JPH0131308B2 - - Google Patents

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JPH0131308B2
JPH0131308B2 JP55009606A JP960680A JPH0131308B2 JP H0131308 B2 JPH0131308 B2 JP H0131308B2 JP 55009606 A JP55009606 A JP 55009606A JP 960680 A JP960680 A JP 960680A JP H0131308 B2 JPH0131308 B2 JP H0131308B2
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JP
Japan
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layer
semiconductor
insulating layer
polycrystalline silicon
semiconductor layer
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JP55009606A
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JPS56107571A (en
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Junji Sakurai
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体記憶装置に関し、特に1つの
MISトランジスタからなるトランスフアゲートと
1つの容量とから構成される記憶素子を有するい
わゆる1−トランジスタダイナミツクランダムア
クセスメモリ素子構造に関するものである。一般
に半導体装置は、たとえばセラミツクあるいはコ
バールなどの支持台上に半導体素子を固着し、そ
の半導体素子を、たとえばセラミツクなどの壁部
材および蓋部材などを用いて封入している。
この封入されるべき半導体素子が高密度の集積
回路、特にMIS(MOS)デバイスや電荷転送デバ
イス(CCD)などで構成される場合、外囲器構
成部材特に封止材からの放射線照射、特にα線照
射により半導体素子に例えば記憶情報の破壊等の
特性劣化を生ずる恐れがある。
これは、自然界に存在し放射性崩壊する際にα
線を生ずるウラニウム(U)あるいはトリウム
(Th)等の放射性同位元素が、前記封止材として
の低融点ガラスや鉛と錫等から成るソルダーの中
に含まれているためとされている。尚、上記同位
元素は外囲器を構成するセラミツク材の中にも含
まれているが、極めて微量であり実質的な影響は
及ぼさないとされている。
発生されたα線は半導体素子内に侵入すると、
正孔と電子の対を発生し、該正孔あるいは電子の
いずれかが該半導体素子内の活性領域に注入され
て、例えば前述の如く記憶情報の破壊を招く。従
つて、該半導体素子において活性領域が形成され
ている半導体基板表面領域へのα線の照射、侵入
の防止を図ること及び侵入したα線により生じた
正孔又は電子の影響を受け難く、半導体素子構造
とすることが必要となる。
しかしながら、従来の1−トランジスタダイナ
ミツクランダムアクセスメモリ装置にあつては高
集積化、高速化を図るために記憶素子(メモリセ
ル)の小型化が図られる方向にあり、このため容
量素子の容量も制限されてしまつている。したが
つて、該容量素子に対しα線の侵入によつて発生
した正孔又は電子が影響して記憶情報の反転等を
生じてしまい易い。
本発明は前述の点に鑑みなされたもので、その
目的は半導体素子表面への放射線照射、特にα線
照射による記憶情報の破壊を防止する構造を有し
て成る半導体記憶装置を提供することにある。
このため本発明によれば、1つのトランスフア
ゲートと1つの容量素子とからなる記憶素子を有
する半導体記憶装置において、前記容量素子は、
一導電型半導体基板上に形成された埋設絶縁層を
誘電体とし、該埋設絶縁層上に形成された反対導
電型半導体層と前記半導体基板とを電極とする第
1の容量素子と、前記半導体層上に形成された絶
絶層を誘電体とし、該絶縁層上に形成された電極
層と、前記半導体層とを電極とする第2の容量素
子とから成ることを特徴とする半導体記憶装置が
提供される。
すなわち、本発明においては、1つのMISトラ
ンジスタからなるトランスフアゲートと、これに
接続された1つの容量素子とから構成される記憶
素子において、前記容量素子の容量を実質的に増
大させることにより、α線の侵入により発生する
正孔あるいは電子が該容量素子部へ到達しても記
憶情報の破壊を防止する。
以下本発明を実施例をもつて詳細に説明する。
第1図は本発明による半導体記憶素子の構造を
示している。該半導体記憶素子は、例えばNチヤ
ンネル型MOSトランジスタからなるトランスフ
アゲート部と、該MOSトランジスタのソース
(又はドレイン)に接続された容量素子部とから
構成されている。
同図において、11はP+型(比抵抗0.5〔Ω・
cm〕)シリコン基板、12は二酸化シリコン
(SiO2)から構成される厚さ500〔Å〕程の埋設絶
縁層、13aは厚さ1〔μm〕程のP-型シリコン
エピタキシヤル層、13bは前記埋設絶縁層12
上に成長された厚さ1〔μm〕程の多結晶(ポリ)
シリコン層である。P-型シリコンエピタキシヤ
ル層13aと多結晶シリコン層13bとは同時に
形成され、両者の境界は破線で示される。
また14は二酸化シリコンから構成されるフイ
ールド絶縁層、15は前記多結晶シリコン層13
b上を覆い容量素子の一部を構成する二酸化シリ
コン(厚さ250〔Å〕程)層及び窒化シリコン
(Si3N4、厚さ500〔Å〕程)の2重層からなる絶
縁層、16は該絶縁層15上に配設され、厚さ
3000〜6000〔Å〕程を有し、且つ不純物が添加さ
れて導電性とされた多結晶シリコン層(電極)で
ある。
また、17は前記P-型エピタキシヤル層13
aの表面に形成された二酸化シリコンからなるゲ
ート絶縁膜、18は多結晶シリコン層16の表面
に形成された二酸化シリコン層、19は厚さ数
1000〔Å〕程の多結晶シリコンからなるゲート電
極、20は前記二酸化シリコン層18上に配設さ
れ延在する多結晶シリコンからなる配線層、2
1,21′は多結晶シリコン層19,20の表面
に形成された二酸化シリコン層、22はP-型エ
ピタキシヤル層13aに形成されたN+型ドレイ
ン領域、23はP-型エピタキシヤル層13a及
び多結晶シリコン層13b中に連続して形成され
たN+型ソース領域である。
更に24は燐シリケートガラス(PSG)から
なる表面保護パツシペーシヨン層、25は該燐シ
リケートガラス層24に設けられた窓を通して前
記ドレイン領域22に接続されるアルミニウム
(Al)からなる電極配線である。
このような構造において、前記P+型シリコン
基板11は適当な基板バイアス(Vbb)回路へ接
続され、また多結晶シリコン層16は接地電位
(Vss)又は基板バイアス電位へ接続される。
またゲート電極19は紙面に垂直な方向に延在
されて所定のワード線WL(図示せず)に接続さ
れる。更にアルミニウム電極配線25はビツト線
BLを構成する。この結果、MOSトランジスタの
ソース領域23には、埋設絶縁層12を誘電体と
しN+型多結晶シリコンからなるソース領域23
とP+型シリコン基板11を電極とする第1の容
量素子(C1)と、絶縁層15を誘電体としN+
多結晶シリコンからなるソース領域23と多結晶
シリコン層16を電極とする第2の容量素子
(C2)が並列に接続されることになる。かかる構
成の等価回路を第2図に示す。
すなわち、本発明によれば、容量素子の容量を
従来一般の1トランスフアゲート−1容量素子か
ら構成される半導体記憶素子に比較して、2倍以
上とすることができる。したがつて、当該半導体
記憶素子にα線が侵入して正孔−電子の対を生
じ、該電子がソース領域に侵入しても蓄積容量に
ほとんど変化が生ぜず、情報の変化(反転)を生
ずる恐れがない。
なお、半導体基板はP+型であるためフイール
ド絶縁膜下にN型反転層(チヤネル)を生ぜず、
他の記憶素子及び周辺回路素子との絶縁は有効に
なされる。
次に本発明による半導体記憶素子の製造にあた
つての工程における重要な部分を以下に示す。
第3図参照 (1) 比抵抗0.5〔Ω・cm〕のP+型シリコン基板10
1を準備し、熱酸化法等により表面に厚さ500
〔Å〕の二酸化シリコン層102を形成する。
(2) 該二酸化シリコン層102をフオトリソグラ
フイを適用して選択的に除去した後、厚さ1
〔μm〕程にエピタキシヤル成長を行う。この
結果、シリコン基板101の露出面上には単結
晶シリコン層103aが、また二酸化シリコン
層102上には多結晶シリコン層103bが形
成される。
第4図参照 (1) 前記単結晶シリコン層103aと多結晶シリ
コン層103bにまたがつて、厚さ250〔Å〕の
二酸化シリコン膜(下層)及び厚さ500〔Å〕の
窒化シリコン膜(上層)からなる耐酸化膜10
4を選択的に形成し、該耐酸化膜104をマス
クとして前記単結晶シリコン層103a及び多
結晶シリコン層103bを選択的に酸化し、フ
イールド絶縁層105を形成する。
(2) 気相成長法を適用して表面全体に厚さ3000〜
6000〔Å〕の不純物含有多結晶シリコン層10
6を形成した後、フオト・リソグラフイを適用
して前記単結晶シリコン層103a上の耐酸化
膜104及び多結晶シリコン層106の2重層
を選択的に除去する。
第5図参照 (1) 熱酸化法を適用して単結晶シリコン層103
a表面に厚さ500〔Å〕程のゲート絶縁膜107
を形成する。この時前記多結晶シリコン層10
6の表面も同様に酸化され酸化膜108が形成
される。該酸化膜108は多結晶シリコンの酸
化によつて形成されるため、ゲート絶縁膜10
7よりも厚く形成される。
(2) ゲート絶縁膜107上及び酸化膜108上を
覆つて厚さ数1000〔Å〕の多結晶シリコンを形
成し、フオト・リソグラフイを適用してゲート
電極109及び配線層110を形成する。
第6図参照 (1) ゲート電極109マスクとして、ゲート絶縁
膜107を選択的に除去し、ソース領域、ドレ
イン領域形成用窓を形成する。
(2) 気相拡散法等を適用して、P-型単結晶シリ
コン層103aに燐(P)等のドナー不純物を
導入してN+型ドレイン領域111及びN+型ソ
ース領域112を形成する。この時ドナー不純
物は多結晶シリコン層103b中へ急速に拡散
され該多結晶シリコン層103bをN+型化す
る。
この時、多結晶シリコン層109,110に
も導電性が付与され、且つその表面に酸化膜が
形成される。
しかる後は常法に従つて、燐シリケートガラス
等のパツシベーシヨン膜の被着、電極窓開け更に
金属配線層の形成を行つて第1図に示す構造を実
現する。
以上詳述するように、本発明によれば、本発明
によれば、容量素子の容量を従来一般の1トラン
スフアゲート−1容量素子から構成される半導体
記憶素子に比較して、2倍以上とすることができ
る。したがつて、当該半導体記憶素子にα線が侵
入して正孔−電子の対を生じ、該電子がソース領
域に侵入しても蓄積容量にほとんど変化が生ぜ
ず、情報の変化(反転)を生ずる恐れがない。
しかも、本発明における容量素子は積層状態で
構成されるため、半導体基板表面における占有面
積を増加することがなく、半導体記憶素子に要求
される高集積化をそこなわない。
なお以上の実施例において、導電型を反対とし
てトランスフアゲートをPチヤンネル型MOSト
ランジスタから構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体記憶装置の構造を
示す断面図、第2図はその等価回路、第3図乃至
第6図は第1図に示す半導体記憶装置の製造工程
を示す断面図である。 図において、11,101……半導体基板、1
2,102……埋設絶縁層、13a,103a…
…単結晶半導体層、13b,103b……多結晶
半導体層、14,105……フイールド絶縁層、
15,104……絶縁層、16,106……電極
層、19,109……ゲート電極、22,111
……ドレイン領域、23,112……ソース領
域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型半導体基板と、 該半導体基板上に形成されたエピタキシヤル半
    導体層と、 該エピタキシヤル半導体層中にソース領域およ
    びドレイン領域が形成され、該エピクキシヤル半
    導体層上に絶縁膜を介してゲート電極が設けられ
    たトランスフアゲートと、 該半導体基板表面に設けられた第1絶縁層と、
    該第1絶縁層と該半導体基板とは反対側で接し、
    かつ、該ソース領域又はドレイン領域の一方と電
    気的に接続された半導体層を備え、該第1絶縁層
    を誘電体とし、該半導体基板と該半導体層を夫々
    電極とする第1の容量素子と、 該半導体層表面に設けられた第2絶縁層と、 該第2絶縁層と該半導体層とは反対側で接する
    導体層を備え、該第2絶縁層を誘電体とし、該半
    導体層と該導体層を夫々電極とする第2の容量素
    子とを備えてなることを特徴とする半導体記憶装
    置。
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