JPH07161829A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH07161829A
JPH07161829A JP5302814A JP30281493A JPH07161829A JP H07161829 A JPH07161829 A JP H07161829A JP 5302814 A JP5302814 A JP 5302814A JP 30281493 A JP30281493 A JP 30281493A JP H07161829 A JPH07161829 A JP H07161829A
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bit line
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capacitor
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徹 尾崎
Daizaburo Takashima
大三郎 高島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構造でノイズを低減できる対ビット線方
式の半導体記憶装置を提供すること。 【構成】2本のビット線BL1,BL2からなる複数の
対ビット線と、これら対ビット線と交差する複数本のワ
ード線と、対ビット線とワード線の各交点位置に設けら
れ、MOSトランジスタTrとキャパシタCとからなる
メモリセルとを有し、上記対ビット線が、その一方のビ
ット線が他方のビット線よりも上に位置し、且つその長
手方向に関して前記2本のビット線の上下関係が変化
し、上記MOSトランジスタTrが、その一方のソース
・ドレインが対ビット線の下側のビット線に接続され、
他方のソース・ドレインがキャパシタCの蓄積ノード電
極に接続され、上記キャパシタCのプレート電極PL
が、対ビット線を構成する2本のビット線間に形成され
ていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、DRAM等の半導体記
憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、コンピュータシステムの記憶
装置として磁気ディスク装置が広く用いられている。し
かし、磁気ディスク装置は、高度に精密な機械的駆動機
構を有するので衝撃に弱く、また、機械的に記録媒体に
アクセスするので高速なアクセスができない等の欠点が
あった。
【0003】そこで、近年、記憶装置として、DRAM
等の半導体記憶装置の開発が進められている。半導体記
憶装置は、機械的駆動部分を有しないので衝撃に強く、
高速アクセスが可能であるという長所を有している。
【0004】DRAM等の半導体記憶装置において重要
な技術の一つとしてノイズの低減があげられる。DRA
Mの場合、ノイズを低減するために従来よりフォールデ
ッドビット線方式が採用されてきた。この方式のメモリ
セルにあっては、トランスファーゲートと、通過ワード
線の2本のゲート配線と、そして、ビット線が通過する
領域が必要であり、メモリセルの面積は最小で8F2
(Fは最小加工寸法)である。このため、フォールデッ
ドビット線方式を1GDRAMの次世代のDRAMに適
用すると、コストの増大という問題が顕著になる。
【0005】このようなコストの増大を防ぐ有効な方法
の一つとして、チップサイズの縮小があげられる。具体
的には、6F2 や4F2 といった面積のメモリセルの領
域内に通過ワード線のないレイアウト法によって、メモ
リセルの面積を縮小する方法が提案されている。しか
し、この方法では、ノイズが大きなセンス方式(オープ
ンビット線方式)を採用することになるという問題があ
る。
【0006】そこで、ビット線を2層にし、2本のビッ
ト線を単位とする対ビット線を用い、メモリセルの面積
を増大させずにフォールデッドビット線方式と同等のセ
ンス方式とする方法が提案されている。しかしながら、
この方法には以下のような問題がある。
【0007】すなわち、図11に示すようにビット線が
2層になると、以下のような4種類のビット線間のカッ
プリングが存在し、1GDRAMレベルの蓄積電荷量に
なるとノイズが増加し、SN比が悪化してしまうという
問題がある。
【0008】(1)上層のビット線間のカップリング (ビット線BL1aとビット線BL2aのカップリング
1 、ビット線BL1aとビット線BL3aのカップリ
ングC1 ´) (2)下層のビット線間のカップリング (ビット線BL1bとビット線BL2bのカップリング
2 、ビット線BL1bとビット線BL3bのカップリ
ングC2 ´) (3)第1種の上層のビット線と下層のビット線とのカ
ップリング (ビット線BL2aとビット線BL1bのカップリング
3 ) (4)第2種の上層のビット線と下層のビット線とのカ
ップリング (ビット線BL1aとビット線BL1bのカップリング
3 ´) このようなビット線間のカップリングを低減するには、
図12の平面図(図中、点線は下層、実線は上層をビッ
ト線が走っているこを表している)に示すようなツイス
ト方法によって、例えば、ビット線BL1にのるノイズ
とビット線BL1にのるノイズを同一になるようにし、
ノイズはビット線BL1の信号とビット線BL1の信号
とを差動増幅する際に相殺すれば良い。これによって、
カップリングC1 ,C1 ,C2 ,C2 ´,C3 に起因す
るノイズを除去できる。しかしながら、この方法の場
合、ビット線BL1a,BL1b等がツイスト構造と複
雑なため、その製造が困難であるという問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来より
種々のノイズ低減法が提案されていたが、その中でも2
層ツイスト構造のものがメモリセルの面積を増大させず
にノイズを低減できるので、次世代の高集積度のDRA
Mにとって有利であったが、構造が複雑なので製造上の
点で問題があった。
【0010】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、簡単な構造でノイズを
低減できる対ビット線方式の半導体記憶装置を提供する
ことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体記憶装置は、2本のビット線から
なる複数の対ビット線と、これら対ビット線と交差する
複数本のワード線と、前記対ビット線と前記ワード線と
の各交点位置に設けられ、スイッチングMOSトランジ
スタとメモリキャパシタとからなるメモリセルとを有し
ており、前記対ビット線は、その一方のビット線が他方
のビット線よりも上に位置し、且つその長手方向に関し
て前記2本のビット線の上下関係が変化し、前記スイッ
チングMOSトランジスタは、ソース・ドレインの一方
が前記対ビット線の下側のビット線に接続され、他方が
前記メモリキャパシタの蓄積ノード電極に接続され、前
記メモリキャパシタのプレート電極は、前記対ビット線
を構成する前記2本のビット線間に形成されていること
を特徴とする。
【0012】
【作用】本発明によれば、メモリキャパシタのプレート
電極が対ビット線を構成する2本のビット線間に形成さ
れているので、これら2本のビット線間のカップリング
を断ち切れる。このカップリングの消滅は上記2本のビ
ット線をツイスト構造にするのと同程度のノイズ削減効
果がある。しかも、ツイスト構造に比べて構造も簡単で
ある。したがって、製造上の問題を招くこと無くノイズ
を削減できる。また、本発明にツイスト構造を加えるこ
とで、メモリセルサイズを小さく保ちながら、ノイズを
完全に消すことができる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。先ず、本発明の基本的な考え方を図10を用いて説
明する。本発明では、ツイスト構造を採用する代わり
に、上層のビット線BL1a,BL2a,BL3aと、
下層のビット線BL1b,BL2b,BL3bとの間
に、キャパシタのプレート電極PLが存在する構造を採
用している。図中、ビット線BL1aとビット線BL1
b、ビット線BL2aとビット線BL2b、ビット線B
L3aとビット線BL3bがそれぞれ対ビット線を構成
している。これによって、図11に示したカップリング
3 ,C4 を無くすことができ、ノイズを低減できる。
【0014】ここで、従来の場合には5個のカップリン
グC1 ,C1 ´,C2 ,C2 ´,C3 を無くすことがで
きるのに対し、本発明の場合には2個のカップリングC
4 しか無くすことができないのでノイズを低減する効果
は一見小さいように思われるが、ビット線1本当たりの
ノイズの低減効果は略同じである。
【0015】すなわち、ビット線BL1aに注目する
と、図11に示したように本来は4個のカップリングC
1 ,C1 ´,C3 ,C4 が存在し、従来法の場合にはカ
ップリングC4 が残り、一方、本発明の場合にはカップ
リングC1 ,C1 ´が残り、その差は1個のカップリン
グだけである。
【0016】また、本発明はツイスト構造ではなく単純
な2層構造なので製造上の問題もないので、簡単な構造
でノイズを低減できるようになる。図1は本発明の基本
構成を示す図である。
【0017】メモリセルはメモリキャパシタ(以下単に
キャパシタという)Cと、スイッチングMOSトランジ
スタ(以下単にMOSトランジスタという)Trとで構
成されている。このMOSトランジスタTrの一方のソ
ース・ドレインはビット線BL1に接続され、他方のソ
ースドレインはキャパシタCのプレート電極PLに接続
されている。ビット線BL1は隣のメモリセルでは上層
を走り、一方、ビット線BL2は下層を走り、その隣接
メモリセルのMOSトランジスタの(キャパシタCと反
対側の)ソース・ドレインに接続され、以下このよう構
造が繰り返されている。ここで、ビット線BL1,BL
2は単に上層と下層とを走るだけでツイスト構造でな
い。
【0018】図2〜図6は、本発明の第1の実施例に係
るDRAMの要部を示す図であり、図2は等価回路図、
図3は平面図、図4は図3のA−A´断面図、図5は図
3のB−B´断面図、図6は図3のC−C´断面図であ
る。
【0019】これは図1のDRAMを現実的な構成にし
たもので、ビット線に多数のメモリセルが繋がっていて
も問題がないように選択MOSトランジスタSTrを設
け、更に、MOSトランジスタTr,STrとして、S
GT(Surrounding Gate Transistor )を用いたもので
ある。
【0020】図5,図6には、MOSトランジスタTr
とキャパシタCとからなるSGTセルの断面図が示され
ている。図中、13はp型シリコン基板1を加工して形
成したシリコン柱を示し、このシリコン柱13の上部に
は蓄積ノード電極16に接続されたn型ソース・ドレイ
ン拡散層15が形成され、一方、シリコン柱13の下部
の周囲にはビット線BL0に接続されたn型ソース・ド
レイン拡散層12が形成されている。
【0021】二つのn型ソース・ドレイン拡散層12,
15との間のシリコン柱13の周囲にはゲート絶縁膜1
7が形成され、このゲート絶縁膜17の周囲にはワード
線WLに接続されたゲート電極14が形成されている。
【0022】また、蓄積ノード電極16の上部にはキャ
パシタ絶縁膜11を介してプレート電極PLが形成さ
れ、これらによってキャパシタCが形成されている。図
4には、選択MOSトランジスタSTrの断面図が示さ
れており、n型ソース・ドレイン拡散層2と、シリコン
柱3と、ゲート電極4と、n型ソース・ドレイン拡散層
5とゲート絶縁膜7とで、図5,図6に示したMOSト
ランジスタTrと同様な構造のSGTが構成されてい
る。
【0023】図9には、ビット線BL1,BL2とセン
スアンプとの接続の仕方が示されている。図中、実線は
上層、点線は下層をビット線が走っていることを示し、
ビット線BL1,BL2は両方ともメモリセルが接続が
繋がっている下層を走る部分でセンスアンプS/Aに接
続されている。
【0024】このように構成されたDRAMでも、上層
を走るビット線と下層を走るビット線との間にプレート
電極PLが設けられた構造になっているので、製造上の
問題を招くこと無く、上層のビット線と下層のビット線
との間のカップリングを防止でき、ノイズの低減を図れ
る。
【0025】更に、本実施例では、メモリセルを構成す
るトランジスタとしてSGTを用いているので、ビット
線およびワード線のライン幅、ならびにビット線および
ワード線のスペース間隔を共に最小加工幅Fにすること
ができ、したがって、メモリセルの面積を4F2 とする
ことができる。
【0026】図7,図8は、本発明の第2の実施例に係
るDRAMの要部を示す図であり、図7は平面図、図8
は図7のD−D´断面図である。なお、図7において、
蓄積ノード電極39と、この蓄積ノード電極39のコン
タクト電極33とは、説明に必要なものしか示されてい
ない。
【0027】これは本発明を6F2 セルサイズのスタッ
ク型キャパシタセルに適用した例であり、図7に示すよ
うに、ビット線BL1は素子領域30に対してF/2ず
れて形成され、ビット線BL1のコンタクトホール38
cはビット線BL1の方向に偏心している。
【0028】コンタクト電極33のコンタクトホール3
3cは、ビット線BL1と反対の方向に偏心し、コンタ
クト電極33はコンタクトホール33cに対してさらに
ビット線BL1と反対の方向に偏心し、ビット線BL1
間のちょうどまん中に配置されている。また、コンタク
ト電極33上にはコンタクトホール39cを介して蓄積
ノード電極39が設けられ、そして、ビット線BL2は
ビット線BL1間に配置されている。
【0029】また、図8に示すように、メモリセルは絶
縁膜32によりトレンチ分離された素子領域に形成さ
れ、MOSトランジスタは、通常通りに、二つのソース
・ドレイン拡散層35と、ゲート絶縁膜37と、ゲート
電極34とで構成されている。二つのソース・ドレイン
拡散層35のうちの一方はコンタクト電極33を介して
蓄積ノード電極39に接続され、他方はコンタクト電極
38を介してビット線BL1に接続されている。また、
メモリセルを構成するキャパシタは、蓄積ノード電極3
9と、キャパシタ絶縁膜36と、プレート電極PLとで
構成され、且つビット線BL1とビット線BL2との間
に形成されている。
【0030】本実施例の場合もプレート電極PLによっ
てビット線BL1とビット線BL2とのカップリングが
断ち切られ、しかも、ビット線BL1とビット線BL2
とは単なる2層配線なので、製造上の問題を招くこと無
くノイズが低減できる。
【0031】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施例では、メモリセル
に縦型トランジスタを用いた場合について説明したが平
面型トランジスタを用いても良い。更に、DRAM以外
でのビット線を用いた半導体装置であれば適用可能であ
る。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、簡
単な構造で対ビット線を構成する2本のビット線間のカ
ップリングを断ち切ることができるので、製造上の問題
を招くこと無くビット線のノイズを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示す図
【図2】本発明の第1の実施例に係るDRAMの要部の
等価回路図
【図3】本発明の第1の実施例に係るDRAMの要部の
平面図
【図4】図3のDRAMのA−A´断面図
【図5】図3のDRAMのB−B´断面図
【図6】図3のDRAMのC−C´断面図
【図7】本発明の第2の実施例に係るDRAMの要部の
平面図
【図8】図7のDRAMのD−D´断面図
【図9】ビット線BL1,BL2とセンスアンプとの接
続の仕方を示す図
【図10】本発明の基本的な考え方を説明するための図
【図11】従来の問題点を説明するための図
【図12】従来のビット線間のカップリングを低減する
方法を示す図
【符号の説明】
1…シリコン基板 2…ソース・ドレイン拡散層 3…シリコン柱 4…ゲート電極 5…ソース・ドレイン拡散層 7…ゲート絶縁膜 11…キャパシタ絶縁膜 12…ソース・ドレイン拡散層 13…シリコン柱 14…ゲート電極 15…ソース・ドレイン拡散層 16…蓄積ノード電極 17…ゲート絶縁膜 30…素子領域 31…シリコン基板 32…絶縁膜 33…コンタクト電極 33c…コンタクトホール 36…キャパシタ絶縁膜 37…ゲート絶縁膜 38…コンタクト電極 39…蓄積ノード電極 39c…コンタクトホール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2本のビット線からなる複数の対ビット線
    と、 これら対ビット線と交差する複数本のワード線と、 前記対ビット線と前記ワード線との各交点位置に設けら
    れ、スイッチングMOSトランジスタとメモリキャパシ
    タとからなるメモリセルとを有しており、 前記対ビット線は、その一方のビット線が他方のビット
    線よりも上に位置し、且つその長手方向に関して前記2
    本のビット線の上下関係が変化し、 前記スイッチングMOSトランジスタは、ソース・ドレ
    インの一方が前記対ビット線の下側のビット線に接続さ
    れ、他方が前記メモリキャパシタの蓄積ノード電極に接
    続され、 前記メモリキャパシタのプレート電極は、前記対ビット
    線を構成する前記2本のビット線間に形成されているこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。
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