JP3058948B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3058948B2
JP3058948B2 JP3186690A JP18669091A JP3058948B2 JP 3058948 B2 JP3058948 B2 JP 3058948B2 JP 3186690 A JP3186690 A JP 3186690A JP 18669091 A JP18669091 A JP 18669091A JP 3058948 B2 JP3058948 B2 JP 3058948B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係り、特
にダイナミック型RAM(DRAM)等のメモリにMO
SFETのリーク電流の低減により、メモリの保持特性
の向上と消費電力の低減をはかるために用いられる半導
体基板の結晶方向に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and, more particularly, to a memory device such as a dynamic RAM (DRAM).
The present invention relates to a crystal direction of a semiconductor substrate used for improving retention characteristics of a memory and reducing power consumption by reducing a leak current of an SFET.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体記憶装置は高集積化、大容
量化の一途を辿っており、特に1個のMOSFETと1
個のMOSキャパシタから構成されるMOSダイナミッ
クRAM(DRAM)においては、そのメモリセルの微
細化への研究が進んでいる。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor memory devices have been steadily becoming higher in integration and larger in capacity.
In a MOS dynamic RAM (DRAM) composed of a plurality of MOS capacitors, research on miniaturization of the memory cell is progressing.

【0003】ところで、従来から、半導体メモリにおい
ては、シリコン(100)面が素子形成面として使われ
ることが多い。その際、結晶のへきかい性から、円盤状
シリコンウェハの110方向にいわゆるオリエンテーシ
ョン・フラットと呼ばれる切断面が形成される。そこで
メモリ集積回路部を構成するメモリセル部も周辺回路部
もすべてMOSFETは、シリコン面上に、110方向
に形成され、110方向にダイシング面をもつように形
成されている。
Conventionally, in a semiconductor memory, a silicon (100) surface is often used as an element formation surface. At this time, a cut surface called an orientation flat is formed in the 110 direction of the disc-shaped silicon wafer due to the crystallinity of the crystal. Therefore, the MOSFETs in both the memory cell portion and the peripheral circuit portion constituting the memory integrated circuit portion are formed on the silicon surface in the 110 direction and have a dicing surface in the 110 direction.

【0004】ところが上述したように、集積回路の微細
化、高集積化に伴いトランジスタのリーク電流が顕著に
なり、消費電力が大きな問題となってきている。
However, as described above, with the miniaturization and high integration of integrated circuits, the leakage current of transistors becomes remarkable, and power consumption has become a major problem.

【0005】さらに、集積回路がメモリを含む場合には
蓄積されている電荷が逃げてしまうという問題が顕在化
してきている。
Further, when an integrated circuit includes a memory, the problem that accumulated electric charge escapes has become apparent.

【0006】そこで、この問題を防ぐために、ドレイン
の不純物濃度を下げる方法も考えられるが、トランジス
タとしては寄生抵抗の増大につながり、電流劣化をもた
らすことになる。
In order to prevent this problem, a method of reducing the impurity concentration of the drain is conceivable. However, this leads to an increase in parasitic resistance of the transistor, resulting in current deterioration.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように半導体集積
回路においては、消費電力が極めて少なく、電荷の保持
特性の優れた素子が望まれるにもかかわらず、最近微細
MOSFETにおいて、ドレイン・基板間をトンネル機
構で流れる電流が、新たな機構によるリーク電流とし
て、メモリ保持特性に対する大きな障害となってきてい
る。
As described above, in a semiconductor integrated circuit, despite the demand for an element having extremely low power consumption and excellent charge retention characteristics, recently, in a miniaturized MOSFET, the distance between the drain and the substrate has been increased. The current flowing through the tunnel mechanism has become a major obstacle to the memory retention characteristics as a leak current due to the new mechanism.

【0008】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、微細化に際して、基板とドレインとの間のリーク電
流を低減し、信頼性の高い半導体装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a highly reliable semiconductor device which reduces a leak current between a substrate and a drain in miniaturization.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、メ
モリセル領域のMOSFETに対してはチャネル方向す
なわちソースからドレインに向かう方向が、(100)
面上の110方向を避けるように形成され、一方周辺回
路部では、110方向と一致するように構成している。
Therefore, according to the present invention, in the MOSFET in the memory cell region, the channel direction, that is, the direction from the source to the drain is (100).
It is formed so as to avoid the 110 direction on the surface, while the peripheral circuit portion is configured to coincide with the 110 direction.

【0010】なお、本明細書において“110方向”と
は、<110>方向と平行および垂直な4つの方向を総
称するものである。
[0010] In this specification, the "110 direction" is a general term for four directions parallel and perpendicular to the <110> direction.

【0011】[0011]

【作用】本発明者らは、種々の実験に基づき、この基板
とドレインとの間のリーク電流が、チャネル方向に大き
く依存することを発見した。
The present inventors have found from various experiments that the leakage current between the substrate and the drain largely depends on the channel direction.

【0012】本発明は、この点に着目してなされたもの
で、メモリセル領域のMOSFETに対しては(10
0)面上の110方向を避ける方向にチャネルが向かう
ように構成することにより、メモリセル領域のトランジ
スタのリーク電流を低減し、電荷保持特性の向上をはか
ることができる。
The present invention has been made in view of this point.
0) By configuring the channel so as to avoid the 110 direction on the plane, the leakage current of the transistor in the memory cell region can be reduced and the charge retention characteristics can be improved.

【0013】そして周辺回路を構成するMOSFET
は、チップの切り出し辺に沿うようにオリエンテーショ
ン・フラットに平行あるいは垂直に形成することによ
り、面積効率良く、かつ容易にダイシングを行うことが
できる。
And a MOSFET constituting a peripheral circuit.
Is formed in parallel or perpendicular to the orientation flat along the cut-out side of the chip, so that dicing can be easily performed with good area efficiency.

【0014】望ましくは、メモリセル領域のMOSFE
Tに対しては(100)面上の110方向から45度の
方向にチャネルが向かうように構成することにより、リ
ーク電流を最低限に抑制することができる。
Preferably, the MOSFE in the memory cell region is
The leakage current can be minimized by configuring the channel such that the channel is directed at 45 degrees from the 110 direction on the (100) plane with respect to T.

【0015】さらにかかる構成は、ゲート絶縁膜は膜厚
15nm以下、ソース・ドレインを構成する拡散層の深
さは0.15μm 以下とした場合に、特に基板とドレイ
ンとの間のリーク電流は、顕著となるため、この様な寸
法領域では本発明は特に顕著な効果を奏効する。
Further, in the above structure, when the thickness of the gate insulating film is 15 nm or less and the depth of the diffusion layer constituting the source / drain is 0.15 μm or less, the leakage current between the substrate and the drain is particularly small. The present invention exerts a particularly remarkable effect in such a dimensional region.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明の一実施例のDRAM集積回
路のメモリセルのMOSFETの配置を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an arrangement of MOSFETs in a memory cell of a DRAM integrated circuit according to one embodiment of the present invention.

【0018】このDRAM集積回路は、シリコンスライ
スの(100)面を基板表面とするp型のシリコン基板
1上に形成されており、110方向に対して45度の方
向にチャネルが向かうように形成された各メモリセル部
5を構成するMOSFETM1 ,M2 ……と、110方
向にチャネルが向かうように形成された周辺回路部6を
構成するMOSFET C1 ,C2 ……とを配置したこ
とを特徴とするものである。
This DRAM integrated circuit is formed on a p-type silicon substrate 1 having a (100) plane of a silicon slice as a substrate surface, and is formed so that a channel is directed at 45 degrees with respect to the 110 direction. .. Constituting the respective memory cell sections 5 and MOSFETs C1, C2... Constituting the peripheral circuit section 6 formed so that the channel is directed in the direction of 110. Things.

【0019】ここでメモリセルは1トランジスタ/1キ
ャパシタ型であり、MOSトランジスタのゲートがワー
ド線に接続され、ソース・ドレインの一方がMOSキャ
パシタに、他方がビット線に接続される。図ではメモリ
セルのMOSFETの配置を示している。2はゲート電
極,3はn型ソース領域、4はn型ドレイン領域とし
た。
Here, the memory cell is a one-transistor / one-capacitor type. The gate of a MOS transistor is connected to a word line, one of a source and a drain is connected to a MOS capacitor, and the other is connected to a bit line. The figure shows the arrangement of MOSFETs in the memory cell. 2 was a gate electrode, 3 was an n-type source region, and 4 was an n-type drain region.

【0020】なお、ここでゲート絶縁膜は膜厚15nm
以下、ソース・ドレインを構成する拡散層の不純物濃度
は5×1020cm-3、深さは0.15μm 以下とした。
Here, the gate insulating film has a thickness of 15 nm.
Hereinafter, the impurity concentration of the diffusion layer constituting the source / drain was set to 5 × 10 20 cm −3 and the depth was set to 0.15 μm or less.

【0021】このDRAM集積回路によれば、リーク電
流が大幅に低減され、電荷保持特性が極めて良好となっ
ている。
According to this DRAM integrated circuit, the leak current is greatly reduced, and the charge retention characteristics are extremely good.

【0022】次に、このMOSFETの向きを変化さ
せ、チャネル方向を110方向に対して0度、30度、
45度と変化させ、ゲート電圧をパラメータとしてドレ
イン電流−ドレイン電圧特性の変化を測定した。その結
果を図2に示す。ここで曲線Aはゲート電圧6Vのと
き、Bはゲート電圧5Vのとき、Cはゲート電圧4Vの
とき、Dはゲート電圧3Vのとき、Eはゲート電圧2V
のとき、Fはゲート電圧1Vのときの測定結果である。
Next, the direction of the MOSFET is changed so that the channel direction is 0 degree, 30 degree,
At 45 degrees, the change in drain current-drain voltage characteristics was measured using the gate voltage as a parameter. The result is shown in FIG. Here, curve A is for a gate voltage of 6 V, B is for a gate voltage of 5 V, C is for a gate voltage of 4 V, D is for a gate voltage of 3 V, and E is a gate voltage of 2 V.
, F is the measurement result when the gate voltage is 1V.

【0023】この結果、結晶方向による特性のばらつき
はなく1本になっており、0度、30度、45度方向に
よる特性の差はみられないことがわかる。
As a result, there is no variation in the characteristics depending on the crystal direction, and there is no difference in the characteristics depending on the directions of 0 °, 30 ° and 45 °.

【0024】さらに同様に方向を変化させたときの、基
板に流れ込む電流のゲート電圧依存性をドレイン電圧を
パラメータとして測定した。その結果を図3に示す。こ
こで曲線a(a0 3045)はドレイン電圧6Vのと
き、b(b0 3045)はドレイン電圧5Vのとき、c
はドレイン電圧4Vのとき、dはドレイン電圧3Vのと
き、eはドレイン電圧2Vのときの測定結果である。図
中の左側部分では、例えばa0 3045,b0 3045
というように3つに別れているのに対し、右側部分では
1本になっている。
Similarly, the dependence of the current flowing into the substrate on the gate voltage when the direction was changed was measured using the drain voltage as a parameter. The result is shown in FIG. Here, curve a (a 0 a 30 a 45 ) is at a drain voltage of 6 V, b (b 0 b 30 b 45 ) is at a drain voltage of 5 V, c
Is a measurement result when the drain voltage is 4 V, d is a measurement result when the drain voltage is 3 V, and e is a measurement result when the drain voltage is 2 V. In the left part of the figure, for example, a 0 a 30 a 45 , b 0 b 30 b 45
While it is divided into three, the right part is one.

【0025】この図から明らかなように、基板に流れ込
む電流は、それぞれの角度に応じて異なり、45度傾け
たときの電流値を0度の場合と比較すると、約1桁程度
減少していることがわかる。すなわちこの電流はオフ時
のドレインと基板との間を流れる電流であり、これはオ
フ時のパワーにすると1桁程度減少させることができる
ことを意味し、DRAMのようなメモリセルの場合につ
いては、他のリークを除去することができた場合には電
荷の保持特性を1桁延ばすことができることを意味す
る。
As is apparent from this figure, the current flowing into the substrate differs according to each angle, and the current value when tilted by 45 degrees is reduced by about one digit as compared with the case of 0 degree. You can see that. That is, this current is a current flowing between the drain and the substrate at the time of off, which means that the power at the time of off can be reduced by about one digit, and in the case of a memory cell such as a DRAM, If other leaks can be removed, it means that the charge holding characteristic can be extended by one digit.

【0026】そして、周辺回路部ではダイシングの容易
な(すなわちダイシング面がジグザグにならない)11
0方向にチャネルが向かうように形成されているため、
不要部が生じることなく面積効率よく、かつ容易に切断
面を形成することができる。図4はDRAM集積回路の
レイアウトで、6がチップを示している。チップの辺は
110方向である。5はメモリセル部であり、1つのブ
ロックは256K構成で、これが16×4配列されてい
る。各メモリセル部5間には、センスアンプ回路部7が
設けられ、チップ中央部には4つのカラムデコーダ8
が、また、中央には長手方向に2つのロウデコーダ部9
が、またチップ周囲および中央の帯状領域10には、ア
ドレスバッファ、出力バッファ等の入出力回路やクロッ
ク等の制御回路が配置されている。
In the peripheral circuit section, dicing is easy (that is, the dicing surface does not form a zigzag).
Because the channel is formed so that it goes in the 0 direction,
A cut surface can be formed easily with good area efficiency without generating unnecessary portions. FIG. 4 is a layout of a DRAM integrated circuit, and 6 indicates a chip. The sides of the chip are 110 directions. Reference numeral 5 denotes a memory cell unit. One block has a 256K configuration, which is arranged in a 16 × 4 array. A sense amplifier circuit section 7 is provided between the memory cell sections 5, and four column decoders 8 are provided at the center of the chip.
In the center, two row decoder sections 9 are arranged in the longitudinal direction.
However, input / output circuits such as an address buffer and an output buffer and control circuits such as a clock are arranged in the belt-shaped region 10 around and at the center of the chip.

【0027】本実施例では、メモリセル部5と、これを
駆動する周辺回路部7〜10との間で、MOSFETの
配置方向が変えられている。
In this embodiment, the arrangement direction of the MOSFETs is changed between the memory cell section 5 and the peripheral circuit sections 7 to 10 for driving the same.

【0028】なお、前記実施例では、スライスされたシ
リコン基板表面を用いた場合について説明したが、シリ
コン基板をエッチングして得られた(100)面上にM
OSFETを形成する場合にも適用可能であることはい
うまでもない。なお、メモリセルのMOSFETのチャ
ネル方向は110方向を避けるが、特に110方向から
30〜60度傾けるのがよい。
In the above embodiment, the case where a sliced silicon substrate surface is used has been described. However, the M (100) plane obtained by etching the silicon substrate is
Needless to say, the present invention can be applied to the case of forming an OSFET. Although the channel direction of the MOSFET of the memory cell is avoided in the 110 direction, it is particularly preferable to incline by 30 to 60 degrees from the 110 direction.

【0029】また、本発明は実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であ
る。
The present invention is not limited to the embodiments, but can be appropriately modified without departing from the gist of the invention.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、メモリセル領域のMOSFETの少なくとも一部に
対してはチャネル方向すなわちソースからドレインに向
かう方向が、(100)面上の110方向を避けるよう
に形成しているため、トランジスタのリーク電流を低減
し、電荷保持特性の良好なメモリを得ることができる。
As described above, according to the present invention, the channel direction, that is, the direction from the source to the drain, of at least a part of the MOSFET in the memory cell region is the 110 direction on the (100) plane. , The leakage current of the transistor can be reduced, and a memory with good charge retention characteristics can be obtained.

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

【図1】本発明実施例のDRAM集積回路を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a DRAM integrated circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】MOSFETのチャネルの向きを変えたときの
ゲート電圧をパラメータとし、ドレイン電流−ドレイン
電圧特性を測定した結果を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a result of measuring drain current-drain voltage characteristics using a gate voltage when a channel direction of a MOSFET is changed as a parameter.

【図3】MOSFETのチャネルの向きを変えたときの
ドレイン電圧をパラメータとし、基板電流のゲート電圧
依存性を測定した結果を示す図。
FIG. 3 is a view showing the results of measuring the gate voltage dependence of the substrate current using the drain voltage when the channel direction of the MOSFET is changed as a parameter.

【図4】本発明実施例のDRAM集積回路のメモリセル
部とセンスアンプを構成する周辺回路部を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a memory cell portion and a peripheral circuit portion forming a sense amplifier of the DRAM integrated circuit according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 ゲート電極 3 ソース 4 ドレイン 5 メモリセル部 6 周辺回路部 7 センスアンプ回路部 8 カラムデコーダ部 9 ロウデコーダ部 10 帯状領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Gate electrode 3 Source 4 Drain 5 Memory cell part 6 Peripheral circuit part 7 Sense amplifier circuit part 8 Column decoder part 9 Row decoder part 10 Strip area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/8242 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/8242

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 メモリ集積回路のメモリセルを構成する
MOSFETのソース・ドレイン間方向を(100)面
上の110方向から傾け、かつ前記メモリセルを駆動す
る周辺回路のMOSFETのソース・ドレイン方向を1
10方向としたことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a memory cell of a memory integrated circuit, wherein the direction between the source and the drain of the MOSFET is inclined from the 110 direction on the (100) plane, and the direction of the source and the drain of the MOSFET of the peripheral circuit for driving the memory cell is 1
A semiconductor device having ten directions.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9484354B2 (en) 2014-06-03 2016-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device including different orientations of memory cell array and peripheral circuit transistors
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