JPH03142973A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPH03142973A JPH03142973A JP1282371A JP28237189A JPH03142973A JP H03142973 A JPH03142973 A JP H03142973A JP 1282371 A JP1282371 A JP 1282371A JP 28237189 A JP28237189 A JP 28237189A JP H03142973 A JPH03142973 A JP H03142973A
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-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
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- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野]
本発明は、強誘電体を用いた、電気的に書き換え可能な
、不揮発性の半導体記憶装置に関するものである。
、不揮発性の半導体記憶装置に関するものである。
[発明の概要]
本発明は、強誘電体を用いた不揮発性半導体記憶装置に
おいて、メモリセルに、並列接続された2個、もしくは
それ以上の、キャパシタを用いたことにより、書き込み
/読み出しに要する時間を短縮したものである。
おいて、メモリセルに、並列接続された2個、もしくは
それ以上の、キャパシタを用いたことにより、書き込み
/読み出しに要する時間を短縮したものである。
[従来の技術]
従来の半導体不揮発性メモリとしては、絶縁ゲート中の
トラップまたは浮遊ゲートにシリコン基板からの電荷を
注入することによりシリコン基板の表面ポテンシャルが
変調される現象を用いた、MIS型トランジスターが一
般に使用されており、EPROM (紫外線消去型不揮
発性メモリ)やEEPROM (電気的書き換え可能型
不揮発性メモリ)などとして実用化されている。
トラップまたは浮遊ゲートにシリコン基板からの電荷を
注入することによりシリコン基板の表面ポテンシャルが
変調される現象を用いた、MIS型トランジスターが一
般に使用されており、EPROM (紫外線消去型不揮
発性メモリ)やEEPROM (電気的書き換え可能型
不揮発性メモリ)などとして実用化されている。
[発明が解決しようとする課M]
しかしこれらの不揮発性メモリは、情報の書き換え電圧
が、通常約20V前後と高いことや、書き換え時間が非
常に長い(例えばEEPROMの場合数+m5ec)な
どの欠点を有す。また、情報の書き換え回数が、約10
6同種度であり、非常に少なく、繰り返し使用する場合
には問題が多い。
が、通常約20V前後と高いことや、書き換え時間が非
常に長い(例えばEEPROMの場合数+m5ec)な
どの欠点を有す。また、情報の書き換え回数が、約10
6同種度であり、非常に少なく、繰り返し使用する場合
には問題が多い。
電気的に分極が反転可能である強誘電体を用いた、不揮
発性メモリについては、書き込み時間と読み出し時間が
原理的にほぼ同じであり、また電源を切っても分極は保
持されるため、理想的な不揮発性メモリとなる可能性を
有する。このような強誘電体を用いた不揮発性メモリに
ついては、例えば米国特許4149302の様に、シリ
コン基板上に強誘電体からなるキャパシタを集積した構
造や、米国特許3832700のようにMIS型トラン
ジスタのゲート部分に強誘電体膜を配置した不揮発性メ
モリなどの提案がなされている。しかし、実際には、強
誘電体膜の分極反転に時間がかかったり、集積化に適さ
なかったりしたために実用化には、いまだ至っていない
。そこで本発明はこのような課題を解決するもので、そ
の目的とする所は、強誘電体膜の分極反転に要する時間
を短縮し、書き込本 読み出しに要する時間を短くする
ことによって、高速の不揮発性メモリを提供する所にあ
る。
発性メモリについては、書き込み時間と読み出し時間が
原理的にほぼ同じであり、また電源を切っても分極は保
持されるため、理想的な不揮発性メモリとなる可能性を
有する。このような強誘電体を用いた不揮発性メモリに
ついては、例えば米国特許4149302の様に、シリ
コン基板上に強誘電体からなるキャパシタを集積した構
造や、米国特許3832700のようにMIS型トラン
ジスタのゲート部分に強誘電体膜を配置した不揮発性メ
モリなどの提案がなされている。しかし、実際には、強
誘電体膜の分極反転に時間がかかったり、集積化に適さ
なかったりしたために実用化には、いまだ至っていない
。そこで本発明はこのような課題を解決するもので、そ
の目的とする所は、強誘電体膜の分極反転に要する時間
を短縮し、書き込本 読み出しに要する時間を短くする
ことによって、高速の不揮発性メモリを提供する所にあ
る。
[課題を解決するための手段]
1つのメモリセルに、並列接続された、2個もしくはそ
れ以上の、強誘電体を用いたキャパシタを有することを
特徴とする。
れ以上の、強誘電体を用いたキャパシタを有することを
特徴とする。
[実施例]
第1図は本発明の実施例による、半導体記憶装置の主要
工程図である。
工程図である。
第2図(a)は従来の技術による、半導体記憶装置の主
要回路の等価回路図であり、第2図(b)は本発明の実
施例による、半導体記憶装置の主要回路の等価回路であ
る。
要回路の等価回路図であり、第2図(b)は本発明の実
施例による、半導体記憶装置の主要回路の等価回路であ
る。
第3図(a)は従来の技術による、半導体記憶装置のキ
ャパシタの平面図であり、第3図(b)は本発明の実施
例による、半導体記憶装置のキャパシタの平面図である
。
ャパシタの平面図であり、第3図(b)は本発明の実施
例による、半導体記憶装置のキャパシタの平面図である
。
1は半導体基板を示し、2は素子分R#膜を示し、3.
4はn型拡散層によるソース、ドレイン領域を示し、5
はゲート膜を示し、6はゲート電極を示し、7は眉間絶
縁膜を示し、8は接続穴(以下、コンタクトホールと称
す〉を示し、9は下部電極を示し、10−1及び、10
−2は強誘電体膜を示し、11及び、11−1.11−
2は上部電極を示し、12は層間絶縁膜を示し、13は
上部電極の配線層を示し、14は分極反転した部分を示
す。
4はn型拡散層によるソース、ドレイン領域を示し、5
はゲート膜を示し、6はゲート電極を示し、7は眉間絶
縁膜を示し、8は接続穴(以下、コンタクトホールと称
す〉を示し、9は下部電極を示し、10−1及び、10
−2は強誘電体膜を示し、11及び、11−1.11−
2は上部電極を示し、12は層間絶縁膜を示し、13は
上部電極の配線層を示し、14は分極反転した部分を示
す。
さて、従来の強誘電体膜を用いた、不揮発性メモリの構
造としては、第2図(a)の如く、メモリセルのキャパ
シタには、メモリセルとしての静電容量を確保するのに
、必要十分な面積を持った、1つのキャパシタを用いて
いた。この様な構造でつくられた不揮発性メモリの特性
は、例えば、書き込み/読み出しに要する時間に着目し
てみると、約lμsもあった。この原因を詳細に調べて
みると、第3図(a)の如く、強誘電体膜の分極反転が
、電極の中心部から周辺部に向かって、徐々に広がって
行くことによることがわかった。そこで、本実施例のよ
うに、1つのメモリセルとしての静電容量を確保するた
め、例えば、第1図(C)及び、第2図(b)の如く、
面積を2分の1としたキャパシタを、2個並列接続する
ことにより、第3図(b)の如く、電極の中心部から周
辺部への距離が短縮されるため、書き込み/読み出し時
間が、約0. 6μsと改善された。また、この効果は
、同一の静電容量を確保することができれば、より小さ
なキャパシタを、より多数並列接続することによっても
実現されることは言うまでもない。
造としては、第2図(a)の如く、メモリセルのキャパ
シタには、メモリセルとしての静電容量を確保するのに
、必要十分な面積を持った、1つのキャパシタを用いて
いた。この様な構造でつくられた不揮発性メモリの特性
は、例えば、書き込み/読み出しに要する時間に着目し
てみると、約lμsもあった。この原因を詳細に調べて
みると、第3図(a)の如く、強誘電体膜の分極反転が
、電極の中心部から周辺部に向かって、徐々に広がって
行くことによることがわかった。そこで、本実施例のよ
うに、1つのメモリセルとしての静電容量を確保するた
め、例えば、第1図(C)及び、第2図(b)の如く、
面積を2分の1としたキャパシタを、2個並列接続する
ことにより、第3図(b)の如く、電極の中心部から周
辺部への距離が短縮されるため、書き込み/読み出し時
間が、約0. 6μsと改善された。また、この効果は
、同一の静電容量を確保することができれば、より小さ
なキャパシタを、より多数並列接続することによっても
実現されることは言うまでもない。
以下第1図に従い、本発明の半導体装置を説明する。こ
こでは説明の都合上、p型Si基板上に作られたMOS
トランジスタのソース、或はドレインに、本発明のキャ
パシタを接続した例につき説明する。
こでは説明の都合上、p型Si基板上に作られたMOS
トランジスタのソース、或はドレインに、本発明のキャ
パシタを接続した例につき説明する。
(第1図(a)) 1は、例えば、p型のSi基板で
あり、例えば20Ω・cmの比抵抗の基板を用いる。2
は素子分離用の絶縁膜であり、例えばLOCO3法によ
り、約6000人形成する。
あり、例えば20Ω・cmの比抵抗の基板を用いる。2
は素子分離用の絶縁膜であり、例えばLOCO3法によ
り、約6000人形成する。
6はゲート電極となる、例えばポリSiであり、例えば
4000人の膜厚で形成する。3と4はMOSトランジ
スタのソース、ドレインとなるn型拡散層であり、例え
ばイオン注入法により、リンを4X10”cm−2注入
することにより形成する。
4000人の膜厚で形成する。3と4はMOSトランジ
スタのソース、ドレインとなるn型拡散層であり、例え
ばイオン注入法により、リンを4X10”cm−2注入
することにより形成する。
5はゲート膜であり、例えば300人の厚みに形成する
。7はゲート電極と、下部電極を分離するための層間絶
縁膜であり、例えばS i O2を例えば気相成長法に
より、例えば6000人形成する。
。7はゲート電極と、下部電極を分離するための層間絶
縁膜であり、例えばS i O2を例えば気相成長法に
より、例えば6000人形成する。
8は7に設けられた、4と下部電極とのコンタクトホー
ルである。ここまでの工程においては、従末技術を用い
て製造することは十分に可能である。
ルである。ここまでの工程においては、従末技術を用い
て製造することは十分に可能である。
そして、次に強誘電体膜の下部電極として、9の如く、
例えばA1を、例えばスパッタ法により、例えば1μm
形成する。そして、従来技術である露光技術を用いて、
第1図(a)の如く所定のパターンを形成する。9の電
極としては、その徨に形成する強誘電体膜の結晶性に影
響するため、例えばptを使ったりしても良い。
例えばA1を、例えばスパッタ法により、例えば1μm
形成する。そして、従来技術である露光技術を用いて、
第1図(a)の如く所定のパターンを形成する。9の電
極としては、その徨に形成する強誘電体膜の結晶性に影
響するため、例えばptを使ったりしても良い。
(第1図(b〉) 次に、強誘電体膜10−1、及び1
0−2として、例えば、P b T i Osを、例え
ばスパッタ法により、例えば5000人形成し、例えば
N2雰囲気中で550” Cで、1時間アニールする。
0−2として、例えば、P b T i Osを、例え
ばスパッタ法により、例えば5000人形成し、例えば
N2雰囲気中で550” Cで、1時間アニールする。
次に上部電極11−1、及び11−2として、例えばA
1を、例えば5000人、例えばスパッタ法により形成
する。次に、10の強誘電体膜と、11−1、及び11
−2の上部電極を、従来の露光技術を用い、所定のパタ
ーンに形成する。
1を、例えば5000人、例えばスパッタ法により形成
する。次に、10の強誘電体膜と、11−1、及び11
−2の上部電極を、従来の露光技術を用い、所定のパタ
ーンに形成する。
(第1図(C)) 12は下部電極9と、上部電極1
1−1、及び11−2と配線N113とを分離するため
の層間絶縁膜であり、例えばSiO2を例えば気相成長
法により、例えば6000人形成する。
1−1、及び11−2と配線N113とを分離するため
の層間絶縁膜であり、例えばSiO2を例えば気相成長
法により、例えば6000人形成する。
次に、従来の露光技術により、上部電極11と配線層1
3とのコンタクトホールを形成し、配線層13として、
例えばAIを、例えば5000人、例えばスパッタ法に
より形成する。最後に、従来の露光技術を用い、上部電
極を並列接続とするよう、配線W113のパターンを形
成し、本発明の構造を得る。
3とのコンタクトホールを形成し、配線層13として、
例えばAIを、例えば5000人、例えばスパッタ法に
より形成する。最後に、従来の露光技術を用い、上部電
極を並列接続とするよう、配線W113のパターンを形
成し、本発明の構造を得る。
[発明の効果]
以上述べてきたように、本発明の半導体装置によれば、
1つのメモリセルに、並列接続された2個、もしくはそ
れ以上のキャパシタを用いたため、書き込み/読み出し
時間が短縮され、優れた半導体記憶装置を提供すること
ができるという効果を有する。
1つのメモリセルに、並列接続された2個、もしくはそ
れ以上のキャパシタを用いたため、書き込み/読み出し
時間が短縮され、優れた半導体記憶装置を提供すること
ができるという効果を有する。
第1図(a)〜(C)は、本発明の実施例による、半導
体装置の主要工程断面図である。 第2図(a)は従来の技術による、半導体記憶装置の主
要回路の等価回路図であり、第2図(b)は、本発明の
実施例による、半導体記憶装置の主要回路の等価回路図
である。 第3図(a)は従来の技術による、半導体記憶装置のキ
ャパシタの平面図であり、第3図(b)は本発明の実施
例による、半導体記憶装置のキャパシタの平面図である
。 1・・・◆ 2・・・ ・・ 3.4・・・・・・・ 5・・・ ・・・・ 6・・・・・・・・ 7・ ・・・・・・・ 8・・・・・・・・・ 9・・・・・・・・ 10−1.10−2・ 11.11−1.11 12・・・ ・・・ 13・・・・・・・・ ・Si基板 ・・素子骨aPI ・n型拡散層 ・ゲート膜 ・ゲート電極 ・・層間絶縁膜 ・コンタクトホール ・下部電極 ・強誘電体膜 −2・・・上部電極 ・層降絶縁膜 ・・配線層 ・分極反転した部分 以 上
体装置の主要工程断面図である。 第2図(a)は従来の技術による、半導体記憶装置の主
要回路の等価回路図であり、第2図(b)は、本発明の
実施例による、半導体記憶装置の主要回路の等価回路図
である。 第3図(a)は従来の技術による、半導体記憶装置のキ
ャパシタの平面図であり、第3図(b)は本発明の実施
例による、半導体記憶装置のキャパシタの平面図である
。 1・・・◆ 2・・・ ・・ 3.4・・・・・・・ 5・・・ ・・・・ 6・・・・・・・・ 7・ ・・・・・・・ 8・・・・・・・・・ 9・・・・・・・・ 10−1.10−2・ 11.11−1.11 12・・・ ・・・ 13・・・・・・・・ ・Si基板 ・・素子骨aPI ・n型拡散層 ・ゲート膜 ・ゲート電極 ・・層間絶縁膜 ・コンタクトホール ・下部電極 ・強誘電体膜 −2・・・上部電極 ・層降絶縁膜 ・・配線層 ・分極反転した部分 以 上
Claims (1)
- 1つのメモリセルに、並列接続された、2個もしくはそ
れ以上の、強誘電体を用いたキャパシタを有することを
特徴とする半導体記憶装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1282371A JPH03142973A (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1282371A JPH03142973A (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 半導体記憶装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03142973A true JPH03142973A (ja) | 1991-06-18 |
Family
ID=17651535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1282371A Pending JPH03142973A (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 半導体記憶装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03142973A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995026570A1 (fr) * | 1994-03-29 | 1995-10-05 | Olympus Optical Co., Ltd. | Dispositif a memoire ferro-electrique |
WO1996017386A1 (en) * | 1994-11-28 | 1996-06-06 | Northern Telecom Limited | A capacitor for an integrated circuit and method of formation thereof, and a method of adding on-chip capacitors to an integrated circuit |
EP0809290A2 (en) * | 1996-05-22 | 1997-11-26 | International Business Machines Corporation | Multi-layer interconnect for integrated circuit |
JP2002208679A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-07-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 強誘電体メモリ装置及びその製造方法 |
US6940741B2 (en) | 1990-08-03 | 2005-09-06 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor memory device and methods of operation thereof |
JP2008047931A (ja) * | 2007-09-18 | 2008-02-28 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP1282371A patent/JPH03142973A/ja active Pending
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