JPS5919366A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS5919366A
JPS5919366A JP57127517A JP12751782A JPS5919366A JP S5919366 A JPS5919366 A JP S5919366A JP 57127517 A JP57127517 A JP 57127517A JP 12751782 A JP12751782 A JP 12751782A JP S5919366 A JPS5919366 A JP S5919366A
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光紀 蕨迫
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正信 宮尾
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7827Vertical transistors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/39DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench
    • H10B12/395DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench the transistor being vertical

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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】 本発明は半導体記憶装置に係シ、特に大容量化に適した
ダイナミック形メモリの構造に関する。
単一コンデンサ単一トランジスタよ多構成されるダイナ
ミック形メモリは、構成部品が少なく、配線数が少ない
ため、とくに大容量の半導体メモリの方式として採用さ
れている。しかし、従来の構成では、第1図に示すよう
に、コンデンサ1およびトランジスタ2が基板30表面
に平面的に配置されている。コンデンサに蓄積される電
荷は、読み出し時にビット線の浮遊容量に分配されるた
め、信号として検知するためにある程度大きな容量を必
要とする。また、α線等による不慮の電荷発生に対して
誤動作しないためにも、ある程度大きな容量を必要とし
、通常256にビットのメモリにおいては60fF程度
のコンデンサが用いられる。通常、このコンデンサはス
イッチトランジスタに続<MOSの反転層若しくは拡散
層によって構成され、60μmt  程度の面積を占有
していた。したがって、このような平面的な構成では、
単位セルの縮小は難しく、これがメモリの大容量化の妨
げになっていた。
本発明の目的はダイナミック形メモリのかかる制約を消
化し、かつ大容量化の可能なデバイスの構造を提供する
ことであり、従来よりも小面積であシながら、従来よシ
もメモリ保持機能の優れたメモリセル構造を提供するこ
とである。
本発明におけるデバイスの特徴は、縦形FET。
すなわち、制御される電流の方向が基板に垂直なトラン
ジスタをスイッチングに用い、スイッチングの制御用電
極を狭んで、トランジスタを構成する半導体の片端に電
荷蓄積用のコンデンサ、他端に書き込み/読み出しのた
めの信号線を接続した構造を有する。さらにこの構造を
、メモリアクセスのだめのビット線及びワード線の交叉
点で構成することを特徴とする。
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
第2図は本発明の一実施例を示す断面図である。
半導体基板21はp形S1であり、メモリセルは紙面に
平行に走るビット線導体23および紙面に垂直に走るワ
ード線導体24の交叉部に形成される。ワード線導体2
4にはビート線との交叉点において開口部が有シ、この
開口部に柱状の半導体25が貫通した構造となっている
。この半導体棹体25は例えばp形で0.1〜lOΩ・
m で、両端(上下)が低比抵抗のn影領域26.27
となっておシ、その一端がビット線と、また他端がコン
デンサを形成する半導体28とそれぞれ抵抗性接触で接
続されている。半導体棹体25のp影領域の長さは、ワ
ード線導体24の厚さと略等しく、また該p影領域はワ
ード線24と薄い絶縁膜29によって隔てられておシ、
該p影領域の外周がチャンネルを構成する絶縁ゲート形
電界効果トランジスタとなっている。コンデンサを形成
する半導体28はn形低比抵抗で、基板21と薄い絶縁
膜22で隔てられておシ、基板との間の静電容量がメモ
リ電荷の蓄積に利用される。
メモリ動作は、従来構造のMO8ダイナミックI’(、
AMと同じで、ワード線を駆動することによシ、半導体
棹体の側壁で構成されるFETが開閉し、ビット線とコ
ンデンサとの電気的接続/切断がなされる。
第2図に示す実施例は第3図に示す工程にて作られる。
まず、平担なp形lΩ・−前後の(1001シリコン基
板を出発材料とする。軽く表面酸化した後、チャネルス
トッパのためのほう素をイオン打込みによって全面に導
入し、表面に比抵抗を若干下げた層301を設ける。次
いで、コンデンサを形成すべき部分を公知のシリコンド
ライエッチによシ、急峻に堀シ下げ、窪み302を形成
する。
次ぎに酸化膜を一旦除去した後、薄く再酸化し、コンデ
ンサ用の誘電絶縁膜303を形成し第3図(()の形状
のものを作る。
次に第3図(ロ)に示すように全面に公知のCVD法に
よジn形不純物が高濃度にドープされた多結晶Si層3
11を形成する。この状態で公知のビームアニール法に
よシ、表面を溶融・再結晶化させる。この時、窪み30
2の一辺が4μm以下程度でおれば、公知のグラホエビ
タキシャル現象で、窪みの形状に従って、主面に垂直に
(100)の優先方位をもつ単結晶が成長する。さらに
望ましくは、多結晶Bt層の形成に先立ち、窪み302
以外の場所で主面に開口部を設は下地Siを露出させた
上で多結晶f3i層を形成するとよい。
ビームアニール後、表面は略平担化するが、さらに望ま
しくは、公知のバイアス拳スパッタ法等にて厚みをそろ
えて平担化する。次に第3図e]に示すようにこの上に
0.1Ω−副のp形層321をエピタキシャル成長し、
表面全面にn形不純物をイオン打込みおよび拡散によっ
て導入して11層322を形成する。
次に第3図に)に示すようにコンデンサー領域上部をホ
トレジスト331で覆い、上部のSi層を、基板に形成
しである絶縁膜332まで堀シ下げる。
Biと8102 とのドライエッチ選択比は約50:1
でこの終点検出は容易である。
次に第3図(ホ)に示すようにレジスト331を残した
まま、プラズマCVDもしくはスパッタによυSiO□
膜341膜上4142を堆積する。その堆積厚さは、コ
ンデンサを形成するn+領域343と、エピタキシャル
成長で形成したp領域344との境界に膜の上面が一致
するように選ぶ。
次にレジスト331を除去し、同時にその上に乗ってい
る堆積5j02膜342も除去する。この状態で500
Å以下の熱酸化膜351を形成し、同時に堆積SNO□
膜を焼結し、基板に形成した絶縁膜と一体化して第3図
(へ)に示す構造を得る。
次いで、全面にA6を蒸着するが、その厚さはp形エピ
タキシャル層361の厚さと同じか若干厚目とする。さ
らにi蒸着層をパターニングして第3図(ト)に示すよ
うにワード線363を形成する。AI蒸着膜の一部36
4は、分離された状態でメモリセル上に残る。
次にワード線およびビット線分離用の絶縁膜371を堆
積し、公知の平担化スパッタ法によシメモリセル上部の
突出部を優先的にスパッタ除去してメモリセル上部のn
+拡散層372を露出せしめ、AJを全面蒸着してビッ
ト線373を形成し、第3図(イ)に示す構造を得る。
同図は第2図に示す構造と同一である。
第4図は4メモリセル分の平面模式図であるが、本発明
のセルはビット配線Bl、B2等と、ワード配線Wl、
W2等とのそれぞれ交叉領域に形成され、この場合の最
小加工領域は半導体棹体貫通部41と、セルのコンデン
サ領域42と隣接するセルのコンデンサ領域43との間
隔である。しかし、FETのチャネル部および、コンデ
ンサが立体的な構成となるため、たとえば最小加工線幅
が1.2μmであってもチャネル幅4μmのFETは得
られ、FETの性能指数であるチャネル幅・長さ比で2
ないし3倍改善される。またコンデンサの形成には深さ
方向の制限は荷にないが、仮に立方体状に形成すると、
約13μm2 の巣立面積当υ、29μm2のコンデン
サ面積が得られる。さらに大きなコンデンサ面積を必要
とする場合には、コンデンサを深く形成するか、形状凹
凸をつけて表面積を拡大することができ、α線等の不測
の電荷発生に対しても十分余裕をもたせた静電容量を得
ることができる。
前述の実施例ではスイッチングトランジスタは半導体棹
体の外周側壁をチャネルとする絶縁ゲート形電界効果ト
ランジスタを用いたが、第2図において半導体棹体の主
部25が高抵抗のll形で、ワード線電位によって静電
誘導によし半導体棹体の導電率が制御される方式の静電
誘導l・ランジスタとして用いてもよい。また、第5図
に示すごとく、ワード#51と半導体棹体主部52が直
接接触したシットキゲー)WFETを用いても本発明の
メモリセルは構成される。
以上述べた如く、本発明によるメモリセルは占有面積が
小さくメモリをアクセスするためのワード配線とビット
配線との交叉点に形成できる。実施例で説明した様に本
発明によれば1メガビツト相尚を構成するのに要する面
積は14叫2であシ、しかもこれは、従来の256にビ
ットダイナミックメモリに用いられていたスイッチング
トランジスタより改善された相互コンダクタンスのトラ
ンジスタを用い、同等のコンデンサ容量を実現した上で
の値である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来構造のMOSダイナミックメモリ(9) 21・・・基板、23・・・ビット線導体、24・・・
ワード線導体、25・・・半導体棹体、22.29・・
・絶縁膜。 代理人 弁理士 薄田利幸 (10) −290− 第 4 図 第 5 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、単一のコンデンサ及び単一のトランジスタよ多構成
    されるダイナミック形メモリにおいて、ビット線とワー
    ド線との交叉する部分にワード線を貫通する半導体棹体
    を有し、該半導体棹体の一端はコンデンサの一電極に、
    他端はビット線に接続されてなる半導体記憶装置。 2、両端に高濃度の第一導電形層、間に低濃度の第二導
    電形層を有する半導体棹体において、上記第二導電形層
    の外周をワード線によって駆動されるチャネル領域とし
    て用いる特許請求範囲第一項の半導体記憶装置。 3、両端に高濃度の第一導電形層、間に低濃度の第一導
    電形層を有する半導体棹体において、上記低濃度層の導
    電率をワード線によって制御することを特徴とする特許
    請求範囲第一項の半導体記憶装置。
JP57127517A 1982-07-23 1982-07-23 半導体記憶装置 Granted JPS5919366A (ja)

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