JP7341810B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る半導体記憶装置を模式的に表す斜視図である。
この半導体記憶装置は、ビット線BL、ワード線WL(WLu、WLd)、およびメモリセルMC(MCu、MCd)を有する。
メモリセルMCu(i,j)、MCd(i,j)は、ビット線BL(i)とワード線WLu(j)の交点の上方、ビット線BL(i)とワード線WLd(j)の交点の下方に配置される。
メモリセルMC(MCu、MCd)は、トランジスタ10(10u、10d)とキャパシタ30(30u、30d)が接続されてなる。
図2では、見易さのために、トランジスタ10とキャパシタ30を分離して表し、かつ後述の基板21、層間絶縁層22~27の記載を省略している。
ソース電極11は、ビット線BLの一部を構成する。
チャネル層13は、酸化物半導体であり、例えば、インジウム(In)を含む。チャネル層13は、例えば、酸化インジウムと酸化ガリウム、酸化インジウムと酸化亜鉛、又は、酸化インジウムと酸化スズを含む。一例として、酸化インジウム、酸化ガリウム、及び、酸化亜鉛(インジウム-ガリウム-亜鉛-酸化物)を含む、いわゆるIGZO(InGaZnO)である。
ゲート電極14は、例えば、金属、金属化合物、又は、半導体である。ゲート電極14は、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、TiN(窒化チタン)、Mo(モリブデン)、Co(コバルト)、Ru(ルテニウム)のいずれかである。
チャネル層13は酸化物半導体であり酸素を含む。このため、チャネル層13内の酸素が、ソース電極11(ビット線BL)の金属と結合し、その界面に高抵抗の金属酸化物層を形成することがある。酸化物層17は、チャネル層13内の酸素とソース電極11(ビット線BL)内の金属の反応を防止するバリア層として機能し、金属酸化物層の形成を防止する。
層間絶縁層22~27は、例えば、酸化物(一例として、酸化シリコン)であり、その上下の層を電気的に分離する。
ここでは、図1~図3に示されるように、メモリセルMCu(i、j)、MCd(i、j)は、Z軸に沿って上下に配置されるとしている。但し、後述のように、メモリセルMCu(i、j)、MCd(i、j)をXY平面上にずらして配置することも可能である。この点、後述の図6,図7も同様である。
一方、メモリセルMC(チャネル層13)は、ビット線BL(ソース電極11)に対しては、その辺(側面)近傍に配置される。すなわち、チャネル層13の中心軸C0は、ビット線BLの中心軸C1と一致せず、ビット線BLの辺近傍に配置される。
従って、メモリセルMC(チャネル層13)は、ソース電極11(ビット線BL)の上面(または下面)および側面に接続される。このため、チャネル層13とビット線BL間の接触面積が確保され、接続抵抗の低減が図られる。この結果、半導体記憶装置の高速化が容易となる。
但し、必ずしも、メモリセルMC間の距離を確保しなくてもよい。この場合でも、接続抵抗の低減を図ることができる。
図5は、比較形態に係るメモリセルMCの配置を表す。
メモリセルMCu,MCd(チャネル層13)は、ビット線BL(ソース電極11)に対して、その中央近傍に配置され、ビット線BLの上面(または下面)のみに接続される。ビット線BLの上面での接触面積は、図4の場合より大きい。しかし、ビット線BLの側面での接触は無いので、全接触面積は、図4の場合より小さく、接続抵抗は大きくなる。
なお、酸化物層17が無い場合、既述のように、チャネル層13とビット線BLの境界に金属酸化物層が形成され、接続抵抗がさらに増大する可能性がある。
図6は、変形例1に係るメモリセルMCの配置を表す。
ここでは、ビット線BL(ソース電極11)のY軸正方向の辺に沿ってメモリセルMCを配置している。この場合でも、チャネル層13とビット線BL間の接触面積は、図4の場合と同様とできる。
ここでは、図4の場合より、ビット線BLの幅を小さくしているが、この幅の大小は接触面積に影響してはいない。このように、ビット線BLの幅の狭小化とその辺へのメモリセルMCの配置を併用することができる。
図7は、変形例2に係るメモリセルMCの配置を表す。
メモリセルMCの配置は、図4と同様であるが、ワード線WLの幅が一定では無い。すなわち、ワード線WLの幅は、メモリセルMC(チャネル層13)の配置されている箇所(略円形状の部位:第1の部位の一例)では大きく、メモリセルMCの配置されていない箇所(略矩形状の部位:第2の部位の一例)では小さい。
メモリセルMC間においてワード線WLの幅が小さくなっている。この結果、メモリセルMC間での結合(容量結合)、すなわち、干渉が低減される。
図8は、変形例3に係るメモリセルMCの配置を表す。
ここでは、メモリセルMCu,MCdがずれて配置されている。すなわち、上下に配置されるトランジスタ10u(i,j)および10d(i,j)のチャネル層13が、ビット線BLの対向する側面それぞれに接続されている。すなわち、トランジスタ10u(i,j)のチャネル層13は、トランジスタ10d(i,j)のチャネル層13と直接には接続されず、前者はビット線BL(j)のいずれかの側面(第2、第3の面の一方)に、後者はビット線BL(j)のこの側面と対向する側面(第2、第3の面の他方)に接続される。
この場合でも、メモリセルMCu,MCdは、ビット線BLの上面(または下面)および側面と接続され、接続面積を確保することができる。
ここでは、メモリセルMCu(i,j)は、図4と同様に配置され、メモリセルMCd(i,j)は、メモリセルMCu(i,j)が配置されたビット線BL(j)の側面とは反対側のビット線BL(j)の側面に配置される。
但し、これらの例において、変形例3と同様に、トランジスタ10u(i,j)および10d(i,j)のチャネル層13をビット線BL(j)の対向する側面それぞれに接続してもよい。すなわち、トランジスタ10u(i,j)のチャネル層13は、トランジスタ10d(i,j)のチャネル層13と直接には接続されず、前者はビット線BL(j)のいずれかの側面(第2、第3の面の一方)に、後者はビット線BL(j)のこの側面と対向する側面(第2、第3の面の他方)に接続される。
次に、半導体記憶装置の製造方法について説明する。
図9は、半導体記憶装置の製造手順の一例を示すフロー図である。図10~図14は、実施形態の半導体記憶装置の製造方法を示す模式断面図である。
メモリセルMCdを作成する。基板21上に、キャパシタ30d、トランジスタ10d(ドレイン電極12、ワード線WLd,チャネル層13、ゲート絶縁層15)、層間絶縁層22~24が作成される。
この段階ではソース電極11(ビット線BL)は、作成されていない。
この工程は、通常の半導体記憶装置の作成と同様とできるので、詳細な説明を省略する。
但し、チャネル層13の軸C0は、ビット線BLの軸C1とずらされる。
積層体を作成する。すなわち、次のように、層間絶縁層24上に、酸化物層17,ビット線BL(ソース電極11)、層間絶縁層25、ワード線WLu(ゲート電極14)、層間絶縁層26,ドレイン電極12を順に作成する。
このとき、ビット線BL(ソース電極11)に先だって、酸化物層17(のパターン)が形成され、結果として、ビット線BLの下面に配置される。
積層体に貫通孔Hを形成する(図12)。すなわち、ドレイン電極12、層間絶縁層26、ゲート電極14、及び、層間絶縁層25を貫通し、ビット線BL(ソース電極11)に達する貫通孔Hを形成する。
貫通孔Hの軸C0は、ビット線BL(ソース電極11)の辺に沿い、ビット線BLの側面が貫通孔H内に配置される。このとき、層間絶縁層25およびビット線BLの双方がエッチングされる。しかし、層間絶縁層25とビット線BLのエッチングレートの大きさが異なるため(層間絶縁層25のエッチングレートが大きい:選択比大)、ビット線BLは事実上エッチングされない。この結果、ビット線BLの上面と一方の側面が貫通孔H内に露出される。
次に、ゲート絶縁層15を形成する。このときに堆積されるメモリセルMCu側のゲート絶縁層15は、メモリセルMCd側のゲート絶縁層15と接続される。
また、酸化物層17を形成する。このとき、ビット線BL(ソース電極11)の上面および側面に酸化物層17が形成される。この結果、ステップS12で形成された酸化物層17のパターンと併せ、ビット線BLの上下面および側面に酸化物層17が配置されることになる。
既述のように、酸化物層17は、チャネル層13とソース電極11(ビット線BL)の界面での高抵抗の金属酸化物層の形成を防止する。この結果、チャネル層13とソース電極11間の低抵抗化が図られる。
貫通孔Hをチャネル層13で埋め込む(図14)。このときに堆積されるメモリセルMCu側のチャネル層13は、メモリセルMCd側のチャネル層13と接続される。
キャパシタ30u、層間絶縁層27が形成される。
以上により、図1~図4に示す半導体記憶装置が作成される。
Claims (12)
- 第1の方向に沿う複数のワード線と、
前記第1の方向と異なる第2の方向に沿う複数のビット線であって、
前記第1、第2の方向のいずれとも異なる第3の方向を向く第1の面と、
前記第2、第3の方向のいずれとも異なる第4の方向を向く第2の面と、
前記第2の面の反対側に配置される第3の面と、を有する、複数のビット線と、
前記複数のワード線のいずれかに接続されるゲートと、
前記複数のビット線のいずれかの前記第1の面、および前記第2または第3の面に接続されるチャネルと、
を有する複数の第1の半導体トランジスタと、
を具備する半導体記憶装置であって、
前記複数の第1の半導体トランジスタのうちの一つのチャネルが、前記第2の面、第3の面のうち一方のみ、および前記第1の面に接続され、
前記複数の第1の半導体トランジスタのうちの一つのチャネルが酸化物半導体を含み、
前記半導体記憶装置が、前記複数のビット線の一つと前記複数の第1の半導体トランジスタのうちの一つのチャネルの間に配置され、前記酸化物半導体と異なる酸化物層をさらに具備し、
前記酸化物層が、前記第1の方向において、前記第2、第3の面の一方と前記チャネルとの間に配置される部分を備える、半導体記憶装置。 - 第1の方向に沿う複数のワード線と、
前記第1の方向と異なる第2の方向に沿う複数のビット線であって、
前記第1、第2の方向のいずれとも異なる第3の方向を向く第1の面と、
前記第2、第3の方向のいずれとも異なる第4の方向を向く第2の面と、
前記第2の面の反対側に配置される第3の面と、を有する、複数のビット線と、
前記複数のワード線のいずれかに接続されるゲートと、
前記複数のビット線のいずれかの前記第1の面、および前記第2または第3の面に接続されるチャネルと、
を有する複数の第1の半導体トランジスタと、
前記複数のビット線を挟んで、前記複数のワード線と対向して配置される複数の第2のワード線と、
前記複数の第2のワード線のいずれかに接続されるゲートと、
前記複数のビット線のいずれかの、前記第1の面と反対側の第4の面、および前記第2または第3の面に接続されるチャネルと、を備える、複数の第2の半導体トランジスタと、
を具備し、
前記複数の第1の半導体トランジスタのうちの一つおよび前記複数の第2の半導体トランジスタのうちの一つのそれぞれのチャネルが、前記第2、第3の面の一方に接続される、半導体記憶装置。 - 第1の方向に沿う複数のワード線と、
前記第1の方向と異なる第2の方向に沿う複数のビット線であって、
前記第1、第2の方向のいずれとも異なる第3の方向を向く第1の面と、
前記第2、第3の方向のいずれとも異なる第4の方向を向く第2の面と、
前記第2の面の反対側に配置される第3の面と、を有する、複数のビット線と、
前記複数のワード線のいずれかに接続されるゲートと、
前記複数のビット線のいずれかの前記第1の面、および前記第2または第3の面に接続されるチャネルと、
を有する複数の第1の半導体トランジスタと、
前記複数のビット線を挟んで、前記複数のワード線と対向して配置される複数の第2のワード線と、
前記複数の第2のワード線のいずれかに接続されるゲートと、
前記複数のビット線のいずれかの、前記第1の面と反対側の第4の面、および前記第2または第3の面に接続されるチャネルと、を備える、複数の第2の半導体トランジスタと、
を具備し、
前記複数の第1の半導体トランジスタのうちの一つのチャネルが、前記第2、第3の面の一方に接続され、
前記複数の第2の半導体トランジスタのうちの一つのチャネルが、前記第2、第3の面の他方に接続される、半導体記憶装置。 - 前記複数の第1の半導体トランジスタのチャネルが、前記複数のビット線のいずれかに沿って、前記第2の面、第3の面に交互に接続される、
請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体記憶装置。 - 前記複数の第1の半導体トランジスタのチャネルが、前記複数のビット線のいずれかに沿って、前記第2の面、第3の面のうち一方のみに接続される、
請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体記憶装置。 - 前記複数の第1の半導体トランジスタのチャネルが、前記複数のワード線のいずれかに沿って、前記第2の面、第3の面のうち一方のみに接続される、
請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体記憶装置。 - 前記複数のワード線が、前記複数の第1の半導体トランジスタのゲートと接続される第1の部位と、前記ゲートと接続されない、前記第1の部位よりも幅が狭い、第2の部位と、を有する、
請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体記憶装置。 - 前記複数のビット線の幅が一定である、
請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体記憶装置。 - 前記複数の第1の半導体トランジスタのうちの一つのチャネルが酸化物半導体を含み、
前記半導体記憶装置が、前記複数のビット線の一つと前記複数の第1の半導体トランジスタのうちの一つのチャネルの間に配置され、前記酸化物半導体と異なる酸化物層をさらに具備する
請求項2または3に記載の半導体記憶装置。 - 前記酸化物層は、前記第1の方向において、前記第2、第3の面の一方と前記チャネルとの間に配置される部分を備える、
請求項9に記載の半導体記憶装置。 - 前記酸化物半導体が、インジウム-ガリウム-亜鉛-酸化物を含み、
前記酸化物層が、インジウム-ガリウム-シリコン-酸化物、ガリウム酸化物、アルミニウム酸化物、およびハフニウム酸化物のうちの1つを含む、
請求項1、9、または10に記載の半導体記憶装置。 - 前記複数の第1の半導体トランジスタのチャネルにそれぞれ接続される複数のキャパシタ
をさらに具備する請求項1乃至11のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
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CN114023703B (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-26 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体器件的形成方法及半导体器件 |
WO2023188002A1 (ja) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッド | 半導体メモリ・デバイス |
CN116133405A (zh) * | 2022-04-25 | 2023-05-16 | 北京超弦存储器研究院 | 一种动态存储器及其制作方法、存储装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002094027A (ja) | 2000-09-11 | 2002-03-29 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置とその製造方法 |
US20060244361A1 (en) | 2005-03-28 | 2006-11-02 | Kim Ki-Nam | Vertical type nanotube semiconductor device and method of manufacturing the same |
US20100197121A1 (en) | 2009-02-02 | 2010-08-05 | Kang-Uk Kim | Methods of manufacturing semiconductor devices |
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Family Cites Families (15)
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---|---|---|---|---|
JPH0758218A (ja) * | 1993-08-17 | 1995-03-03 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
JP4634014B2 (ja) * | 2003-05-22 | 2011-02-16 | 株式会社日立製作所 | 半導体記憶装置 |
CN101673754B (zh) * | 2004-05-25 | 2011-11-30 | 瑞萨电子株式会社 | 半导体器件 |
US20070037345A1 (en) * | 2005-08-15 | 2007-02-15 | Dirk Manger | Memory cell array and memory cell |
KR101528823B1 (ko) * | 2009-01-19 | 2015-06-15 | 삼성전자주식회사 | 반도체 메모리 소자 및 그 제조 방법 |
JP2011249542A (ja) * | 2010-05-26 | 2011-12-08 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
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KR102098588B1 (ko) * | 2013-06-28 | 2020-04-08 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자 및 그의 제조 방법 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002094027A (ja) | 2000-09-11 | 2002-03-29 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置とその製造方法 |
US20060244361A1 (en) | 2005-03-28 | 2006-11-02 | Kim Ki-Nam | Vertical type nanotube semiconductor device and method of manufacturing the same |
US20100197121A1 (en) | 2009-02-02 | 2010-08-05 | Kang-Uk Kim | Methods of manufacturing semiconductor devices |
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