JPS59210663A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPS59210663A
JPS59210663A JP59074964A JP7496484A JPS59210663A JP S59210663 A JPS59210663 A JP S59210663A JP 59074964 A JP59074964 A JP 59074964A JP 7496484 A JP7496484 A JP 7496484A JP S59210663 A JPS59210663 A JP S59210663A
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JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
film
gate electrode
semiconductor region
misfet
Prior art date
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Pending
Application number
JP59074964A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Shimizu
真二 清水
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 JPS59210663A publication Critical patent/JPS59210663A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the area of one transistor type memory cell consisting of a MIS capacitance element and a switching MISFET, and to improve the degree of integration by extending a word line in the same direction as the channel width of the MISFET formed under a gate electrode constituting the memory cell and unifying the gate electrode and the word line. CONSTITUTION:A thick field insulating film 2 is formed to the peripheral section of an n<-> type semiconductor substrate 1, the surface of the substrate 1 surrounded by the insulating film 2 is coated with a thin gate oxide film 2', and an opening is bored made correspond to a source region in a switching MISFET connected to a bit line. Polycrystalline Si films 3 containing a p type impurity are deposited in the opening directly and on other regions through the film 2', a p<+> type source region 4 is formed in the opening through heat treatment, and a gate electrode 3' for an MIS capacitance element is shaped on the source region 4. The films 3' composed of the polycrystalline Si films 3 on the film 2' are surrounded by an SiO2 film 3'', and gate electrodes 5 for the MISFET overlapped between the film 3'' and the electrode 3' are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体メモリ装置に関し、特にMIS(Met
al −I n5ulator −&m1conduc
tor )容量素子とスイッチングMI 5FET (
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)とからなる1トラ
ンジスタ(TR8)型メモリ・セルを対象とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor memory devices, and particularly to MIS (Met
al-I n5ulator-&m1conduc
tor) capacitive element and switching MI 5FET (
The target is a one-transistor (TR8) type memory cell consisting of an insulated gate field effect transistor).

lTR3型メモリ・セルに関する特許として米国特許第
3387286号がある。
US Pat. No. 3,387,286 is a patent related to the lTR3 type memory cell.

lTR8Wメモリ・セルは記憶手段としてのMIs容量
素子と、書き込み、読み出し用のスイッチング手段とし
てのMI 5FETとにより構成されるものである。こ
のメモリ・セルは半導体集積回路で構成されるところよ
り、メモリ・セルの占有面積を小さくして、集積度の向
上を図ることが望ましい。
The 1TR8W memory cell is composed of an MIs capacitive element as a storage means and an MI 5FET as a switching means for writing and reading. Since this memory cell is constructed from a semiconductor integrated circuit, it is desirable to reduce the area occupied by the memory cell and improve the degree of integration.

したがって、本発明の目的とするところは、lTR8型
メモリ・セルのセル面積を小さくして集積度の向上を図
った半導体メモリ装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device in which the cell area of an ITR8 type memory cell is reduced to improve the degree of integration.

上記のような目的を達成するための本発明の要旨は、半
導体基板に選択的に形成された前記基板と反対導電型の
共通半導体領域の相対向する2つの端部にそれぞれ隣接
して延在する半導体基板のメモリ・セル形成領域に、前
記共通半導体領域をはさむように形成された隣接する一
対のメモリ・セルを具備し、上記各メモリ・セルは、上
記共通半導体領域の前記端部でチャンネル幅方向を規定
するように、前記共通半導体領域の該端部に隣接するメ
モリ・セル形成領域の一部を覆って形成されたスイッチ
ングMISFET用ゲート電極と、前記ゲート電極に対
して前記共通半導体領域の前記端部と対向している側の
前記メモリ・セル形成領域の他の部分に形成された容量
素子とから成る半導体メモリ装置であって、前記半導体
メモリ装置は、前記共通半導体領域の前記2つの端部に
平行する方向にそれぞれ延在し、上記一対のメモリ・セ
ルのゲート電極にそれぞれ電気i続された一対のワード
ラインと、上記共通半導体領域に電気的を続され、かつ
上記一対のワードラインと交差する方向に延在する、前
記ワードラインとは異なる材料から構成された、ビット
ラインとを具備して成ることを特徴とする半導体メモリ
装置にある。
The gist of the present invention to achieve the above object is to provide a common semiconductor region selectively formed in a semiconductor substrate, which extends adjacent to two opposing ends of a common semiconductor region of conductivity type opposite to that of the substrate. a pair of adjacent memory cells formed to sandwich the common semiconductor region in a memory cell formation region of a semiconductor substrate, each memory cell having a channel at the end of the common semiconductor region; A switching MISFET gate electrode formed covering a part of the memory cell formation region adjacent to the end of the common semiconductor region so as to define the width direction; and a capacitive element formed in another portion of the memory cell formation region on the opposite side, the semiconductor memory device comprising: a pair of word lines each extending in a direction parallel to the two ends and electrically connected to the gate electrodes of the pair of memory cells; A semiconductor memory device comprising a bit line extending in a direction crossing the word line and made of a material different from that of the word line.

本発明の詳細な説明にあたり、本発明者が予め検討した
半導体メモリ装置について、第1図(a)〜(el、第
2図および第3図を参照して説明する。
In explaining the present invention in detail, a semiconductor memory device previously studied by the present inventor will be explained with reference to FIGS.

第1図(a)〜(e)および第2図は本発明者が予め検
討したメモリ装置を説明するだめの製造工程断面図であ
る。このメモリ装置においては、I TR8型メモリ・
セルのセル面積を小さくするため、スイッチング素子と
してCCD(電荷結合素子)の原理を利用したMISF
ETを用いるものである。
FIGS. 1(a) to 2(e) and 2 are sectional views illustrating the manufacturing process of a memory device previously studied by the present inventor. In this memory device, ITR8 type memory
MISF uses the principle of CCD (charge coupled device) as a switching element to reduce the cell area of the cell.
It uses ET.

具体的には同図に示すような製造工程によりメモリ・セ
ルを形成する。
Specifically, a memory cell is formed by the manufacturing process shown in the figure.

(a)  n−型半導体基板1上にフィールド絶縁膜と
なる5i02膜2を形成する。
(a) A 5i02 film 2 to be a field insulating film is formed on an n-type semiconductor substrate 1.

(b)  スイッチングMI 5FETおよびMIS容
量素子を形成すべき半導体領域上のSin、膜2を選択
的に除去し、然る後ゲート絶縁膜となるべき薄いSin
、膜2′を形成する。
(b) Selectively remove the Sin film 2 on the semiconductor region where the switching MI 5FET and MIS capacitive element are to be formed, and then remove the thin Sin film 2 that will become the gate insulating film.
, to form a film 2'.

(c)  上記S io、膜2′のうち、スイッチング
MISFETのソース(ビットラインに接続されるべき
領域)を形成すべき半導体領域上の5in2膜2′を選
択的に除去する。
(c) Of the Sio film 2', the 5in2 film 2' on the semiconductor region where the source of the switching MISFET (region to be connected to the bit line) is to be formed is selectively removed.

(d)  多結晶シリコン層3を上記基体表面のMIS
容量のゲート電極およびビットラインとなるべき部分に
選択的に形成する。このとき、ビットラインとなるべき
多結晶シリコン層3は、スイッチングMI 5FETの
ソース領域となるべき部分において基板1表面と直接接
続されるものとなる。
(d) Polycrystalline silicon layer 3 is applied to the MIS on the surface of the substrate.
It is selectively formed in portions that are to become the capacitor gate electrode and bit line. At this time, the polycrystalline silicon layer 3 that is to become a bit line is directly connected to the surface of the substrate 1 at a portion that is to become a source region of the switching MI 5FET.

(e)  半導体不純物(例えばホウ素)をディポジシ
ョンし、多結晶シリコン層3を導体化する。次に熱処理
によって上記MI 5FETのソース領域4を拡散形成
するとともに、導電性多結晶シリコン3′の表面に絶縁
性を有する多結晶シリコン熱酸化膜3“を形成する。
(e) Depositing a semiconductor impurity (for example, boron) to make the polycrystalline silicon layer 3 conductive. Next, by heat treatment, the source region 4 of the MI 5FET is diffused and an insulating polycrystalline silicon thermal oxide film 3'' is formed on the surface of the conductive polycrystalline silicon 3'.

然る後、第2図に示すように、上記多結晶シリコン熱酸
化膜3“を介して上記同様な導電性多結晶シリコン層に
よるMISFETのゲート電極5を上記MIS容量素子
のゲート電極3′およびソース領域4にオーバーランプ
するように選択的に形成する。次に、このとき、ワード
ラインを構成するアルミニウム配線層を上記MI 5F
ETのゲートと接続するように形成し、表面保護のため
のPSG膜を形成する(図示せず)。なお、同図におい
ては2ビット分のメモリ・セルの断面図を示すものであ
る。
Thereafter, as shown in FIG. 2, the gate electrode 5 of the MISFET made of the same conductive polycrystalline silicon layer is connected to the gate electrode 3' of the MIS capacitive element through the polycrystalline silicon thermal oxide film 3''. It is selectively formed so as to overlamp the source region 4. Next, at this time, an aluminum wiring layer constituting the word line is formed on the MI 5F.
It is formed so as to be connected to the gate of ET, and a PSG film for surface protection is formed (not shown). Note that this figure shows a cross-sectional view of a memory cell for 2 bits.

以上説明したlTR8型メモリ・セルにおいては、MI
S容量素子を構成するゲート電極には常時所定の電源電
圧が印加され、このゲート電極直下の半導体領域は空乏
層化されているものである。
In the ITR8 type memory cell explained above, MI
A predetermined power supply voltage is always applied to the gate electrode constituting the S capacitive element, and the semiconductor region directly under the gate electrode is made into a depletion layer.

したがって、このメモリ装置のようにスイッチングMI
SFETのドレイン(MIS容量素子に接続されるべき
領域)を省略するものとしても、MIS容量素子のゲー
ト電極とMI 5FETのゲ−ト電極との間隔が絶縁膜
の膜厚である1oooA〜2000A程度しか離れてい
ないことにより、両者のゲート電極による空乏層の拡が
りが互いに重なり合うため、上記ドレイン領域がな(と
もキアリャの伝達を行なうことができ、スイッチング素
子として作用する。このことは、C0D(電荷結合素子
)の動作原理と同様のものであることより容易に理解さ
れよう。このことより、上記MIS容量素子のゲート電
極とMISFETのゲート電極とは少(とも3μ以内で
あればよい。
Therefore, switching MI as in this memory device
Even if the SFET drain (region to be connected to the MIS capacitive element) is omitted, the distance between the gate electrode of the MIS capacitive element and the gate electrode of the MI 5FET is about 100 A to 2000 A, which is the thickness of the insulating film. Since the depletion layers of both gate electrodes overlap each other due to the fact that the two gate electrodes are separated by only It can be easily understood that the operating principle is similar to that of a coupling element (coupling element).For this reason, the distance between the gate electrode of the MIS capacitive element and the gate electrode of the MISFET may be small (within 3 μm).

以上のことより、このメモリ装置のメモリ・セルのパタ
ーン図は、第3図に示すように、スイッチングMISF
ETのドレイン領域が省略できるため、第4図に示すよ
うな従来のメモリ・セルに比して明らかなようにその占
有面積が小さくできる。なお、第3図において、6はア
ルミニウム配線により構成されたワードラインであり、
C,、C2はワードラインとMISFETのゲート電極
との接続点である。また、第4図において、ビットライ
ンは拡散層により構成されるものであるのに対し、第3
図に示すように本発明に係るビットラインは導電性多結
晶シリコン層で構成している。このためビットラインの
寄生容量が小さくできるため、次式(1)から明らかな
ように出力検出レベル△■が大きくとれる。
From the above, the pattern diagram of the memory cells of this memory device is as shown in FIG.
Since the drain region of the ET can be omitted, the area occupied by the ET can be clearly reduced compared to a conventional memory cell as shown in FIG. In addition, in FIG. 3, 6 is a word line composed of aluminum wiring,
C, , C2 are connection points between the word line and the gate electrode of the MISFET. Furthermore, in FIG. 4, the bit line is composed of a diffusion layer, whereas the bit line is composed of a diffusion layer.
As shown in the figure, the bit line according to the present invention is constructed of a conductive polycrystalline silicon layer. Therefore, the parasitic capacitance of the bit line can be reduced, so that the output detection level Δ■ can be increased as is clear from the following equation (1).

ここで、C8はMIS容量素子の容量値であり、CDは
ビットラインの寄生容量の容量値であり、Qは蓄積電荷
量である。このことより、1つのビットラインに接続で
きるメモリ・セルの数を多くすることができるから、上
記集積度の向上と合いまって大記憶容量化が図れる。
Here, C8 is the capacitance value of the MIS capacitive element, CD is the capacitance value of the parasitic capacitance of the bit line, and Q is the amount of accumulated charge. As a result, the number of memory cells that can be connected to one bit line can be increased, so that together with the above-described improvement in the degree of integration, a large storage capacity can be achieved.

本発明は、上述のようなメモリ装置をさらに変形したも
ので、第3図において、ワードライン6を導電性多結晶
シリコン層で縦方向に構成し、ビットライン3′をアル
ミニウム配線により横方向に構成するものである。
The present invention is a further modification of the above-described memory device, and in FIG. 3, the word line 6 is formed vertically by a conductive polycrystalline silicon layer, and the bit line 3' is formed horizontally by an aluminum wiring. It consists of

かかる本発明のレイアウトに従えば、ワードラインを、
メモリ・セルを構成するゲート電極下に形成されるMI
SFETのチャンネル幅と同一方向に、延在させること
ができるので、メモリ・セルを構成するゲート電極をワ
ードラインと一体形成することができる。これによって
、ワードラインとゲート電極部との接続点(コンタクト
領域)を省略することができ、メモリ装置の占有面積を
小さくすることができる。ビットラインは、上述と同様
に半導体基板上に絶縁膜を介して延在することとなるの
で、メモリ・セルを構成する半導体領域を局部的に形成
してビットラインに電気的接続できる。このため、上述
と同様に、ビットラインの寄生容量を少なくすることが
できる。
According to the layout of the present invention, the word line is
MI formed under the gate electrode that constitutes the memory cell
Since it can extend in the same direction as the channel width of the SFET, the gate electrode constituting the memory cell can be formed integrally with the word line. As a result, the connection point (contact region) between the word line and the gate electrode portion can be omitted, and the area occupied by the memory device can be reduced. Since the bit line extends over the semiconductor substrate via the insulating film as described above, the semiconductor region constituting the memory cell can be locally formed and electrically connected to the bit line. Therefore, as described above, the parasitic capacitance of the bit line can be reduced.

なお、上述の実施例において、MISFETはnチャン
ネル型MI 5FETであってもよいことはいうまでも
ない。
It goes without saying that in the above embodiments, the MISFET may be an n-channel MI 5FET.

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

第1図(a)〜(e)および第2図は本発明を説明する
ための半導体メモリ装置の製造工程断面図の一例を示し
、第3図はその平面図を示し、第4図は従来のlTR8
型メモリ・セルの平面図の一例を示すものである。 1・・・基板、2.2′・・・Sin、膜、3・・・多
結晶シリコン層、3′・・・導電性多結晶シリコン層、
3“・・・多結晶シリコン熱酸化膜、4山ソース、4′
・・・ドレイン、5・・・ゲート電極(導電性多結晶シ
リコン層)、6・・・ワードライン(アルミニウム配線
層)。 第  1   図 4(Pυ 第  2  図 第  3  図
1(a) to (e) and FIG. 2 show an example of a cross-sectional view of the manufacturing process of a semiconductor memory device for explaining the present invention, FIG. 3 shows a plan view thereof, and FIG. 4 shows a conventional lTR8
1 shows an example of a top view of a type memory cell. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Substrate, 2.2'...Sin, film, 3...Polycrystalline silicon layer, 3'...Conductive polycrystalline silicon layer,
3"...Polycrystalline silicon thermal oxide film, 4 peak source, 4'
...Drain, 5... Gate electrode (conductive polycrystalline silicon layer), 6... Word line (aluminum wiring layer). Figure 1 Figure 4 (Pυ Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体基板に選択的に形成された前記基板と反対導電型
の共通半導体領域の相対向する2つの端部にそれぞれ隣
接して延在する半導体基板のメモリ・セル形成領域に、
前記共通半導体領域をはさむように形成された隣接する
一対のメモリ・セルを具備し、上記各メモリ・セルは、
上記共通半導体領域の前記端部でチャンネル幅方向を規
定するように、前記共通半導体領域の該端部に隣接する
メモリ・セル形成領域の一部を覆って形成されたスイッ
チングMISFET用ゲート電極と、前記ゲート電極に
対して前記共通半導体領域の前記端部と対向している側
の前記メモリ・セル形成領域の他の部分に形成された容
量素子とから成る半導体メモリ装置であって、前記半導
体メモリ装置は、前記共通半導体領域の前記2つの端部
に平行する方向にそれぞれ延在し、上記一対のメモリ・
セルのゲート電極にそれぞれ電気的に接続された一対の
ワードラインと、上記共通半導体領域に電気的多接続さ
れ、かつ上記一対のワードラインと交差する方向に延在
する、前記ワードライン とは異なる材料から構成された、ビットラインとを具備
して成ることを特徴と1゛る半導体メモリ装置。
[Scope of Claims] A memory cell formation region of a semiconductor substrate extending adjacent to two opposing ends of a common semiconductor region of a conductivity type opposite to that of the substrate selectively formed on the semiconductor substrate. ,
a pair of adjacent memory cells formed to sandwich the common semiconductor region, each memory cell comprising:
a switching MISFET gate electrode formed covering a part of a memory cell formation region adjacent to the end of the common semiconductor region so as to define a channel width direction at the end of the common semiconductor region; and a capacitive element formed in another part of the memory cell formation region on the side opposite to the end of the common semiconductor region with respect to the gate electrode, the semiconductor memory device comprising: The device extends in a direction parallel to the two ends of the common semiconductor region, and includes the pair of memory devices.
A pair of word lines electrically connected to the gate electrodes of the cells, and a word line electrically connected to the common semiconductor region and extending in a direction crossing the pair of word lines, which are different from each other. 1. A semiconductor memory device comprising a bit line made of a material.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0210867A (en) * 1988-06-29 1990-01-16 Fujitsu Ltd Semiconductor memory
US5002896A (en) * 1989-08-18 1991-03-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Mask-ROM manufacturing method that enhances integration density

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