JPS59107565A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPS59107565A
JPS59107565A JP58209049A JP20904983A JPS59107565A JP S59107565 A JPS59107565 A JP S59107565A JP 58209049 A JP58209049 A JP 58209049A JP 20904983 A JP20904983 A JP 20904983A JP S59107565 A JPS59107565 A JP S59107565A
Authority
JP
Japan
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electrodes
gate electrode
gate
layer
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP58209049A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Onishi
良明 大西
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS59107565A publication Critical patent/JPS59107565A/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
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices

Abstract

PURPOSE:To make parasitic capacitance between electrodes constant, and to expand a reading margin by forming the parallel first and second electrodes on a Si substrate through a first insulating film, applying constant voltage, forming a third electrode extending over both electrodes and the upper section of the substrate through a second insulating film and applying a changing signal. CONSTITUTION:The n type poly Si gate electrodes 3a, 3b are formed to the gate oxide film 2' on the p type Si substrate 1, and used as FETQ2, Q3 for transmission and clear. The gate oxide film 2'' is formed newly, and a poly Si layer 4 is formed selectively extending over a section between the electrodes 3a, 3b. The thin-film 2'' is removed while using a field oxide film 2, the electrodes 3a, 3b and the layer 4 as masks, and an impurity is introduced to form n<+> layers 5a, 5b and the gate electrode 4. The changing signal is applied to the electrodes 3a, 3b and constant voltage to the electrode 4. The displacement of the masks of the electrodes 3a, 3b and the electrode 4 is generated only in the overlapping sections of both, and parasitic capacitance is made constant regardless of displacement. Accordingly, when the device is applied to a dummy cell, fixed reference potential is obtained when a capacitance C2 is selected in consideration of constant parasitic capacitance, and the reading margin can be expanded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、MI S (Metal  Insula
torSemiconductor )型の半導体装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is based on MIS (Metal Insula
TOR Semiconductor) type semiconductor device.

MIS型半導体装置で構成されTこダイナミ’7り型R
AM(ランダム アクセス メモリ)として第3図に示
すような回路が公知である。
It is composed of MIS type semiconductor device and has a T-type dynamic structure.
A circuit as shown in FIG. 3 is known as an AM (random access memory).

この回路は、情報を記憶する容量(C7)と、情報伝達
σ51こめのMISFET(Q、)とにより構成された
メモリセル(7)と、この記憶情報を増幅するプリアン
プ(6)と、このプリアンプ(6)の読み出し基準電圧
を形成するダミーセル(81とを含んでいる。
This circuit consists of a memory cell (7) composed of a capacitor (C7) for storing information, a MISFET (Q, ) for transmitting information, a preamplifier (6) for amplifying this stored information, and a preamplifier (6) for amplifying this stored information. (6) includes a dummy cell (81) that forms a read reference voltage.

このダミーセル(8)は、容fi:(C2)と、伝達用
MI S F E T (C2)と、クリア用MISF
ET(C2)とにより構成される。
This dummy cell (8) has a capacity (C2), a MISFET for transmission (C2), and a MISF for clearing.
ET (C2).

第4図は第3図の回路の動作波形図である。動作におい
ては、ダミーセル(8)のクリ゛ア用MISFE T 
(C3)をオフとして、容量(C2)l\のチャージの
除去を終了し1こ後、フード線信号(A、B)をハイレ
ベルとして、伝達MISFET(Q、、C2)を共にオ
ンさせることにより、一方ではディシソ)線(D)のレ
ベルをメモリセルの容量C5におけるハイ1又はローの
記憶情報に対応したレベルとさせ、他方ではディジット
線(E)のレベルなディジット線(D)のハイレベルと
ロウレベルとの中間(破線で示す、E)とし、プリアン
プ(6)により上記ディジット線(D)における読み出
し信号のハイ又はロウレベルを弁別して増幅するもので
ある。
FIG. 4 is an operational waveform diagram of the circuit of FIG. 3. In operation, the clearing MISFE T of the dummy cell (8)
(C3) is turned off to finish removing the charge of the capacitor (C2)l\, and after that, the hood line signals (A, B) are set to high level and both the transmission MISFETs (Q, , C2) are turned on. On the one hand, the level of the digit line (D) is set to a level corresponding to high 1 or low storage information in the capacitor C5 of the memory cell, and on the other hand, the level of the digit line (D) is set to the level corresponding to the high 1 or low stored information in the capacitor C5 of the memory cell. The level is intermediate between the level and the low level (indicated by a broken line E), and the preamplifier (6) discriminates and amplifies the high or low level of the read signal on the digit line (D).

上記ダミーセル(8)の構造断面図を第5図に示す。A cross-sectional view of the structure of the dummy cell (8) is shown in FIG.

ゲート電極(3)に、電源電圧(■DD)を印加して、
ゲート絶縁膜(21を介した半導体基板(1)表面にn
型反転層(1′)を形成することにより、上記容量(C
7)を構成している。そして、回路の接地点に接続する
半導体領域(5b)と上記反転層(1′)との間の半導
体基板(1)の表面にクリア制御信号(H)な印加する
にゲート電極(4b)を形成してクリア用MISFET
(Q、)?構成し、ディジット線(E)に接続する半導
体領域(5a)と上記反転層(1′)との間の半導体基
板(1)の表面に、ワード線選択信号に同期した信号(
B)k印加するグー1ト電極(4a)を形成して伝達間
MISFET(0,2)&構成している。
Applying the power supply voltage (■DD) to the gate electrode (3),
n on the surface of the semiconductor substrate (1) via the gate insulating film (21).
By forming the type inversion layer (1'), the above capacitance (C
7). A gate electrode (4b) is then applied to the surface of the semiconductor substrate (1) between the semiconductor region (5b) connected to the ground point of the circuit and the inversion layer (1') to apply a clear control signal (H). MISFET for forming and clearing
(Q,)? A signal synchronized with the word line selection signal (
B) A groove electrode (4a) to which k is applied is formed to constitute a transmission MISFET (0, 2)&.

この構造において、反転層(1′)とゲート電極(4b
)との間にチャンネル容量(C3)が寄生的に形成され
、ゲート電極(4b)の電位(H)がノ・イレベルから
ロウレベルに遷移する時、上記寄生容lJ:(Cs)の
容量結合により、クリアレベルCF)が変化イる。この
ゲート電極(4b)の遷移電圧なVとすると、上記変化
量(Δ■)は、次式(11で求められる。
In this structure, an inversion layer (1') and a gate electrode (4b
), and when the potential (H) of the gate electrode (4b) transitions from the no level to the low level, due to the capacitive coupling of the parasitic capacitance lJ:(Cs), , clear level CF) changes. Assuming that the transition voltage of this gate electrode (4b) is V, the amount of change (Δ■) can be obtained by the following equation (11).

C7+C。C7+C.

そして、半導体装置は、その製造工程時のマスクズレは
さけることができす、ゲート電極(31とゲート電極(
4a、4b)を形成するにあたり、マスクズレにより、
ゲート電極(4b)の半導体基板(1)にゲート絶縁膜
(21す介して対向する表面積が変化することはさけら
れず、このため上記寄生容量(C3)の値にバラツキな
生じ、読み出し7基準電圧のハイ又はロウレベル読み出
しマージンを小さくさせるという問題が明らかとなった
In addition, the semiconductor device can avoid mask misalignment during the manufacturing process, and the gate electrode (31) and the gate electrode (31) can be avoided.
4a, 4b), due to mask misalignment,
It is unavoidable that the surface area of the gate electrode (4b) facing the semiconductor substrate (1) through the gate insulating film (21) changes, and this causes variations in the value of the parasitic capacitance (C3), which increases the readout 7 standard. The problem of reducing the voltage high or low level read margin has become apparent.

この発明は、上述のような問題な解決するγこめになさ
れ1こもので、一定電圧が印加され1こゲート電極直下
の反転層と、上記ゲート電極に隣接するゲート電極との
間のを主容量を一定にすることができる半導体装置な提
供するものである。
The present invention is aimed at solving the above-mentioned problems.A constant voltage is applied to increase the main capacitance between the inversion layer immediately below the gate electrode and the gate electrode adjacent to the gate electrode. The present invention provides a semiconductor device that can maintain a constant value.

以1、実施例により、この発明を具体的に説明する。Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

第1図(al〜(d)は、この発明に係る半導体装置の
一実施例な示f製造工程断面図である。
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views showing a manufacturing process of an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

同図(a)において、p型半導体基@(1)上にフィー
ルド絶縁膜(21ケ形成し、素子形成領域の絶縁膜(2
)を選択的圧除去してゲート絶縁膜(2’)Q形成する
In the same figure (a), a field insulating film (21 pieces) is formed on a p-type semiconductor substrate @ (1), and an insulating film (2
) is selectively removed under pressure to form a gate insulating film (2')Q.

そして、このゲート絶縁膜(2′)十て一対の第1層目
を構成する多結晶ポリシリコン層な選択的に形成し、半
導体不純物す尋人して導電性多結晶ポリシリコン層から
成るゲート電極(3a、3b)な得る。このゲート電極
(3a、3b)は、前記伝達用MISFET(C2)と
クリア用MISFET(Q、)のゲート電修として用い
、後の工程においてこのゲート電極(3a、3b)間に
容量(C2)を得るゲート電極?形成するものであるの
で、このゲート電極(3a、3b)の間隔は、このこと
な考慮して構成するものである。
Then, the gate insulating film (2') is selectively formed on the polycrystalline silicon layer constituting the first layer of the pair, and semiconductor impurities are added to the gate made of the conductive polycrystalline silicon layer. Electrodes (3a, 3b) can be obtained. These gate electrodes (3a, 3b) are used to repair the gates of the transmission MISFET (C2) and the clearing MISFET (Q,), and in a later process, a capacitance (C2) is created between the gate electrodes (3a, 3b). Get the gate electrode? Therefore, the spacing between the gate electrodes (3a, 3b) is designed with this in mind.

同図(blに示すように、フィールド絶縁膜(2)とゲ
ート電極(3a、3b)をマスクとL7て、セルフアラ
イメント技術に、より、一度上記ゲート絶縁膜(2′)
な選択的に除去した後、熱処理により再びゲート絶縁膜
(2”)を形成する。これにより、ゲート電極(3a、
3b)の表面にも絶縁膜(2”)が形成される。
As shown in the same figure (bl), using the field insulating film (2) and gate electrodes (3a, 3b) as a mask, the gate insulating film (2') is formed using self-alignment technology.
After selectively removing the gate electrodes (3a, 3a,
An insulating film (2'') is also formed on the surface of 3b).

同lス(clに示すよ5に、上記ゲート電極(3a。The same gate electrode (3a as shown in 5) is the same as the gate electrode (3a).

3b)間のゲート絶縁膜(2″)及びゲート電極(3a
3b) and the gate insulating film (2″) between the gate electrodes (3a
.

3b)の表面の絶縁膜(2′片介してゲート電極(3a
、3b) にオーバーラツプする多結晶シリコン層(4
)す選択的に形成する。そして、フィールド絶縁膜(2
1と上記ゲート電極(3a、3b)及び(4)をマスク
として、薄い絶縁膜を除去して半導体基板(1)表面を
露出せしめ、上記フィールド絶縁膜(2)及びゲート電
極(3a、3b)、多結晶シリコン層(4)ナマスクと
して、n型半導体不純物な上記半導体基板(1)表面、
多結晶シリコン層(4)に導入して、半導体領域(5a
、5b)及び導電性多結晶シリコン層(4)ケ形成して
、第2層目のゲート電極(4)ケ得る。
The gate electrode (3a) is connected through the insulating film (2') on the surface of the
, 3b) overlapping polycrystalline silicon layer (4
) selectively formed. Then, field insulating film (2
Using 1 and the gate electrodes (3a, 3b) and (4) as masks, the thin insulating film is removed to expose the surface of the semiconductor substrate (1), and the field insulating film (2) and gate electrodes (3a, 3b) are removed. , the surface of the semiconductor substrate (1) containing an n-type semiconductor impurity as a polycrystalline silicon layer (4);
It is introduced into the polycrystalline silicon layer (4) to form a semiconductor region (5a).
, 5b) and a conductive polycrystalline silicon layer (4) to obtain a second layer of gate electrode (4).

そし7て、上記第1層目のゲート電極表面の絶縁膜?除
去して、ゲート電極(3a)にはワード線選択信号に同
期し1こ制御信号(B)な印加し、ゲート電極(3b)
Kはクリア制御信号(H)な印加する。また、ゲート電
極(4)には、反転層(1′)な形成するバイアス電圧
(VDD)を印加する。
And 7, what about the insulating film on the surface of the first layer of gate electrode? A control signal (B) is applied to the gate electrode (3a) in synchronization with the word line selection signal, and the gate electrode (3b)
K is a clear control signal (H) applied. Further, a bias voltage (VDD) for forming an inversion layer (1') is applied to the gate electrode (4).

以上説明したこの実施例によれば、クリア用MISFE
T(Q、)を構成するゲート電極(3b)がゲート絶縁
膜(2“)?介して対向する半導体基板(11の表面積
は、第1層目のゲート電極な形成するマスクにのみ規定
され、また、第2層目のゲート電極のゲート絶縁膜(2
′)を介して半導体基板(1)に対向する実質的なゲー
ト面積は、第1層目のゲート電極(3a、3b)の間隔
、換言すれば、第1層目のゲート電極(3a、3b)を
形成するマスクにより規定されるものであり、第1層目
のゲート電極と第2層目のゲート電極とを形成するマス
クずれは、両者のゲート電極がオーバーラツプする部分
にのみ生ずることとなり、前述のような寄生容−:f+
L(C3)の値は、マスクズレに無関係に一定のものと
なる。
According to this embodiment described above, the clearing MISFE
The surface area of the semiconductor substrate (11), which the gate electrode (3b) constituting T (Q,) faces via the gate insulating film (2"), is defined only by the mask formed as the first layer gate electrode, In addition, the gate insulating film (2
') The substantial gate area facing the semiconductor substrate (1) is the interval between the first layer gate electrodes (3a, 3b), in other words, the distance between the first layer gate electrodes (3a, 3b). ), and the mask misalignment that forms the first layer gate electrode and the second layer gate electrode occurs only in the area where the two gate electrodes overlap. Parasitic capacitance -:f+ as mentioned above
The value of L(C3) remains constant regardless of mask displacement.

L、、 7:−がって、この半導体装置なダミーセルに
適用し、1こ場”合には、上記寄生容量の値か一定であ
ることより、これ?考慮して容i(C,)の値等な設定
することにより、一定の基準電位が得られ、読み出しマ
ージンの拡大が図られる。
L,, 7:- Therefore, when applied to a dummy cell of this semiconductor device, in one case, since the value of the parasitic capacitance is constant, taking this into account, the capacitance i(C,) By setting a value such as , a constant reference potential can be obtained and the read margin can be expanded.

第2図は、この発明の他の一実施例を示す半導体装置の
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device showing another embodiment of the invention.

この実施例においては、第1層目のゲート電極(3a、
31))のうち、ゲート電極(3b)に反転層(1“)
な形成するバイアス電圧(VDD)を印加し、ゲート電
極(3a)を容量< C,>を得る1こめのゲート電極
として反転層(1′)を得るバイアス電圧な印加し、こ
のゲート″電極(3a、3b)間に形成され1こ第2層
目のゲート電極(4b )kクリア用MI S F E
 ’r (Q3 )を構成するゲート電極として、クリ
ア制御信号(H)な印加し、第2層目のゲート電極(4
a)Q伝達用MISFET(Q、)を構成するゲート電
極として、ワード線選択信号に同期しfこ信号(B)を
印加する。
In this example, the first layer of gate electrodes (3a,
31)), an inversion layer (1") is placed on the gate electrode (3b).
A bias voltage (VDD) is applied to form the gate electrode (3a), and a bias voltage (VDD) is applied to form the inversion layer (1') as the first gate electrode to obtain the capacitance <C,>. The second layer gate electrode (4b) formed between 3a and 3b) is MI S F E for clearing.
A clear control signal (H) is applied to the gate electrode constituting 'r (Q3), and the second layer gate electrode (4
a) A fco signal (B) is applied to the gate electrode constituting the Q transmission MISFET (Q,) in synchronization with the word line selection signal.

この実施例にあっては、MISFET(Q、)の実質的
ブrゲート表面積は、第1層目のゲート電極(3a、3
b)間隔で規定され、一方、容量(C7)を得るゲート
電極(:3 a )は、第1層目のゲート電極を形成1
−るマスクで規定さit、 @配回様な効果が得られる
In this embodiment, the substantial gate surface area of the MISFET (Q,) is determined by the gate electrodes (3a, 3) of the first layer.
b) The gate electrode (:3a) defined by the spacing, while obtaining the capacitance (C7), forms the first layer gate electrode 1
- It is possible to obtain the same effect as when using a mask.

この発明は、前記実施例に限定されず、ゲート電極は、
導電型多結晶シリコン層の他1.モリブデン等による金
属電極、ま1こ第2層目はアルミニュウム等の金属電極
で構成するもの等が考えられる。
This invention is not limited to the above embodiments, and the gate electrode is
In addition to the conductive polycrystalline silicon layer 1. A metal electrode made of molybdenum or the like, and a metal electrode made of aluminum or the like for the second layer are conceivable.

この発明Qま、ダミーセルの他、前述のような寄生容1
(C3)が問題となる各種半導体装置に広く適用できる
In addition to the dummy cell, the above-mentioned parasitic capacity 1
It can be widely applied to various semiconductor devices in which (C3) is a problem.

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

第1図(a)〜(d)は、この発明の一実施例な示す製
造工程断面図、第2図は、この発明の他の一実施例を示
す構造断面図、第3図は、ダイナミック型11(A M
の回路図、第4図は、その動作波形図、第5図は従来の
半導体装置の構造断面図である。 0+・・・半導体基板、(1’、1”)・・・反転層、
(2)・・・フィールド絶縁膜、(2′)・・・ゲート
絶縁膜、(3a。 3b)−=第1層目のゲ・−ト電極、(4,4a、4b
)・・・第2層目のゲート電極、(5a、5b)・・・
半導体領域、(6)・・・プリアンプ、(7)・・・ノ
モリセル、(8)・・・夕゛ミーセル。 第  1  図 第  3  図 第4「閾 第5図
Figures 1 (a) to (d) are cross-sectional views of the manufacturing process of one embodiment of the present invention, Figure 2 is a structural cross-sectional view of another embodiment of the present invention, and Figure 3 is a dynamic Type 11 (A M
4 is its operating waveform diagram, and FIG. 5 is a structural sectional view of a conventional semiconductor device. 0+...Semiconductor substrate, (1', 1'')...Inversion layer,
(2)...Field insulating film, (2')...Gate insulating film, (3a. 3b) -=first layer gate electrode, (4, 4a, 4b)
)...Second layer gate electrode, (5a, 5b)...
Semiconductor region, (6)...preamplifier, (7)...nomoly cell, (8)... evening cell. Figure 1 Figure 3 Figure 4 Threshold Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] J、半導体基板の主表面に形成された第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に所定の離間距離を堤って平行して
形成された第1及び第2のゲート電極層と、前記第J及
び第2のゲート電極間の前記半導体基板の主表面および
前記第1及び第2のゲート電極層表面に形成されjこ第
2の絶縁層と、前記第1及び第2のゲート電極層間の前
記半導体基板の主表面上の前記第2の絶縁層上から前記
第1及び第2のゲート電極層表面に形成された第2の絶
縁層上に延在して形成された第3のゲート電極層とを有
し、上記第1及び第2のゲート電極層には変化する信号
が印加され、上記第3のゲート電極層には一定電圧が印
加されることを特徴とする半導体装置。
J, a first insulating layer formed on the main surface of the semiconductor substrate;
first and second gate electrode layers formed in parallel on the first insulating layer at a predetermined distance apart, and a main surface of the semiconductor substrate between the J-th and second gate electrodes; and a second insulating layer formed on the surfaces of the first and second gate electrode layers, and a second insulating layer on the main surface of the semiconductor substrate between the first and second gate electrode layers. a third gate electrode layer formed extending from the second insulating layer formed on the surfaces of the first and second gate electrode layers; A semiconductor device characterized in that a changing signal is applied to the layer, and a constant voltage is applied to the third gate electrode layer.
JP58209049A 1983-11-09 1983-11-09 Semiconductor device Pending JPS59107565A (en)

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007306680A (en) * 2006-05-10 2007-11-22 Kokusan Denki Co Ltd Flywheel magnetic rotor for combustion engine

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