの拡散領域4cの電流がリークした場合、ビット線BL1〜BL4の電源電位までの振幅によりメモリセルのデータの破壊が起こる危険性が増加する。これにより、強誘電体メモリ装置の微細化が阻害される。特に、近年、強誘電体メモリ装置の微細化が進み、メモリセルの拡散領域4cとシリコン酸化膜4aの設計ルールが小さくなってくると、上記の課題が顕著になる。   When heat treatment is performed in the above memory cell formation step, stress is generated between the silicon oxide film 4a by the STI technique and the silicon substrate because the thermal expansion coefficient is different. Specifically, the portion of the silicon substrate having a higher impurity concentration than the silicon oxide film 4a swells, and stress is applied to the silicon substrate. For example, as the impurity concentration in the silicon substrate is increased in order to control characteristics such as threshold voltage and breakdown voltage of the field effect transistor Tr1, etc., the number of atoms in the silicon substrate increases and thermal expansion easily occurs. In particular, as shown in FIGS. 6A and 7A, in a region 601 in which three directions of the diffusion region FL are surrounded by the silicon oxide film 4a, stress is transmitted in the three directions, and the silicon substrate is defective. The risk of giving is increased. When the defect in the silicon substrate reaches the diffusion region 4c of the memory cell, current leakage from the crystal defect portion to the silicon substrate occurs, or the diffusion region of another node such as the bit line contact BLC via the crystal defect Current leakage to 4c occurs. The presence of these leakage currents reduces the above differential voltage obtained from the memory cell. In particular, when the current in the diffusion region 4c of the storage contact SC and the diffusion region 4c of the bit line contact BLC leaks, the risk of data destruction of the memory cell increases due to the amplitude to the power supply potential of the bit lines BL1 to BL4. . Thereby, miniaturization of the ferroelectric memory device is hindered. Particularly, as the miniaturization of the ferroelectric memory device progresses in recent years, and the design rule of the diffusion region 4c of the memory cell and the silicon oxide film 4a becomes smaller, the above problem becomes remarkable.

本実施形態では、上記の課題を解決するため、図3(A)及び(B)に示すように、分離用ゲート4bが複数のメモリセルを電気的に分離するので、図6(A)及び図7(A)の領域601に働く応力を防止し、結晶欠陥による電流リークを防止し、強誘電体メモリ装置の製造歩留まりを向上させることができる。   In the present embodiment, in order to solve the above-described problem, as shown in FIGS. 3A and 3B, the isolation gate 4b electrically isolates a plurality of memory cells. The stress acting on the region 601 in FIG. 7A can be prevented, current leakage due to crystal defects can be prevented, and the manufacturing yield of the ferroelectric memory device can be improved.

メモリセルの電位は、非昇圧電圧であり、周辺回路に比較して低い電位である。また、強誘電体メモリ装置の活性化/非活性化の状態にかかわらず、分離用ゲート4bの分離用トランジスタは、常時オフの状態を維持すればよいので、分離用トランジスタの分離能力は、シリコン酸化膜4aの外の周辺回路に用いられているトランジスタに比べて低いものでもよい。このため、分離用トランジスタは、メモリセルや周辺回路に用いられているトランジスタの様に高速なスイッチングや高耐圧を必要とはせず、常時オフとなる単純なポリシリコンのトランジスタ構造で、自由なゲート酸化膜厚での形成が可能である。   The potential of the memory cell is a non-boosted voltage and is lower than that of the peripheral circuit. In addition, the isolation transistor of the isolation gate 4b only needs to be kept off regardless of the activation / deactivation state of the ferroelectric memory device. It may be lower than a transistor used in a peripheral circuit outside the oxide film 4a. For this reason, the isolation transistor does not require high-speed switching and high breakdown voltage unlike the transistors used in memory cells and peripheral circuits, and has a simple polysilicon transistor structure that is always off and is free to use. Formation with a gate oxide film thickness is possible.

分離用ゲート4bは、ワード線WL1〜WL6とは別のゲート層で制御される。分離用ゲート4bの分離用トランジスタは、メモリセルのトランジスタTr1等とは独立したものであるため、トランジスタの特性を自由に設定することができる。また、分離用ゲート4bは、周辺回路や出力回路部に用いられるトランジスタのゲートと同じ工程で形成することができる。   The isolation gate 4b is controlled by a gate layer different from the word lines WL1 to WL6. Since the isolation transistor of the isolation gate 4b is independent of the transistor Tr1 and the like of the memory cell, the characteristics of the transistor can be freely set. The isolation gate 4b can be formed in the same process as the gate of a transistor used in a peripheral circuit or an output circuit portion.

各メモリセルは、分離用ゲート4bにより分離され、STI技術のシリコン酸化膜により分離されないので、結晶欠陥の発生確率が激減する。なお、メモリセルアレイ部の外周部の拡散領域FLは、メモリセルパターンの連続性を維持するためのダミーパターンであるので、シリコン酸化膜4aに囲まれても、実際に使用しているメモリセルに影響を及ぼす危険性は少ない。   Each memory cell is separated by the separation gate 4b and not separated by the silicon oxide film of the STI technique, so that the probability of occurrence of crystal defects is drastically reduced. Note that the diffusion region FL in the outer peripheral portion of the memory cell array portion is a dummy pattern for maintaining the continuity of the memory cell pattern. Therefore, even if surrounded by the silicon oxide film 4a, There is little risk of influence.

(第2の実施形態)
図8(A)は、第2の実施形態による強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。図8(B)は、半導体基板(シリコン基板)の拡散領域FL及び素子分離のためのシリコン酸化膜4aを示すレイアウト図である。図8(C)は、メモリセル間を分離すためのポリシリコン層の分離用ゲート5bを示すレイアウト図である。図9(A)は、図8(A)のA−A線に沿った断面図である。図9(B)は、図8(A)のB−B線に沿った断面図である。ワード線WL1〜WL6のパターンは、図2(A)のものと同じである。ビット線BL1〜BL4のパターンは、図2(B)のものと同じである。強誘電体容量の下部電極4g、強誘電体膜4h及び上部電極4iのパターンは、図2(C)のものと同じである。以下、第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 8A is a layout diagram illustrating a configuration example of the ferroelectric memory device according to the second embodiment. FIG. 8B is a layout diagram showing a diffusion region FL of a semiconductor substrate (silicon substrate) and a silicon oxide film 4a for element isolation. FIG. 8C is a layout diagram showing a polysilicon layer isolation gate 5b for isolating memory cells. FIG. 9A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The pattern of the word lines WL1 to WL6 is the same as that of FIG. The pattern of the bit lines BL1 to BL4 is the same as that of FIG. The patterns of the ferroelectric capacitor lower electrode 4g, ferroelectric film 4h, and upper electrode 4i are the same as those in FIG. Hereinafter, the points of the second embodiment different from the first embodiment will be described.

本実施形態による強誘電体メモリ装置の製造方法を説明する。まず、図8(B)に示すように、拡散領域FL及びシリコン酸化膜4aを形成する。拡散領域FLは、メモリセルの電界効果トランジスタの領域である。シリコン酸化膜4aは、STI技術により、拡散領域FL以外の領域に設けられる。   The method for manufacturing the ferroelectric memory device according to the present embodiment will be explained. First, as shown in FIG. 8B, a diffusion region FL and a silicon oxide film 4a are formed. The diffusion region FL is a field effect transistor region of the memory cell. The silicon oxide film 4a is provided in a region other than the diffusion region FL by the STI technique.

次に、分離用ゲート5bの分離用トランジスタの特性を調整するために、メモリセルアレイ部にのみp型不純物を打ち込む。次に、拡散領域FLの上にシリコン酸化膜(ゲート酸化膜)を形成し、その上に、図8(C)のポリシリコンの分離用ゲート5bを形成する。分離用ゲート5bは、複数のメモリセルを図8(A)の垂直方向に分離するためのゲートである。   Next, in order to adjust the characteristics of the isolation transistor of the isolation gate 5b, a p-type impurity is implanted only into the memory cell array portion. Next, a silicon oxide film (gate oxide film) is formed on the diffusion region FL, and a polysilicon isolation gate 5b shown in FIG. 8C is formed thereon. The isolation gate 5b is a gate for isolating a plurality of memory cells in the vertical direction of FIG.

次に、メモリセル内の電界効果トランジスタTr1等の特性の調整のために、シリコン基板に、電界効果トランジスタTr1等がnチャネル電界効果トランジスタである場合にはp型不純物を打ち込み、電界効果トランジスタTr1等がpチャネル電界効果トランジスタである場合にはn型不純物を打ち込む。   Next, in order to adjust the characteristics of the field effect transistor Tr1 and the like in the memory cell, when the field effect transistor Tr1 and the like are n-channel field effect transistors, a p-type impurity is implanted into the silicon substrate. When p. Is a p-channel field effect transistor, an n-type impurity is implanted.

次に、シリコン基板上にシリコン酸化膜(ゲート酸化膜)を形成し、その上に図2(A)のポリシリコンのワード線WL1〜WL6を形成する。次に、メモリセルアレイ部において、分離用ゲート5bとワード線WL1〜WL6によってマスクされた部分へn型不純物の打ち込みにより、拡散領域4cを形成する。拡散領域4cは、電界効果トランジスタTr1等のソース及びドレインである。この際、シリコン酸化膜4aの外側の周辺回路のトランジスタの拡散領域も形成される。   Next, a silicon oxide film (gate oxide film) is formed on the silicon substrate, and polysilicon word lines WL1 to WL6 shown in FIG. 2A are formed thereon. Next, in the memory cell array portion, a diffusion region 4c is formed by implanting an n-type impurity into a portion masked by the isolation gate 5b and the word lines WL1 to WL6. The diffusion region 4c is a source and drain of the field effect transistor Tr1 and the like. At this time, the diffusion region of the transistor in the peripheral circuit outside the silicon oxide film 4a is also formed.

分離用ゲート5bとワード線WL1〜WL6の間は、シリコン酸化膜によって絶縁されている。また、分離用ゲート5bと拡散領域FLの間には、電界効果トランジスタTr1等のゲート酸化膜と近い種類と厚さのシリコン酸化膜が形成されている。これにより、分離用ゲート5bは、メモリセルを分離すためのトランジスタのゲートとして機能する。   The isolation gate 5b and the word lines WL1 to WL6 are insulated by a silicon oxide film. Further, between the isolation gate 5b and the diffusion region FL, a silicon oxide film of a kind and thickness close to that of the gate oxide film such as the field effect transistor Tr1 is formed. Thereby, the isolation gate 5b functions as a gate of a transistor for isolating the memory cell.

また、分離用ゲート5bを形成した後、分離用ゲート5bの両側にシリコン酸化膜によるサイドウォールを設けることにより、ワード線WL1〜WL6の形成時に段差が緩やかになり、ワード線WL1〜WL6の形成が容易になる。   Also, after forming the isolation gate 5b, by providing sidewalls made of silicon oxide films on both sides of the isolation gate 5b, the steps become gentle when the word lines WL1 to WL6 are formed, and the word lines WL1 to WL6 are formed. Becomes easier.

次に、シリコン酸化膜を形成し、ビット線コンタクトBLCのためのコンタクトホールを拡散領域(ドレイン)4cの上に形成し、ストレージコンタクトSC1のためのコンタクトホールを拡散領域(ソース)4cの上に形成する。次に、そのコンタクトホール中に、カバレージをよくするために、タングステン等の金属材料のプラグ層をビット線コンタクトBLC及びストレージコンタクトSC1として埋め込む。次に、図2(B)のビット線BL1〜BL4を低抵抗の配線で形成し、ビット線コンタクトBLCを介してビット線BL1〜BL4を拡散領域(ドレイン)4cに接続する。その後の工程は、第1の実施形態の工程と同様である。   Next, a silicon oxide film is formed, a contact hole for the bit line contact BLC is formed on the diffusion region (drain) 4c, and a contact hole for the storage contact SC1 is formed on the diffusion region (source) 4c. Form. Next, a plug layer of a metal material such as tungsten is embedded in the contact hole as the bit line contact BLC and the storage contact SC1 in order to improve the coverage. Next, the bit lines BL1 to BL4 in FIG. 2B are formed by low resistance wiring, and the bit lines BL1 to BL4 are connected to the diffusion region (drain) 4c through the bit line contact BLC. The subsequent steps are the same as those in the first embodiment.

図9(A)に示すように、シリコン酸化膜4aは、絶縁膜であり、図8(A)の水平方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離する。また、図9(B)に示すように、シリコン酸化膜4aは、図8(A)の垂直方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離する。また、分離用ゲート5bは、図8(A)の垂直方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離する。複数の分離用ゲート5bは、図8(A)の水平方向に延びる。複数のワード線WL1〜WL6は、図8(A)の垂直方向に延びる。   As shown in FIG. 9A, the silicon oxide film 4a is an insulating film, and electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in the horizontal direction in FIG. Further, as shown in FIG. 9B, the silicon oxide film 4a electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in the vertical direction of FIG. The isolation gate 5b electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in the vertical direction of FIG. The plurality of separation gates 5b extend in the horizontal direction in FIG. The plurality of word lines WL1 to WL6 extend in the vertical direction of FIG.

本実施形態では、分離用ゲート5b及びシリコン酸化膜4aにより各メモリセル間を電気的に分離する。分離用ゲート5bには、複数のメモリセルを電気的に分離するための固定電位0Vが印加される。分離用ゲート5bの分離用トランジスタは、常時オフ状態になり、複数のメモリセルを図8(A)の垂直方向に電気的に分離する。これにより、図8(B)に示すように、3方向がシリコン酸化膜4aに囲まれた拡散領域FLがなくなるので、結晶欠陥による電流リークを防止することができる。なお、図8(B)のメモリセルアレイ部の外周部の拡散領域FLは、メモリセルパターンの連続性を維持するためのダミーパターンであるので、シリコン酸化膜4aに囲まれても、実際に使用しているメモリセルに影響を及ぼす危険性は少ない。   In this embodiment, the memory cells are electrically isolated by the isolation gate 5b and the silicon oxide film 4a. A fixed potential 0V for electrically separating a plurality of memory cells is applied to the isolation gate 5b. The isolation transistor of the isolation gate 5b is always off, and electrically isolates the plurality of memory cells in the vertical direction of FIG. As a result, as shown in FIG. 8B, the diffusion region FL surrounded by the silicon oxide film 4a in three directions is eliminated, so that current leakage due to crystal defects can be prevented. 8B is a dummy pattern for maintaining the continuity of the memory cell pattern, it is actually used even when surrounded by the silicon oxide film 4a. There is little risk of affecting the memory cells.

第1の実施形態では、図1(B)に示す大面積の拡散領域FLが形成され、上記のように、CMPによりシリコン酸化膜を形成する際に、メモリセルアレイ部の拡散領域FLの部分を余計に研磨しすぎることが起こり得る。この現象をDishingという。これに対し、本実施形態では、図8(B)に示す拡散領域FLが小面積であるため、このDishingの発生を防止することができる。なおかつ、メモリセルアレイ内のメモリセル使用領域に3方向がシリコン酸化膜4aに囲まれる拡散領域FLが存在しないことから、第1の実施形態と同様に、結晶欠陥による電流リークを防止する効果が得られる。   In the first embodiment, the large-area diffusion region FL shown in FIG. 1B is formed, and when the silicon oxide film is formed by CMP as described above, the diffusion region FL portion of the memory cell array portion is formed. Excessive polishing can occur. This phenomenon is called Dishing. On the other hand, in this embodiment, since the diffusion region FL shown in FIG. 8B has a small area, the occurrence of this dishing can be prevented. In addition, since there is no diffusion region FL in which the three directions are surrounded by the silicon oxide film 4a in the memory cell use region in the memory cell array, the effect of preventing current leakage due to crystal defects is obtained as in the first embodiment. It is done.

(第3の実施形態)
図10(A)は、第3の実施形態による強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。図10(B)は、半導体基板(シリコン基板)の拡散領域FL及び素子分離のためのシリコン酸化膜4aを示すレイアウト図である。図10(C)は、メモリセルのトランジスタのシリコン膜(Fin膜)6c及びシリコン酸化膜(絶縁膜)6dを示すレイアウト図である。図11(A)は強誘電体容量の下部電極6gを示すレイアウト図であり、図11(B)は強誘電体容量の強誘電体膜6h及び上部電極6iを示すレイアウト図である。図12(A)は、図10(A)のA−A線に沿った断面図である。図12(B)は、図10(A)のB−B線に沿った断面図である。分離用ゲート5bのパターンは、図8(C)のものと同じである。ワード線WL1〜WL6のパターンは、図2(A)のものと同じである。ビット線BL1〜BL4のパターンは、図2(B)のものと同じである。以下、第3の実施形態が第2の実施形態と異なる点を説明する。
(Third embodiment)
FIG. 10A is a layout diagram illustrating a configuration example of the ferroelectric memory device according to the third embodiment. FIG. 10B is a layout diagram showing a diffusion region FL of a semiconductor substrate (silicon substrate) and a silicon oxide film 4a for element isolation. FIG. 10C is a layout diagram showing a silicon film (Fin film) 6c and a silicon oxide film (insulating film) 6d of the transistor of the memory cell. FIG. 11A is a layout diagram showing a ferroelectric capacitor lower electrode 6g, and FIG. 11B is a layout diagram showing a ferroelectric capacitor ferroelectric film 6h and an upper electrode 6i. FIG. 12A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The pattern of the separation gate 5b is the same as that in FIG. The pattern of the word lines WL1 to WL6 is the same as that of FIG. The pattern of the bit lines BL1 to BL4 is the same as that of FIG. Hereinafter, the points of the third embodiment different from the second embodiment will be described.

本実施形態では、Fin型トランジスタを用いた強誘電体メモリ装置を説明する。強誘電体メモリ装置の製造方法を説明する。まず、図10(B)に示すように、シリコン基板上に、シリコン酸化膜4a及び不純物の拡散領域FLを形成する。拡散領域FLは、活性化領域である。シリコン酸化膜4aは、STI技術により形成される分離領域である。なお、拡散領域FLの内側の領域6a(図12(A)、(B))の全てにSTIによりシリコン酸化膜4aを形成してもよい。この場合には、メモリセルアレイ部は、シリコン酸化膜4a上のSOI(Silicon On Isolation)構造となる。   In this embodiment, a ferroelectric memory device using Fin-type transistors will be described. A method for manufacturing a ferroelectric memory device will be described. First, as shown in FIG. 10B, a silicon oxide film 4a and an impurity diffusion region FL are formed on a silicon substrate. The diffusion region FL is an activation region. The silicon oxide film 4a is an isolation region formed by the STI technique. Note that the silicon oxide film 4a may be formed by STI in the entire region 6a (FIGS. 12A and 12B) inside the diffusion region FL. In this case, the memory cell array portion has an SOI (Silicon On Isolation) structure on the silicon oxide film 4a.

次に、シリコンをエピタキシャル成長させ、そのシリコンをエッチングすることにより、図10(C)に示すシリコン膜(半導体膜)6cを形成する。次に、分離用ゲート5bの分離用トランジスタの特性を調整するために、シリコン膜6cにp型不純物を打ち込む。次に、シリコン膜6cの上にシリコン酸化膜(ゲート酸化膜)を形成し、その上に、図8(C)のポリシリコンの分離用ゲート5bを形成する。分離用ゲート5bは、複数のメモリセルを図10(A)の垂直方向に分離するためのゲートである。   Next, silicon is epitaxially grown and etched to form a silicon film (semiconductor film) 6c shown in FIG. Next, in order to adjust the characteristics of the isolation transistor of the isolation gate 5b, a p-type impurity is implanted into the silicon film 6c. Next, a silicon oxide film (gate oxide film) is formed on the silicon film 6c, and a polysilicon isolation gate 5b shown in FIG. 8C is formed thereon. The isolation gate 5b is a gate for isolating a plurality of memory cells in the vertical direction of FIG.

次に、メモリセル内の電界効果トランジスタTr1等の特性の調整のために、シリコン膜6cに、電界効果トランジスタTr1等がnチャネル電界効果トランジスタである場合にはp型不純物を打ち込み、電界効果トランジスタTr1等がpチャネル電界効果トランジスタである場合にはn型不純物を打ち込む。   Next, in order to adjust the characteristics of the field effect transistor Tr1 and the like in the memory cell, a p-type impurity is implanted into the silicon film 6c when the field effect transistor Tr1 and the like are n-channel field effect transistors. When Tr1 or the like is a p-channel field effect transistor, an n-type impurity is implanted.

次に、シリコン酸化膜(ゲート酸化膜)を形成し、その上に図2(A)のポリシリコンのワード線WL1〜WL6を形成する。次に、メモリセルアレイ部において、分離用ゲート5bとワード線WL1〜WL6によってマスクされたシリコン膜6cの部分へn型不純物の打ち込みにより、拡散領域を形成する。そのシリコン膜6cの拡散領域は、電界効果トランジスタTr1等のソース及びドレインである。   Next, a silicon oxide film (gate oxide film) is formed, and polysilicon word lines WL1 to WL6 shown in FIG. 2A are formed thereon. Next, in the memory cell array portion, a diffusion region is formed by implanting an n-type impurity into the portion of the silicon film 6c masked by the isolation gate 5b and the word lines WL1 to WL6. The diffusion regions of the silicon film 6c are the source and drain of the field effect transistor Tr1 and the like.

分離用ゲート5bとワード線WL1〜WL6の間は、シリコン酸化膜によって絶縁されている。また、分離用ゲート5bとシリコン膜6cの間には、電界効果トランジスタTr1等のゲート酸化膜と近い種類と厚さのシリコン酸化膜が形成されている。これにより、分離用ゲート5bは、メモリセルを分離すためのトランジスタのゲートとして機能する。   The isolation gate 5b and the word lines WL1 to WL6 are insulated by a silicon oxide film. Also, a silicon oxide film of a type and thickness close to that of the gate oxide film such as the field effect transistor Tr1 is formed between the isolation gate 5b and the silicon film 6c. Thereby, the isolation gate 5b functions as a gate of a transistor for isolating the memory cell.

また、分離用ゲート5bを形成した後、分離用ゲート5bの両側にシリコン酸化膜によるサイドウォールを設けることにより、ワード線WL1〜WL6の形成時に段差が緩やかになり、ワード線WL1〜WL6の形成が容易になる。   Also, after forming the isolation gate 5b, by providing sidewalls made of silicon oxide films on both sides of the isolation gate 5b, the steps become gentle when the word lines WL1 to WL6 are formed, and the word lines WL1 to WL6 are formed. Becomes easier.

次に、シリコン酸化膜を形成し、ビット線コンタクトBLCのためのコンタクトホールをシリコン膜6cの拡散領域(ドレイン)の上に形成し、ストレージコンタクトSCのためのコンタクトホールをシリコン膜6cの拡散領域(ソース)の上に形成する。次に、そのコンタクトホール中に、カバレージをよくするために、タングステン等の金属材料のプラグ層をビット線コンタクトBLC及びストレージコンタクトSCとして埋め込む。次に、図2(B)のビット線BL1〜BL4を低抵抗の配線で形成し、ビット線コンタクトBLCを介してビット線BL1〜BL4をシリコン膜6cの拡散領域(ドレイン)に接続する。   Next, a silicon oxide film is formed, a contact hole for the bit line contact BLC is formed on the diffusion region (drain) of the silicon film 6c, and a contact hole for the storage contact SC is formed in the diffusion region of the silicon film 6c. Form on (source). Next, in order to improve the coverage, a plug layer of a metal material such as tungsten is buried in the contact hole as the bit line contact BLC and the storage contact SC. Next, the bit lines BL1 to BL4 in FIG. 2B are formed with low resistance wiring, and the bit lines BL1 to BL4 are connected to the diffusion region (drain) of the silicon film 6c through the bit line contact BLC.

次に、ストレージコンタクトSCに接続される図11(A)の下部電極6gを形成する。次に、下部電極6gの上に図11(B)の強誘電体膜6hを形成する。次に、強誘電体膜6hの上に上部電極6iを形成する。下部電極6g、強誘電体膜6h及び上部電極6iは、各メモリセルの強誘電体容量C1等に対応する。下部電極6gは、2段のストレージコンタクトSC1及びSC2(図3(A)、(B))を介さずに、1段のストレージコンタクトSCを介して、シリコン膜6cの拡散領域(ソース)に接続される。本実施形態は、第2の実施形態に比べ、大幅な設計ルールの縮小、例えば180nmを90nm以下に縮小することが可能である。強誘電体膜6hは、薄膜化可能なHfO2等を用いることができ、3次元型の強誘電体容量C1等を形成することができる。 Next, the lower electrode 6g shown in FIG. 11A connected to the storage contact SC is formed. Next, the ferroelectric film 6h shown in FIG. 11B is formed on the lower electrode 6g. Next, the upper electrode 6i is formed on the ferroelectric film 6h. The lower electrode 6g, the ferroelectric film 6h, and the upper electrode 6i correspond to the ferroelectric capacitor C1 and the like of each memory cell. The lower electrode 6g is connected to the diffusion region (source) of the silicon film 6c via the one-stage storage contact SC without passing through the two-stage storage contacts SC1 and SC2 (FIGS. 3A and 3B). Is done. Compared with the second embodiment, this embodiment can greatly reduce the design rule, for example, 180 nm can be reduced to 90 nm or less. The ferroelectric film 6h can use HfO 2 or the like that can be thinned, and can form a three-dimensional ferroelectric capacitor C1 or the like.

上記では、下部電極6gの外周に強誘電体膜6hを成長させるピラー型の強誘電体容量を示したが、下部電極も薄膜化して下部電極の内周に強誘電体膜を成長させるシリンダ型の強誘電体容量でもよい。また、下部電極の外周と内周に強誘電体容量を成長させる王冠型の強誘電体容量でもよい。   In the above description, the pillar type ferroelectric capacitor for growing the ferroelectric film 6h on the outer periphery of the lower electrode 6g is shown. However, the cylinder type in which the lower electrode is also thinned and the ferroelectric film is grown on the inner periphery of the lower electrode. The ferroelectric capacitor may be used. Alternatively, a crown-type ferroelectric capacitor in which a ferroelectric capacitor is grown on the outer periphery and inner periphery of the lower electrode may be used.

以上のように、メモリセルのトランジスタのソース及びドレインは、半導体基板上に形成されたシリコン膜6cの拡散領域である。シリコン酸化膜(絶縁膜)6dは、複数のシリコン膜6c間に設けられ、図10(A)の水平方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離する。図12(B)の分離用ゲート5bは、図10(A)の垂直方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離する。複数の分離用ゲート5bは、図10(A)の水平方向に延びる。複数のワード線WL1〜WL6は、図10(A)の垂直方向に延びる。   As described above, the source and drain of the memory cell transistor are diffusion regions of the silicon film 6c formed on the semiconductor substrate. The silicon oxide film (insulating film) 6d is provided between the plurality of silicon films 6c, and electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in the horizontal direction in FIG. The isolation gate 5b in FIG. 12B electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in the vertical direction in FIG. The plurality of separation gates 5b extend in the horizontal direction in FIG. The plurality of word lines WL1 to WL6 extend in the vertical direction of FIG.

本実施形態では、分離用ゲート5b及びシリコン酸化膜6dにより各メモリセル間を電気的に分離する。分離用ゲート5bには、複数のメモリセルを電気的に分離するための固定電位0Vが印加される。分離用ゲート5bの分離用トランジスタは、常時オフ状態になり、複数のメモリセルを図10(A)の垂直方向に電気的に分離する。これにより、図10(C)に示すように、3方向がシリコン酸化膜に囲まれたシリコン膜6cがないので、電流リークを防止することができる。なお、図10(C)のメモリセルアレイ部の外周部のシリコン膜6cは、メモリセルパターンの連続性を維持するためのダミーパターンであるので、シリコン酸化膜に囲まれても、実際に使用しているメモリセルに影響を及ぼす危険性は少ない。   In this embodiment, the memory cells are electrically isolated by the isolation gate 5b and the silicon oxide film 6d. A fixed potential 0V for electrically separating a plurality of memory cells is applied to the isolation gate 5b. The isolation transistor of the isolation gate 5b is always in an off state, and electrically isolates the plurality of memory cells in the vertical direction of FIG. Accordingly, as shown in FIG. 10C, since there is no silicon film 6c surrounded by the silicon oxide film in the three directions, current leakage can be prevented. Note that the silicon film 6c on the outer periphery of the memory cell array portion in FIG. 10C is a dummy pattern for maintaining the continuity of the memory cell pattern. There is little risk of affecting the memory cells.

(第4の実施形態)
図13は、第4の実施形態による強誘電体メモリ装置の構成例を示すレイアウト図である。図14(A)は、図13のA−A線に沿った断面図である。図14(B)は、図13のB−B線に沿った断面図である。以下、第4の実施形態が第3の実施形態と異なる点を説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is a layout diagram showing a configuration example of the ferroelectric memory device according to the fourth embodiment. FIG. 14A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 14B is a cross-sectional view along the line BB in FIG. Hereinafter, differences of the fourth embodiment from the third embodiment will be described.

複数のシリコン膜6cは、図13の水平方向に延び、素子分離のためのシリコン酸化膜7a上に設けられる。メモリセルのトランジスタTr1等のソース及びドレインは、半導体基板上に形成されたシリコン膜6cの拡散領域である。図14(A)の分離用ゲート5bは、図13の水平方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離する。図14(B)のシリコン酸化膜6eは、複数のシリコン膜6c間に設けられ、図13の垂直方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離する。複数のワード線WL1〜WL4は、図13の垂直方向に延びる。複数の分離用ゲート5bは、図13の垂直方向に延びる。分離用ゲート5bは、ワード線WL1〜WL4と交差しなくなるので、ワード線WL1〜WL4と同じ工程で形成してもよい。また、分離用ゲート5bは、周辺回路や出力回路部のトランジスタのゲートと同じ工程で形成してもよい。   The plurality of silicon films 6c extend in the horizontal direction of FIG. 13 and are provided on the silicon oxide film 7a for element isolation. The source and drain of the transistor Tr1 and the like of the memory cell are diffusion regions of the silicon film 6c formed on the semiconductor substrate. The isolation gate 5b in FIG. 14A electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in the horizontal direction in FIG. The silicon oxide film 6e in FIG. 14B is provided between the plurality of silicon films 6c, and electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in the vertical direction in FIG. The plurality of word lines WL1 to WL4 extend in the vertical direction of FIG. The plurality of separation gates 5b extend in the vertical direction of FIG. Since the isolation gate 5b does not cross the word lines WL1 to WL4, it may be formed in the same process as the word lines WL1 to WL4. The isolation gate 5b may be formed in the same process as the gate of the transistor in the peripheral circuit or the output circuit section.

本実施形態の強誘電体メモリ装置は、メモリセルの最密配置を可能にするため、CTOB(Cell and Transistor Over Bitline)型の強誘電体メモリ装置である。ビットラインBL1〜BL8は、シリコン膜6cの下に設けられ、ビット線コンタクトBLCを介してシリコン膜6cの拡散領域(ドレイン)に接続される。   The ferroelectric memory device of the present embodiment is a COB (Cell and Transistor Over Bitline) type ferroelectric memory device in order to enable the close-packed arrangement of memory cells. The bit lines BL1 to BL8 are provided under the silicon film 6c and connected to the diffusion region (drain) of the silicon film 6c through the bit line contact BLC.

第1〜第4の実施形態によれば、分離用ゲート4b,5bを設けることにより、結晶欠陥による不良メモリセルの発生を防止することができる。また、分離用ゲート4b,5bの分離用トランジスタの特性は、メモリセルのトランジスタの特性とは独立に設定できるため、強誘電体メモリ装置の微細化を向上させることができる。   According to the first to fourth embodiments, by providing the isolation gates 4b and 5b, it is possible to prevent generation of defective memory cells due to crystal defects. Further, since the characteristics of the isolation transistors of the isolation gates 4b and 5b can be set independently of the characteristics of the memory cell transistors, the miniaturization of the ferroelectric memory device can be improved.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

4a シリコン酸化膜
4b 分離用ゲート
4c 拡散領域
4g 下部電極
4h 強誘電体膜
4i 上部電極
FL 拡散領域
WL1〜WL6 ワード線
BL1〜BL4 ビット線
4a Silicon oxide film 4b Isolation gate 4c Diffusion region 4g Lower electrode 4h Ferroelectric film 4i Upper electrode FL Diffusion regions WL1 to WL6 Word lines BL1 to BL4 Bit lines

Claims (9)

各々が強誘電体容量及びトランジスタを含む複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルの間の半導体領域の上に、絶縁膜を介して形成される分離用ゲートとを有し、
前記分離用ゲートには、前記複数のメモリセルを電気的に分離するための固定電位が印加されることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
A plurality of memory cells each including a ferroelectric capacitor and a transistor;
An isolation gate formed through an insulating film on a semiconductor region between the plurality of memory cells;
A ferroelectric memory device, wherein a fixed potential for electrically isolating the plurality of memory cells is applied to the isolation gate.
前記複数のメモリセルは、2次元状に設けられ、
前記分離用ゲートは、第1の方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離し、前記第1の方向に直交する第2の方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離し、同一層に設けられる1個のパターンであることを特徴とする請求項1記載の強誘電体メモリ装置。
The plurality of memory cells are provided two-dimensionally,
The isolation gate electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in a first direction, electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in a second direction orthogonal to the first direction; 2. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the pattern is a single pattern provided in the same layer.
前記分離用ゲートは、前記複数のメモリセルのトランジスタの領域以外の基板領域を覆うように形成されることを特徴とする請求項2記載の強誘電体メモリ装置。   3. The ferroelectric memory device according to claim 2, wherein the isolation gate is formed so as to cover a substrate region other than a transistor region of the plurality of memory cells. 前記複数のメモリセルは、2次元状に設けられ、
さらに、第1の方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離するための絶縁膜を有し、
前記分離用ゲートは、前記第1の方向に直交する第2の方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離することを特徴とする請求項1記載の強誘電体メモリ装置。
The plurality of memory cells are provided two-dimensionally,
And an insulating film for electrically isolating a plurality of memory cells adjacent in the first direction,
2. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the isolation gate electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in a second direction orthogonal to the first direction.
前記複数のメモリセルは、それぞれ、前記トランジスタのゲートを構成する複数のワード線を有し、
前記分離用ゲートは、前記第1の方向に延びる複数の分離用ゲートを有し、
前記複数のワード線は、前記第2の方向に延びることを特徴とする請求項4記載の強誘電体メモリ装置。
Each of the plurality of memory cells has a plurality of word lines constituting the gate of the transistor,
The isolation gate has a plurality of isolation gates extending in the first direction;
5. The ferroelectric memory device according to claim 4, wherein the plurality of word lines extend in the second direction.
前記複数のメモリセルは、2次元状に設けられ、
前記トランジスタのソース及びドレインは、半導体基板上に形成されたシリコン膜の拡散領域であり、
さらに、第1の方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離するための絶縁膜を有し、
前記分離用ゲートは、前記第1の方向に直交する第2の方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離することを特徴とする請求項1記載の強誘電体メモリ装置。
The plurality of memory cells are provided two-dimensionally,
The source and drain of the transistor are diffusion regions of a silicon film formed on a semiconductor substrate,
And an insulating film for electrically isolating a plurality of memory cells adjacent in the first direction,
2. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the isolation gate electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in a second direction orthogonal to the first direction.
前記複数のメモリセルは、それぞれ、前記トランジスタのゲートを構成する複数のワード線を有し、
前記分離用ゲートは、前記第1の方向に延びる複数の分離用ゲートを有し、
前記複数のワード線は、前記第2の方向に延びることを特徴とする請求項6記載の強誘電体メモリ装置。
Each of the plurality of memory cells has a plurality of word lines constituting the gate of the transistor,
The isolation gate has a plurality of isolation gates extending in the first direction;
7. The ferroelectric memory device according to claim 6, wherein the plurality of word lines extend in the second direction.
前記複数のメモリセルは、2次元状に設けられ、
前記トランジスタのソース及びドレインは、半導体基板上に形成されたシリコン膜の拡散領域であり、
前記分離用ゲートは、第1の方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離し、
さらに、前記第1の方向に直交する第2の方向に隣接する複数のメモリセルを電気的に分離するための絶縁膜を有することを特徴とする請求項1記載の強誘電体メモリ装置。
The plurality of memory cells are provided two-dimensionally,
The source and drain of the transistor are diffusion regions of a silicon film formed on a semiconductor substrate,
The isolation gate electrically isolates a plurality of memory cells adjacent in a first direction,
2. The ferroelectric memory device according to claim 1, further comprising an insulating film for electrically isolating a plurality of memory cells adjacent in a second direction orthogonal to the first direction.
前記複数のメモリセルは、それぞれ、前記トランジスタのゲートを構成する複数のワード線を有し、
前記複数のワード線は、前記第2の方向に延び、
前記分離用ゲートは、前記第2の方向に延びる複数の分離用ゲートを有することを特徴とする請求項8記載の強誘電体メモリ装置。
Each of the plurality of memory cells has a plurality of word lines constituting the gate of the transistor,
The plurality of word lines extend in the second direction,
9. The ferroelectric memory device according to claim 8, wherein the isolation gate has a plurality of isolation gates extending in the second direction.
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