JPH03105969A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH03105969A
JPH03105969A JP1244571A JP24457189A JPH03105969A JP H03105969 A JPH03105969 A JP H03105969A JP 1244571 A JP1244571 A JP 1244571A JP 24457189 A JP24457189 A JP 24457189A JP H03105969 A JPH03105969 A JP H03105969A
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JP
Japan
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bit line
region
memory device
semiconductor memory
bit
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JP1244571A
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Inventor
Yasuji Ema
泰示 江間
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 半導体記憶装置、特に蓄積容量に情報を記憶する蓄積容
量型ダイナミックRAMに関し、メモリセル面積が小さ
く高集積化が可能であってノイズに強いフォールデッド
ビット線形式の半導体記憶装置を提供することを目的と
し、情報を記憶する蓄積容量と情報を読み書きする転送
トランジスタとを有するメモリセルを縦横に配置し、前
記メモリセルの転送トランジスタのゲートにワード線が
接続され、前記メモリセルの転送トランジスタのソース
にビット線が接続され、前記メモリセルに記憶された情
報を検出するセンスアンプに前記ビット線を2本づつ対
として接続した半導体記憶装置において、前記ビット線
対を構或する2本のビット線がN層されているように構
成する. [産業上の利用分野] 本発明は半導体記憶装置、特に蓄積容量に情報を記憶す
る蓄積容量型ダイナミックR A Mに関する。
[従来の技術1 人力された情報をダイナミックに記録し、一定時間毎に
リフレッシュを行うダイナミックRAMとして、情報を
記憶する蓄積容量に、書込み読出し用の転送トランジス
タを接続した蓄積容量型ダイナミックRAMが広く用い
られている。このダイナミックRAMには益々高集積化
が求められており、メモリセル面積を小さくするための
種々の工夫が施されている. 既に提案されている蓄積容量型ダイナミックRAMを第
11図乃至第13図に示す。
蓄積容量型ダイナミックR A Mのメモリセルは、情
報を記憶する蓄積容量と情報の読み書きのための転送ト
ランジスタとで構或され、転送トランジスタのゲートが
ワード線に接続され、ソースがビット線に接続され、ド
レインが蓄積容量の蓄積電極に接続されている。
提案されている蓄積容量型ダイナミックR.AMは所謂
1交点式セル方式と呼ばれ、そのメモリセルは、第11
図に示すようにレイアウトされている。ワード線WLI
WL2、・・・が樅方向に、ビット線BL1.a.BL
1b、・・・が横方向に配されている.2本ずつのビノ
ト線BL1a及びBLIb,BL2a及びBL2b、・
・・が対となってセンスアンプSAI、SA2、・・・
の両側に接続されたオーブンビット線形式となっている
ビット線BL1a,BLib、・・・は、ワード線WL
I、WL2、・・・を斜めに横切るようにジグザグ状に
折れ曲がった形状をしている。ビット線BLla,BL
1b、・・・の折れ曲りにより縦方向に走るワード線W
L1、WL2、・・・間に生じた隙間に蓄積容量が配さ
れ、転送トランジスタのトレインが蓄積電極とコンタク
トして蓄積コンタクトCSEa,CSEb (0)を形
成する。転送トランジスタとビット線とのビット線コン
タクトCBLa,CBLb (●)は、ジグザグ状に折
れ曲がったビット線BL1a,BL1b、・・・の各頂
点に形成されている.転送トランジスタは、ビット線B
Lla,BLXb,・・・とのビット線コンタクトCB
La,CBLb (●)の左又は右に位置する蓄積コン
タクトCSEa,CSEb (○〉とを結ぶ実線の位置
に配されている。
この蓄積容量型ダイナミックR. A Mの詳細を第1
2図の平面図及び第13図のxm−xm線断面図に示す
半導体基板10表面のフィールド酸化Ia12で分離さ
れた活性領域13に転送トランジスタのソース領域14
及びドレイン領域16が形成されている。ソース領域1
4とトレイン領域16間にゲート酸化膜18を介してワ
ード線WLIが設けられている。ワード線WL2はフィ
ールド酸化膜12上に設けられている。ワード線W L
 1 、’N L 2上には酸化膜20が形成され、ビ
ット,*BL1aは酸化Jli20に形成されたコンタ
クトホールを介してソース領域14にコンタクト(ビッ
ト線コンタクトCBLa)Lている。
蓄積容量は酸化1111H22を介して形成され、この
蓄積容量の一方の電極である蓄積電極24はドレイン領
域16にコンタクト(蓄積コンタクトCSEa)され、
他方の電極である対向電極26は、蓄′Vi電極24の
周囲に誘電体膜25を介して形成さitている。蓄積電
f!24は蓄積コンタクトCSEaを中心とした矩形形
状をしている。
[発明が解決しようとする課題] この提案された蓄積容量型ダイナミックRAMは、メモ
リセル面積は小さいが対となっているビヅト線がセンス
アンプの左右に配されたオーグンビット線形式であるた
め、次のような問題があった。
メモリセルからの情報を読出す場合は、読出すべきメモ
リセルが接続されたワード線が選択され、その結果全て
のセンスアンプが動作する.読出すべきメモリセルのセ
ンスアンプのデータが外部に読出され、全てのセンスア
ンプが全てのメモリセルから情報を読出し、その情報を
再書込みして読出しが終了する.このとき、例えば左側
のひとつのメモリセルのみ情報が異なると、情報を再書
込みする場合、異なる情報が書込まれているメモリセル
に接続されたビット線に対して他の全てのビット線が異
なる電位になる。すると、対向電極の電位も多数のビッ
ト線の電位の方向にシフトし、対向電極の電位が左右で
異なることになる。このため、センスアンプに接続され
たビット線対のバランスが崩れメモリセルから情報を誤
って読出す等の問題が発生する。
また、外部からノイズが入るとセンスアングの左右で雑
音により発生する電位が異なり、センスアンプがメモリ
セルから情報を誤って読出す等の問題が発生し、ノイズ
に弱いという問題があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、メモリセ
ル面積が小さく高集積化が可能であってノイズに強いフ
ォールデッドビット線形式の半導体記憶装置を提供する
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記目的は、情報を記憶する蓄積容量と情報を読み書き
する転送トランジスタとを有するメモリセルを縦横に配
置し、前記メモリセルの転送トランジスタのゲートにワ
ード線が接続され、前記メモリセルの転送トランジスタ
のソースにビット線が接続され、前記メモリセルに記憶
された情報を検出するセンスアンプに前記ビヅト線を2
本づつ対として接続した半導体記憶装置において、前記
ビット線対を構成する2本のビヅト線が積層されている
ことを特徴とする半導体記憶装置によって達成される. [作用] 本発明によれば、ビット線対を構或する2本のビット線
を積層してフォールデッドビット線形式にしたのでノイ
ズに強く情報を正確に読出すことができる. [実施例] 本発明の第1の実施例による半導体記憶装置を第1図乃
至第3図を用いて説明する。第11図乃至第l3図に示
す半導体記憶装置と同一の楕或要素には同一の符号を付
して説明を省略する。
本実施例の半導体記憶装置は、ビット線B L 1a,
BL1b,BL2a,BL2b、・・・がセンスアンプ
SAI、SA2、・・・の同じ左[則に配され、ビット
線対毎に上下に積層されている点に特徴がある.例えば
、センスアンブSAIに接続されるビット線対を構成す
るビット線BL1a及びBL1bは積層され、ジグザグ
状の同一平面形状をしている.センスアンプSA2に接
続されるビット線BL2a及びBL2bも同様に積層さ
れている.転送トランジスタのドレインが蓄’fff電
極とコンタクトする蓄積コンタクトCSEa,CSEb
(0)及び転送トランジスタとソースとビット線とのビ
ット線コンタクトCBLa,CBLb (@)の配置は
第11図乃至第13図に示す半導体記憶装置と同じであ
るが、本実施例では、積層された2本のビット線BL1
aとBL1b,BL2aとBL2b、・・・が交互にメ
モリセルに接続されている。
例えば、積層されたビット線BL1a,BLIbに沿っ
て配置されているメモリセルの転送トランジスタのソー
スにビット線BL1aとビット線BL1bが交互に接続
されている。すなわち、ビット線BL1aに接続される
ビット線コンタクトCBLa (●)とビット線BL1
bに接続されるビット線コンタクトCBLb (●)が
ビット線に沿って交互に配置されている。ビット線コン
タクトCBLa (●)がコンタクトする転送トランジ
スタのメモリセルの蓄積コンタクトCSEa (0)は
、ビット線コンタクトCBLa (●)の右四に配置さ
れ、ビット線コンタクトCBLb (●)がコンタクト
する転送トランジスタのメモリセルの蓄積コンタクトC
SEb (0)は、ビット線コンタクトCBLb (●
)の右測に配置される。なお、この構或を分かり易くす
るため、第1図において、下層のビット線BL1a,B
L2a、・・・及び転送トランジスタについて実線で示
し、上層のビット線BL1b,BL2b、・・・及び転
送トランジスタについて破線で示している. 本実施例の半導体記憶装置の詳細を第2図の平面図及び
第3図(a)のma−ma線断面図及び同図fb)のm
b−mb線断面図に示す。第2図においても、下層のビ
ット線BL1aに接続されるメモリセルの転送トランジ
スタの活性領域13及び蓄積電i24を実線で示し、上
層のビット線BL1bに接続されるメモリセルの転送ト
ランジスタの活性領域13及び蓄積電極24を破線で示
している. 半導体基板10表面のフィールド酸化膜12で分離され
た活性領域13に転送トランジスタのソース領域14及
びドレイン領域16が形成されている。第3図(a)に
おいて、ソース領域14とドレイン領域16間にゲート
酸化膜l8を介してワード線WLIが設けられ、ワード
線WL2はフィールド酸化膜12上に設けられている。
第3図(b)においては、ワード線WLIはフィールド
酸化膜12上にあり、ワード線WL2はソース領域14
及びドレイン領域16間のゲート酸化膜18上にある。
ワード線WLI、WL2上には酸化膜20が形成され、
この酸化膜20上にビット線BL1aとBLI bが積
層されている。
上層のビット線BL1bは下層のビット線BL1aを貫
いてビット線コンタクトCBLbを介してソース領域1
4にコンタクトし、下層のビット線BL1aはビット線
コンタクトCBLaを介してソース領域14にダイレク
トにコンタクトしている. 蓄積容量は酸化膜22を介して形威され、・この蓄積容
量の一方の電極である蓄積電極24はドレイン領域16
にコンタクト(蓄積コンタクトCsEa,CSEb)さ
れ、他方の電極である対向電極26は、蓄積電極24の
周囲に誘電体膜25を介して形成されている。蓄積電極
24は蓄積コンタクトCSEa,CSEbを中心とした
矩形形状をしている。
このように本実施例によればひとつのセンスアンプに接
続される2本のビット線が積層されて同じ開に配置され
たフォールデッドビット線形式であるため、センスアン
プに接続されたビット線対のバランスが崩れることなく
メモリセルから情報を正確に読出すことができると共に
外部ノイズに強い半導体記憶装置が実現できる。
次に、本実施例の半導体記憶装置の製造方法を第4図を
用いて説明する。各工程において右測はII[a−I[
a線断面図であり、左測はmb−mb線断面図である。
まず、半導体基板10表面にフィールド酸化膜12を形
成して活性領域13を画定し、この活性領域13表面に
ソース領域14及びドレイン領域l6を形或する.続い
て多結晶シリコン層を堆積した後バターニングしてワー
ド線WLI,WL2を形成する.活性領域13内におい
てはゲート酸化膜18を介してゲート電極として形成さ
れ、他の領域ではフィールド酸化膜12上に形成される
(第4図(a))。
次に、全面に酸化膜30を堆積した後、下層のビット線
BL1aとコンタクトするビット線コンタクトCBLa
の形成予定領域にコンタクトホール32を形成する(第
4図[b)), 次に、全面に多結晶シリコン層34及び酸化膜36を堆
積した後、上層のビット線BLI bとコンタクトする
ビット線コンタクトCBLbの形成予定領域にコンタク
トホール38を形或する(第4図(C))。
次に、全面に酸化膜を滞積した後、RIE等の垂直異方
性エッチングを行うと、コンタクトホール38(PI壁
に酸化膜40が残存する(第4図(d))。
次に、全面に多結晶シリコンNJ42を形成すると、こ
の多結晶シリコン層42が下層の多結晶シリコン層34
と酸化膜40により絶縁された状態でソース領域14に
コンタクトする.続いて、多結晶シリコン層42、酸化
[36、多結晶シリコン層34を同一形状にエッチング
してv3!i層されたビット線BL1a,BL1bを形
成する(第4図(e))。
次に、全面に酸化膜44を形成した(第4図(f))t
&、蓄積コンタクトCSEa,CESbの形成予定領域
にコンタクトホール46、48を形成する(第4図fg
)). 次に、全面に多結晶シリコン層を形成した後、バターニ
ングして蓄積電極24を形成する(第4図(h))。
次に、蓄積電lFf124表面に薄い誘電体膜25を形
成した(第4図(i))後、全面に対向電極26を形成
して半導体記憶装置を完成する(第4図(J))。
このように本実施例による半導体記憶装置の製造方法に
よれば、セルファラインにより上層のビット線を下層の
ビット線を貫いてソース領域にコンタクトさせることが
できる, 本発明の第2の実施例による半導体記憶装置を第5図の
平面図及び第6図(a)のVla−Vla線断面図及び
同図(b)のVl b − Vl b線断面図に示す。
第1の実施例では一方のビット線BL1aが常に下層で
あり、他方のビット線BL1bが常に上層であるため、
ビット線BL1aとビット線BL1bの間で対向電極2
6に対する結合容量にアンバランスが生ずる。本実施例
では積層されたビット線BL1aとビット線BL1bを
途中で上下層を入れ替えることにより、対向電tfl2
6に対する結合容量のバランスを保つようにしたもので
ある.第5図及び第6図はビット線の入れ替え部分の横
戒を示したものである。図の左四ではビット線BL1a
が下層でビット線BL1bが上層であるが、右測ではビ
ット線BL1aが上層でビット線BL1bが下層となっ
て入れ替わっている。
図の左四部分において積層されたビット線BL1aとビ
ット線BLI bが入れ替え領域になると、下層のビッ
ト線BL1aが下方に分がれる。上層のビヅト線BL1
bはコンタクトC1を介して下層に接続される.このた
め、図の右測部分ではビット線BL1bが下層となる。
一方、下方に分かれた下層のビット線BL1aはコンタ
クトC2を介して上層に接続される。このため、図の右
測部分ではビット線BL1aが上層となる。
ビット線BLf a,BLI b、・・・は下層のとき
に転送トランジスタとコンタクトすることが望ましい。
すなわち、ビット線コンタクトCBLaは、下層である
図の左側部分で転送トランジスタのソース領域とコンタ
クトし、ビット線コンタクトCBLbは、下層である図
の右測部分で転送トランジスタのソース領域とコンタク
トする。
このように本実施例によればビット線対を構戒するビッ
ト線を途中で上下入れ替えたので、対向電vi26に対
する結合容量をほぼ同じにすることができ、ノイズに強
い半導体記憶装置が実現できる. 本発明の第3の実施例による半導体記憶装置を第7図の
平面図及び第8図[a)の■a一■a線断面図及び同図
(b)の■b−■b線断面図に示す。
本実施例では積層されたビット線BLI aとBLlb
の上下層を他の導電領域を介して入れ替えたものである
。本実施例では池の導電領域としてワード線WLI、W
L2、・・・と同一の多結晶シリコン層を用いている. 図の左測ではビット線BL1aが下層でビット線BL1
bが上層であるが、右側ではビット線BLlaが上層で
ビット線BL1bが下層となって入れ替わっている。
入れ替え領域には、入れ替え用の多結晶シリコン層PL
I、PL2が設けられている。第7図上部の多結晶シリ
コン層PLIは、左的の下層であるビット線BL1aと
コンタクトC3によりコンタクトされ、右四の上層であ
るビット線BL1aとコンタクトC4によりコンタクト
される。コンタクトC4においては、下層のビット線B
L1bを貫いて上層のビット線BL1aが多結晶シリコ
ン層PLIにコンタクトしている. 第7図下部の多結晶シリコン層PL2は、左側の上層で
あるビット線BL1bとコンタクトC5によりコンタク
トされ、右四の下層であるビット線BL1bとコンタク
トC6によりコンタクトされる。コンタクトC6におい
ては、下層のビット線BLI aを貫いて上層のビット
線BL1bが多結晶シリコン層PL2にコンタクトして
いる.なお、本実施例では入れ替え用の導電領域に多結
晶シリコン層を用いたが、半導#.基板表面に形或され
た拡散領域を介してビット線を入れ替えるようにしても
よい. 本実施例によればコンタクトのためのフォトマスク工程
が第2の実施例より少なくてすむ。
本発明の第4の実總例による半導体記+!l装置を第9
図及び第10図に示す。
本実舵例は、第9図のmb−mb線断面図に示すように
、積層されたビット線B L 1 aとBLIbの間に
電界を遮蔽するためのシールド層SLが挿入されている
点に特徴がある。第1乃至第3の実施例では積層された
ビット線BL1aとビット線BLI bが酸化膜22を
介して容量結合しているので、シールド711SLを挿
入してビット線BL1aとBL1bを電気的に遮蔽した
ものである.本実施例ではビット線BL1aとBL1b
とシールド層SLが同一平面形状で積層されている。
ビット線BL1aとBLI bとシールド層SLからの
配線の取出し方を第10図に示す。積層されたビット線
BL1aとBL1bとシールド層SLの例えば端部の半
導体基板10表面に配線取出し用の拡散領域DAI、D
A2、DA3を設け、拡散コンタクトCDAI、CDA
2、CDA3によりビット線BL1aとBL1bとシー
ルド層SLとコンタクトする。すなわち、最も下層のビ
ット線BL1aは拡散コンタクトCDA1を介して拡散
領域DAIとコンタクトし、最も上層のビット線BL1
bは下層のシールド層SL及びビット線BLI aを貫
いて拡散コンタクトODA2を介して拡散領域DA2と
コンタクトし、中間のシールド層SLは下層のビット線
BL1aを貫いて拡散コンタクトCDA3を介して拡散
領域DA3とコンタクトする。
このように本実施例によれば積層されたビット線同士が
相互に影響しないようにすることができる。
[発明の効果] 以上の通り、本発明はメモリセル面積が小さい1交点式
セル方式でフォールデンドビット線形式が実現でき、ノ
イズに強くしかも高集積化が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例による半導体記憶装置の
概念図、 第2図は同半導体記憶装置の要部の平面図、第3図は同
半導体記憶装置の要部の断面図、第4図は同半導体記憶
装置の製造方法の工程断面図、 第5図は本発明の第2の実施例による半導体記憶装置の
要部の平面図、 第6図は同半導体記憶装置の要部の断面図、第7図は本
発明の第3の実施例による半導体記憶装置の要部の平面
図、 第8図は同半導体記憶装置の要部の断面図、第9図は本
発明の第4の実施例による半導体記憶装置の要部の断面
図、 第10図は同半導体記憶装置の配線取出し部分を示す図
、 第11図は提案されている半導体記憶装置の概念図、 第12図は同半導体記憶装置の要部の平面図、第13図
は同半導体記憶装置の要部の断面図である。 図において、 10・・・半導体基板 12・・・フィールド酸化膜 13・・・活性領域 14・・・ソース領域 16・・・ドレイン領域 18・・・ゲート酸化膜 20・・・酸化膜 22・・・酸化膜 24・・・蓄積電極 25・・・誘電体膜 26・・・対向電極 30・・・酸化膜 32・・・コンタクトホール 34・・・多結晶シリコン層 36・・・酸化膜 38・・・コンタクトホール 40・・・酸化膜 42・・・多結晶シリコン層 44・・・酸化膜 46、48・・・コンタクトホール WLI〜WL8・・・ワード線 BLI a〜BL2b・・・ビット線 SA1〜SA2・・・センスアンプ CSEa,CSEb−=M積コンタクトCBLa,CS
Eb・・・ビット線コンタクト01〜C6・・・コンタ
クト PLI、PL2・・・多結晶シリコン層SL・・・シー
ルド層 DAI〜DA3・・・拡散領域

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、情報を記憶する蓄積容量と情報を読み書きする転送
    トランジスタとを有するメモリセルを縦横に配置し、前
    記メモリセルの転送トランジスタのゲートにワード線が
    接続され、前記メモリセルの転送トランジスタのソース
    にビット線が接続され、前記メモリセルに記憶された情
    報を検出するセンスアンプに前記ビット線を2本づつ対
    として接続した半導体記憶装置において、 前記ビット線対を構成する2本のビット線が積層されて
    いることを特徴とする半導体記憶装置。 2、請求項1記載の半導体記憶装置において、積層され
    た前記ビット線対の上層ビット線は下層ビット線を貫い
    て前記メモリセルの転送トランジスタのソースにコンタ
    クトされていることを特徴とする半導体記憶装置。 3、請求項1記載の半導体記憶装置において、前記ビッ
    ト線対が少なくとも2つの第1及び第2の領域に分割さ
    れ、前記第1の領域では、一方のビット線が上層ビット
    線であり、他方のビット線が下層ビット線であり、前記
    第2の領域では、前記一方のビット線が下層ビット線で
    あり、前記他方のビット線が上層ビット線であることを
    特徴とする半導体記憶装置。 4、請求項3記載の半導体記憶装置において、前記第1
    の領域及び前記第2の領域の境界領域で、前記第1の領
    域の下層ビット線と前記第2の領域の上層ビット線が直
    接コンタクトし、前記第1の領域の上層ビット線と前記
    第2の領域の下層ビット線が直接コンタクトしているこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。 5、請求項3記載の半導体記憶装置において、前記第1
    の領域及び前記第2の領域の境界領域で、前記第1の領
    域の下層ビット線と前記第2の領域の上層ビット線が第
    1の導電領域を介して接続され、前記第1の領域の上層
    ビット線と前記第2の領域の下層ビット線が第2の導電
    領域を介して接続されていることを特徴とする半導体記
    憶装置。 6、請求項1乃至5記載の半導体記憶装置において、 積層された前記ビット線対の上層ビット線と下層ビット
    線の間にシールド層を設けたことを特徴とする半導体記
    憶装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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