JP2770416B2 - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JP2770416B2
JP2770416B2 JP1129147A JP12914789A JP2770416B2 JP 2770416 B2 JP2770416 B2 JP 2770416B2 JP 1129147 A JP1129147 A JP 1129147A JP 12914789 A JP12914789 A JP 12914789A JP 2770416 B2 JP2770416 B2 JP 2770416B2
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impurity layer
transistor
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transfer transistor
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淳司 田島
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体記憶装置に関し、特に1個のトランジ
スタと1個のコンデンサ(キャパシタ)からなる1トラ
ンジスタ型メモリセルに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a one-transistor memory cell including one transistor and one capacitor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

MOSメモリでは高集積化とともに転送用として1個の
トランジスタと、情報を蓄積する1個のキャパシタから
なる1トランジスタ型メモリセルが主流になっている。
またトランジスタの微細化,高性能化に伴ないゲート長
が1μm前後のトランジスタが使用されるようになり、
その時のトランジスタの信頼性を保つためにソース,ド
レインの不純物拡散層の形成を2個の不純物を用いて形
成する構造が用いられている。
In the MOS memory, a one-transistor type memory cell including one transistor for transfer and one capacitor for storing information has become mainstream with high integration.
In addition, transistors with a gate length of about 1 μm have been used with miniaturization and high performance of transistors.
In order to maintain the reliability of the transistor at that time, a structure in which the source and drain impurity diffusion layers are formed using two impurities is used.

以下第3図,第4図を用いて従来例を説明する。第4
図は1トランジスタ型メモリセルを用いた半導体記憶回
路の1部の回路図である。図中、各々、41はセンスアン
プ、42は転送用トランジスタ、43は蓄積キャパシタ、44
はディジット線、45はワード線である。
Hereinafter, a conventional example will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 4th
FIG. 1 is a circuit diagram of a part of a semiconductor memory circuit using one-transistor memory cells. In the figure, 41 is a sense amplifier, 42 is a transfer transistor, 43 is a storage capacitor, 44
Is a digit line, and 45 is a word line.

第3図(a)〜(d)は第4図の1個のメモリセルの
従来構造の一例を製造工程に沿って説明するための半導
体チップの断面図である。
3 (a) to 3 (d) are cross-sectional views of a semiconductor chip for explaining an example of a conventional structure of one memory cell of FIG. 4 along a manufacturing process.

先ず、第3図(a)に示すように、公知の選択酸化法
によりP型基板31上にフィールド酸化膜32を形成した
後、ゲート酸化膜33を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, after a field oxide film 32 is formed on a P-type substrate 31 by a known selective oxidation method, a gate oxide film 33 is formed.

次いで、第3図(b)に示すように、CVD技術により
多結晶シリコン膜を成長させ、公知のホトエッチング技
術を用いて蓄積キャパシタ対向電極34,転送用トランジ
スタゲート電極35,その他のトランジスタゲート電極36
を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (b), a polycrystalline silicon film is grown by a CVD technique, and a storage capacitor counter electrode 34, a transfer transistor gate electrode 35, and other transistor gate electrodes are formed by a known photoetching technique. 36
To form

次いで第3図(c)に示すように自己整合的なイオン
注入技術により砒素,リンを導入し、ドレイン,ソース
であるN型不純物層39,38を形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, arsenic and phosphorus are introduced by a self-aligned ion implantation technique to form N-type impurity layers 39 and 38 serving as a drain and a source.

次いで第3図(d)のように公知の技術を用いてアル
ミニウムを用いた配線40を形成して半導体記憶回路を得
る。
Next, as shown in FIG. 3D, a wiring 40 using aluminum is formed by using a known technique to obtain a semiconductor memory circuit.

ここで砒素を用いた不純物拡散層38とリンを用いた不
純物拡散層39とはイオン注入により導入される深さ及び
イオン注入後の熱処理による拡散により、リンを用いた
不純物層37が砒素を用いた不純物層36よりも基板31内に
深く形成される(以下深さをxj記す)。またリンにより
形成される不純物層37の不純物濃度は砒素を用いた不純
物層38に比較して少なく形成する。
Here, the impurity diffusion layer 38 using arsenic and the impurity diffusion layer 39 using phosphorus have a depth introduced by ion implantation and diffusion by heat treatment after ion implantation, so that the impurity layer 37 using phosphorus uses arsenic. The impurity layer 36 is formed deeper in the substrate 31 than the impurity layer 36 (hereinafter, the depth is referred to as xj). Further, the impurity concentration of the impurity layer 37 formed by phosphorus is lower than that of the impurity layer 38 using arsenic.

つまりゲート電極下のソース近傍に不純物濃度の低い
n型不純物層を存在させる事によりホットエレクトロン
の発明を防ぎトランジスタの信頼性を上げている。
That is, the presence of an n-type impurity layer having a low impurity concentration near the source below the gate electrode prevents the invention of hot electrons and increases the reliability of the transistor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の半導体記憶装置は転送用トランジスタ
及びその他のトランジスタともソース,ドレインがヒ素
及びリンの2つの不純物で形成されているのでxjが深く
第3図(d)のようにトランジスタのΔLが大きくな
り、Lpolyを短かくすることができず微細化に何かない
という欠点がある。
In the conventional semiconductor memory device described above, since the source and drain of both the transfer transistor and the other transistors are formed of two impurities of arsenic and phosphorus, xj is deep and ΔL of the transistor is large as shown in FIG. Therefore, there is a disadvantage that Lpoly cannot be shortened and there is nothing in miniaturization.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体記録装置は、半導体基板の表面部の第
1導電型領域の表面部に第1の第2導電型不純物を選択
的に導入した第1の第2導電型不純物層及び第2の第2
導電型不純物層をそれぞれドレイン及びソースとする転
送用トランジスタ並びに前記転送用トランジスタに接続
される蓄積キャパシタを有する1トランジスタ型メモリ
セルと、前記第1の第2導電型不純物層及び第2の第2
導電型不純物層と同一工程で形成された第3の第2導電
型不純物層及び第4の第2導電型不純物層並びに前記第
3の第2導電型不純物層及び第4の第2導電型不純物層
内にこれらとそれぞれ自己整合して前記第1の不純物と
異なる第2の不純物を選択的に導入した第5の第2導電
型不純物層及び第6の第2導電型不純物層をそれぞれド
レイン及びソースとする二重拡散型のトランジスタとを
有するというものである。この場合、第1の不純物及び
第2の不純物をそれぞれ砒素及びリンとすることができ
る。
According to the semiconductor recording device of the present invention, a first second conductivity type impurity layer in which a first second conductivity type impurity is selectively introduced into a surface portion of a first conductivity type region on a surface portion of a semiconductor substrate; Second
A one-transistor type memory cell having a transfer transistor having a conductive type impurity layer as a drain and a source, respectively, and a storage capacitor connected to the transfer transistor; the first second conductive type impurity layer and a second second conductive type memory cell;
Third and fourth conductive impurity layers formed in the same process as the conductive impurity layer, and third and fourth conductive impurity layers. A fifth second conductivity type impurity layer and a sixth second conductivity type impurity layer in which a second impurity different from the first impurity is selectively introduced into the layer in a self-alignment manner with them, respectively, And a double diffusion type transistor as a source. In this case, the first impurity and the second impurity can be arsenic and phosphorus, respectively.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(e)は本発明の第1の実施例の構造
を製造工程に沿って説明するための断面図である。
1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views for explaining the structure of the first embodiment of the present invention along a manufacturing process.

まず第1図(a)に示すそうに公知の選択酸化法によ
り、P型基板11上にフィールド酸化膜12を1μmの厚さ
で形成した後ゲート酸化膜13を200Åの厚さで形成す
る。
First, as shown in FIG. 1A, a field oxide film 12 is formed to a thickness of 1 μm on a P-type substrate 11 by a known selective oxidation method, and then a gate oxide film 13 is formed to a thickness of 200 °.

その後第1図(b)に示すように、CVD技術により多
結晶シリコン膜を成長させ、公知のホトエッチングの技
術を用いて蓄積キャパシタ対向電極14,転送用トランジ
スタのゲート電極15及びその他のトランジスタ電極16を
形成する。この時転送用トランジスタ15のLpoly2寸法は
その他のトランジスタ16のLpoly1よりおおよそ0.2〜0.4
μm短かく設定する。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (b), a polycrystalline silicon film is grown by a CVD technique, and the storage capacitor counter electrode 14, the gate electrode 15 of the transfer transistor and other transistor electrodes are formed by using a known photo-etching technique. Form 16. At this time, the Lpoly2 dimension of the transfer transistor 15 is about 0.2 to 0.4
Set shorter by μm.

次いで第1図(c)に示すように、公知のホトリソグ
ラフィ技術で形成したフォトレジスト17をマスクに転送
用トランジスタ15を除くトランジスタ16にリンをイオン
注入法により50keVのエネルギーで1×1013/cm2程度導
入しN型不純物層18を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (c), 1 × with energy of 50keV by ion implantation of phosphorus to the transistor 16 with the exception of transfer transistor 15 of the photoresist 17 which is formed by a known photolithographic technique as a mask 10 13 / The N-type impurity layer 18 is formed by introducing about 2 cm 2 .

次いで第1図(d)に示すように、フォトレジストを
除去後全面に砒素をイオン注入法により70keV1×1016
cm2程度導入しN型不純物層19を形成する。
Then, as shown in FIG. 1 (d), after removing the photoresist, arsenic is entirely implanted at 70 keV1 × 10 16 /
The n-type impurity layer 19 is formed by introducing about 2 cm 2 .

次いで第1図(e)に示すように公知の技術を用いて
アルミを用いた配線20を形成して半導体記憶回路を得
る。
Next, as shown in FIG. 1 (e), a wiring 20 using aluminum is formed using a known technique to obtain a semiconductor memory circuit.

つまり転送用トランジスタのソース,ドレインの不純
物にリンを使用しないため同じLeff(実行チャンネル
長)の時その他のトランジスタに比較して転送用トラン
ジスタのLpolyを短かくする事ができる。
That is, since phosphorus is not used as the impurity of the source and the drain of the transfer transistor, Lpoly of the transfer transistor can be shortened as compared with other transistors at the same Leff (execution channel length).

転送用トランジスタに流れる電流はメモリセルのキャ
パシタへの電荷の移動のみで小さく転送用トランジスタ
以外のトランジスタ(二重拡散型のトランジスタ)のよ
うなホットキャリアによるトランジスタの劣化対策は行
なう必要性が少ない。
The current flowing through the transfer transistor is small due to only the transfer of electric charge to the capacitor of the memory cell, and it is less necessary to take measures against deterioration of the transistor due to hot carriers such as a transistor other than the transfer transistor (a double diffusion type transistor).

また最近ディジット線のプリチャージレベルに1/2Vcc
を用いる事が多く転送用トランジスタのソース,ドレイ
ン間にかかる電界も少なくなっている事も転送用トラン
ジスタにホットキャリアによる劣化対策の必要性をなく
している。
Recently, the digit line precharge level has been reduced to 1 / 2Vcc.
In many cases, the electric field applied between the source and the drain of the transfer transistor is also reduced, which eliminates the need for the transfer transistor to take measures against deterioration due to hot carriers.

第2図は本発明の第2の実施例の断面図である。第2
の実施例では蓄積キャパシタ対向電極24を1層目の多結
晶シリコン膜で形成し、転送用トランジスタのゲート電
極25とその他のトランジスタのゲート電極26を2層目の
多結晶シリコン膜で形成している。また転送用トランジ
スタ25は蓄積キャパシタ対向電極24にオーバーラップし
ているのでよりメモリーセルを小さくする事のできる利
点がある。
FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the present invention. Second
In this embodiment, the storage capacitor counter electrode 24 is formed of the first layer of polycrystalline silicon film, and the gate electrode 25 of the transfer transistor and the gate electrode 26 of the other transistors are formed of the second layer of polycrystalline silicon film. I have. Further, since the transfer transistor 25 overlaps the storage capacitor counter electrode 24, there is an advantage that the memory cell can be made smaller.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明はメモリセルの転送用トラ
ンジスタのソース,ドレインの形成に砒素のみを用いる
事により転送用トランジスタのLpolyを小さくする事が
できメモリセルの面積を小さくする事ができる。
As described above, according to the present invention, by using only arsenic for forming the source and drain of the transfer transistor of the memory cell, Lpoly of the transfer transistor can be reduced, and the area of the memory cell can be reduced.

つまり本発明を用いれば、半導体記憶回路全体の信頼
性を損なわず高集積化した半導体記憶装置を提供する事
ができる。また実施例ではN型トランジスタのみを用い
た例で説明したがP型トランジスタのみを用いた場合も
N型,P型トランジスタ両方を用いた場合も同様である。
That is, according to the present invention, a highly integrated semiconductor memory device can be provided without deteriorating the reliability of the entire semiconductor memory circuit. In the embodiment, an example using only the N-type transistor has been described. However, the same applies to the case where only the P-type transistor is used and the case where both the N-type and P-type transistors are used.

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

第1図(a)〜(e)は本発明の第1の実施例をその製
造工程に沿って説明するための縦断面図、第2図は本発
明の第2の実施例の縦断面図、第3図は(a)〜(d)
は従来例をその製造工程に沿って説明するための縦断面
図、第4図はトランジスタ型メモリセルを用いた半導体
記憶回路の1部の回路図である。 11,21,31……P型半導体基板、12,22,32……フィールド
酸化膜、13,23,33……ゲート酸化膜、14,24,34……蓄積
キャパシタ対向電極、15,25,35……転送用トランジスタ
ゲート電極、16,26,36……転送用トランジスタを除くト
ランジスタ電極、17……フォトレジスト、18,28,38……
リンを用いて形成されたn型不純物層、19,29,39……砒
素を用いて形成されたn型不純物層、20,30,40……アル
ミ配線、41……センスアンプ、42……転送用トランジス
タ、43……蓄積キャパシタ、44……ディジット線、45…
…ワード線。
1 (a) to 1 (e) are longitudinal sectional views for explaining a first embodiment of the present invention along the manufacturing steps, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows (a) to (d).
FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining a conventional example along a manufacturing process, and FIG. 4 is a circuit diagram of a part of a semiconductor memory circuit using a transistor type memory cell. 11,21,31 ... P-type semiconductor substrate, 12,22,32 ... Field oxide film, 13,23,33 ... Gate oxide film, 14,24,34 ... Storage capacitor counter electrode, 15,25, 35: Transfer transistor gate electrode, 16, 26, 36 ... Transistor electrode excluding transfer transistor, 17: Photoresist, 18, 28, 38
N-type impurity layer formed using phosphorus, 19, 29, 39... N-type impurity layer formed using arsenic, 20, 30, 40... Aluminum wiring, 41... Sense amplifier, 42. Transfer transistor, 43 storage capacitor, 44 digit line, 45
... word line.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/108 H01L 21/8242 H01L 21/8238 H01L 27/092 H01L 29/78Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/8242 H01L 21/8238 H01L 27/092 H01L 29/78

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板の表面部の第1導電型領域の表
面部に第1の第2導電型不純物を選択的に導入した第1
の第2導電型不純物層及び第2の第2導電型不純物層を
それぞれドレイン及びソースとする転送用トランジスタ
並びに前記転送用トランジスタに接続される蓄積キャパ
シタを有する1トランジスタ型メモリセルと、前記第1
の第2導電型不純物層及び第2の第2導電型不純物層と
同一工程で形成された第3の第2導電型不純物層及び第
4の第2導電型不純物層並びに前記第3の第2導電型不
純物層及び第4の第2導電型不純物層内にこれらとそれ
ぞれ自己整合して前記第1の不純物と異なる第2の不純
物を選択的に導入した第5の第2導電型不純物層及び第
6の第2導電型不純物層をそれぞれドレイン及びソース
とする二重拡散型のトランジスタとを有することを特徴
とする半導体記憶装置。
A first conductive type impurity selectively introduced into a surface portion of a first conductive type region in a surface portion of a semiconductor substrate;
A one-transistor memory cell having a transfer transistor having a second conductive type impurity layer and a second second conductive type impurity layer as drains and sources, respectively, and a storage capacitor connected to the transfer transistor;
A third second conductivity type impurity layer and a fourth second conductivity type impurity layer formed in the same process as the second conductivity type impurity layer and the second second conductivity type impurity layer, and the third second conductivity type impurity layer. A fifth second conductivity type impurity layer in which a second impurity different from the first impurity is selectively introduced into the conductivity type impurity layer and the fourth second conductivity type impurity layer by self-alignment therewith, respectively; A semiconductor memory device, comprising: a double-diffusion transistor having a sixth second conductivity type impurity layer as a drain and a source, respectively.
【請求項2】第1の不純物及び第2の不純物がそれぞれ
砒素及びリンである請求項1記載の半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said first impurity and said second impurity are arsenic and phosphorus, respectively.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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