JPH01273348A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH01273348A
JPH01273348A JP63101812A JP10181288A JPH01273348A JP H01273348 A JPH01273348 A JP H01273348A JP 63101812 A JP63101812 A JP 63101812A JP 10181288 A JP10181288 A JP 10181288A JP H01273348 A JPH01273348 A JP H01273348A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
groove
polycrystalline silicon
silicon substrate
contact
Prior art date
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Pending
Application number
JP63101812A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ito
浩 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH01273348A publication Critical patent/JPH01273348A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices

Abstract

PURPOSE:To decrease the frequency of soft errors caused by alpha rays, by structurally adding a capacity to a grounding conductor to the cell node of a static semiconductor storage device. CONSTITUTION:A groove is made in a silicon substrate 104 with a contact hole, which is made in a thick insulating film 103 on said silicon substrate 104, used as a mask. An opposite conductivity type diffusion layer area 105 is formed on the surface of the silicon substrate 104 in the groove, a first polycrystalline polysilicon film 101 is grown continuously on the inner surfaces of both a contact and the groove, and a thin nitride film 107 and a second polycrystalline silicon film 108 are formed to make a capacitor comprising the first and second polycrystalline silicon films 101 and 108 and the nitride film 107. This maintains the second polycrystalline silicon film 108 at constant potential.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は半導体装置に関し、特にスタティック型半導体
記憶装置のセル構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a cell structure of a static semiconductor memory device.

[従来の技術] 従来、負荷抵抗型スタティック半導体記憶装置において
は、α線によるソフトエラーに対してデバイス構造上の
対策がとられていなかった。
[Prior Art] Conventionally, in a load resistance type static semiconductor memory device, no device structural measures have been taken against soft errors caused by α rays.

[発明が解決しようとする問題点] 近年、半導体記憶装置の高集積化により、ダイナミック
型メモリばかりでなくスタティック型記憶装置において
もセルノードの面積縮小によるノード容量の低下により
α線によるソフトエラーが問題となってきている。
[Problems to be Solved by the Invention] In recent years, as semiconductor memory devices have become highly integrated, soft errors due to alpha rays have become a problem not only in dynamic memory but also in static memory devices due to a decrease in node capacity due to a reduction in the area of cell nodes. It is becoming.

[発明の従来技術に対する相違点コ 上述した従来のスタティック半導体記憶装置においては
、集積化にともなう微細化によるセルノ−ドの対接地線
容量の低下に対し、何らの対策がとられていなかったが
、本発明によるスタティック型半導体記憶装置において
は、パターンの微細化によらず、セル各ノートの対接地
線容量を随意に増加させることができるという相違点を
有する。
[Differences between the invention and the prior art] In the conventional static semiconductor memory device described above, no countermeasures were taken against the reduction in the capacitance of the cell node to the ground line due to the miniaturization that accompanies integration. The static semiconductor memory device according to the present invention has a difference in that the capacitance of each cell node to the ground line can be increased at will, regardless of the miniaturization of the pattern.

[問題点を解決するための手段] 本発明は一導電型シリコン基板上に形成された半導体装
置において、該シリコン基板上の厚い絶縁膜に開孔され
たコンタクト孔をマスクにして該シリコン基板に掘られ
た溝と、該溝内の該シリコン基板表面に形成された反対
導電型拡散層領域と、該コンタクト内壁及び該溝内壁面
上に連続して成長された第1の多結晶シリコン膜と、薄
い窒化膜と、第2の多結晶シリコン膜とを有し、該第2
の多結晶シリコン膜が一定の電位に保たれていることを
要旨としている。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a semiconductor device formed on a silicon substrate of one conductivity type, in which a contact hole formed in a thick insulating film on the silicon substrate is used as a mask to form a contact hole in the silicon substrate. a dug groove, an opposite conductivity type diffusion layer region formed on the surface of the silicon substrate in the groove, and a first polycrystalline silicon film continuously grown on the inner wall of the contact and the inner wall surface of the groove. , a thin nitride film and a second polycrystalline silicon film;
The gist is that the polycrystalline silicon film is kept at a constant potential.

口実施例コ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。oral example Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第2図は本発明の対象となるスタティック型ランダムア
クセスメモリの1メモリセルを示す等価回路図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing one memory cell of a static random access memory to which the present invention is applied.

第2図においてメモリセル選択用MO5)ランジスタQ
l、Q4のゲートにワード線Wが共通接続されており、
これらのトランジスタのドレイン(またはソース)拡散
層にビット線IBI、ビット線2B2がそれぞれ接続さ
れている。交差結合により構成されたフリップフロップ
のMOS)ランジスタQ2.Q3のドレインとトランジ
スタQl、Q4のソース(またはドレイン)はそれぞれ
、ノードN1及びノードN2において接続されている。
In Figure 2, memory cell selection MO5) transistor Q
A word line W is commonly connected to the gates of I and Q4,
A bit line IBI and a bit line 2B2 are connected to the drain (or source) diffusion layers of these transistors, respectively. Flip-flop MOS) transistor Q2. configured by cross-coupling. The drain of Q3 and the sources (or drains) of transistors Ql and Q4 are connected at nodes N1 and N2, respectively.

ノードNl、N2はそれぞれ負荷抵抗R1,R2を介し
て電源線に接続されている。トランジスタQ2.Q3の
ソースは接地線に共通接続されている。本実施例では等
価的にノードNl、N2から容量CI、C2により対接
地線への容量および対基板への拡散層容量を共に増加さ
せているものである。第3図は、第2図に示したスタテ
ィック型ランダムアクセスメモリの構造を示すセルの平
面図である。本実施例ではワード線Wとして第2層多結
晶シリコンN302、電源線および負荷抵抗層として第
2層多結晶シリコンN302、接地線は第3層多結晶シ
リコン層、ビット線1はアルミ配線によりビット線1用
コンタクト孔303よりN十拡散層へ接続され、ビット
線2も同様にビット線1用コンタクト孔304により接
続しである。負荷抵抗R1,R2はそれぞれノート1コ
ンタクト、ノード2コンタクトを介してセルノートに接
続されており、第3層多結晶シリコン層の接地線はノー
ド1コンタクト及びノード2コンタクトをおおうように
配置され、またQ2およびQ3)ランジスタのソース拡
散層は接地線用コンタクト1,2,305,306によ
り接地線用第3N多結晶シリコン層と接続されている。
Nodes Nl and N2 are connected to a power supply line via load resistors R1 and R2, respectively. Transistor Q2. The sources of Q3 are commonly connected to the ground line. In this embodiment, both the capacitance from the nodes Nl and N2 to the ground line and the diffusion layer capacitance from the substrate to the substrate are increased by the capacitances CI and C2. FIG. 3 is a plan view of a cell showing the structure of the static random access memory shown in FIG. 2. In this example, the word line W is made of second layer polycrystalline silicon N302, the power line and the load resistance layer are made of second layer polycrystalline silicon N302, the ground line is made of the third layer polycrystalline silicon layer, and the bit line 1 is made of aluminum wiring. The contact hole 303 for line 1 connects to the N+ diffusion layer, and the bit line 2 is similarly connected to the contact hole 304 for bit line 1. The load resistors R1 and R2 are connected to the cell note via the node 1 contact and the node 2 contact, respectively, and the ground line of the third polycrystalline silicon layer is arranged to cover the node 1 contact and the node 2 contact, Further, the source diffusion layers of the transistors Q2 and Q3) are connected to the 3N polycrystalline silicon layer for the ground line by contacts 1, 2, 305, and 306 for the ground line.

本発明の特徴であるセルノード部分の対接地線容量の増
加およびセルノードN十拡散総面積の増加による拡散層
容量の増加を構造的に説明するために第3図A−A’部
分の断面構造およびその製造方法の例をそれぞれ第1図
、第4図(a)〜(f)で示す。実施例の断面構造は第
1図に示されるように電源線より抵抗ポリシリコン10
1を介してQ1トランジスタとQ2)ランジスタのゲー
トポリの接続されたノードへとノードコンタクト102
により接続され、このノードコンタクト102は眉間酸
化膜103へのコンタクト孔からセルファラインでシリ
コン基板104に円筒上の深さ3μm直径1μmの溝が
掘られている。シリコン溝の側壁には、ノードN十拡散
N105が深さ0.2μmで形成され、ノードのN十拡
散総面積が実行的に約3倍にまで増加し、ノードの拡散
層容量も約3倍にまで増加している。ノードコンタクト
孔及びシリコン溝の内壁には抵抗ポリシリ106が10
00人程度成長されており、特にシリコン溝の内壁にお
いて抵抗ポリシリ106を介して電源線と接続されてい
る。シリコン溝内の抵抗ポリシリ表面にはさらに200
人程鹿のシリコン窒化膜107が成長され、さらに内側
をうめるようにリンドープされたポリシリコンがシリコ
ン溝内をうめていて表面層において接地線108に接続
されている。このためにノードN十拡散層105および
溝内抵抗ポリシリ106と接地線108との間にシリコ
ン窒化[107をはさんて容量体が形成されている。以
上のようにノードに付加容量CI、C2としてN十拡散
層容量の増加と接地線との間の溝およびコンタクト内で
の容量の両者が付加される構造を有している。
In order to structurally explain the increase in the capacitance to ground line of the cell node portion and the increase in the diffusion layer capacitance due to the increase in the total diffusion area of the cell node N, which are the features of the present invention, the cross-sectional structure of the section A-A' in FIG. Examples of the manufacturing method are shown in FIGS. 1 and 4(a) to (f), respectively. The cross-sectional structure of the embodiment is as shown in FIG.
1 to the connected node of the gate poly of the Q1 transistor and Q2) transistor through the node contact 102
This node contact 102 has a cylindrical groove 3 μm deep and 1 μm diameter dug in the silicon substrate 104 using a self-line from a contact hole to the glabellar oxide film 103. On the side wall of the silicon trench, a node N0 diffusion N105 is formed with a depth of 0.2 μm, effectively increasing the total area of N0 diffusion at the node to approximately three times, and also approximately three times the capacitance of the diffusion layer at the node. It has increased to . A resistive polysilicon layer 106 is formed on the inner wall of the node contact hole and the silicon groove.
In particular, the inner wall of the silicon groove is connected to the power supply line through the resistive polysilicon 106. The resistive polysilicon surface inside the silicon trench has an additional 200
A solid silicon nitride film 107 is grown, and polysilicon doped with phosphorus fills the silicon trench and is connected to a ground line 108 in the surface layer. For this purpose, a capacitor is formed by sandwiching silicon nitride film 107 between the node N1 diffusion layer 105, the trench resistance polysilicon 106, and the ground line 108. As described above, the node has a structure in which both an increase in the N+ diffusion layer capacitance and the capacitance in the groove and contact between the ground line and the ground line are added as additional capacitances CI and C2.

実施例の製造方法の例を以下に説明する。通常の製造方
法により、第4図(a)に示すようにワード線およびト
ランジスタのためのゲートポリシリ3をパターニング後
、イオン注入によりソース・ドレイン拡散層を形成し、
第4図(b)に示すように1.0μm程度の厚い眉間膜
4を気相成長法による酸化膜により形成したのち、ノー
ドコンタクト5を開孔し、ひきつづきセルファラインに
てシリコンエツチングをすることにより深さ0゜5μm
程度のノード溝6を形成する。さらに溝内には斜めにイ
オン注入することにより溝内N十拡散層領域を形成する
。第4図(d)に示されるように電源線よりITΩ程度
の高抵抗を有する負荷抵抗を介してセルのノードに接続
するため多結晶シリコン層7および溝内抵抗多結晶シリ
コン10を同時に気相成長法により1000人程度成長
し、パターニングする。全面に200人程成長薄い窒化
膜を成長した後必要部分を残しパターニングする。この
時セルのノート部分つまりノードコンタクト部分は薄い
窒化膜8でおおっておく(第4図(d))。
An example of the manufacturing method of the embodiment will be described below. After patterning the gate polysilicon 3 for word lines and transistors by a normal manufacturing method as shown in FIG. 4(a), source/drain diffusion layers are formed by ion implantation,
As shown in FIG. 4(b), after forming a glabellar film 4 with a thickness of about 1.0 μm using an oxide film using a vapor phase growth method, a node contact 5 is opened and then silicon etching is performed using a self-aligning method. Depth 0°5μm
The node groove 6 is formed to a certain extent. Further, an in-trench N1 diffusion layer region is formed by diagonally implanting ions into the trench. As shown in FIG. 4(d), the polycrystalline silicon layer 7 and the groove resistor polycrystalline silicon 10 are simultaneously deposited in a vapor phase to connect the power supply line to the node of the cell via a load resistor having a high resistance of approximately ITΩ. Grow about 1000 people using the growth method and pattern them. After growing a thin nitride film of about 200 layers over the entire surface, it is patterned leaving only the necessary areas. At this time, the note portion of the cell, that is, the node contact portion, is covered with a thin nitride film 8 (FIG. 4(d)).

次に、セルの周辺部で接地線用コンタクト孔間孔後金面
に接地線用多結晶シリコン膜を成長し、薄い窒化線8に
より負荷抵抗多結晶シリコンとの間に容量が形成される
ように、また接地線としても活用されるようにパターニ
ングする。第2の層間膜成長後、コンタクトを開孔しア
ルミ配線をパターニングすることにより本発明の半導体
装置は形成される。
Next, a polycrystalline silicon film for a grounding line is grown on the gold surface after the contact hole for the grounding line at the periphery of the cell, and a capacitance is formed between the thin nitrided wire 8 and the polycrystalline silicon for the load resistance. It is also patterned so that it can be used as a grounding wire. After growing the second interlayer film, the semiconductor device of the present invention is formed by opening a contact hole and patterning the aluminum wiring.

[発明の効果] 以上説明したように本発明はスタティック型半導体記憶
装置のセルノードに新たに対接地線容量を構造的に付加
することによりα線によるソフトエラーを起こりにくく
することができる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention can make soft errors caused by α rays less likely to occur by structurally adding a new ground line capacitance to the cell node of a static semiconductor memory device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は一実施例の構造を示す断面図、第2図は本発明
を適用したスタティック型半導体記憶装置のセル部の等
価回路図、第3図は一実施例の構造を示す平面図、第4
図(a)〜(f)は一実施例の製造工程を追った断面図
である。 101・・・・抵抗ポリシリコン、 102・・・・ノードコンタクト、 103・・・・層間膜、 104・・・・基板、 105・・・・ノードN十拡散層、 106・・・・溝内抵抗ポリシリコン、107・・・・
薄い絶縁膜、 108・・・・接地線、 301・・・・ワード線、 302・・・・電源線、 303・・・・ビット線1用コンタクト、304・・・
・ビット線1用コンタクト、305・・・・接地線用コ
ンタクト1.306・・・・接地線用コンタクト2゜特
許出願人  日本電気株式会社 代理人 弁理士  桑 井 清 − 303 ビ・シト線1用コンタクト 第3図 第 4図、a)         1 ρ型シリコンI
鈑第4図(b) 第4図(C) 第4”(d> 第4図(e) /13 アルミ配龜 第4図(0
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an embodiment, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a cell portion of a static semiconductor memory device to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a plan view showing the structure of an embodiment. Fourth
Figures (a) to (f) are cross-sectional views following the manufacturing process of one embodiment. 101...Resistance polysilicon, 102...Node contact, 103...Interlayer film, 104...Substrate, 105...Node N1 diffusion layer, 106...Inside groove Resistor polysilicon, 107...
Thin insulating film, 108...Ground line, 301...Word line, 302...Power line, 303...Bit line 1 contact, 304...
・Contact for bit line 1, 305...Contact for ground line 1.306...Contact for ground line 2゜Patent applicant Kiyoshi Kuwai, agent of NEC Corporation, patent attorney - 303 Bit line 1 Contact Fig. 3 Fig. 4, a) 1 ρ-type silicon I
Sheet Fig. 4 (b) Fig. 4 (C) No. 4” (d> Fig. 4 (e) /13 Aluminum plate Fig. 4 (0

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一導電型シリコン基板上に形成された半導体装置
において、該シリコン基板上の厚い絶縁膜に開孔された
コンタクト孔をマスクにして、該シリコン基板に掘られ
た溝と、該溝内の該シリコン基板表面に形成された反対
導電型不純物領域と、該コンタクト内壁及び該溝内壁面
上に連続して成長した第1の多結晶シリコン膜と、薄い
絶縁膜と、第2の多結晶シリコン膜とを有し、該第2の
多結晶シリコン膜が一定の電位に保たれていることを特
徴とする半導体装置。
(1) In a semiconductor device formed on a silicon substrate of one conductivity type, using a contact hole drilled in a thick insulating film on the silicon substrate as a mask, a groove dug in the silicon substrate and inside the groove are formed. an impurity region of opposite conductivity type formed on the surface of the silicon substrate, a first polycrystalline silicon film continuously grown on the inner wall of the contact and the inner wall of the trench, a thin insulating film, and a second polycrystalline silicon film. 1. A semiconductor device comprising a silicon film, the second polycrystalline silicon film being maintained at a constant potential.
(2)上記厚い絶縁膜は1.0μm以上の厚さであり、
上記溝は0.3μm以上の深さであり、上記薄い絶縁膜
は300Å以下の厚さである特許請求の範囲第1項記載
の半導体装置。
(2) The thick insulating film has a thickness of 1.0 μm or more,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the groove has a depth of 0.3 μm or more, and the thin insulating film has a thickness of 300 Å or less.
JP63101812A 1988-04-25 1988-04-25 Semiconductor device Pending JPH01273348A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06120440A (en) * 1992-09-09 1994-04-28 Micron Technol Inc One-time voltage programmable read-only memory array provided with memory-cell igfet connected to reference voltage line through respective antifuse elements
US5714778A (en) * 1994-11-11 1998-02-03 Nec Corporation Semiconductor device including memory cell having a capacitance element added to a node of the cell

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