JP3210064B2 - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JP3210064B2
JP3210064B2 JP08545192A JP8545192A JP3210064B2 JP 3210064 B2 JP3210064 B2 JP 3210064B2 JP 08545192 A JP08545192 A JP 08545192A JP 8545192 A JP8545192 A JP 8545192A JP 3210064 B2 JP3210064 B2 JP 3210064B2
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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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】本発明は複写機、ファクシミリ装
置、プリンター、ビデオカメラ、等のOA機器、家庭電
化製品はもちろんのこと、自動車、発電所、宇宙衛星な
どありとあらゆる技術分野の電子回路に用いられる半導
体装置に関する。
The present invention is used for electronic circuits in various technical fields such as OA equipment such as copiers, facsimile machines, printers, video cameras, etc., home electric appliances, automobiles, power plants, space satellites, etc. Semiconductor device to be used.

【0002】特に、本発明は必要な情報信号を記憶する
半導体メモリー装置に深く関連する。
In particular, the present invention relates to a semiconductor memory device for storing necessary information signals.

【0003】[0003]

【従来の技術】図1には、一度だけ記憶プログラムの可
能な半導体メモリーの構成が示されている。これは絶縁
ゲート型電界効果トランジスタとしてMOS型電界効果
トランジスタ(以下「MOSFET」という)と絶縁膜
とを有するメモリセルから構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor memory which can be programmed only once. It is composed of a memory cell having a MOS field effect transistor (hereinafter referred to as "MOSFET") as an insulated gate field effect transistor and an insulating film.

【0004】このようなメモリーは、例えば“A Ne
w Programmable Cell Utili
zing Insulator Breakdown”
IEDM’85,pp639−642に記載されてい
る。
[0004] Such a memory is, for example, "A Ne
w Programmable Cell Utili
Zing Insulator Breakdown ”
IEDM'85, pp639-642.

【0005】又、別のタイプの半導体メモリーとしては
図2に示すものがある。
FIG. 2 shows another type of semiconductor memory.

【0006】図2は、その断面図であり、120は、n
型基板、121はp+トレイン、122はp+ソース、1
23はフローティングゲート、124は絶縁層、125
はドレイン配線、126はソース配線である。この12
3のフローティングゲートは、たとえば、多結晶シリコ
ンをシリコン酸化膜の中に埋め込まれて作製される。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the device.
Mold substrate, 121 is p + train, 122 is p + source, 1
23 is a floating gate, 124 is an insulating layer, 125
Is a drain wiring, and 126 is a source wiring. This 12
The floating gate No. 3 is manufactured by embedding polycrystalline silicon in a silicon oxide film, for example.

【0007】ソースドレイン間は、通常状態では、非導
通である。このトランジスタのソースドレイン間に負の
高電圧を印加し、ドレイン側のpn接合をアバランシェ
ブレークダウンさせ、このとき発生する高エネルギー電
子をフローティングゲートに注入し、ソースドレイン間
を導通状態とすることにより書き込みが行れる。この素
子をメモリとして用いる場合には、フローティングゲー
トに電荷を注入するかしないかを情報の1と0に対応さ
せる。しかしながら、このタイプのメモリは、フローテ
ィングに蓄積した電荷がわずかにリークするため、永久
的情報の保持はできないばかりか読出し特性が経時変化
を生じるという問題点を有していた。
In the normal state, the source and the drain are non-conductive. A high negative voltage is applied between the source and the drain of this transistor to cause avalanche breakdown of the pn junction on the drain side, and high-energy electrons generated at this time are injected into the floating gate to make the source-drain conductive state. Writing can be performed. When this element is used as a memory, whether or not to inject a charge into the floating gate corresponds to information 1 and 0. However, this type of memory has a problem that not only permanent information cannot be retained but also read characteristics change with time because charges stored in a floating state leak slightly.

【0008】しかも、上述したMOSFETは微細化に
適してはおらず、相互コンダクタンスが小さいという特
性(gm特性)に問題がある。
In addition, the above-mentioned MOSFET is not suitable for miniaturization and has a problem in the characteristic (gm characteristic) that the transconductance is small.

【0009】しかも微細化の為にゲート長が0.5μm
以下になるとスケーリング則に基づく上記MOSFET
の改善は望めない。
In addition, the gate length is 0.5 μm for miniaturization.
The above MOSFET based on the scaling law when
No improvement can be expected.

【0010】又、これらとは別に、Si基板上にSiO
2層を設け、さらにSiメサ構造を設け、メサ側壁にゲ
ート酸化膜を設けたSOI型MOSFET構造が提案さ
れている[公開特許公報平2−14578]。
[0010] Separately from these, SiO 2 is deposited on a Si substrate.
There has been proposed an SOI MOSFET structure in which two layers are provided, a Si mesa structure is further provided, and a gate oxide film is provided on a mesa side wall [Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 2-14578].

【0011】この素子構造を図3,4に斜視図で示す。
232は絶縁膜、231′は結晶性Si、236はソー
ス領域、237はドレイン領域である。235はゲート
電極で、上記結晶性Si部のチャネル領域をまたぐ構造
となっている。この図4のaa′断面図が図3である。
図3に示すように、結晶性Si231′部はゲート電極
235にゲート酸化膜234を介して上方の3面が覆わ
れ、又下面238は、絶縁膜232の表面となってい
る。又、結晶性Si部の寸法は、WO<2WHを満足する
ようになっており、側壁のチャネルが優勢になり、チャ
ネルコンダクタンスが増大する構造となっている。
This element structure is shown in perspective views in FIGS.
232 is an insulating film, 231 'is crystalline Si, 236 is a source region, and 237 is a drain region. Reference numeral 235 denotes a gate electrode having a structure that straddles the channel region of the crystalline Si portion. FIG. 3 is a sectional view taken along the line aa ′ in FIG.
As shown in FIG. 3, the upper portion of the crystalline Si 231 ′ is covered with the gate electrode 235 via the gate oxide film 234, and the lower surface 238 is the surface of the insulating film 232. Further, the dimension of the crystalline Si portion satisfies W O <2W H , so that the channel on the side wall becomes dominant and the channel conductance increases.

【0012】さらに、上記従来例と構造的に似たMOS
FETも提案されている[公開特許公報平2−2634
73]。
Further, a MOS which is structurally similar to the above conventional example
An FET has also been proposed.
73].

【0013】この例の平面図を図5に、図5中のAA′
の断面図を図6に、図5中のBB′の断面図を図7に示
す。246はソース243、ドレイン242及び、チャ
ネルを形成する。結晶性Si層である。ゲート電極24
5でおおわれた結晶性Si層246は、チャネル領域で
あるがこのチャネル領域は、基板240と開口部247
を介して接続され、ドレイン層242は、結晶性Si層
246を通り、248の開口部を介して基板240と接
続している。
FIG. 5 is a plan view of this example, and AA 'in FIG.
6 is shown in FIG. 6, and a sectional view of BB 'in FIG. 5 is shown in FIG. 246 forms a source 243, a drain 242, and a channel. It is a crystalline Si layer. Gate electrode 24
5 is a channel region, which is formed by the substrate 240 and the opening 247.
, And the drain layer 242 passes through the crystalline Si layer 246 and is connected to the substrate 240 through the opening 248.

【0014】以上詳述した各従来例について、検討した
結果、上述した構造とはいえ、トランジスタのリーク電
流が多い点、各トランジスタのバラつきが大きい点、さ
らにトランジスタのOFF特性が悪く、動作が不安定と
なることが判明した。まず、SOI型MOSFETのO
FF特性が悪くなる原因について説明する。本発明者ら
の知見によれば、その原因はチャネルが形成されるSi
領域がソース及びドレイン領域との界面を除いてすべて
絶縁膜であるSiO2で覆われているからである。つま
り、チャネル部のSi領域は完全なフローティング状態
となっており、その電位が固定できず動作が不安定とな
る。さらに、トランジスタのON状態に上記Si領域に
発生したキャリア(例えばp型MOSFETの時は電
子)がOFF状態になった瞬間、行き場所がなくなりS
i領域内で再結合し消滅するまでそこに残るためにOF
F特性が悪くなるのである。
As a result of studying each of the conventional examples described in detail above, despite the above-described structure, the transistor has a large leak current, a large variation in each transistor, and furthermore, the OFF characteristics of the transistor are poor, and the operation is poor. It turned out to be stable. First, the OI of the SOI MOSFET
The cause of the deterioration of the FF characteristics will be described. According to the findings of the present inventors, the cause is that Si in which a channel is formed is formed.
This is because the region except for the interface with the source and drain regions is entirely covered with the insulating film of SiO 2 . In other words, the Si region in the channel portion is in a completely floating state, the potential cannot be fixed, and the operation becomes unstable. Further, at the moment when the carriers (for example, electrons in the case of a p-type MOSFET) generated in the Si region in the ON state of the transistor are turned OFF, there is no place to go and S
OF to remain there until recombination and disappearance in the i-region
The F characteristic deteriorates.

【0015】又、上記説明した従来のトランジスタにお
いて、リーク電流が多い原因は、ゲート電極で囲まれて
いるチャネル領域が直接下地の絶縁層と直接接する構造
になっているためである。つまり、このチャネル領域
は、トランジスタがON状態になると、完全に空乏化す
る状態になっており、空乏層がチャネル層と絶縁層との
界面に達し、そこに存在する欠陥から再結合電流が多量
に発生するからである。
The reason for the large leakage current in the above-described conventional transistor is that the channel region surrounded by the gate electrode is in direct contact with the underlying insulating layer. That is, when the transistor is turned on, this channel region is completely depleted, the depletion layer reaches the interface between the channel layer and the insulating layer, and a large amount of recombination current occurs due to defects existing there. It is because it occurs.

【0016】又、従来、ユーザーがプログラム(書込
み)可能で、ランダムアクセスの可能な読出し専用メモ
リの1つとして、バイポーラ型PROMがある。このタ
イプのメモリセルを図8に示す。101はビット線、1
02はワード線、103はメモリセルに配置されたバイ
ポーラトランジスタで、バイポーラトランジスタの各エ
ミッタ105は、ビット線101に、又、各コレクタ1
06はワード線各ベース104は、フローティング状態
になっている。又、107はダイオードで、ワード線は
このダイオードを介して、電源Vcc108に接続して
ある。本メモリのバイポーラトランジスタ103の断面
構造を図9に示す。110はp型Si基板、111はn
+埋め込み層、112はn-エピ層、113はフィールド
酸化膜、114はp型ベース、115はn+エミッタ
層、116はAl配線である。本メモリは、エミッタベ
ース間のダイオードを破壊することにより2進情報に対
応させる。図9の(a)は、書き込み前の状態、(b)
は書き込み後の状態を示す。
Conventionally, there is a bipolar PROM as one of read-only memories which can be programmed (written) by a user and which can be randomly accessed. This type of memory cell is shown in FIG. 101 is a bit line, 1
02 is a word line, 103 is a bipolar transistor arranged in a memory cell, each emitter 105 of the bipolar transistor is connected to a bit line 101, and each collector 1
At 06, each word line base 104 is in a floating state. Reference numeral 107 denotes a diode, and the word line is connected to the power supply Vcc 108 via the diode. FIG. 9 shows a cross-sectional structure of the bipolar transistor 103 of the present memory. 110 is a p-type Si substrate, 111 is n
A buried layer, 112 is an n epi layer, 113 is a field oxide film, 114 is a p-type base, 115 is an n + emitter layer, and 116 is an Al wiring. This memory corresponds to the binary information by destroying the diode between the emitter and the base. FIG. 9A shows a state before writing, and FIG.
Indicates the state after writing.

【0017】書き込み前は、n+エミッタ上のAl配線
は、117に示すように、平坦な構造をしているが、書
き込み時にワード線とビット線に大電流パルスを印加す
ると、アルミとシリコンの共晶合金118がベース層1
14をつきぬけて、導通状態となる。
Before writing, the Al wiring on the n + emitter has a flat structure as shown at 117. However, when a large current pulse is applied to the word line and bit line during writing, aluminum and silicon Eutectic alloy 118 is base layer 1
14 to be in a conductive state.

【0018】しかしながら、バイポーラトランジスタの
分離等でセルサイズが制限されて高集積化が難しい点、
さらに、大電流により形成される共晶合金118が各セ
ルごとでバラつき安定な読出し特性が得られない点等の
問題点を有していた。又、ダイナミックランダムアクセ
スメモリ(DRAM)としてはアドレス用トランジスタ
としてサラウンディングゲートトランジスタ(SGT)
を用い、その基板側主電極領域にトレンチキャパシタを
形成した縦長のメモリセルが提案されている。
However, it is difficult to achieve high integration because the cell size is limited due to the separation of bipolar transistors and the like.
Further, there is a problem that the eutectic alloy 118 formed by a large current varies from cell to cell and stable reading characteristics cannot be obtained. As a dynamic random access memory (DRAM), a surrounding gate transistor (SGT) is used as an address transistor.
And a vertically long memory cell in which a trench capacitor is formed in the substrate-side main electrode region has been proposed.

【0019】本発明者等の知見によれば、このようなD
RAMには次のような問題点を有していることが判明し
た。16メガビット以上の高集積化やセルの微細化が進
むとキャパシタサイズが制限を受け容量が小さくなり大
きな信号電荷を蓄積できなくなる。これに対して配線の
ほうは微細化に伴い寄生容量が増大する。すると、蓄積
信号を容量分割により読み出すにあたり、最終的に出力
される信号が小さくなり、SN比も小さくなる。よっ
て、メモリーの誤動作が生じてしまう。
According to the findings of the present inventors, such D
It has been found that the RAM has the following problems. As the degree of integration and cell miniaturization of 16 megabits or more increase, the size of the capacitor is limited, the capacity becomes small, and large signal charges cannot be stored. On the other hand, the parasitic capacitance of the wiring increases with miniaturization. Then, when the stored signal is read out by the capacity division, the finally output signal becomes smaller and the SN ratio also becomes smaller. Therefore, a malfunction of the memory occurs.

【0020】又、縦長構造となるので製造プロセスが極
めて複雑で歩留まりが上がらず、商業的な成功を収め難
い。即ち、SGTのような微細トランジスタは現状の技
術ではDRAMへの応用という当初の目的にはそぐわな
いものであることという結論に本発明者等は至ったので
ある。
In addition, the vertical structure makes the manufacturing process extremely complicated and does not increase the yield, making it difficult to achieve commercial success. That is, the inventors of the present invention have concluded that a fine transistor such as an SGT is not suitable for the initial purpose of application to a DRAM in the current technology.

【0021】[目的]本発明は、上述した技術的課題に
鑑みなされたものであり、微細加工に適した構成で、低
消費電力で高速動作可能な半導体記憶装置を提供するこ
とを目的としている。
[Purpose] The present invention has been made in view of the above technical problems, and has as its object to provide a semiconductor memory device which has a configuration suitable for fine processing and can operate at high speed with low power consumption. .

【0022】本発明の別の目的は正確な書き込み動作が
安定して得られ、高速且つ正確な読出し動作が可能なメ
モリー機能を有する半導体記憶装置を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a memory function capable of stably obtaining an accurate write operation and performing a high-speed and accurate read operation.

【0023】本発明の目的は、基板の主面に沿って設け
られた複数の主電極領域及びその間に設けられたチャネ
ル領域と、前記チャネル領域に対してゲート絶縁膜を介
して設けられたゲート電極と、を有し、前記ゲート電極
は互いに対向する2つの対向部分を少なくとも有してい
る絶縁ゲート型トランジスタと、前記主電極領域の一方
に設けられた電気的に破壊可能なメモリ要素と、を具備
し、前記ゲート電極と前記チャネル領域に隣接して設け
られた高不純物濃度半導体領域とで該チャネル領域にお
けるキャリアの移動方向に沿った少なくとも全面を囲ん
でおり、前記チャネル領域の前記高不純物濃度半導体領
域と対向する側には、該チャネル領域と同じ導電型で且
つ該チャネル領域より不純物濃度の高い第2の高不純物
濃度半導体領域が設けられていることを特徴とする半導
体記憶装置を提供することにある。又、本発明の目的
は、基板の主面に沿って設けられた複数の主電極領域及
びその間に設けられたチャネル領域と、前記チャネル領
域に対してゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極
と、を有し、前記ゲート電極は互いに対向する2つの対
向部分を少なくとも有している絶縁ゲート型トランジス
タと、前記主電極領域の一方に設けられた電気的に破壊
可能なメモリ要素と、を具備し、前記主電極領域と前記
チャネル領域との間に前記主電極領域と同じ導電型で且
つ該主電極領域より不純物濃度の低い半導体領域が設け
られていることを特徴とする半導体記憶装置を提供する
ことにある。更に、本発明の目的は、複数の主電極領域
及びその間に設けられたチャネル領域と、前記チャネル
領域に対してゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電
極と、前記チャネル領域に接して設けられ該チャネル領
域と同じ導電型で且つ該チャネル領域よりも不純物濃度
の高い半導体領域と、を有し、前記ゲート電極が互いに
対向する2つの部分を少なくとも含んでいる絶縁ゲート
型トランジスタと、前記主電極領域の一方に設けられた
電気的に破壊可能なメモリ要素と、を具備することを特
徴とする半導体記憶装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a plurality of main electrode regions provided along a main surface of a substrate, a channel region provided therebetween, and a gate provided to the channel region via a gate insulating film. An insulated gate transistor having at least two opposing portions, the gate electrode being opposed to each other; and an electrically destructible memory element provided in one of the main electrode regions. Wherein the gate electrode and the high impurity concentration semiconductor region provided adjacent to the channel region surround at least the entire surface of the channel region along the carrier moving direction, and the high impurity concentration of the channel region A second high-impurity-concentration semiconductor region having the same conductivity type as that of the channel region and having a higher impurity concentration than the channel region is provided on a side facing the high-concentration semiconductor region. It is to provide a semiconductor memory device characterized by being kicked. Another object of the present invention is to provide a plurality of main electrode regions provided along a main surface of a substrate, a channel region provided therebetween, and a gate electrode provided to the channel region via a gate insulating film. Wherein the gate electrode has at least two opposing portions opposing each other, and an electrically destructible memory element provided on one of the main electrode regions. Wherein a semiconductor region having the same conductivity type as the main electrode region and having a lower impurity concentration than the main electrode region is provided between the main electrode region and the channel region. To provide. Further, an object of the present invention is to provide a plurality of main electrode regions and a channel region provided therebetween, a gate electrode provided for the channel region via a gate insulating film, and a gate electrode provided in contact with the channel region. An insulated gate transistor having a semiconductor region having the same conductivity type as the channel region and having a higher impurity concentration than the channel region, wherein the gate electrode includes at least two portions facing each other; And an electrically destructible memory element provided in one of the regions.

【0024】[0024]

【作用】本発明によれば、対向した2つのゲート電極に
より、キャリア移動方向に対する垂直方向電界強度が小
さいので、高移動度、高gm特性の半導体装置が得ら
れ、電界緩和によりホットキャリアの発生が防止でき素
子の寿命しいては信頼性が向上する。
According to the present invention, a semiconductor device having a high mobility and a high gm characteristic can be obtained because the electric field intensity in the direction perpendicular to the carrier movement direction is small due to the two gate electrodes opposed to each other. Can be prevented, and the reliability of the device can be improved over the life of the device.

【0025】そして、ゲート酸化膜下のSi部の静電容
量が減少するのでSファクタ(Subthreshol
d swing)特性が向上しリーク電流が極めて少な
くなる。
Since the capacitance of the Si portion under the gate oxide film decreases, the S factor (Subthreshold
d swing) characteristics are improved and the leakage current is extremely reduced.

【0026】又、素子の占有面積が減少し高集積化が実
現できる。
Further, the area occupied by the elements is reduced, and high integration can be realized.

【0027】更に本発明を改良し、チャネル領域におけ
る対向した2つのゲート電極が設けられた部分以外のと
ころに、ソースドイレン部の導電型と異なる導電型で且
つチャネル領域より不純物濃度の高い領域が設けられて
いるおり、その不純物濃度が、トランジスタの駆動の時
にゲートにかかる駆動電圧によって反転しないような濃
度とされた構造を採用することにより、トランジスタO
N/OFF時、対向した2つのゲート電極にかこまれた
半導体層への少数キャリア(NチャネルMOSであれば
正孔、PチャネルMOSであれば電子)の出入が速くな
り、スイッチング特性が向上する。
The present invention is further improved, and a region having a conductivity type different from the conductivity type of the source / drain portion and a higher impurity concentration than the channel region is provided in a portion other than the portion where the two opposing gate electrodes are provided in the channel region. By adopting a structure in which the impurity concentration is not inverted by the driving voltage applied to the gate when the transistor is driven, the transistor O
At the time of N / OFF, minority carriers (holes in the case of N-channel MOS and electrons in the case of P-channel MOS) enter and exit the semiconductor layer surrounded by the two gate electrodes facing each other, and the switching characteristics are improved. .

【0028】又、この高濃度層により、トランジスタが
ON時にチャネル領域が完全に空乏化しても空乏層が下
地の絶縁層まで達せず、暗電流発生が抑制され。
In addition, even if the channel region is completely depleted when the transistor is turned on, the depletion layer does not reach the underlying insulating layer due to the high concentration layer, and the generation of dark current is suppressed.

【0029】又0.1μmレベルの微細化が進んだ場合
には液体窒素温度レベルの低温動作にも適応しなければ
ならないが、この低温動作を行いキャリア凍結があった
としても従来に比べて、寄生抵抗の増大、ドレイン電流
の低下は極めて少ない。
In the case where the microfabrication at the level of 0.1 μm is advanced, it is necessary to adapt to the low temperature operation at the liquid nitrogen temperature level. The increase in parasitic resistance and the decrease in drain current are extremely small.

【0030】(好適な実施態様の説明)本発明の好適な
実施態様の1つとして、ゲート電極がチャネル領域を挟
む対向部分を少なくとも有し、チャネル領域におけるソ
ース領域やドレイン領域との接合部を除いた他の部分の
一部が、該チャネル領域と少数キャリアの授受可能なド
ープ領域に接して設けられるトランジスタを有し、破壊
可能な絶縁層をメモリ要素とした半導体メモリを例に挙
げて説明する。
(Description of Preferred Embodiment) As one preferred embodiment of the present invention, a gate electrode has at least a facing portion sandwiching a channel region, and a junction between the channel region and a source region or a drain region is formed. Except for a semiconductor memory in which a part of other parts except for the transistor includes a transistor provided in contact with the channel region and a doped region capable of transmitting and receiving minority carriers, and uses a destructible insulating layer as a memory element, as an example. I do.

【0031】本発明による半導体装置のチャネル領域で
は、ゲート電極の対向部分の挟まれたチャネル領域の対
向部分方向の幅(d3)と、チャネル領域の半導体の不
純物濃度とが以下のように決定される。つまり、ゲート
電圧がOFF時であっても対向部分の両側からのびる空
乏層がつながり空乏化するように適宜選択される。具体
的にはゲート電極の対向部分方向のチャネル領域の幅を
3、同方向に両側から伸びる空乏層の幅をWとすると
3≦Wという関係を満足する。これは両対向電極間の
チャネル領域が完全に空乏層化していると、反転層が形
成されるレベルまでゲート電圧を上昇しても前記チャネ
ル領域内部にかかる電界が緩和されて素子の特性が向上
する。
In the channel region of the semiconductor device according to the present invention, the width (d 3 ) in the direction of the facing portion of the channel region sandwiching the facing portion of the gate electrode and the impurity concentration of the semiconductor in the channel region are determined as follows. Is done. In other words, even when the gate voltage is OFF, it is appropriately selected such that the depletion layers extending from both sides of the opposing portion are connected and depleted. Specifically, if the width of the channel region in the direction of the opposing portion of the gate electrode is d 3 , and the width of the depletion layer extending from both sides in the same direction is W, the relationship of d 3 ≦ W is satisfied. This is because if the channel region between the two opposing electrodes is completely depleted, the electric field applied to the inside of the channel region is reduced even if the gate voltage is increased to the level at which the inversion layer is formed, thereby improving the characteristics of the device. I do.

【0032】また、ドープ領域とは、ソース及びドレイ
ン領域の導電型とは異なる導電型で且つチャネル領域よ
り不純物濃度の高い半導体領域であればよく、その不純
物の種類や導電型は限定されるものではない。具体的に
は、そのドープ領域における不純物濃度を、トランジス
タの駆動の際にゲートにかかる駆動電圧によって該ドー
プ領域が反転しないような濃度とされる。そして機能的
には、ゲート電極の対向部分に挟まれたチャネル領域か
らのキャリアを受容出来る構成であればよい。
The doped region may be a semiconductor region having a conductivity type different from the conductivity type of the source and drain regions and having a higher impurity concentration than the channel region, and the type and conductivity type of the impurities are limited. is not. Specifically, the impurity concentration in the doped region is set to a concentration such that the doped region is not inverted by a driving voltage applied to the gate when driving the transistor. Functionally, any configuration may be used as long as it can receive carriers from a channel region sandwiched between opposing portions of the gate electrode.

【0033】本発明のゲート電極として用いられる材料
としては、金属、多結晶シリコン、シリサイド、ポリサ
イド等があり、具体的にはAl,W,Mo,Ni,C
o,Rh,Pt,Pdそのもの、或はこれ等のシリサイ
ド、ポリサイドであり、MOSFETの構造、駆動条件
等とその仕事関数を考慮して適宜選択される。
The material used for the gate electrode of the present invention includes metal, polycrystalline silicon, silicide, polycide, etc. Specifically, Al, W, Mo, Ni, C
o, Rh, Pt, and Pd themselves, or silicide and polycide thereof, and are appropriately selected in consideration of the structure, driving conditions, and the like and the work function of the MOSFET.

【0034】またゲート電極、ドープ領域の形状は、ド
ープ領域と対向する部分にはゲート電極がない構造、又
は、そこが同じドープ領域となっているもの、或は後述
する実施例の如く、ドープ領域と対向する部分にもゲー
ト電極の一部が配置される構成である。更には3つの面
がゲート電極で囲まれ残りの部分がドープ領域に接して
いるように、キャリア移動方向に対して垂直な方向に切
断した時のチャネル領域の断面形状が四角形等の方形状
となっていることが好ましい。その辺は正確な直線でな
く曲率を持った辺であってもよいし、その時の各エッジ
部分はゲート絶縁膜の被覆性を考慮して面取りされてい
るような形状であってもよい。
The shape of the gate electrode and the doped region may be a structure having no gate electrode in a portion facing the doped region, or having the same doped region, or a doped region as described later in the embodiments. In this configuration, a part of the gate electrode is also arranged in a portion facing the region. Further, the cross-sectional shape of the channel region when cut in a direction perpendicular to the carrier moving direction is a square shape such as a square so that the three surfaces are surrounded by the gate electrode and the remaining portion is in contact with the doped region. It is preferred that it is. The side may be a side having a curvature instead of an accurate straight line, and each edge portion at that time may have a shape chamfered in consideration of the coverage of the gate insulating film.

【0035】本発明の特体メモリ装置に好適なトランジ
スタとしては、後述の各実施例で示される様にMOSF
ET要素が基板上に横におかれるタイプで基板側でドー
プ領域に接しており、ゲート電極の対向部分が基板表面
に対して交差する面を持つように配置される形がよい。
ほかには、ゲート電極の対向部分が基板表面と実質的に
平行に配置され側面にドープ領域が設けられた構成であ
っても良いが、現状の製造プロセスを考慮すると前者即
ち後述する各実施例による構成が好ましい。
As a transistor suitable for the special memory device of the present invention, a MOSF
It is preferable that the ET element is placed on the substrate side and is in contact with the doped region on the substrate side, and the opposing portion of the gate electrode is arranged so as to have a surface crossing the substrate surface.
Alternatively, a configuration in which the opposing portion of the gate electrode is disposed substantially parallel to the substrate surface and a doped region is provided on the side surface may be adopted. Is preferred.

【0036】例えばH.tadato,K.sunou
shi,N.Okabe,A.Nitayama,K.
Hieda,F.Horiguchi,and F.M
asuoka IEDM(International
Electron Device Meeting)
(1988)PP222−225に提案されているよう
な上下にチャネルを介してソースドレインが設けられ4
つのゲート電極を対向させた構造のSurroudin
g Gate transistor(SGT)が知ら
れている。
For example, H. tadato, K .; sunou
shi, N .; Okabe, A .; Nitayama, K .;
Hieda, F.S. Horiguchi, and F.S. M
asuka IEDM (International
Electron Device Meeting)
(1988) A source and a drain are provided above and below via a channel as proposed in PP222-225.
Surroudin with two gate electrodes facing each other
The g Gate transistor (SGT) is known.

【0037】これに対して、本発明のトランジスタは上
記対向した2つのゲート電極の横方向の前後にソース・
ドレインが設けられている。
On the other hand, in the transistor of the present invention, the source and the source are located before and after the two gate electrodes facing each other.
A drain is provided.

【0038】この構造を採用することにより、ソースド
レインの電極が従来のMOSFETと同様、同一平面上
で容易に形成できる。また、チャネル長は、従来のMO
SFETと同様ゲート電極幅で決定するのでチャネル長
加工精度が高い。そして、横に置かれ対向した2つのゲ
ート電極構造形成のための半導体のパターニングがマス
クなしのリソグラフィーでも可能であり、微細化に適し
た構造となっている。これにより、2つのゲート電極間
隔は狭くでき、不純物濃度を高くせずに、パンチスルー
が防止できるためより高集積化されても高gmの特性が
得られるのである。
By employing this structure, the source and drain electrodes can be easily formed on the same plane as in the conventional MOSFET. The channel length is the same as that of the conventional MO.
The channel length processing accuracy is high because it is determined by the gate electrode width as in the case of the SFET. Then, patterning of a semiconductor for forming two gate electrode structures which are placed side by side and facing each other can be performed by lithography without a mask, and the structure is suitable for miniaturization. As a result, the distance between the two gate electrodes can be narrowed, and punch-through can be prevented without increasing the impurity concentration, so that a high gm characteristic can be obtained even with higher integration.

【0039】次に本発明に好適なトランジスタとして
は、MOSFET要素が基板上に横におかれるタイプで
あり、基板側でドープ領域に接しており、ゲート電極の
対向部分が基板表面に対して交差する面を持つように配
置される形が良い理由について、前述した従来例のMO
SFETと比較して説明する。
Next, a transistor suitable for the present invention is a type in which a MOSFET element is laid on a substrate side, in contact with a doped region on the substrate side, and a facing portion of the gate electrode crosses the substrate surface. The reason why the configuration in which the surface is arranged so as to have
A description will be given in comparison with the SFET.

【0040】従来のMOSFETはともにチャネル領域
が少なくとも一部分でも下地の絶縁層に接し形成されて
いる。このことにより以下に示すような問題点がある。
In both of the conventional MOSFETs, at least a part of the channel region is formed in contact with the underlying insulating layer. This has the following problems.

【0041】第1に、暗電流発生にともなうリーク電流
が大きい点である。図13の構造体において、シリコン
から成るチャネル領域231′は、絶縁膜232の表面
238とゲート酸化膜によりかこまれている。トランジ
スタをONする場合、ゲートに印加する電圧により上記
チャネル領域全体が空乏化する。これにより他のトラン
ジスタに比較して、大きい電流駆動能力を持つ。しかし
ながら、ゲート酸化膜とチャネル部シリコンとの界面
は、最近のプロセス技術(洗浄等)により良好な特性を
持つが、絶縁膜との界面には、欠陥が多く、界面準位密
度が高い。250に示す絶縁層上にも隣接してゲート電
極が設けられているため、チャネル部全体が空乏化する
ということは、当然絶縁層上の表面238も空乏層が接
することになる。したがって、トランジスタがON状態
の時n型MOSFETであればホールがこのチャネル領
域にたまっていく。次にトランジスタをOFFするため
にゲートに印加する電圧を変化させても、上記チャネル
部には、界面から発生したホールが存在し続けている限
り、そのホールによりソース側から電子が注入され、な
かなかOFFすることができない状態がつづく。つまり
空乏化させ動作させるMOSFETにおいては、従来型
のMOSFETよりも、不用なキャリアを発生させては
ならないということになる。
First, a large amount of leakage current is generated due to generation of dark current. In the structure shown in FIG. 13, a channel region 231 'made of silicon is surrounded by a surface 238 of insulating film 232 and a gate oxide film. When the transistor is turned on, the entire channel region is depleted by the voltage applied to the gate. Thus, the transistor has a large current driving capability as compared with other transistors. However, the interface between the gate oxide film and the silicon in the channel portion has good characteristics due to recent process technology (such as cleaning), but the interface with the insulating film has many defects and a high interface state density. Since the gate electrode is also provided adjacent to the insulating layer shown at 250, depletion of the entire channel portion means that the surface 238 on the insulating layer also comes into contact with the depletion layer. Therefore, when the transistor is in the ON state, holes are accumulated in this channel region if it is an n-type MOSFET. Next, even if the voltage applied to the gate is changed to turn off the transistor, as long as the hole generated from the interface continues to exist in the channel portion, electrons are injected from the source side by the hole, and it is quite difficult. The state that cannot be turned off continues. That is, in a MOSFET operated by depletion, unnecessary carriers must not be generated as compared with a conventional MOSFET.

【0042】この現象は、他の従来例においても同様の
現象が生じる。このことについて、図6を用いて説明す
る。この場合、チャネル領域となるSi単結晶部246
は、開口部247を通して基板と接続させているため、
チャネルがフローティング状態となり、不用なキャリア
(n型MOSFETであればホール、p型であれば電
子)の逃げ道がないという問題点はなくなる。しかしな
がら、図6の251に示す如く、チャネル領域は下地の
絶縁層241′の表面と接しているため、不用なキャリ
アの発生箇所は、存在している。したがって、程度の差
こそあれ、この絶縁層とチャネル領域のSi界面の欠陥
から発生するリーク電流は、デバイス特性を悪化させて
しまう。
The same phenomenon occurs in other conventional examples. This will be described with reference to FIG. In this case, Si single crystal portion 246 serving as a channel region
Is connected to the substrate through the opening 247,
The channel is in a floating state, and the problem that there is no escape route for unnecessary carriers (holes for an n-type MOSFET and electrons for a p-type MOSFET) is eliminated. However, as shown by 251 in FIG. 6, since the channel region is in contact with the surface of the underlying insulating layer 241 ', there are places where unnecessary carriers are generated. Therefore, to a greater or lesser extent, the leakage current generated from defects at the interface between the insulating layer and the Si in the channel region deteriorates the device characteristics.

【0043】次に、第2の問題点について説明する。第
2の問題点とは、実効チャネル幅がそれぞれのトランジ
スタに対してバラつきやすいということである。
Next, the second problem will be described. The second problem is that the effective channel width tends to vary for each transistor.

【0044】従来のトランジスタのチャネル幅は、図3
に示す単結晶Si231′、図に示すSi部246の高
さ及び幅により決定する。通常この高さは、Siのエッ
チング深さにより決定される。ゲート長0.1μm、ゲ
ート幅0.5μmのMOSFETを作製する場合、この
高さは約0.2μmとなり、そのゆえぎは、200Å以
内にとどめる必要がでてくる。現状のドライエッチグ法
によりウエハ面内で又は、ウエハ間で、このバラツキ範
囲にとどめることは極めて難しい。さらに図3の250
に示すような、下地の絶縁層上のエッチング形状は、上
部Si部よりもバラツキが多く、Si上部とSi下部と
で、Si部の厚さが変化する等の問題点も有している。
The channel width of the conventional transistor is shown in FIG.
And the height and width of the single crystal Si 231 'shown in FIG. Usually, this height is determined by the etching depth of Si. In the case of fabricating a MOSFET having a gate length of 0.1 μm and a gate width of 0.5 μm, this height is about 0.2 μm, and it is necessary to keep the height within 200 °. It is extremely difficult to keep this variation range within the wafer surface or between wafers by the current dry etching method. Further, in FIG.
As described above, the etching shape on the underlying insulating layer has more variation than the upper Si portion, and also has a problem that the thickness of the Si portion changes between the upper portion of Si and the lower portion of Si.

【0045】これに対して、本発明の装置に用いるトラ
ンジスタにおいて、チャネル長は、従来のMOSFET
と同様ゲート電極幅で決定するのでチャネル長加工精度
が高い。そして、チャネル領域は、ゲート電極部とチャ
ネル直下もしくは、上部の高濃度層とにより規定される
ためそのバラツキも極めて小さい。又、チャネル部がト
ランジスタON時に空乏化してもその空乏層は、上記高
濃度層との境界で広がらない。したがって、ゲート酸化
膜(絶縁膜)以外の絶縁層表面には空乏層は接していな
いため不用なキャリア発生源はない。
On the other hand, in the transistor used in the device of the present invention, the channel length is
As described above, the channel length is determined with the gate electrode width, so that channel length processing accuracy is high. Since the channel region is defined by the gate electrode portion and the high-concentration layer immediately below or above the channel, the variation is extremely small. Even if the channel portion is depleted when the transistor is turned on, the depletion layer does not spread at the boundary with the high concentration layer. Therefore, since no depletion layer is in contact with the surface of the insulating layer other than the gate oxide film (insulating film), there is no unnecessary carrier generation source.

【0046】以上、説明したように、微細に適した、か
つ電流駆動能力の高いトランジスタをメモリセルトラン
ジスタとし、本トランジスタのゲートをワード線とし、
本トランジスタのソース領域上にpn接合を介して、ビ
ット線に接続したメモリを構成する。これによりエラー
レートの少ない、高密度、高速読出し書き込み特性を有
する1回永久書き込み可能なメモリを実現できる。
As described above, a transistor that is finely suited and has a high current driving capability is a memory cell transistor, and the gate of the transistor is a word line.
A memory connected to a bit line is formed on a source region of the transistor via a pn junction. This realizes a once-permanently writable memory having a low error rate, high density, and high-speed read / write characteristics.

【0047】[0047]

【実施例】(実施例1)本発明による第1実施例につい
て、図10を用いて詳細に説明する。図10は、本発明
の第1実施例のメモリセルの上面図である。1001,
1001′はワード線、1002,1002′はビット
線、1003,1003′は電源ライン、1004はメ
モリセル内のスイッチングトランジスタとして動作する
半導体活性領域としてのSi単結晶体、1005は電源
ラインとドレイン層とのコンタクト領域、1006はト
ランジスタのドレイン層、1007はトランジスタのゲ
ート部分、1008はトランジスタのソース層、100
9はソース層とビット線間に設けられた電気的に破壊可
能な絶縁層である。図1に示したX1,X1′、X2
2′、X3,X3′、Y,Y′断面図をそれぞれ図11
乃至14に示す。図11において、1012はp型Si
基板でたとえば、数Ωcmの抵抗率のものを使用する。
1013はp+型埋め込み層、1014はフィールド酸
化膜、1015は層間絶縁膜で、PSG、BPSG、S
iN、SON等が使用可能である。1016はドレイン
直下に設けられたp型層、1017はドレインn+高濃
度層、1018はドレイン電源用配線で図の1019の
コンタクト部を介してドレイン層1017に接続してい
る。図10とこの図11との対応は図1のドレイン層1
006が、図11の1017に、図10のコンタクト部
1005が、図11の1019に対応する。図11では
パシベーション膜は省略した。
(Embodiment 1) A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a top view of the memory cell according to the first embodiment of the present invention. 1001,
1001 'is a word line, 1002 and 1002' are bit lines, 1003 and 1003 'are power supply lines, 1004 is a Si single crystal as a semiconductor active region which operates as a switching transistor in a memory cell, 1005 is a power supply line and a drain layer 1006, a drain layer of the transistor; 1007, a gate portion of the transistor; 1008, a source layer of the transistor;
Reference numeral 9 denotes an electrically destructible insulating layer provided between the source layer and the bit line. X 1 , X 1 ′, X 2 ,
X 2 ′, X 3 , X 3 ′, Y, Y ′ sectional views are shown in FIG.
To 14 are shown. In FIG. 11, reference numeral 1012 denotes p-type Si.
For example, a substrate having a resistivity of several Ωcm is used.
Reference numeral 1013 denotes ap + type buried layer, 1014 denotes a field oxide film, 1015 denotes an interlayer insulating film, and PSG, BPSG, S
iN, SON, etc. can be used. Reference numeral 1016 denotes a p-type layer provided immediately below the drain, 1017 denotes a drain n + high-concentration layer, and 1018 denotes a wiring for drain power supply, which is connected to the drain layer 1017 via a contact portion 1019 in the figure. 10 and FIG. 11 correspond to the drain layer 1 of FIG.
006 corresponds to 1017 in FIG. 11, and the contact portion 1005 in FIG. 10 corresponds to 1019 in FIG. In FIG. 11, the passivation film is omitted.

【0048】図12はメモリセル部のトランジスタのゲ
ート部の断面図である。図12において、1021は、
チャネル領域でたとえば、不純物濃度として5×1014
〜5×1016cm-3の半導体よりなる。1022は、ゲ
ート絶縁膜で、ゲート長によりその酸化膜厚は、変更す
る必要があるが、約60Å〜250Å程度である。
FIG. 12 is a sectional view of a gate portion of a transistor in a memory cell portion. In FIG. 12, reference numeral 1021 denotes
In the channel region, for example, an impurity concentration of 5 × 10 14
It is made of a semiconductor of about 5 × 10 16 cm −3 . Reference numeral 1022 denotes a gate insulating film whose oxide film thickness needs to be changed depending on the gate length, but is about 60 ° to 250 °.

【0049】これは、Si酸化膜のみならず、SiO
N、又はSiO2とSiONとの積層膜でも良い。10
23は、ゲート電極である。たとえば、下地がp+型ポ
リシリコンで上層がWXSi1-Xのポリサイド構造等低抵
抗でかつ、トランジスタのしきい値が所望のものになる
仕事関数を有するものを選択する。1024は、ドレイ
ン電源用配線の断面で図10の1003に、1025
は、ビット線配線の断面で、図10の1002に対応す
る。図12からわかるように、チャネル領域1021
は、ゲート絶縁膜1022と、p層1016とに規定さ
れている。したがって、本トランジスタのチャネル幅
は、d1、d3の加算値即ち2d1+d3となる。フィール
ド酸化工程により、このチャネル領域1021下部のゲ
ート絶縁膜厚は、図12の1026に示すように、変化
し、その値を制御することは比較的難しい。しかしなが
ら、本トランジスタにおいては、実際動作するチャネル
領域は、下地のp領域で規定されているので膜厚ゆらぎ
の影響を受けず、各トランジスタのバラツキは、極めて
少ないものとなる。
This is because not only the Si oxide film but also the SiO
N or a laminated film of SiO 2 and SiON may be used. 10
23 is a gate electrode. For example, a material having a low resistance such as a polycide structure in which the underlayer is p + -type polysilicon and the upper layer is W x Si 1 -x and which has a work function that allows the transistor to have a desired threshold value is selected. Reference numeral 1024 denotes a cross section of the drain power supply wiring.
Is a cross section of the bit line wiring and corresponds to 1002 in FIG. As can be seen from FIG. 12, the channel region 1021
Are defined in the gate insulating film 1022 and the p-layer 1016. Therefore, the channel width of this transistor is the sum of d 1 and d 3 , that is, 2d 1 + d 3 . Due to the field oxidation process, the thickness of the gate insulating film below the channel region 1021 changes as shown by 1026 in FIG. 12, and it is relatively difficult to control the value. However, in the present transistor, the channel region that actually operates is defined by the underlying p region, so that it is not affected by the fluctuation of the film thickness, and the variation of each transistor is extremely small.

【0050】図13は、メモリセル部のトランジスタの
ソース領域の断面図である。図13において、1030
は、ソース層であるn+−Si領域、1031′は、そ
のソース上に設けられた絶縁膜で、この絶縁膜の破壊、
非破壊により、メモリの導通、非導通状態を規定する。
その絶縁層に、コンタクト領域1033を介して、ビッ
ト線配線1032に接続している。上記絶縁層として
は、たとえば、SiO2、SiON、SiO2とSiNと
の積層構造等用いることができる。他に酸化アルミニウ
ム、酸化タンタル等を用いることもできる。
FIG. 13 is a sectional view of the source region of the transistor in the memory cell portion. In FIG. 13, 1030
Is an n + -Si region serving as a source layer; 1031 'is an insulating film provided on the source;
Non-destruction defines the conduction and non-conduction state of the memory.
The insulating layer is connected to a bit line wiring 1032 via a contact region 1033. As the insulating layer, for example, SiO 2 , SiON, a laminated structure of SiO 2 and SiN, or the like can be used. Alternatively, aluminum oxide, tantalum oxide, or the like can be used.

【0051】次に、図10のYY′断面である図14に
ついて説明する。
Next, FIG. 14, which is a cross section taken along line YY 'of FIG. 10, will be described.

【0052】図14の1035,1035′に示すよう
に、各トランジスタは、垂直な面により分離され、各ト
ランジスタ間は、層間絶縁膜がうめ込まれており分離幅
は狭くすることが可能で、高集積化には優れた構造と言
える。この断面でのゲート電極構造は、通常のMOSF
ETと同等の構造であるが、前出の図12に示すよう
に、この断面を直交する断面で見ると、側壁部に対向す
るようにゲート電極が配置されている。又、上部にもゲ
ート電極は設けられているものの、図12に示すd1
3の関数を d3<d1 …式(1) とすれば、ゲート電圧をあげても、そのポテンシャルが
両側からもち上げられるため、チャネル領域の電界は通
常のMOSFETに比べて緩和される。又、さらに、ポ
テンシャルの変化の仕方がチャネル領域全体で変化する
ため、この両者の効果により、トランジスタONに大電
流を通すことが実現でき、駆動能力が高い良好な特性が
得られた。
As shown at 1035 and 1035 'in FIG. 14, the transistors are separated from each other by a vertical plane, and an interlayer insulating film is embedded between the transistors so that the separation width can be reduced. It can be said that this is an excellent structure for high integration. The gate electrode structure in this cross section is a normal MOSF
Although the structure is equivalent to that of the ET, as shown in FIG. 12, the gate electrode is arranged so as to face the side wall when this cross section is viewed in a cross section orthogonal to the ET. Although a gate electrode is also provided on the upper part, d 1 ,
If the function of the d 3 d 3 <d 1 ... formula (1), be raised gate voltage, since the potential is lift from both sides, the electric field of the channel region is relaxed as compared with the conventional MOSFET . Further, since the manner of changing the potential changes throughout the channel region, a large current can be passed through the transistor ON by these two effects, and good characteristics with high driving capability can be obtained.

【0053】図15は実施例1による、3×3セルの半
導体メモリーを示す回路図である。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a 3 × 3 cell semiconductor memory according to the first embodiment.

【0054】1つのセルはアドレス用トランジスタ10
40とメモリ要素1041とを有している。もちろん1
041は絶縁膜の破壊前はキャパシタ、破壊後はキャパ
シタとならない。
One cell is an address transistor 10
40 and a memory element 1041. Of course 1
Reference numeral 041 denotes a capacitor before the breakdown of the insulating film and does not become a capacitor after the breakdown.

【0055】1001,1001′,1001′′,1
001′′′はFETの各ゲートに接続されたワード線
である。
1001, 1001 ', 1001'', 1
001 "" is a word line connected to each gate of the FET.

【0056】1002,1002′,1002′′は各
メモリ要素の一方に接続されたビット線である。
Reference numerals 1002, 1002 ', and 1002''denote bit lines connected to one of the memory elements.

【0057】1003,1003′,1003′′は電
源線である。
Reference numerals 1003, 1003 ', and 1003''denote power supply lines.

【0058】又、メモリの周辺回路として、ビット線の
電圧を基準電圧にセットするビット線電圧セット回路1
042、ワード線電圧セット回路1043、ビット線を
順次選択する信号を発生する選択信号発生回路104
4、ビット線選択スイッチ1045,1045′,10
45′′、ビット線読出しライン1048をリセットす
るスイッチ1046、アンプ1047を有する。
As a peripheral circuit of the memory, a bit line voltage setting circuit 1 for setting a bit line voltage to a reference voltage
042, a word line voltage setting circuit 1043, a selection signal generation circuit 104 for generating a signal for sequentially selecting a bit line
4. Bit line selection switches 1045, 1045 ', 10
45 '', a switch 1046 for resetting the bit line read line 1048, and an amplifier 1047.

【0059】以下、上述した半導体メモリーの動作につ
いて説明する。
Hereinafter, the operation of the above-described semiconductor memory will be described.

【0060】まず始めに、書き込み動作について説明す
る。この動作は、次の4つの主動作を含む。
First, the write operation will be described. This operation includes the following four main operations.

【0061】 (1)書き込み動作その1:(ビット線プリチャージ) ビット線を1042の電圧セット回路により、基準電圧
DDに設定する。これにより、電源ラインとビット線間
には電位差がなくなり、ワード線にいかなる電圧が印加
されようが、FETのソース・ドレイン間には電位の発
生もしくは電流は流れず、上記1041に示す絶縁膜は
破壊されない。このビット線のプリチャージ電圧は、電
源電圧と同等でもよいが同等でなくともよく、その時は
上記絶縁膜領域が破壊し、導通状態にならないようにす
る。VDDの値としては、たとえば1〜5V程度で可能で
ある。
(1) Write Operation No. 1: (Bit Line Precharge) The bit line is set to the reference voltage V DD by the voltage setting circuit 1042. As a result, there is no potential difference between the power supply line and the bit line, no matter what voltage is applied to the word line, no potential is generated or current flows between the source and drain of the FET. Not destroyed. The precharge voltage of the bit line may or may not be equal to the power supply voltage. At this time, the insulating film region is broken so as not to be in a conductive state. The value of V DD can be, for example, about 1 to 5 V.

【0062】(2)書き込み動作その2:(ワード線デ
ィスチャージ) 全ワード線の電圧を第1グランド電位VGND1に固定す
る。たとえば、OVとすれば良い。これは、書き込み動
作を行うワード線に隣接するワード線にクロストークに
より信号の混入を防ぐために行う。
(2) Write Operation No. 2: (Word Line Discharge) The voltages of all the word lines are fixed to the first ground potential V GND1 . For example, it may be OV. This is performed to prevent a signal from being mixed into a word line adjacent to a word line on which a write operation is performed due to crosstalk.

【0063】(3)書き込み動作その3:(書き込むワ
ード線の選択) 今回の書き込みビットが、図3における左上のセルを原
点として、2行2列目のセルの場合には書き込みビット
のあるワード線は、図3の1001′となる。したがっ
て、このワード線の電位をVGとする。ただし、この時
Gは VGND1<VG<VGB…式(2) である。VGBは、ゲート絶縁膜破壊電圧である。
(3) Write Operation No. 3: (Selection of Word Line to Write) If the current write bit is the cell in the second row and second column with the upper left cell in FIG. 3 as the origin, the word with the write bit The line becomes 1001 'in FIG. Therefore, the potential of the word line and V G. However, at this time, V G is V GND1 <V G <V GB ... V GB is a gate insulating film breakdown voltage.

【0064】 (4)書き込み動作その4:(ビット線選択) 選択されたライン上に存在する書き込むセル対応したビ
ット線電位をグランド電位に設定する。すると、選択さ
れているラインのFETはすべてオン状態なっているた
め、ビット線電位をグランド電位にすることにより絶縁
膜に高電圧印加され、絶縁膜が破壊され、導通状態にな
る。この書き込み動作は、書き込み完了により、ビット
線とワード線間に電流が流れるため、ビット線選択を順
次やることが望ましいが、複数のビット線を同時に書き
込むことも可能である。
(4) Write Operation No. 4: (Bit Line Selection) The bit line potential corresponding to the cell to be written existing on the selected line is set to the ground potential. Then, since all the FETs on the selected line are in the ON state, a high voltage is applied to the insulating film by setting the bit line potential to the ground potential, and the insulating film is broken and becomes conductive. In this writing operation, a current flows between the bit line and the word line upon completion of the writing. Therefore, it is desirable to sequentially select the bit lines, but it is also possible to simultaneously write a plurality of bit lines.

【0065】次に読出し動作について説明する。この動
作は次の4つの主動作を含む。
Next, the read operation will be described. This operation includes the following four main operations.

【0066】 (1)読出し動作その1(ビット線プリチャージ) 書き込み時と同様の動作により行う。これは読出し動作
により、書き込まれていないビットに書き込まないため
である。その時の電圧は、電源電圧VDDと同等レベルで
良い。
(1) Read Operation No. 1 (Bit Line Precharge) The read operation is performed by the same operation as in the write operation. This is because a bit that has not been written is not written by a read operation. The voltage at that time may be the same level as the power supply voltage V DD .

【0067】 (2)読出し動作その2(ワード線 ディスチャージ) 全ワード線の電圧を第2グランド電位VGND2に固定す
る。ただし、第2のグランド電位VGND2と第1のグラン
ド電位VGND1とは、 VGND1<VGND2 …式(3) との関係を有する。
(2) Read Operation No. 2 (Word Line Discharge) The voltages of all the word lines are fixed to the second ground potential V GND2 . However, the second ground potential V GND2 and the first ground potential V GND1 have a relation of V GND1 <V GND2 ...

【0068】 (3)読出し動作その3(読出すラインの選択) 読出しを行うラインのワード線の電位を式(2)で定め
られた範囲のVGに固定する。これにより上記ラインの
FETはON状態となる。
[0068] (3) to fix the potential of the read operation part 3 (selection of reading line) the word line of the line to be read to V G range defined by equation (2). As a result, the FETs in the line are turned on.

【0069】(4)読出し動作その4(ビット線読出し
ラインリセット) ビット線の読出しライン1048をスイッチ1046に
よりリセットする。そのリセット電位は、上記スイッチ
1046に接続されている電源により決定するが、その
電位をVGND2とする。その後、1046のスイッチをO
FFし、ビット線読出しラインをフローティング状態に
する。
(4) Read Operation No. 4 (Reset of Bit Line Read Line) The read line 1048 of the bit line is reset by the switch 1046. The reset potential is determined by the power supply connected to the switch 1046, and the potential is set to V GND2 . After that, 1046 switches are set to O
FF is performed to bring the bit line read line into a floating state.

【0070】 (5)読出し動作その5(ビット線の選択) ビット線順次選択信号発生回路1044により、選択ビ
ット選択スイッチのゲートを高レベルとしスイッチをO
N状態にし、ビット線読出しラインと接続する。今、選
択セルが書き込まれていない場合、ビット線の容量をC
BIT,読出しラインの容量をCOUTとすると、読出しライ
ンの電圧は、
(5) Read Operation No. 5 (Selection of Bit Line) The bit line sequential selection signal generation circuit 1044 sets the gate of the selected bit selection switch to high level and sets the switch to O.
Set to N state and connect to bit line read line. If the selected cell has not been written, the bit line capacitance is set to C
Assuming that BIT and the capacity of the read line are C OUT , the voltage of the read line is

【0071】[0071]

【外1】 に収束する。[Outside 1] Converges to

【0072】一方、選択セルが書き込まれており、絶縁
膜が導通状態になっている場合は、この読出しライン
は、トランジスタを介して電源VDDと接続された状態に
ある。したがって、読出しラインの電圧は、VDDに収束
する。この差により、書き込まれたセル(ビット)が書
き込まれていないかが判明する。この電圧は、アンプ1
047により検出する。以上の動作により、読出しを行
うわけであるが、書き込み状態の場合、読出しラインの
電位がVDDに収束する時間が読出しスピードを決定す
る。大容量メモリになればなる程、ビット線及びビット
線読出しラインの容量は増大する。したがって、この大
きな容量をいかにドライブできるかが、カギとなり、微
細でかつ高駆動能力をもつ前出のトランジスタ構造が極
めて有効となる。
On the other hand, when the selected cell is written and the insulating film is conductive, this read line is in a state of being connected to the power supply V DD via the transistor. Therefore, the voltage on the read line converges to V DD . From this difference, it is determined whether the written cell (bit) has been written. This voltage is
047. Reading is performed by the above operation. In the writing state, the time required for the potential of the reading line to converge to V DD determines the reading speed. As the capacity of the memory increases, the capacity of the bit line and the bit line read line increases. Therefore, how to drive this large capacity is key, and the above-described transistor structure having a fine and high driving capability is extremely effective.

【0073】本実施例で、グランド電位を2種類設け、
動作を行ったのは、読出し動作時に絶縁膜が破壊されな
いためである。つまり、読出し動作時の絶縁膜の両端に
印加される電位差を書き込み時より小さく設定してい
る。
In this embodiment, two types of ground potentials are provided,
The operation was performed because the insulating film was not broken during the read operation. That is, the potential difference applied to both ends of the insulating film during the read operation is set smaller than that during the write operation.

【0074】(製造方法の説明)次に、本発明の実施例
1の製造方法について図16乃至20を用いて説明す
る。図16乃至19は図12に相当する断面図、図20
は図14に対応する。まず、準備されたp型シリコン基
板1012表面にボロンのイオン注入を行い、約900
℃でイオン注入層の不純物の活性化を行う。p+高濃度
層1013形成後、本ウェハを洗浄し、エピタキシャル
成長装置に入れ、シランの還元により、表面に形成され
ている自然酸化膜を除去し、850℃という低温によ
り、p層が2μm、p-層1021が0.5μmになる
ように連続的に成長させる。低温エピにより不純物のわ
き上がりは抑制され、p+−p,p−p-は急峻な接合が
得られ、p+層の濃度は1019cm-3,p層の濃度は1
17cm-3,p-層の濃度は1016cm-3程となる。本
ウェハを熱酸化し、約250Aのシリコン酸化膜106
0を形成し、さらにその上部に気相化学堆積法(CV
D)により、250Åのシリコン窒化膜1061を堆積
した(図16)。
(Description of Manufacturing Method) Next, a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 19 are sectional views corresponding to FIG.
Corresponds to FIG. First, boron ions are implanted into the surface of the prepared p-type silicon substrate 1012, and about 900
The impurities in the ion-implanted layer are activated at a temperature of ° C. After the formation of the p + high-concentration layer 1013, the wafer is washed, put into an epitaxial growth apparatus, a natural oxide film formed on the surface is removed by reduction of silane, and the p layer is reduced to 2 μm and p at a temperature of 850 ° C. - layer 1021 is continuously grown to be 0.5 [mu] m. Aside up of impurities by low temperature epitaxial is suppressed, p + -p, p-p - is steep junction is obtained, p + layer of the concentration of 10 19 cm -3, the concentration of the p layer 1
The concentration of the 0 17 cm −3 and p layers is about 10 16 cm −3 . The wafer is thermally oxidized to a silicon oxide film 106 of about 250 A.
0, and a chemical vapor deposition (CV)
By D), a silicon nitride film 1061 of 250 ° was deposited (FIG. 16).

【0075】次に、このウェハをトランジスタ形成領域
を残して、レジストをマスクとして、上記シリコン窒化
膜1061、上記シリコン酸化膜1060更にはp-
1021、p層1016の各Siエピ層まで、反応性異
方性エッチングにより、垂直にエッチング除去する。エ
ッチングによる溝の終端はp層もしくは、p+層中であ
れば良く、その制御は、デバイス特圧上厳密には要求さ
れない。これも、本構造の1つの利点の1つとなってい
る。次にパターニングに使用したレジストを剥離し、洗
浄後、再度Siが露出している表面に、約250Åのシ
リコン酸化膜1062を形成する。その後CVDによ
り、上記表面全体にシリコン窒化膜を堆積させ、異方性
シリコン窒化膜エッチにより、図4Bに示すように底面
1063のシリコン窒化膜のみ除去する。この場合、柱
状Siの上部のシリコン窒化膜1064は、2層から形
成されているため残ることになる(図17)。
Next, the wafer leaving a transistor forming region, using a resist as a mask, the silicon nitride film 1061, even the silicon oxide film 1060 p - to each Si epilayer of layer 1021, p layer 1016, the reaction The film is vertically removed by anisotropic etching. The end of the groove by etching may be in the p layer or the p + layer, and its control is not strictly required due to device special pressure. This is also one of the advantages of the present structure. Next, the resist used for patterning is removed, and after cleaning, a silicon oxide film 1062 of about 250 ° is formed again on the surface where Si is exposed. Thereafter, a silicon nitride film is deposited on the entire surface by CVD, and only the silicon nitride film on the bottom surface 1063 is removed by anisotropic silicon nitride film etching as shown in FIG. 4B. In this case, the silicon nitride film 1064 on the columnar Si remains because it is formed from two layers (FIG. 17).

【0076】次に約900℃でパイロジュネリック酸化
を行い、シリコン窒化膜が形成されていない表面のみ選
択的に酸化する。このプロセスにより図4Cに示すよう
にフィールド酸化膜1014が形成される。このフィー
ルド酸化工程により、シリコン柱I部は、1065に示
すように変形するが、変形した領域は、p層1016も
しくはp+層1013からなり、この変形の影響はな
い。(図18)。
Next, pyrogeneric oxidation is performed at about 900 ° C. to selectively oxidize only the surface where the silicon nitride film is not formed. By this process, a field oxide film 1014 is formed as shown in FIG. 4C. In this field oxidation step, the silicon pillar I is deformed as shown by 1065, but the deformed region is made of the p layer 1016 or the p + layer 1013, and is not affected by this deformation. (FIG. 18).

【0077】次に、選択酸化に用いたシリコン窒化膜1
066と、その下地のパッド酸化膜1067を除去し、
露出したSi表面を洗浄後、ゲート酸化膜1022を熱
酸化により形成する。さらに、polysiW(タング
ステン)を連続的に堆積し、その後W表面より、ボロン
のイオン注入及びアンフレによりp+型ポリシリコンと
1-XSiXとWとからなるゲート電極を形成する。この
タイプのトランジスタ動作は、対応するゲート間距離が
0.1μmとなっているため、チャネル部のポテンシャ
ルを全体的にゲート電位によりコントロールし、ON−
OFFさせるものである。したがって、従来のMOSF
ETよりも、しきい値が低くなるが、p+層1068に
より、しきい値を高めている。またゲート電極上部がW
メタル1069からなり、ワード線の低抵抗化を実現し
ている。
Next, the silicon nitride film 1 used for selective oxidation
066 and the underlying pad oxide film 1067 are removed,
After cleaning the exposed Si surface, a gate oxide film 1022 is formed by thermal oxidation. Further, continuously depositing PolysiW (tungsten), then from the W surface, to form a gate electrode composed of the p + -type polysilicon and W 1-X Si X and W by ion implantation and Anfure boron. In this type of transistor operation, since the corresponding distance between the gates is 0.1 μm, the potential of the channel portion is entirely controlled by the gate potential, and ON-
It is turned off. Therefore, the conventional MOSF
Although the threshold value is lower than that of ET, the threshold value is increased by the p + layer 1068. The upper part of the gate electrode is W
It is made of metal 1069 and realizes low resistance of the word line.

【0078】このゲート電極をパターニング後、このゲ
ートをマスクにn+層を拡散し、ソース層の1030、
ドレイン層1017を形成する。
After patterning the gate electrode, the n + layer is diffused using the gate as a mask to form the source layer 1030,
A drain layer 1017 is formed.

【0079】次に図19に示すように、層間絶縁膜10
15が平坦化し形成される。この平坦化はたとえばテト
ラエチルオルソシリケート(TEOS)の堆積とエッチ
バックとを組み合わすことにより実現できる。この後、
550℃N2雰囲気で、上記薄膜SiO2を高密度化す
る。また、薄膜SiO2形成としては洗浄後、白金過水
中で酸化膜を形成し、500〜600℃N2雰囲気中で
高密度化する方法も有効である。
Next, as shown in FIG.
15 are flattened and formed. This planarization can be realized, for example, by combining the deposition of tetraethylorthosilicate (TEOS) and the etch back. After this,
The density of the thin film SiO 2 is increased in a N 2 atmosphere at 550 ° C. Further, as a method of forming the thin film SiO 2 , a method of forming an oxide film in a platinum peroxide solution after cleaning and increasing the density in an N 2 atmosphere at 500 to 600 ° C. is also effective.

【0080】次に、ソース領域1030のみコンタクト
穴1070をあける。このコンタクト穴のみSi表面が
露出しており、CVDでこのコンタクト穴の領域のみ約
50Åの酸化シリコン膜1033を形成する。この後、
550℃N2雰囲気で、上記酸化シリコン膜を高密度化
する。また、薄膜SiO2形成としては洗浄後、白金過
水中で酸化膜を形成し、500〜600℃N2雰囲気中
で高密度化する方法も有効である。その後、電源用及び
ビット線用配線を成膜し、パターニング、パシベーショ
ン膜を形成して、本セル構造が形成される。この説明に
おいては、nチャネルMOSFETを挙げて説明した
が、pチャネルMOSFETに対しても、導電型を反対
にすれば、同様の工程で作製可能なので説明は省略す
る。したがって、周辺回路は、n型チャネルMOSFE
Tとp型チャネルMOSFETより成るCMOS構成と
して作製できる。
Next, a contact hole 1070 is formed only in the source region 1030. Only the contact hole has an exposed Si surface, and a silicon oxide film 1033 of about 50 ° is formed only in the region of the contact hole by CVD. After this,
The density of the silicon oxide film is increased at 550 ° C. in an N 2 atmosphere. Further, as a method of forming the thin film SiO 2 , a method of forming an oxide film in a platinum peroxide solution after cleaning and increasing the density in an N 2 atmosphere at 500 to 600 ° C. is also effective. Thereafter, a power supply and a bit line wiring are formed, a patterning and a passivation film are formed, and the present cell structure is formed. In this description, an n-channel MOSFET has been described. However, if the conductivity type is reversed, the p-channel MOSFET can be manufactured in a similar process, and the description is omitted. Therefore, the peripheral circuit is an n-type channel MOSFE
It can be manufactured as a CMOS configuration composed of T and p-type channel MOSFET.

【0081】以上、説明したように、本発明の実施例1
は、絶縁膜の破壊、非破壊状態により、導通、非導通状
態を形成し、従来のDRAMやEPROMと異なりわず
かな蓄積されたチャージを読み出す方式ではないため、
微細化が進んだ場合でも、高S/Nの読出しが可能にな
る。又、この読出しには、新構造のトランジスタを採用
し、微細でかつ高い駆動能力特性を持っているため、高
集積、高速読出しが実現できる。
As described above, the first embodiment of the present invention
Is a method of forming a conductive state and a non-conductive state depending on the destruction and non-destruction state of the insulating film, and is not a method of reading out a slight accumulated charge unlike conventional DRAM and EPROM,
Even when the miniaturization has advanced, reading with a high S / N can be performed. Further, for this reading, a transistor having a new structure is adopted, and it has fine and high driving capability characteristics, so that high integration and high speed reading can be realized.

【0082】(実施例2)次に本発明の実施例2につい
て、図21乃至図24を用いて説明する。図11乃至図
14と同等の箇所に関しては、同一番号を記し、説明は
省略する。
(Embodiment 2) Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in FIGS. 11 to 14 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0083】第1実施例の構成と異なる点は、チャネル
領域としてのp-層1017の上に同じ導電型でこのp-
層より不純物濃度の高いp層1080が形成されている
点である。
[0083] The configuration is different from the first embodiment, p as a channel region - this p the same conductivity type on the layer 1017 -
The point is that a p-layer 1080 having a higher impurity concentration than the layer is formed.

【0084】この構造はpウエル層1016,p-層1
017,p層1080の形成の時に不純物濃度を変えて
エピタキシャル成長させれば良く、製造上、前出の実施
例1と同様の工程で行える。
This structure has a p-well layer 1016, a p - layer 1
017, the p-layer 1080 may be formed by epitaxial growth while changing the impurity concentration, and can be manufactured in the same process as in the first embodiment.

【0085】又、ドレイン層1017と電源とのコンタ
クトをとる場合、ドレイン上表面のSi層を図21の1
081に示すようにわずかにエッチングした後行えばよ
い。
When a contact is made between the drain layer 1017 and the power supply, the Si layer on the upper surface of the drain is replaced with the one shown in FIG.
It may be performed after slightly etching as shown in 081.

【0086】次に、本実施例に用いられるトランジスタ
の動作について説明する。
Next, the operation of the transistor used in this embodiment will be described.

【0087】p層1016及びp層1080の不純物濃
度は動作時のゲート電圧が最大値となった時でも、上部
のゲート絶縁膜1022との界面側に反転層が形成され
ないような濃度となっている。したがって、p-層10
21とゲート絶縁膜1022との側壁部のみにチャネル
が形成される構成となる。よってこの構成は純粋に2つ
の対向したゲートからなる構成と等価なものとなり動作
が安定する。
The impurity concentration of the p-layer 1016 and the p-layer 1080 is such that no inversion layer is formed on the interface side with the upper gate insulating film 1022 even when the gate voltage during operation becomes the maximum value. I have. Therefore, p - layer 10
A channel is formed only on the side wall portion between the gate insulating film 21 and the gate insulating film 1022. Therefore, this configuration is equivalent to a configuration consisting of purely two opposed gates, and the operation is stable.

【0088】又、通常Siのエッジ部の絶縁膜厚は、平
面部より薄くなり耐圧が低下するが、本実施例によれば
エッジ部1082に示す如く、内側のp層の濃度が高い
分、十分な耐圧を示すので、膜厚が実施例1より薄いも
のでも使用可能である。これにより、高いgm特性が得
られる。
In general, the insulating film thickness at the edge portion of Si is thinner than the plane portion and the breakdown voltage is reduced. However, according to the present embodiment, as shown in the edge portion 1082, the concentration of the inner p-layer is higher. Since it shows a sufficient withstand voltage, it can be used even if the film thickness is smaller than that of the first embodiment. Thereby, high gm characteristics can be obtained.

【0089】この良好なトランジスタ特性により、メモ
リとしての高速読出しが実現できる。
With the good transistor characteristics, high-speed reading as a memory can be realized.

【0090】(実施例3)次に、本発明の実施例3につ
いて、図25を用いて説明する。実施例3も実施例2同
様、実施例1に示したメモリセルトランジスタの改良方
法に関するもので、図25に示す断面以外の実施例1に
対応する部分の断面図は図11、12、13と同じであ
る。同一箇所に関しては、同一番号で記し、説明は省略
する。実施例3の特徴点は、ソース及びドレインのゲー
ト電極近傍にn-層1085を設けたことである。本実
施例の構造は、LDD,GOLD等の構成を作製する時
同様、ゲート電極の側壁に設けられた絶縁層を利用して
容易に自己整合的に形成可能である。本例によればゲー
ト電極のソース、ドレイン端での電界を緩和し、チャネ
ル領域に不用なキャリアが入り込むことを防ぐことが可
能になる。これにより、メモリにおいて、早い読出し特
性が実現できるだけでなく、ホットキャリア等の発生が
防止でき、より高信頼性が得られる。
(Embodiment 3) Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment, like the second embodiment, relates to the method of improving the memory cell transistor shown in the first embodiment. The cross-sectional views of portions corresponding to the first embodiment other than the cross section shown in FIG. Is the same. The same portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. A feature of the third embodiment is that an n layer 1085 is provided near the source and drain gate electrodes. The structure of this embodiment can be easily formed in a self-aligned manner by using an insulating layer provided on the side wall of the gate electrode, as in the case of manufacturing a configuration such as an LDD or a GOLD. According to the present embodiment, the electric field at the source and drain ends of the gate electrode can be reduced, and it is possible to prevent unnecessary carriers from entering the channel region. As a result, in the memory, not only quick read characteristics can be realized, but also generation of hot carriers and the like can be prevented, and higher reliability can be obtained.

【0091】又、この実施例においては、ソース、ドレ
インそれぞれ対称的にn-層を設けたが、実際高電界が
かかるのはドレイン端であり、又、ソース側は駆動能力
を高めるという意味で抵抗成分をつけたくないという理
由により、ドレイン側にのみn-層を設けても良い。
Further, in this embodiment, the n - layers are provided symmetrically for the source and the drain, but the high electric field is actually applied to the drain end, and the source side increases the driving capability. An n layer may be provided only on the drain side because it is not desired to add a resistance component.

【0092】(実施例4)本例はトランジスタのソース
及びドレインに接続される配線をそれぞれ互いに交差さ
せるように配置するものである。
(Embodiment 4) In this embodiment, wirings connected to the source and drain of a transistor are arranged so as to cross each other.

【0093】本発明の実施例4について説明する。図2
6は平面図、図27は図26のX11′断面を、図28
は図26のYY′断面を示している。前出の実施例1の
場合、水平方向にワード線が走り、垂直方向にビット線
と電源ラインが設けられていた。これに対して本実施例
は、水平方向にワード線1001、1001′と電源ラ
イン1096、1096′が走り一方垂直方向にはビッ
ト線1002、1002′のみ走るレイアウトになって
いる。本トランジスタがたて長の形状をしているので、
このように電源ラインを横方向に走らせることにより、
実施例1よりも2セル当りの面積が減少し、より高集積
化が図れるという利点を有する。
Embodiment 4 of the present invention will be described. FIG.
6 is a plan view, FIG. 27 is a sectional view taken along the line X 1 X 1 ′ of FIG.
Indicates a YY 'cross section of FIG. In the first embodiment, the word line runs in the horizontal direction, and the bit line and the power supply line are provided in the vertical direction. On the other hand, this embodiment has a layout in which word lines 1001 and 1001 'and power supply lines 1096 and 1096' run in the horizontal direction, while only bit lines 1002 and 1002 'run in the vertical direction. Since this transistor has a vertical shape,
By running the power line in the horizontal direction in this way,
There is an advantage that the area per two cells is reduced as compared with the first embodiment, and higher integration can be achieved.

【0094】図26のレイアウトを可能にする1つの構
成を図27、28を用いて説明する。図27において、
1100は電源ラインとしてのn+型ポリシリコン−W
1-XSiX−Wの配線、1101はこのn+型ポリシリコ
ンがドレイン層1017に接するダイレクトコンタクト
部である。これを図28に示すように水平方向に長く1
023及び1100の2つのポリシリコン−ポリサイド
W配線が配置されていることがわかる。図27、28で
示したもの以外に金属の2層配線を使用し、1層メタル
をビット線、2層メタルを電源ラインとする方式でも良
い。
One configuration enabling the layout of FIG. 26 will be described with reference to FIGS. In FIG.
Reference numeral 1100 denotes an n + type polysilicon-W as a power supply line.
1-X Si X -W wiring 1101 is a direct contact portion to the n + -type polysilicon is in contact with the drain layer 1017. This is made long in the horizontal direction as shown in FIG.
It can be seen that two polysilicon-polycide W wirings 023 and 1100 are arranged. 27 and 28, a two-layer metal wiring may be used, and the first metal may be a bit line and the second metal may be a power supply line.

【0095】(実施例5)次に本発明の実施例5につい
て、メモリセルのレイアウト図である図29、図29の
11′断面である図30、図29のX33′断面であ
る図31を用いて説明する。図29の1105、110
6に示すように、本実施例では、トランジスタのソース
及びドレイン層コンタクトサイズが広くなっている点が
前出の実施例1と異なる。このようにトランジスタの電
流の流れる方向(YY′方向)に直交する方向に長いコ
ンタクトを広くしていることにより、ソース層、及びド
レイン層の側壁でもコンタクトすることが可能になり、
コンタクト抵抗が小さくなる。特に、微細化が進むと、
トランジスタの駆動能力と同時に寄生抵抗や容量が回路
特性に重大な影響を及ぼす。この点寄生抵抗低減に上記
構造は優れている。そこで、コンタクトの構造を明らか
にするため図30、31を用いて詳細に説明する。
(Embodiment 5) Next, in Embodiment 5 of the present invention, FIG. 29 which is a layout diagram of a memory cell, FIG. 30 which is a cross section taken along the line X 1 X 1 ′ of FIG. 29, and X 3 X 3 ′ of FIG. This will be described with reference to FIG. 1105 and 110 in FIG.
As shown in FIG. 6, the present embodiment differs from the first embodiment in that the source and drain layer contact sizes of the transistor are widened. Since the long contact is widened in the direction perpendicular to the direction in which the current flows in the transistor (YY 'direction), it is possible to make contact with the side walls of the source layer and the drain layer.
The contact resistance is reduced. In particular, as miniaturization progresses,
Parasitic resistance and capacitance have a significant effect on circuit characteristics as well as transistor drive capability. The above structure is excellent in reducing the parasitic resistance in this regard. Therefore, in order to clarify the structure of the contact, a detailed description will be given with reference to FIGS.

【0096】図30中、1105はドレイン層用コンタ
クト穴、1107はそのコンタクトエッチがストップす
るための第1層間絶縁層、1109は第2層間絶縁層で
第1と第2は種類が異なりエッチングの際その選択比が
とれる材料を用いている。たとえば第1層間絶縁層とし
てシリコン窒化膜、第2層間絶縁層としてシリコン酸化
膜等が挙げられる。これにより図30中、1108に示
すように広い面積で配線用金属と接することが可能にな
る。
In FIG. 30, reference numeral 1105 denotes a drain layer contact hole; 1107, a first interlayer insulating layer for stopping the contact etching; 1109, a second interlayer insulating layer; In this case, a material that can obtain the selectivity is used. For example, a silicon nitride film may be used as the first interlayer insulating layer, and a silicon oxide film may be used as the second interlayer insulating layer. This makes it possible to come into contact with the wiring metal over a wide area as indicated by reference numeral 1108 in FIG.

【0097】一方、ソース部のコンタクトは図31に示
すように露出したn+層表面1110にメモリ用薄膜絶
縁層1111がつき、そのp+層を介して配線用金属1
032に接している。以上説明したように本実施例の構
造を用いることによりコンタクト部の抵抗がさらに小さ
くなり、高速読出しが実現できる。
[0097] On the other hand, the source region contacts the memory thin film insulating layer 1111 is attached to the surface of the n + layer 1110 exposed as shown in FIG. 31, the p + metal wire through the layer 1
032. As described above, by using the structure of this embodiment, the resistance of the contact portion is further reduced, and high-speed reading can be realized.

【0098】(実施例6)実施例6について、図32、
33を用いて説明する。実施例6は前出の実施例1の構
造体を実施例1に記述した製造方法と異なる方法により
製造されるものである。実施例1の作製方法を示す図1
6乃至図20と同様の箇所については説明を省略し、同
等箇所については同一番号を記す。
(Embodiment 6) Referring to FIG.
33 will be described. In the sixth embodiment, the structure of the first embodiment is manufactured by a method different from the manufacturing method described in the first embodiment. FIG. 1 showing a manufacturing method of Example 1.
The description of the same parts as those in FIGS. 6 to 20 is omitted, and the same parts are denoted by the same reference numerals.

【0099】図32に示すように最大の特徴は、選択酸
化によらず、フィールド酸化膜を成膜とエッチングによ
り形成する点にある。柱状半導体領域を囲うパット酸化
膜の形成、そしてシリコン窒化膜の形成プロセスまで
は、実施例1と同様である。その後、シリコン窒化膜を
異方性エッチした表面のシリコン酸化膜をはくりし、再
度熱酸化膜1092を形成する。そしてTEOSを利用
して層間絶縁膜を成膜し、エッチバックによりSiO2
層1091を形成する。このエッチバック時にシリコン
窒化膜とシリコン酸化膜とのエッチング選択比が十分と
れていれば良い。
As shown in FIG. 32, the greatest feature is that a field oxide film is formed by film formation and etching, not by selective oxidation. The processes up to the formation of the pad oxide film surrounding the columnar semiconductor region and the process of forming the silicon nitride film are the same as those in the first embodiment. Thereafter, the silicon oxide film on the surface obtained by anisotropically etching the silicon nitride film is peeled off, and a thermal oxide film 1092 is formed again. Then, an interlayer insulating film is formed using TEOS, and SiO 2 is etched back.
A layer 1091 is formed. It suffices that the etching selectivity between the silicon nitride film and the silicon oxide film is sufficient at the time of this etch back.

【0100】このエッチバックにより、フィールド酸化
膜表面は、p層1016とp+埋め込み層1013界面
より高く、かつp層1016とp-層1021界面より
低くなるようにしておく。次に、このシリコン窒化膜を
エッチングにより除去、さらに、パッド酸化膜を除去し
て、洗浄した後、ゲート酸化することにより図33の1
091′に示すようなフィールド酸化膜の形状が得られ
る。後は実施例1と同様、ゲート電極層1068、10
69を形成すれば良い。以上説明した製造方法を用いる
と、高熱工程が含まれず不純物の余分な拡散が減少し、
チャネル領域のサイズが安定する。さらには、フィール
ド酸化等で発生する歪みがない等の利点がある。半導体
メモリとしては、各メモリセルのバラツキが減少するの
で、高歩留りで本装置が実現できるという利点もある。
By this etch back, the surface of the field oxide film is set to be higher than the interface between p layer 1016 and p + buried layer 1013 and lower than the interface between p layer 1016 and p layer 1021. Next, the silicon nitride film is removed by etching, the pad oxide film is removed, and after cleaning, the gate is oxidized.
The shape of the field oxide film as shown in FIG. Thereafter, similarly to the first embodiment, the gate electrode layers 1068, 1068
69 may be formed. By using the manufacturing method described above, unnecessary diffusion of impurities is reduced without including a high heat process,
The size of the channel region is stabilized. Furthermore, there is an advantage that there is no distortion generated by field oxidation or the like. As a semiconductor memory, there is also an advantage that the present device can be realized with a high yield since the variation of each memory cell is reduced.

【0101】以上の各実施例に基づき、半導体メモリー
を製造し書き込み、読出し動作を行った結果、各実施例
ともに期待以上の良好な動作を行うことが確認された。
As a result of manufacturing and writing / reading a semiconductor memory based on each of the above-described embodiments, it was confirmed that each of the embodiments performed a better operation than expected.

【0102】次にメモリ要素としてPN接合破壊型のメ
モリーについて説明する。
Next, a PN junction destruction type memory will be described as a memory element.

【0103】(実施例7)図34、35は本発明の実施
例7によるメモリーセルの断面図であり前出の図13に
対応している。図13と異なる点はメモリ要素を構成す
る絶縁層1031′(図13)がp+型半導体層103
1(図34)に置換されPN接合破壊型のメモリーとな
っているところである。その他の半導体メモリーの構成
は実施例1と同じである。
(Embodiment 7) FIGS. 34 and 35 are sectional views of a memory cell according to Embodiment 7 of the present invention, and correspond to FIG. 13 described above. 13 is different from FIG. 13 in that an insulating layer 1031 ′ (FIG. 13) forming a memory element is a p + type semiconductor layer 103.
1 (FIG. 34) to form a PN junction breakdown type memory. Other configurations of the semiconductor memory are the same as those of the first embodiment.

【0104】ここで、1030はソース層であるn+
Si領域、1031は、そのソース上に設けられたp+
領域で、このpn接合によりメモリの導通、非導通状態
を規定する。そのp+層上に、コンタクト領域1033
を介して、ビット線配線1032に接続している。
Here, reference numeral 1030 denotes n + − which is a source layer.
The Si region 1031 is formed by p + provided on its source.
In the region, the conduction and non-conduction state of the memory are defined by the pn junction. A contact region 1033 is formed on the p + layer.
Is connected to the bit line wiring 1032.

【0105】次に、本発明のメモリ装置の動作方法、及
び記憶方式について説明する。図36は、本例のメモリ
セルのレイアウトを等価回路として図示したもので、1
010〜1001′′′はワード線、1002〜100
2′′はビット線、1003〜1003′′は電源線を
示す。各セルは、微細かつ電流駆動能力の高いトランジ
スタ1040と、そのトランジスタのソース層にpn接
合1041が設けられ、メモリセルを構成している。
又、メモリの周辺回路として、ビット線電圧セット回路
1042、ワード線電圧セット回路1043、ビット線
順次選択信号発生回路1044、ビット線選択スイッチ
1045〜1045′′、ビット線読出しライン104
8をリセットするスイッチ1046、アンプ1047か
ら成る。
Next, an operation method and a storage method of the memory device according to the present invention will be described. FIG. 36 shows the layout of the memory cell of this example as an equivalent circuit.
010 to 1001 "" are word lines, 1002 to 100
2 ″ indicates a bit line, and 1003 to 1003 ″ indicate a power supply line. Each cell includes a transistor 1040 which is fine and has high current driving capability, and a pn junction 1041 is provided in a source layer of the transistor to constitute a memory cell.
Also, as peripheral circuits of the memory, a bit line voltage setting circuit 1042, a word line voltage setting circuit 1043, a bit line sequential selection signal generation circuit 1044, bit line selection switches 1045 to 1045 '', a bit line read line 104
8 is comprised of a switch 1046 for resetting 8 and an amplifier 1047.

【0106】次に書き込み動作について説明する。Next, the write operation will be described.

【0107】(1)書き込み動作その1:(ビット線を
プリチャージ) ビット線を1042の電圧セット回路により、電圧VDD
に設定する。これにより、電源ラインとビット線間に
は、電位差がなくなり、ワード線にいかなる電圧が印加
されようが、ソース、ドレイン間には電位の発生もしく
は電流は流れず、上記1041に示すpn接合は破壊さ
れない。このビット線のプリチャージ電圧は、電源電圧
DDと同等以外でも上記pn接合領域が破壊し、導通状
態にならないのであれば良い。VDDの値としてはたとえ
ば1〜5V程度で可能である。
(1) Write Operation 1: (Precharge Bit Line) The bit line is set to the voltage V DD by the voltage setting circuit 1042.
Set to. Thus, there is no potential difference between the power supply line and the bit line, no matter what voltage is applied to the word line, no potential is generated or current flows between the source and drain, and the pn junction shown in 1041 is destroyed. Not done. The precharge voltage of this bit line may be other than the same as the power supply voltage V DD as long as the pn junction region is broken and does not become conductive. The value of V DD can be, for example, about 1 to 5 V.

【0108】(2)書き込み動作その2:(ワード線デ
ィスチャージ) 全ワード線の電圧を第1グランド電位VGND1に固定す
る。たとえば、0Vとすれば良い。これは、書き込み動
作を行うワード線に隣接するワード線にクロストークに
より信号の混入を防ぐために行う。
(2) Write Operation 2: Word Line Discharge The voltages of all the word lines are fixed to the first ground potential V GND1 . For example, the voltage may be set to 0V. This is performed to prevent a signal from being mixed into a word line adjacent to a word line on which a write operation is performed due to crosstalk.

【0109】 (3)書き込み動作その3(書き込むワード線の選択) 今回の書き込みビットが、左上のセルを原点として2行
2列目のセルと仮定する。書き込みビットのあるワード
線は、図3の1001′となる。したがって、このワー
ド線の電位をVGとする。ただし、VGは VGND1<VG<VGB 式(2) である。VGBは、ゲート絶縁膜破壊電圧である。
(3) Write Operation No. 3 (Selection of Write Word Line) It is assumed that the current write bit is a cell in the second row and the second column with the upper left cell as the origin. The word line with the write bit is denoted by 1001 'in FIG. Therefore, the potential of the word line and V G. Here, V G is V GND1 <V G <V GB formula (2). V GB is a gate insulating film breakdown voltage.

【0110】 (4)書き込み動作その4(ビット線選択) 選択されたライン上に存在する書き込むセルに対応した
ビット線電位をグランド電位に設定する。すると、選択
されているラインのトランジスタはすべてON状態にな
っているため、ビット線電位をグランド電位にすること
により、pn接合に高電圧が印加され、pn接合が破壊
され導通状態になる。この書き込み動作は、書き込み完
了によりビット線とワード線間に電流が流れるため、ビ
ット線選択を順次やることが望ましいが、複数のビット
線を同時に書き込むことも可能である。
(4) Write Operation 4 (Bit Line Selection) The bit line potential corresponding to the write cell existing on the selected line is set to the ground potential. Then, since all the transistors on the selected line are in the ON state, by setting the bit line potential to the ground potential, a high voltage is applied to the pn junction, and the pn junction is broken and becomes conductive. In this writing operation, a current flows between the bit line and the word line upon completion of the writing. Therefore, it is desirable to sequentially select the bit lines, but it is also possible to simultaneously write a plurality of bit lines.

【0111】次に読出し動作について説明する。Next, the read operation will be described.

【0112】 (1)読出し動作その1(ビット線プリチャージ) 書き込み時と同様の動作により行う。これは読出し動作
により書き込まれていないビットに書き込まないためで
ある。その時の電圧は、電源電圧VDDと同等レベルで良
い。
(1) Read Operation No. 1 (Bit Line Precharge) The read operation is performed by the same operation as in the write operation. This is because a bit that has not been written by the read operation is not written. The voltage at that time may be the same level as the power supply voltage V DD .

【0113】 (2)読出し動作その2(ワード線ディスチャージ) 全ワード線の電圧を第2グランド電位VGND2に固定す
る。ただし、第2グランド電位VGND2と第1のグランド
電位VGND1とは、 VGND1<VGND2 式(3) との関係を有する。
(2) Read Operation No. 2 (Word Line Discharge) The voltages of all the word lines are fixed to the second ground potential V GND2 . However, the second ground potential V GND2 and the first ground potential V GND1 have a relationship of V GND1 <V GND2 Equation (3).

【0114】 (3)読出し動作その3(読出すラインの選択) 読出しを行うラインのワード線の電位を(2)式で定め
られた範囲のVGに固定する。これにより上記ラインの
トランジスタはON状態となる。
[0114] (3) to fix the potential of the read operation part 3 (selection of reading line) the word line of the line to be read (2) the V G range defined by the formula. As a result, the transistors on the line are turned on.

【0115】(4)読出し動作その4(ビット線読出し
ラインリセット) ビット線読出しライン1048をスイッチ1046によ
りリセットする。そのリセット電位は、上記スイッチ1
046に接続されている電源により決定するが、その電
位をVGND2とする。その後、1046のスイッチをOF
Fし、ビット線読出しラインをフローティング状態にす
る。
(4) Read Operation No. 4 (Reset of Bit Line Read Line) The bit line read line 1048 is reset by the switch 1046. The reset potential is determined by the switch 1
The potential is determined based on the power supply connected to 046, and its potential is set to V GND2 . After that, set 1046 switches to OF
F to bring the bit line read line into a floating state.

【0116】 (5)読出し動作その5(ビット線の選択) ビット線順次選択信号発生回路1044により、選択ビ
ット選択スイッチのゲートを高レベルとし、スイッチを
ON状態にし、ビット線読出しラインと接続する。今、
選択セルが書き込まれていない場合、ビット線の容量を
BIT、読出しラインの容量をCOUTとすると読出しライ
ンの電圧は、
(5) Read Operation No. 5 (Selection of Bit Line) The bit line sequential selection signal generation circuit 1044 sets the gate of the selected bit selection switch to high level, turns on the switch, and connects to the bit line read line. . now,
If the selected cell has not been written, the bit line capacitance is C BIT and the read line capacitance is C OUT , the read line voltage is:

【0117】[0117]

【外2】 に収束する。[Outside 2] Converges to

【0118】一方、選択セルが書き込まれており、pn
接合が導通状態になっている場合は、この読出しライン
は、トランジスタを介して電源VDDと接続された状態に
ある。したがって、読出しラインの電圧は、VDDに収束
する。この差により書き込まれたセル(ビット)か書き
込まれていないかが判明する。この電圧はアンプ104
7により検出する。以上の動作により読出しを行うわけ
であるが、書き込み状態の場合、読出しラインの電位が
DDに収束する時間が読出しスピードを決定する。大容
量メモリになればなる程、ビット線及びビット線読出し
ラインの容量は増大する。したがって、この大きな容量
をいかにドライブできるかがカギとなり微細でかつ高駆
動能力をもつ本実施例で説明したトランジスタ構造が極
めて有効となる。
On the other hand, the selected cell has been written and pn
When the junction is conductive, the read line is connected to the power supply V DD via the transistor. Therefore, the voltage on the read line converges to V DD . From the difference, it is determined whether the written cell (bit) is written or not. This voltage is
7 to detect. Reading is performed by the above operation. In the writing state, the time required for the potential of the read line to converge to VDD determines the reading speed. As the capacity of the memory increases, the capacity of the bit line and the bit line read line increases. Therefore, how to drive this large capacity is key, and the transistor structure described in this embodiment, which is fine and has high driving capability, is extremely effective.

【0119】本実施例で、グランド電位を2種類設け、
動作を行ったのは読出し動作時にpn接合が破壊されな
いためである。つまり読出し動作時のpn接合の両端に
印加される電位差を書き込み時より小さく設定してい
る。
In this embodiment, two types of ground potentials are provided.
The operation was performed because the pn junction was not destroyed during the read operation. That is, the potential difference applied to both ends of the pn junction during the read operation is set smaller than that during the write.

【0120】次に実施例7の製造方法について説明す
る。基本的には実施例1即ち図16乃至図20にて示し
た工程と同じであるが異なるのは絶縁層に代えてp型半
導体層を形成する点であり、図20の工程は図37のよ
うになる。
Next, the manufacturing method of the seventh embodiment will be described. The process is basically the same as the process shown in FIG. 16 through FIG. 20 except that a p-type semiconductor layer is formed instead of the insulating layer. Become like

【0121】即ち図19に示す工程によりMOSFET
作成後に、ソース領域1030のみコンタクト穴107
0をあける。このコンタクト穴のみSi表面が露出して
おり、LPCVDでこのコンタクト穴の領域のみ図4の
1033に示すp+層400Å〜800Åを形成する。
その後電源用及びビット線用配線を線膜し、パターニン
グし、パシベーション膜を形成し、本セル構造が形成さ
れる。
That is, the MOSFET shown in FIG.
After the formation, only the source region 1030 has the contact hole 107.
Open 0. The Si surface is exposed only in this contact hole, and p + layers 400 # to 800 # shown in 1033 in FIG. 4 are formed by LPCVD only in the region of this contact hole.
After that, wirings for power supply and bit lines are formed and patterned, and a passivation film is formed to form the present cell structure.

【0122】以上、説明したように、本発明の実施例
は、pn接合の破壊非破壊状態により、導通、非導通状
態を形成し、従来のDRAMやE2PROMと異なりわ
ずかな蓄積されたチャージを読出すのではないため、微
細化が進んだ場合でも高S/Nの読出しが可能になる。
又、この読出しには、新構造のトランジスタを採用し、
微細でかつ高い駆動能力特性をもっているため、高集
積、高速読出しが実現できる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the conduction and non-conduction states are formed by the destruction / non-destruction state of the pn junction, and unlike the conventional DRAM and E 2 PROM, the slightly accumulated charge Is not read, it is possible to read at a high S / N even when the miniaturization is advanced.
For this read, a transistor with a new structure is adopted.
Since it is fine and has high driving capability characteristics, high integration and high-speed reading can be realized.

【0123】(実施例8)次に本発明の実施例8につい
て、図38(a),(b)を用いて説明する。図23、
24と同等の箇所に関しては、同一番号を記し、説明は
実施例2と同じなのでここでは省略する。本例ではメモ
リ要素がp+pn+接合からなり接合容量が小さくなって
いる。
(Eighth Embodiment) Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
Portions equivalent to 24 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is the same as that of the second embodiment, and will not be repeated here. In this example, the memory element is formed of a p + pn + junction and has a small junction capacitance.

【0124】(実施例9)図39に示す本例は前出の実
施例3の図25と同じである。異なる点は絶縁層に代え
てp+型半導体層1031を形成しpn接合を形成して
いる点のみである。
(Embodiment 9) The present embodiment shown in FIG. 39 is the same as FIG. 25 of Embodiment 3 described above. The only difference is that ap + -type semiconductor layer 1031 is formed instead of the insulating layer to form a pn junction.

【0125】(実施例10)図40に示す実施例10は
実施例4の図28と同じである。異なる点はp+半導体
層1031が絶縁層に代えて形成されている点のみであ
る。
(Embodiment 10) Embodiment 10 shown in FIG. 40 is the same as FIG. 28 of Embodiment 4. The only difference is that p + semiconductor layer 1031 is formed instead of an insulating layer.

【0126】(実施例11)次に本発明の実施例11に
関して、図41を用いて説明する。この図は、図34と
同等の断面図でこの部分のみ異なるため、この図のみに
より違いを説明する。又、前回同様、同等箇所は同一番
号を記し、説明は省略する。この実施例11が実施例1
と異なる点は、実施例1が選択的にSi層上にp+層を
形成したのに対して、本実施例はn+ソース層1030
上へのコンタクト穴をマスクとして、p型イオンたとえ
ばボロンをイオン注入しアニールすることによりn+
内にp+層1088を形成している点である。本実施例
の構造を用いるとpn接合のリーク電流が減少し、導
通、非導通モードがより顕著になり、高S/Nが得られ
る。又、イオン注入後、n+層内にアモルファスのp+
を形成することで高抵抗層を設け、非導通化を図ること
も可能である。
(Eleventh Embodiment) Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This drawing is a sectional view equivalent to that of FIG. 34 and differs only in this portion, so the difference will be described only with reference to this drawing. As in the previous case, the same parts are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. Example 11 is Example 1
This is different from the first embodiment in that the p + layer is selectively formed on the Si layer, whereas the second embodiment is different from the n + source layer 1030 in the first embodiment.
The point is that ap + layer 1088 is formed in the n + layer by implanting and annealing p-type ions, for example, boron using the upper contact hole as a mask. When the structure of this embodiment is used, the leakage current of the pn junction is reduced, the conduction and non-conduction modes become more remarkable, and a high S / N is obtained. Further, after the ion implantation, a high-resistance layer provided by forming a p + layer of amorphous to the n + layer in, it is possible to achieve non-conduction of.

【0127】(実施例12)本例は図31に示した実施
例5と同等であるがソース部のメモリ要素が露出したn
+層1030の突起状表面1110を覆っている構成で
ある。このメモリ要素としてはLPCVD法による選択
堆積によってp+型半導体層として形成できる。この例
ではソースコンタクト抵抗がより一層小さくなり、高速
読出が可能となる。
(Embodiment 12) This embodiment is the same as the embodiment 5 shown in FIG. 31, except that the memory element of the source portion is exposed.
The structure covers the protruding surface 1110 of the + layer 1030. This memory element can be formed as ap + type semiconductor layer by selective deposition by LPCVD. In this example, the source contact resistance is further reduced, and high-speed reading is possible.

【0128】以上説明した実施例によれば、半導体接合
としてのpn接合の破壊、非破壊状態により導通、非導
通状態を形成し、高いS/Nで書き込まれた信号を読出
すことができ、メモリーにおいては、低エラーレート、
高信頼なメモリが実現できる。さらに、新型の高駆動能
力のトランジスタをメモリセルに用いることになり、高
速、高集積メモリが実現できる効果を有する。
According to the embodiment described above, a conductive or non-conductive state is formed by the destruction or non-destruction of the pn junction as a semiconductor junction, and a signal written with a high S / N can be read. In memory, low error rate,
A highly reliable memory can be realized. Further, since a new type of transistor having a high driving capability is used for a memory cell, there is an effect that a high-speed and highly integrated memory can be realized.

【0129】即ちメモリ要素として半導体層を用いPN
接合の破壊ないし非破壊状態のいずれかにより情報を記
録することにより、絶縁膜の場合よりも各セル毎に破壊
状態のバラツキが小さいので信頼性が高い。
That is, when a semiconductor layer is used as a memory element and PN
By recording information by either the destruction of the junction or the non-destruction state, the variation in the destruction state of each cell is smaller than in the case of the insulating film, so that the reliability is high.

【0130】いずれにしろ、本発明ではメモリ要素とし
てpn接合、絶縁膜/半導体接合、金属/絶縁膜/半導
体接合、PIN接合、半導体/絶縁膜/半導体接合PI
接合、IN接合、ショットキー接合、ヘテロ接合等あら
ゆる電気的に破壊可能な接合が用いられる。
In any case, in the present invention, pn junction, insulating film / semiconductor junction, metal / insulating film / semiconductor junction, PIN junction, semiconductor / insulating film / semiconductor junction PI are used as memory elements.
Any electrically destructible junction such as a junction, an IN junction, a Schottky junction, or a hetero junction is used.

【0131】以上、実施例を挙げて本発明について説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されることはな
く、各要素技術の組み合せや交換による数々の変形例を
含むものである。
The present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and includes various modifications due to combinations and exchanges of the respective element technologies.

【0132】以上説明した実施例によれば、メモリ要素
の破壊、非破壊状態により導通、非導通状態を形成し、
高いS/Nで書き込まれた信号を読出することができ、
低エラーレート、高信頼なメモリが実現できる。さら
に、新型の高駆動能力のトランジスタをメモリセルに用
いることにより、高速、高集積メモリが実現できる効果
を有する。
According to the embodiment described above, the conduction and non-conduction state is formed by the destruction and non-destruction state of the memory element.
A signal written with a high S / N can be read,
A low error rate and highly reliable memory can be realized. Further, by using a new type of transistor having a high driving capability for a memory cell, there is an effect that a high-speed and highly integrated memory can be realized.

【0133】〔好適な別の実施態様の説明〕本発明のよ
り好ましい実施態様は、ソース領域と、ドレイン領域
と、これらの間に設けられたチャネル領域と、前記チャ
ネル領域に対してゲート絶縁膜を介して設けられたゲー
ト電極と、を有する半導体装置において、前記チャネル
領域に接して設けられ該チャネル領域と同じ導電型で且
つ該チャネル領域より不純物濃度の高い半導体領域を備
え、前記ゲート電極は互いに対向する2つの対向部分を
少なくとも有しており、前記対向部分が前記チャネル領
域と前記半導体領域との接合面と交差する面を有するよ
うに配設されている半導体構造を複数固有し、該複数の
半導体構造のゲート電極を共通とした第1の配線と、該
複数の半導体構造のソース領域にメモリ要素としてのソ
ース領域とは異なる導電型の材料を介してPN接合を形
成し、該複数の半導体構造を接続する第2の配線からな
る半導体装置において、上記第2の配線間に電源ライン
が設けられたことを特徴をするものである。
[Description of Another Preferred Embodiment] A more preferred embodiment of the present invention comprises a source region, a drain region, a channel region provided therebetween, and a gate insulating film for the channel region. And a gate electrode provided through the semiconductor device, comprising a semiconductor region provided in contact with the channel region and having the same conductivity type as the channel region and having a higher impurity concentration than the channel region. A plurality of semiconductor structures each having at least two opposing portions opposing each other, wherein the opposing portions are arranged so as to have a surface intersecting a junction surface between the channel region and the semiconductor region; A first wiring having a common gate electrode of a plurality of semiconductor structures is different from a source region serving as a memory element in a source region of the plurality of semiconductor structures. A semiconductor device comprising a second wiring for forming a PN junction through an electric material and connecting the plurality of semiconductor structures, wherein a power supply line is provided between the second wirings. It is.

【0134】或いは、ソース領域と、ドレイン領域と、
これらの間に設けられたチャネル領域と、前記チャネル
領域に対してゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電
極と、を有する半導体装置において、前記チャネル領域
に接して設けられ該チャネル領域と同じ導電型で且つ該
チャネル領域より不純物濃度の高い半導体領域を備え、
前記ゲート電極は互いに対向する2つの対向部分を少な
くとも有しており、前記対向部分が前記チャネル領域と
前記半導体領域との接合面と交差する面を有するように
配設されている半導体構造を複数固有し、該複数の半導
体構造のゲート電極を共通とした第1の配線と、該複数
の半導体構造のソース領域上にメモリ要素としての絶縁
膜を介して、該複数の半導体構造を接続する第2の配線
からなる半導体装置において、上記第2の配線間に電源
ラインが設けられていることを特徴をするものである。
Alternatively, the source region, the drain region,
In a semiconductor device having a channel region provided therebetween and a gate electrode provided on the channel region with a gate insulating film interposed therebetween, a semiconductor device provided in contact with the channel region and having the same conductivity as the channel region. A semiconductor region having a higher impurity concentration than the channel region.
The gate electrode has at least two opposing portions opposing each other, and a plurality of semiconductor structures are arranged such that the opposing portions have a surface intersecting a junction surface between the channel region and the semiconductor region. A first wiring which is unique and has a common gate electrode for the plurality of semiconductor structures, and a second wiring for connecting the plurality of semiconductor structures via an insulating film as a memory element on a source region of the plurality of semiconductor structures. In a semiconductor device including two wirings, a power supply line is provided between the second wirings.

【0135】ユーザーがプログラム可能でランダムアク
セス可能なメモリとして、ダイナミックRAM(DRA
M)がある。このタイプのメモリセルを図43に示す。
501はビット線、502はワード線、503はメモリ
セルに配置されたMOSトランジスタで、MOSトラン
ジスタの各504はビット線501に、又各ゲートはワ
ード線502に、各ドレインはキャパシタ507に接続
してある。508は接地電位に保持されたキャパシタの
フィールドプレートである。
As a memory that can be programmed and randomly accessed by a user, a dynamic RAM (DRA)
M). FIG. 43 shows a memory cell of this type.
Reference numeral 501 denotes a bit line, 502 denotes a word line, and 503 denotes a MOS transistor disposed in a memory cell. Each MOS transistor 504 is connected to a bit line 501, each gate is connected to a word line 502, and each drain is connected to a capacitor 507. It is. 508 is a field plate of the capacitor held at the ground potential.

【0136】ワード線の選択と駆動によってメモリセル
が選択され、ビット線にセル情報がはき出される。この
微小信号をセンスアンプで受けて増幅し、出力バッファ
アンプに送られ出力される。
A memory cell is selected by selecting and driving a word line, and cell information is exposed to a bit line. This small signal is received by a sense amplifier, amplified, sent to an output buffer amplifier, and output.

【0137】しかしながら、微小な信号電荷を大きなb
it線容量に読出し、そのわずかな変化をセンスアンプ
で増幅して読出しているので、ノイズマージンが狭くわ
ずかなノイズで誤動作するという問題があった。この問
題を改良するために図43のようなダミーbit線を設
けた構造も提案されている。メモリセル503はbit
線501に接続しており、ダミーメモリセル513はダ
ミーbit線512に接続している。
However, a small signal charge is converted into a large b
Since the data is read out to the it line capacitance and a slight change thereof is amplified and read by the sense amplifier, there is a problem that a noise margin is narrow and a malfunction occurs due to a slight noise. To improve this problem, a structure in which dummy bit lines are provided as shown in FIG. 43 has also been proposed. Memory cell 503 is bit
The dummy memory cell 513 is connected to the dummy bit line 512.

【0138】ワード線502の選択によって、メモリセ
ル503の情報とダミーセル513の信号レベルをセン
スアンプ511で差動増幅するさい、ワード線502と
bit線の交点で発生するノイズは相互に相殺されると
いう長所がある。
When the sense amplifier 511 differentially amplifies the information of the memory cell 503 and the signal level of the dummy cell 513 by selecting the word line 502, the noise generated at the intersection of the word line 502 and the bit line is mutually canceled. There is an advantage.

【0139】又、メモリにおいて、高集積、高速化を達
成しようとすると、微細でかつ電流駆動能力の高いトラ
ンジスタが要求される。
In order to achieve high integration and high speed in a memory, a transistor which is fine and has a high current driving capability is required.

【0140】このように、ダミーセルを設けることでノ
イズの低減をはかっているが、本質的に小さな容量から
大きな容量に読出した微小な電圧を検出する方式に変わ
りはない。そのため、今後微細化をさらに進め、bit
数が増大、セルサイズが縮小してゆくと、bit線容量
はさらに大きく、メモリセルの容量はさらに小さくなっ
てゆく。メモリセルの容量を大きくするためには容量体
の絶縁膜厚をうすくすれば良いが、現在、概に100Å
以下まで薄膜化されており、これ以上膜を薄くすると、
トンネル電流や絶縁耐圧の問題が無視できなくなり、信
頼性を確保し難くなる。また、ノイズを低減するため
に、クロストーク防止のためのシールド線を配置する手
段があるが、これはすなわちbit線容量の増大を招
き、信号レベルも低下してしまうので、S/Nの本質的
な改善にはならない。
As described above, although the noise is reduced by providing the dummy cells, the method of detecting a very small voltage read from a small capacitance to a large capacitance is not changed. Therefore, further miniaturization will be promoted in the future,
As the number increases and the cell size decreases, the bit line capacity further increases, and the memory cell capacity further decreases. In order to increase the capacity of the memory cell, the insulating film thickness of the capacitor may be reduced.
It is thinned to the following, and if the film is thinned any more,
Problems of tunnel current and dielectric strength cannot be ignored, and it becomes difficult to ensure reliability. In order to reduce noise, there is a means for arranging a shield line for preventing crosstalk. However, this leads to an increase in bit line capacity and a reduction in signal level. It is not a real improvement.

【0141】以上述べたように、従来のダイナミックR
AM方式のメモリでは、今後、微細化、多bit化をす
すめていった場合、充分なノイズマージンを確保できな
くなる。
As described above, the conventional dynamic R
In the case of the AM type memory, if the miniaturization and the increase of the number of bits are advanced in the future, a sufficient noise margin cannot be secured.

【0142】また、トランジスタの構造について各従来
例で検討した結果、トランジスタのリーク電流が多い
点、各トランジスタのバラツキが大きい点、さらにトラ
ンジスタのOFF特性が悪く、動作が不安定となること
が判明した。
Further, as a result of a study of the structure of the transistor in each of the conventional examples, it was found that the transistor has a large leak current, a large variation among the transistors, and that the OFF characteristics of the transistor are poor and the operation becomes unstable. did.

【0143】従って以下に述べる実施例の共通点は、ソ
ース領域と、ドレイン領域と、これらの間に設けられた
チャネル領域と、前記チャネル領域に対してゲート絶縁
膜を介して設けられたゲート電極と、を有する半導体装
置において、前記チャネル領域に接して設けられ該チャ
ネル領域と同じ導電型で且つ該チャネル領域より不純物
濃度の高い半導体領域を備え、前記ゲート電極は互いに
対向する2つの対向部分を少なくとも有しており、前記
対向部分が前記チャネル領域と前記半導体領域との接合
面と交差する面を有するように配設されていることを特
徴とするトランジスタを用いて、上記トランジスタのゲ
ート電極をワード線とし、上記トランジスタのソース層
とビット線間にメモリ要素を形成したメモリセルにおい
て、隣り合ったbit線間に電源配線を配置する事で微
細化に適合した半導体記憶装置を提供するものである。
Therefore, the following embodiments have in common a source region, a drain region, a channel region provided therebetween, and a gate electrode provided via a gate insulating film with respect to the channel region. And a semiconductor region provided in contact with the channel region and having the same conductivity type as the channel region and having a higher impurity concentration than the channel region, and the gate electrode has two opposing portions opposing each other. Using at least a transistor, wherein the opposing portion is disposed so as to have a surface that intersects a junction surface between the channel region and the semiconductor region. In a memory cell in which a memory element is formed between a bit line and a source layer of the transistor as a word line, adjacent b By disposing the power wiring between t line is to provide a semiconductor memory device adapted for miniaturization.

【0144】以下に述べる実施例によれば、bit線間
に配置した電源配線により、ノイズがいちぢるしく低減
されノイズマージンの大きな半導体記憶装置を実現でき
るものである。
According to the embodiment described below, the power supply wiring arranged between the bit lines can realize a semiconductor memory device in which noise is greatly reduced and a noise margin is large.

【0145】基本的には図43で説明したようなダミー
bitを除くこともでき、駆動方法も簡略化できる。
Basically, the dummy bits described with reference to FIG. 43 can be eliminated, and the driving method can be simplified.

【0146】(実施例13)実施例13について説明す
る。本例のメモリセルの構成は図11乃至14と同じで
あるので詳しい説明をここでは省略する。実施例の構成
と異なる点は図44で特徴的に表されている。
(Thirteenth Embodiment) A thirteenth embodiment will be described. Since the configuration of the memory cell of this example is the same as in FIGS. 11 to 14, a detailed description is omitted here. The differences from the configuration of the embodiment are characteristically shown in FIG.

【0147】本実施例は絶縁膜の破壊、非破壊によって
bitへの書き込みを行なうメモリセルに本発明を応用
した例である。
This embodiment is an example in which the present invention is applied to a memory cell in which writing to a bit is performed by destruction or non-destruction of an insulating film.

【0148】図33は本実施例のメモリセルのレイアウ
トを加味し回路構成図として図示したものである。図1
5と同等の箇所に関しては同一番号を記し、説明を省略
する。1081が、各メモリセルに設けられたメモリ要
素としての絶縁薄膜である。
FIG. 33 is a circuit diagram showing the layout of the memory cell of this embodiment. FIG.
The same parts as those of No. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Reference numeral 1081 denotes an insulating thin film as a memory element provided in each memory cell.

【0149】次に、本発明のメモリ装置の動作方法、及
び、記憶方式について説明する。1001〜100
1′′′はワート線、1002〜1002′′はビット
線、1003〜1003′′は電源線を示す。各セル
は、微細かつ電流駆動能力の高いトランジスタ1040
と、そのトランジスタのソース層にメモリ要素として絶
縁層を含むキャパシタ1081が設けられ、メモリセル
を構成している。又、メモリの周辺回路として、ビット
線をプリチャージするスイッチ1042、ワード線電圧
セット回路1043、ビット線順次選択信号発生回路1
044、ビット線選択スイッチ1045〜104
5′′、ビット線読出しライン1048をリセットする
スイッチ1046、アンプ1047から成る。
Next, an operation method and a storage method of the memory device according to the present invention will be described. 1001-100
1 "" indicates a wort line, 1002 to 1002 "indicates a bit line, and 1003 to 1003" indicate a power supply line. Each cell is a transistor 1040 which is fine and has a high current driving capability.
In addition, a capacitor 1081 including an insulating layer as a memory element is provided in a source layer of the transistor to form a memory cell. Further, as a peripheral circuit of the memory, a switch 1042 for precharging a bit line, a word line voltage setting circuit 1043, a bit line sequential selection signal generation circuit 1
044, bit line selection switches 1045 to 104
5 '', a switch 1046 for resetting the bit line read line 1048, and an amplifier 1047.

【0150】次に書き込み動作について説明する。Next, the write operation will be described.

【0151】(1)書き込み動作その1:(ビット線を
プリチャージ) ビット線を1042スイッチMOSをONして、電圧V
DDにプリチャージする。これにより、電源ラインとビッ
ト線間には、電位差がなくなり、ワート線にいかなる電
圧が印加されようが、ソースドレイン間には電位の発生
もしくは電流は流れず、上記1041に示すメモリ要素
1081は破壊されない。このビット線のプリチャージ
電圧は、電源電圧VPDと同等以外でも、上記pn接合領
域が破壊し、導通状態にならないのであれば良い。VDD
の値としては、たとえば、1〜5V程度で可能である。
(1) Write Operation 1: (Precharge Bit Line) The bit line is turned on by the 1042 switch MOS, and the voltage V
Precharge to DD . Thus, there is no potential difference between the power supply line and the bit line, no matter what voltage is applied to the wort line, no potential is generated or current flows between the source and drain, and the memory element 1081 shown in 1041 is destroyed. Not done. The precharge voltage of this bit line may be other than the same as the power supply voltage V PD as long as the pn junction region is broken and does not become conductive. V DD
Can be, for example, about 1 to 5 V.

【0152】(2)書き込み動作その2:(ワード線デ
ィスチャージ) 全ワード線の電圧を第1グランド電位にVGND1に固定す
る。たとえば、0Vとすれば良い。これは、書き込み動
作を行なうワード線に隣接するワード線に、クロストー
クにより信号の混入を防ぐために行う。
(2) Write Operation No. 2: (Word Line Discharge) The voltages of all the word lines are fixed to the first ground potential V GND1 . For example, the voltage may be set to 0V. This is performed to prevent a signal from being mixed into a word line adjacent to a word line on which a write operation is performed due to crosstalk.

【0153】 (3)書き込み動作その3(書き込むワード線の選択) 今回の書き込みビットが、左上のセルを原点として、2
行、2列目のセルと仮定する。書き込みビットのあるワ
ード線は図3の1001′となる。したがって、このワ
ード線の電位をVG とする。ただし、VGは VGND1<VG<VGB 式(2) である。VGBは、ゲート絶縁膜破壊電圧である。
(3) Write Operation 3 (Selection of Word Line to Write)
Assume the cell in the row and the second column. The word line with the write bit is denoted by 1001 'in FIG. Therefore, the potential of the word line and V G. Here, V G is V GND1 <V G <V GB formula (2). V GB is a gate insulating film breakdown voltage.

【0154】 (4)書き込み動作その4(ビット線選択) 選択されたライン上に存在する書き込むセルに対応した
ビット線電位をグランド電位1に設定する。すると、選
択されているラインのトランジスタはすべてON状態に
なっているため、ビット線電位をグランド電位にするこ
とにより、pn接合に高電圧が印加され、pn接合が破
壊され、導通状態になる。この時、bit線間に電源配
線を配置しているので、クロストークにより隣接bit
線のセルが破壊される恐れがないため、本来ならば、隣
接bit線の電位を固定しておくために必要な周辺回路
が不用になっている。この書き込み動作は、書き込み完
了により、ビット線とワード線間に電流が流れるため、
ビット線選択を順次やることが望ましいが、複数のビッ
ト線を同時に書き込むことも可能である。
(4) Write Operation No. 4 (Bit Line Selection) The bit line potential corresponding to the write cell existing on the selected line is set to the ground potential 1. Then, since all the transistors on the selected line are in the ON state, by setting the bit line potential to the ground potential, a high voltage is applied to the pn junction, the pn junction is destroyed, and the pn junction is turned on. At this time, since the power supply wiring is arranged between the bit lines, the adjacent bit is
Since there is no risk of line cells being destroyed, peripheral circuits necessary for fixing the potential of the adjacent bit line are not necessary. In this write operation, a current flows between the bit line and the word line upon completion of the write,
It is desirable to select bit lines sequentially, but it is also possible to write a plurality of bit lines simultaneously.

【0155】次に読み出し動作について説明する。Next, the read operation will be described.

【0156】 (1)読出し動作その1(ビット線プリチャージ) 書き込み時と同様の動作により行う。これは読出し動作
により、書き込まれていないビットに書き込まないため
である。その時の電圧は、電源電圧VDDと同等レベルで
良い。 (2)読出し動作その2(ワード線ディスチャージ) 全ワード線の電圧を第2グランド電位VGND2に固定す
る。ただし、第2のグランド電位VGND2と第1のグラン
ド電位VGND1とは、 VGND1<VGND2 …式(3) との関係を有する。
(1) Read Operation 1 (Bit Line Precharge) The read operation is performed by the same operation as in the write operation. This is because a bit that has not been written is not written by a read operation. The voltage at that time may be the same level as the power supply voltage V DD . (2) Read operation 2 (word line discharge) The voltages of all the word lines are fixed to the second ground potential V GND2 . However, the second ground potential V GND2 and the first ground potential V GND1 have a relation of V GND1 <V GND2 ...

【0157】 (3)読出し動作その3(読出すラインの選択) 読出しを行うラインのワード線の電位を(2)式で定め
られた範囲のVGに固定する。これにより、上記ライン
のトランジスタは、ON状態となる。
[0157] (3) to fix the potential of the read operation part 3 (selection of reading line) the word line of the line to be read (2) the V G range defined by the formula. As a result, the transistors on the line are turned on.

【0158】(4)読出し動作その4(ビット線読出し
ラインリセット) ビット線読出しライン1048をスイッチ1046によ
りリセットする。そのリセット電位は、上記スイッチ1
046に接続されている電源により決定するが、その電
位をVGND2とする。その後、1046のスイッチをOF
Fし、ビット線読出しラインをフローティング状態にす
る。
(4) Read Operation No. 4 (Bit Line Read Line Reset) The bit line read line 1048 is reset by the switch 1046. The reset potential is determined by the switch 1
The potential is determined based on the power supply connected to 046, and its potential is set to V GND2 . After that, set 1046 switches to OF
F to bring the bit line read line into a floating state.

【0159】 (5)読出し動作その5(ビット線の選択) ビット線順次選択信号発生回路1044により、選択ビ
ット選択スイッチのゲートを高レベルとし、スイッチを
ON状態にし、ビット線読出しラインと接続する。今、
選択セルが書き込まれない場合、ビット線の容量をC
BIT、読出しラインの容量をCOUTとすると読出しライン
の電圧は
(5) Read Operation No. 5 (Selection of Bit Line) The bit line sequential selection signal generation circuit 1044 sets the gate of the selected bit selection switch to high level, turns on the switch, and connects to the bit line read line. . now,
When the selected cell is not written, the bit line capacitance is set to C
Assuming that BIT and the capacity of the read line are C OUT , the voltage of the read line is

【0160】[0160]

【外3】 に収束する。[Outside 3] Converges to

【0161】一方、選択セルが書き込まれており、メモ
リ要素が導通状態になっている場合は、この読出しライ
ンは、トランジスタを介して電源VDDと接続された状態
にある。したがって、読出しラインの電圧は、VDDに収
束する。この差により、書き込まれたセル(ビット)か
書き込まれていないかが判明する。この電圧は、アンプ
1047により検出する。以上の動作により、読み出し
を行うわけであるが、書き込み状態の場合、読出しライ
ンの電位がVDDに収束する時間が読出しスピードを決定
する。大容量メモリになればなる程、ビット線及びビッ
ト線読出しラインの容量は増大する。したがって、この
大きな容量をいかにドライブできるかが、カギとなり、
微細でかつ高駆動能力をもつ本実施例で説明したトラン
ジスタ構造が極めて有効となる。
On the other hand, when the selected cell is written and the memory element is conductive, this read line is in a state of being connected to the power supply V DD via the transistor. Therefore, the voltage on the read line converges to V DD . From this difference, it is determined whether the cell (bit) has been written or not. This voltage is detected by the amplifier 1047. Reading is performed by the above operation. In the writing state, the time required for the potential of the reading line to converge to V DD determines the reading speed. As the capacity of the memory increases, the capacity of the bit line and the bit line read line increases. Therefore, how to drive this large capacity is key,
The transistor structure described in this embodiment, which is fine and has high driving capability, is extremely effective.

【0162】本実施例で、グランド電位を2種類設け、
動作を行ったのは、読出し動作時に、メモり要素が破壊
されないためである。つまり、読出し動作時のメモリ要
素の両端に印加される電位差を書き込み時より小さく設
定している。
In this embodiment, two types of ground potentials are provided.
The operation was performed because the memory element was not destroyed during the read operation. That is, the potential difference applied to both ends of the memory element during the read operation is set smaller than that during the write operation.

【0163】本例のメモリセルの製造方法は前出の図1
4乃至18にて説明した方法と同じであるのでここでは
詳述を避ける。
The method of manufacturing the memory cell of this embodiment is similar to that of FIG.
Since the method is the same as that described in 4 to 18, detailed description is omitted here.

【0164】又、各メモリセルに設けられた、メモリ要
素としての電気的に破壊可能な絶縁膜を有するキャパシ
タは、絶縁膜に代えて主電極領域と反対導電型の半導体
膜を用いたPN接合により置換可能である。
A capacitor provided in each memory cell and having an electrically destructible insulating film as a memory element is a PN junction using a semiconductor film of the opposite conductivity type to the main electrode region instead of the insulating film. Can be replaced by

【0165】この場合、メモリセルの構成は絶縁膜から
半導体膜にかわるだけであり、他の基本構成は変わらな
い。PN接合をメモリ要素とした場合の半導体メモリー
の回路構成は図45のようになる。又、動作方法も基本
的には変わらない。
In this case, the configuration of the memory cell is only changed from the insulating film to the semiconductor film, and the other basic configuration is not changed. FIG. 45 shows a circuit configuration of a semiconductor memory when a PN junction is used as a memory element. Also, the operation method is basically the same.

【0166】(実施例14)次に、本発明の実施例14
について、図46に上面図を示し、図46のX33′断
面図を図47、YY′断面図を図48に示し、これらの
図を用いて説明する。
(Embodiment 14) Next, Embodiment 14 of the present invention will be described.
FIG. 46 shows a top view, FIG. 47 shows an X 3 X 3 ′ cross-sectional view of FIG. 46, and FIG. 48 shows a YY ′ cross-sectional view of FIG.

【0167】本実施例では電源ライン1003、100
3′は第1層目の配線層1018で、bit線100
2、1002′は第2層目の配線層1082で形成され
ている。1083、1083′はパシベーション膜であ
る。このように電源ラインとbitラインの配線層を別
々に設けることで、前出の実施例よりも1セル当りの面
積が減少し、高集積化が図れる利点を有する。
In this embodiment, the power supply lines 1003, 100
3 'is a first wiring layer 1018, which is a bit line 100
2, 1002 'is formed of the second wiring layer 1082. 1083 and 1083 'are passivation films. By separately providing the power supply line and the bit line wiring layers in this manner, the area per cell is reduced as compared with the above embodiment, and there is an advantage that high integration can be achieved.

【0168】本実施例として、bit線を第1層目、電
源線を第2層目としても同様の効果が得られる。また、
メモり要素の構造を絶縁膜に代えてP型半導体膜を用い
たものも同様の効果が得られる。
In this embodiment, the same effect can be obtained by using the bit line as the first layer and the power supply line as the second layer. Also,
The same effect can be obtained by using a P-type semiconductor film instead of the insulating film for the structure of the memory element.

【0169】(実施例15)次に、本発明の実施例15
について、図49に平面図を示す。図49のYY′断面
図を図50に示し、これらの図を用いて説明する。
(Embodiment 15) Next, Embodiment 15 of the present invention will be described.
FIG. 49 shows a plan view of FIG. FIG. 50 is a cross-sectional view taken along the line YY ′ of FIG.

【0170】本実施例では、電源ライン1003、10
03′は第1層目の配線層1018で、bitライン1
002、1002′は第2層目の配線層1082でメモ
リセルの直上に形成される。この様な構造をとること
で、さらに高集積化を図ることができる。
In this embodiment, the power supply lines 1003, 103
03 'is a first wiring layer 1018, bit line 1
002 and 1002 'are the second wiring layers 1082, which are formed immediately above the memory cells. With such a structure, higher integration can be achieved.

【0171】本実施例として、bit線を第1層目、電
源線を第2層目としても同様の効果が得られる。また、
メモリ要素の構造を絶縁膜に代えてP型半導体層を用い
ても同様の効果が得られる。
In this embodiment, the same effect can be obtained by using the bit line as the first layer and the power supply line as the second layer. Also,
The same effect can be obtained by using a P-type semiconductor layer instead of the insulating film for the structure of the memory element.

【0172】(実施例16)次に、本発明の実施例16
について、図51に平面図を示す。図40のX33′断
面図を図41に示し、これらの図を用いて説明する。
(Embodiment 16) Next, Embodiment 16 of the present invention will be described.
51 is shown in a plan view in FIG. FIG. 41 is a sectional view taken along the line X 3 X 3 ′ of FIG. 40, and the description will be made with reference to these figures.

【0173】本実施例では電源ライン1003、100
3′を第1層目1032′と第2層目1082、両方の
配線層を用いて形成し、第1層目と第2層目の配線層の
間は、配線と平行してあけられているコンタクトホール
で接続されている。電源ラインを2層の配線を用いて形
成することで、より確実にbit線間のクロストークを
防止することができる。
In this embodiment, the power supply lines 1003, 100
3 'is formed using both the first and second wiring layers 1032' and 1082, and the first and second wiring layers are opened in parallel with the wiring. Connected by a contact hole. By forming the power supply line using two-layer wiring, crosstalk between bit lines can be more reliably prevented.

【0174】本実施例として、メモリ要素の構造を絶縁
膜に代えてP型半導体膜にしても同様の効果が得られ
る。
In this embodiment, the same effect can be obtained by using a P-type semiconductor film instead of an insulating film for the structure of the memory element.

【0175】(実施例17)次に本発明の実施例17に
ついて、図53に平面図を示す。図53のX33′断面
図を図54に示し、これらの図を用いて説明する。
(Embodiment 17) FIG. 53 is a plan view showing Embodiment 17 of the present invention. FIG. 54 is a sectional view taken along the line X 3 X 3 ′ of FIG. 53, and the description will be made with reference to these figures.

【0176】本実施例では、隣接する電源ライン100
3、1003′を第2の配線層1082で相互に接続
し、bit線1002、1002′を電源ラインで覆う
構造をとっている。このような構造をとることで、より
確実にbit線間のクロストークを防止することができ
る。
In this embodiment, the adjacent power supply line 100
3, 1003 'are connected to each other by a second wiring layer 1082, and the bit lines 1002, 1002' are covered with a power supply line. By adopting such a structure, crosstalk between bit lines can be more reliably prevented.

【0177】本実施例で、メモリ要素の構造を絶縁膜に
代えてP型半導体としても、同様の効果が得られる。
In this embodiment, a similar effect can be obtained by using a P-type semiconductor in place of the insulating film for the structure of the memory element.

【0178】以上の実施例によれば、メモリー要素の破
壊、非破壊状態により導通、非導通状態を形成する半導
体記憶装置において、bit間のクロストークをより一
層確実に防止し、低エラーレート、高信頼なメモリを実
現できる。
According to the above-described embodiment, in a semiconductor memory device in which conduction or non-conduction is formed by destruction or non-destruction of a memory element, crosstalk between bits can be more reliably prevented, and a low error rate, A highly reliable memory can be realized.

【0179】(実施例18)以下に説明する実施例はメ
モリ要素を構成する為の絶縁膜とその下に設けられる主
電極領域との間にバリア層を設けるものである。
(Embodiment 18) In the embodiment described below, a barrier layer is provided between an insulating film for constituting a memory element and a main electrode region provided thereunder.

【0180】バリア層としては、絶縁膜の上部に設けら
れる電極と主電極領域との反応を防止できるものであれ
ばどのような材料でもよく、具体的にはTiN、Ti、
W等から選択される材料が好ましく用いられる。
As the barrier layer, any material can be used as long as it can prevent the reaction between the electrode provided on the insulating film and the main electrode region. Specifically, TiN, Ti,
A material selected from W and the like is preferably used.

【0181】このような構成により絶縁層破壊(書き込
み動作)後の、電極と主電極領域との反応による主電極
領域・チャネル領域間のショートやリーク電流の発生を
防止できる。
With such a configuration, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the main electrode region and the channel region due to the reaction between the electrode and the main electrode region and the occurrence of a leak current after the breakdown of the insulating layer (writing operation).

【0182】具体的には図13、図14の構成を改良し
た図55、図56のようなもの、図20の構成を改良し
た図57に示すもの、図23、図24の構成を改良した
図58、図59に示すもの、同様に、図25の改良であ
る図60、図28の改良である図61、図31の改良で
ある図62に示す構成が挙げられる。
Specifically, the configuration shown in FIGS. 13 and 14 is improved as shown in FIGS. 55 and 56, the configuration shown in FIG. 20 is improved as shown in FIG. 57, and the configuration shown in FIGS. 23 and 24 is improved. Similarly to the configuration shown in FIGS. 58 and 59, the configuration shown in FIG. 60, which is an improvement of FIG. 25, the configuration shown in FIG. 61, which is an improvement of FIG. 28, and FIG. 62, which is an improvement of FIG.

【0183】これら図55乃至図62において、符号2
010がバリア層である。
In FIG. 55 to FIG.
010 is a barrier layer.

【0184】(実施例19)図63に示す本例はバリア
層の技術をPN接合破壊型メモリに応用した例である。
(Embodiment 19) This embodiment shown in FIG. 63 is an example in which the barrier layer technology is applied to a PN junction breakdown type memory.

【0185】2010はバリア層、2011は主電極領
域1030と同じ導電型の半導体からなる半導体薄膜、
2012は半導体薄膜2011と異なる導電型の半導体
からなる薄膜である。
2010 is a barrier layer, 2011 is a semiconductor thin film made of the same conductivity type semiconductor as the main electrode region 1030,
2012 is a thin film made of a semiconductor of a conductivity type different from that of the semiconductor thin film 2011.

【0186】薄膜2011、2012はそれぞれリンド
ープの多結晶Si、ボロンドープの多結晶Si等が用い
られる。
For the thin films 2011 and 2012, phosphorus-doped polycrystalline Si, boron-doped polycrystalline Si and the like are used, respectively.

【0187】このようにメモリ要素をトランジスタとは
別に形成することにより接合破壊の影響をトランジスタ
に及ぼさないようにすることができる。
As described above, by forming the memory element separately from the transistor, it is possible to prevent the influence of the junction breakdown from affecting the transistor.

【0188】[0188]

【発明の効果】本発明によれば、微細なメモリセルが提
供でき、低消費電力で高速動作可能な半導体記憶装置で
提供できる。しかも、メモリセルのレイアウトが簡単で
全体の占有面積を小さくすることができる。更には、駆
動能力が高くスイッチング特性の良好なメモリセルを提
供することができる。
According to the present invention, a fine memory cell can be provided and a semiconductor memory device which can operate at high speed with low power consumption can be provided. In addition, the layout of the memory cells is simple, and the entire occupied area can be reduced. Further, it is possible to provide a memory cell having high driving capability and good switching characteristics.

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

【図1】従来の半導体記憶装置を説明する為の模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a conventional semiconductor memory device.

【図2】従来の半導体記憶装置を説明する為の模式的断
面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional semiconductor memory device.

【図3】従来のトランジスターを説明する為の模式的断
面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a conventional transistor.

【図4】従来のトランジスターを説明する為の模式的斜
視図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining a conventional transistor.

【図5】従来の半導体装置を説明する為の模式的上面図
である。
FIG. 5 is a schematic top view for explaining a conventional semiconductor device.

【図6】従来の半導体装置を示す模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view showing a conventional semiconductor device.

【図7】従来の半導体装置を示す模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a conventional semiconductor device.

【図8】従来のバイポーラトランジスタメモリを示す回
路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional bipolar transistor memory.

【図9】従来のバイポーラトランジスタメモリーを説明
する為の模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view for explaining a conventional bipolar transistor memory.

【図10】本発明の実施例1による半導体装置の模式的
上面図である。
FIG. 10 is a schematic top view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図11】図10におけるX11′線による模式的断面
である。
11 is a schematic cross-sectional view taken along line X 1 X 1 ′ in FIG.

【図12】図10におけるX22′線による模式的断面
である。
FIG. 12 is a schematic cross section taken along line X 2 X 2 ′ in FIG.

【図13】図10におけるX33′線による模式的断面
である。
FIG. 13 is a schematic cross section taken along line X 3 X 3 ′ in FIG.

【図14】図10におけるYY′線による模式的断面で
ある。
FIG. 14 is a schematic cross section taken along line YY ′ in FIG.

【図15】実施例1による半導体装置の回路構成図であ
る。
FIG. 15 is a circuit configuration diagram of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図16】実施例1の製造方法を説明する為の模式図で
ある。
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the manufacturing method according to the first embodiment.

【図17】実施例1の製造方法を説明する為の模式図で
ある。
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining the manufacturing method according to the first embodiment.

【図18】実施例1の製造方法を説明する為の模式図で
ある。
FIG. 18 is a schematic diagram for explaining the manufacturing method according to the first embodiment.

【図19】実施例1の製造方法を説明する為の模式図で
ある。
FIG. 19 is a schematic view for explaining the manufacturing method according to the first embodiment.

【図20】実施例1の製造方法を説明する為の模式図で
ある。
FIG. 20 is a schematic diagram for explaining the manufacturing method according to the first embodiment.

【図21】本発明の実施例2による半導体装置の模式的
断面図である。
FIG. 21 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図22】実施例2による半導体装置の模式的断面図で
ある。
FIG. 22 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図23】実施例2による半導体装置の模式的断面図で
ある。
FIG. 23 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図24】実施例2による半導体装置の模式的断面図で
ある。
FIG. 24 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図25】本発明の実施例3による半導体装置の模式的
断面図である。
FIG. 25 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図26】本発明の実施例4による半導体装置の模式的
上面図である。
FIG. 26 is a schematic top view of a semiconductor device according to Embodiment 4 of the present invention.

【図27】図26におけるX11′線による模式的断面
である。
FIG. 27 is a schematic cross section taken along line X 1 X 1 ′ in FIG. 26;

【図28】図26におけるYY′線による模式的断面で
ある。
FIG. 28 is a schematic cross section taken along line YY ′ in FIG. 26;

【図29】本発明の実施例5による半導体装置の模式的
上面図である。
FIG. 29 is a schematic top view of a semiconductor device according to Embodiment 5 of the present invention.

【図30】図29におけるX11′線による模式的断面
である。
30 is a schematic cross section taken along line X 1 X 1 ′ in FIG. 29.

【図31】図29におけるX33′線による模式的断面
である。
FIG. 31 is a schematic cross section taken along line X 3 X 3 ′ in FIG. 29.

【図32】本発明の実施例6による半導体装置の製造工
程を説明する為の模式図である。
FIG. 32 is a schematic diagram for explaining a manufacturing step of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図33】本発明の実施例6による半導体装置の製造工
程を説明する為の模式図である。
FIG. 33 is a schematic diagram for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図34】実施例7による半導体装置の模式的断面図で
ある。
FIG. 34 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a seventh embodiment.

【図35】実施例7による半導体装置の模式的断面図で
ある。
FIG. 35 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a seventh embodiment.

【図36】実施例7による半導体装置の回路構成図であ
る。
FIG. 36 is a circuit configuration diagram of a semiconductor device according to a seventh embodiment.

【図37】実施例7による半導体装置の製造方法を説明
する為の模式図である。
FIG. 37 is a schematic diagram for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図38】実施例8による半導体装置の模式的断面図で
ある。
FIG. 38 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to an eighth embodiment.

【図39】実施例9による半導体装置の模式的断面図で
ある。
FIG. 39 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a ninth embodiment.

【図40】実施例10による半導体装置の模式的断面図
である。
FIG. 40 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to Example 10.

【図41】実施例11による半導体装置の模式的断面図
である。
FIG. 41 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to Example 11;

【図42】実施例12による半導体装置の模式的断面図
である。
FIG. 42 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to Example 12.

【図43】半導体記憶装置を説明する為の回路構成図で
ある。
FIG. 43 is a circuit configuration diagram for describing a semiconductor memory device.

【図44】実施例13による半導体記憶装置の回路構成
図である。
FIG. 44 is a circuit configuration diagram of the semiconductor memory device according to Embodiment 13.

【図45】他の実施例による半導体記憶装置の回路構成
図である。
FIG. 45 is a circuit configuration diagram of a semiconductor memory device according to another embodiment.

【図46】本発明の実施例14による半導体記憶装置の
模式的上面図である。
FIG. 46 is a schematic top view of a semiconductor memory device according to Embodiment 14 of the present invention.

【図47】実施例14による半導体記憶装置の模式的断
面図である。
FIG. 47 is a schematic sectional view of a semiconductor memory device according to Embodiment 14;

【図48】実施例14による半導体記憶装置の模式的断
面図である。
FIG. 48 is a schematic sectional view of a semiconductor memory device according to Example 14;

【図49】実施例15による半導体記憶装置の模式的上
面図である。
FIG. 49 is a schematic top view of a semiconductor memory device according to Embodiment 15.

【図50】本発明の実施例15による半導体記憶装置の
模式的断面図である。
FIG. 50 is a schematic sectional view of a semiconductor memory device according to Embodiment 15 of the present invention.

【図51】本発明の実施例16による半導体記憶装置の
模式的上面図である。
FIG. 51 is a schematic top view of a semiconductor memory device according to Embodiment 16 of the present invention.

【図52】図51におけるX33′線による模式的断面
である。
FIG. 52 is a schematic cross section taken along line X 3 X 3 ′ in FIG. 51.

【図53】本発明の実施例17による半導体記憶装置の
模式的上面図である。
FIG. 53 is a schematic top view of a semiconductor memory device according to Embodiment 17 of the present invention;

【図54】図53におけるX33′線による模式的断面
図である。
FIG. 54 is a schematic sectional view taken along line X 3 X 3 ′ in FIG. 53.

【図55】実施例18による半導体記憶装置の一例を説
明する為の模式的断面図である。
FIG. 55 is a schematic sectional view for explaining an example of a semiconductor memory device according to Example 18;

【図56】実施例18による半導体記憶装置の一例を説
明する為の模式的断面図である。
FIG. 56 is a schematic sectional view for explaining an example of a semiconductor memory device according to Example 18;

【図57】実施例18による半導体記憶装置の一例を説
明する為の模式的断面図である。
FIG. 57 is a schematic sectional view for explaining an example of a semiconductor memory device according to Example 18;

【図58】実施例18による半導体記憶装置の一例を説
明する為の模式的断面図である。
FIG. 58 is a schematic sectional view for explaining an example of a semiconductor memory device according to Example 18;

【図59】実施例18による半導体記憶装置の一例を示
す模式的断面図である。
FIG. 59 is a schematic sectional view showing an example of a semiconductor memory device according to Example 18;

【図60】実施例18による半導体記憶装置の一例を示
す模式的断面図である。
FIG. 60 is a schematic sectional view showing an example of a semiconductor memory device according to Example 18;

【図61】実施例18による半導体記憶装置の一例を示
す模式的断面図である。
FIG. 61 is a schematic sectional view showing an example of a semiconductor memory device according to Example 18;

【図62】実施例18による半導体記憶装置の一例を示
す模式的断面図である。
FIG. 62 is a schematic sectional view showing an example of a semiconductor memory device according to Example 18;

【図63】本発明の実施例19による半導体記憶装置の
模式的断面図である。
FIG. 63 is a schematic sectional view of a semiconductor memory device according to Embodiment 19 of the present invention;

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門間 玄三 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 石▲崎▼ 明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−125667(JP,A) 特開 平2−263473(JP,A) 特開 昭57−130464(JP,A) 特開 昭63−306653(JP,A) 特開 平1−253959(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8246 H01L 27/112 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Genzo Monma 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Ishi ▲ saki ▼ Akira 3-30 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo JP-A-2-125667 (JP, A) JP-A-2-263473 (JP, A) JP-A-57-130464 (JP, A) JP-A-63-125 306653 (JP, A) JP-A-1-253959 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/8246 H01L 27/112 H01L 29/78

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板の主面に沿って設けられた複数の主
電極領域及びその間に設けられたチャネル領域と、前記
チャネル領域に対してゲート絶縁膜を介して設けられた
ゲート電極と、を有し、前記ゲート電極は互いに対向す
る2つの対向部分を少なくとも有している絶縁ゲート型
トランジスタと、 前記主電極領域の一方に設けられた電気的に破壊可能な
メモリ要素と、 を具備し、 前記ゲート電極と前記チャネル領域に隣接して設けられ
た高不純物濃度半導体領域とで該チャネル領域における
キャリアの移動方向に沿った少なくとも全面を囲んでお
り、 前記チャネル領域の前記高不純物濃度半導体領域と対向
する側には、該チャネル領域と同じ導電型で且つ該チャ
ネル領域より不純物濃度の高い第2の高不純物濃度半導
体領域が設けられていることを特徴とする半導体記憶装
置。
1. A semiconductor device comprising: a plurality of main electrode regions provided along a main surface of a substrate; a channel region provided therebetween; and a gate electrode provided to the channel region via a gate insulating film. An insulated gate transistor having at least two opposing portions where the gate electrode opposes each other; and an electrically destructible memory element provided on one of the main electrode regions. The gate electrode and a high impurity concentration semiconductor region provided adjacent to the channel region surround at least the entire surface of the channel region along a carrier moving direction, and the high impurity concentration semiconductor region of the channel region and On the opposite side, a second high impurity concentration semiconductor region having the same conductivity type as that of the channel region and having a higher impurity concentration than the channel region is provided. The semiconductor memory device, characterized in that.
【請求項2】 前記メモリ要素は半導体層を有し、該半
導体層と隣接する他の層との接合を破壊することにより
書き込みを行うことを特徴とする請求項1に記載の半導
体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory element has a semiconductor layer, and performs writing by breaking a junction between the semiconductor layer and another adjacent layer.
【請求項3】 基板の主面に沿って設けられた複数の主
電極領域及びその間に設けられたチャネル領域と、前記
チャネル領域に対してゲート絶縁膜を介して設けられた
ゲート電極と、を有し、前記ゲート電極は互いに対向す
る2つの対向部分を少なくとも有している絶縁ゲート型
トランジスタと、 前記主電極領域の一方に設けられた電気的に破壊可能な
メモリ要素と、 を具備し、 前記主電極領域と前記チャネル領域との間に前記主電極
領域と同じ導電型で且つ該主電極領域より不純物濃度の
低い半導体領域が設けられていることを特徴とする半導
体記憶装置。
3. A semiconductor device comprising: a plurality of main electrode regions provided along a main surface of a substrate, a channel region provided therebetween, and a gate electrode provided to the channel region via a gate insulating film. An insulated gate transistor having at least two opposing portions where the gate electrode opposes each other; and an electrically destructible memory element provided on one of the main electrode regions. A semiconductor memory device, wherein a semiconductor region having the same conductivity type as the main electrode region and having a lower impurity concentration than the main electrode region is provided between the main electrode region and the channel region.
【請求項4】 前記メモリ要素は半導体層を有し、該半
導体層と隣接する他の層との接合を破壊することにより
書き込みを行うことを特徴とする請求項3に記載の半導
体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the memory element has a semiconductor layer, and performs writing by breaking a junction between the semiconductor layer and an adjacent layer.
【請求項5】 複数の主電極領域及びその間に設けられ
たチャネル領域と、前記チャネル領域に対してゲート絶
縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記チャネル領
域に接して設けられ該チャネル領域と同じ導電型で且つ
該チャネル領域よりも不純物濃度の高い半導体領域と、
を有し、前記ゲート電極が互いに対向する2つの部分を
少なくとも含んでいる絶縁ゲート型トランジスタと、 前記主電極領域の一方に設けられた電気的に破壊可能な
メモリ要素と、 を具備することを特徴とする半導体記憶装置。
5. A plurality of main electrode regions and a channel region provided therebetween, a gate electrode provided on the channel region via a gate insulating film, and a channel region provided in contact with the channel region. A semiconductor region having the same conductivity type as above and having a higher impurity concentration than the channel region;
Comprising: an insulated gate transistor including at least two portions where the gate electrode faces each other; and an electrically destructible memory element provided in one of the main electrode regions. A semiconductor memory device characterized by the following.
【請求項6】 前記メモリ要素は半導体層を有し、該半
導体層と隣接する他の層との接合を破壊することにより
書き込みを行うことを特徴とする請求項5に記載の半導
体記憶装置。
6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein said memory element has a semiconductor layer, and performs writing by breaking a junction between said semiconductor layer and another adjacent layer.
【請求項7】 前記トランジスタと前記メモリ要素とを
含むメモリセルが複数設けられ、これらが複数のメモリ
セルのゲート電極を共通に接続する第1の配線の複数
と、複数のメモリセルのメモリ要素を共通に接続する第
2の配線の複数と、によりマトリクス接続されており、
前記第2の配線間に電源ラインが配設されていることを
特徴とする請求項5に記載の半導体記憶装置。
7. A plurality of memory cells each including the transistor and the memory element are provided, the plurality of first wirings commonly connecting gate electrodes of the plurality of memory cells, and the memory element of the plurality of memory cells. Are connected in a matrix with a plurality of second wirings that commonly connect
6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein a power supply line is provided between said second wirings.
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