JPS60200568A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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Publication number
JPS60200568A
JPS60200568A JP59057903A JP5790384A JPS60200568A JP S60200568 A JPS60200568 A JP S60200568A JP 59057903 A JP59057903 A JP 59057903A JP 5790384 A JP5790384 A JP 5790384A JP S60200568 A JPS60200568 A JP S60200568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
well
substrate
memory cell
peripheral circuit
specific resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP59057903A
Other languages
English (en)
Inventor
Shozo Nishimoto
西本 昭三
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP59057903A priority Critical patent/JPS60200568A/ja
Publication of JPS60200568A publication Critical patent/JPS60200568A/ja
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
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/105Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including field-effect components

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

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】 (技術分野) 不発明は半導体記憶装置、例えはダイナミ、りまたはス
タティックRIAM(Random AccessMe
mo r y )等のメモリ装置に関するものである。
(従来技術) 絶縁ゲート型電界効果トランジスタとしてのM■S(M
etal In5ulator Sem1conduc
tor)型2例えばMOB(MetaI 0xide 
Sem1co−nductor)型電界効果トランジス
タ(以下、MOSFET またはこの上位概念であるM
ISFE’I’ という)を用いたMOS メモリにお
いては、高速化及び大答蛍化の目的から、記憶素子部を
含めた回路全体のザイズ及び個々の素子寸法が縮小され
てきている。しかし現実的には、これにはいくつかの障
害が伴っている。第1に、例えばダイナミックRAMで
は1回路に付随する寄生容量(PN接合における接合容
量等)を少なくして高速化するために、高比抵抗の単結
晶シリコン基板を使用する場合、記憶素子部のメモリセ
ルの蓄積容量が小さぐなるのを禁じ得ない。その結果、
パッケージ材料中に微量に含まれる放射性物質の崩壊時
に放出されるα粒子が、基板中での電離損失により電子
を励起し、この電子がメモリセルのキャパシタ部分に蓄
積して、既に記憶されている情報を破壊し、これによっ
てメモリセルが誤動作を起こす、bわゆるソフトエラー
が起こりやすくなる。これは、基板の比抵抗が高いため
、PN接合から空乏層が伸びやすくなシ、上記励起によ
って空乏層内で電子−正孔対の発生量が増し、これによ
って生じたキャリアがキャパシタ部分の基板表面にまで
移行し、そこに蓄積されて電荷の正常な記憶状態全部し
プヒ9、ドレイン領域へ侵入してその電位を抵下させて
し1つことが原因であると考えられる・とくにメモリセ
ルの蓄積容量が小さいときこの影響は著しい。
第2に大容量化のため素子寸法を縮小すると内部の電界
が高<&D、キャリアがピンチオンしたチャンネルから
ドレインへ向う途中でLm界により加速されてドレイン
近傍の空乏層でインノ(クトイオン化をひき起こし電子
−正孔対を作る0例えばN型半導体装置においては、発
生した電子は電位分布によりドレインへ流れ正孔は基板
へ流れるが、この正孔が基板へ流れる際に、一部が空乏
層を通過して基板の中性領域に達する前に充分大きな運
動エネルギーを得て更にインパクトイオン化(第2次イ
ンパクトイオン化)をひき起こす、この時も、電子はド
レインへ、正孔は基板へ流れるが、この第2次イオン化
が基板に近い空乏層端部で起こったときには、生成され
た電子はたとえそれが空乏層内で発生したとしても基板
までの電位差が小さいため電界に逆っである確率で基板
に注入される。こうして電気的に基板中に注入された過
剰電子は、一部再結合して消滅するものもあるが、基板
中を拡散してゆくものもある。この拡散していった電子
はメモリセルのキャパシタ部分やドレイン空乏層端に達
するとポテンシャルの井戸に捕えられて、セルの情報が
反転してし筐うという不良が発生することになる。なお
、上記インパクトイオン化は、半導体記憶装置のうち、
とくに常時オン状態のMO8F’ETが多く集まってい
る周辺回路部で起こフやすいことを実験により判明した
・ 第3に、高比抵抗基板を用いて前記寄生容量を小さくす
ることがある程度β1能であるが、基板が0MO8(C
omplementary Metal OxideS
emiconductor)回路を含む場合、寄生PN
PNトランジスタが生成され、基板乃至ウェル電位の変
動が大きくラッチアップ剛性が低くなるという欠点が生
じる。
(発明の目的) 不発明は、α線とインパクトイオン化とによフ少数キャ
リアがひき起こすメモリセルの誤動作を防止し、ラッチ
アップ剛性を高めたメモリ装置全提供することを目的と
する・ (発明の構成) 不発明は記憶素子とこの記憶素子f flilj御する
周辺回路素子とを同−半24子体基板に有するメ七り装
置において、記憶素子は基板と反対導電性で低比抵抗の
ウェル内に設け、周辺回路素子は基板と反対導電性で1
爾比抵抗のウェル内に設けたことを特徴とする。さらに
前記記憶素子のあるウェルは、該ウェルがP型のときグ
ランド寛仁に、N型のとき正の電源電位に同足し、前記
周辺回路素子のあるウェルは、該ウェルがP型のときマ
イナス電位・に、N型のとき正の電源電位より問い電位
に固足するものとする。これは両ウェル内にある各MO
8FET のゲート閾値電位がウェルの不純物濃度の違
いによって変化しないように調整することが可能となる
(発明の効果) 不発明によれば、記憶素子は低比抵抗のウェル内にある
ためPN接合答容量大きい(すなわぢ、メモリセルの蓄
積容量が大きい)ため、α線等によるソフトエラーが起
こりに<<、かつ寄生PNPNトランジスタの基板乃至
ウェル電位も同じ電流量での変動がおさえられてラッチ
アップ耐圧が高くなり、半導体記憶装置全体としてのラ
ッチアップ1M、流が大きくなる。一方周辺回路素子は
PNN接合針量小さいシェル内にあるために、高速動作
が可能となる。さらに、周辺回路素子でのインパクトイ
オン化に、1生ずる少数キャリアは、ウェルから反対導
電性の基板に達すれば多数キャリアになり、記憶素子の
あるウェルには影響を及ぼさない。よって、非常に優れ
たメモリが得られる。
(実施例の説明) 以下、不発明を1トランジスタ型ダイナミックM(JS
メモリに適用した一実施例について図面を参照して製造
工程順に説明する。
まず第1図に示すようにN型車結晶シリコンハ&1の一
主平面上に熱「゛敗北1換2ヲその後のイオン注入時に
基板表面を損傷させないための保護膜として形成する。
次[,7オトレジスト3をフォトリソグラフィー技術金
柑いてパターンニングし。
全面に硼素4をイオン注入する。この結果、記憶素子の
置かれる部分にP型不純物5が尋人される。
第2図では、フォトレジスト6を7オトリソク′ラフイ
ーによシパターンニングした後、全面に1リリ[素7を
イオン注入し1周辺回路素子の置かれる部分にP型不純
物8を導入する。この時、記憶素子?置く部分に導入さ
れるP型不純物50世は、イオン注入のドーズ量を適切
に設定することによって周辺回路素子を置< IIs分
に尋人されるP型不純物8の短よシ多くなるように94
節しておく0次に、P型不糾物5及び8を窒素雰囲気中
で熱処理して深く拡散させ、第3図に示す記憶素子を1
〃<P型のウェル9と周辺回1賂素子f:置くP型のウ
ェル10と全作る。この図では選択酸化によ、!7素子
分離の為に設けたフィールド酸化膜12と同じく素子分
離のために7オトレジス)kマスクとした硼素のイオン
注入で導入したチャンネルストッパー11および、ウェ
ル内の素子領域に熱酸化にょ〃新しく形成したゲート酸
化膜13を形成した段階まで示されている。
第4図は、化学的気相成長法によシ全面に成長した多結
晶質シリコン膜にリンを拡散させ、MOSFET のケ
ート電極14とメモリセルのキャパシタを極16とをフ
ォトリソグラフィーとエツチングとにJlパターンニン
グした後、多結晶質シリコン箪極14,16の側面及び
上面に熱酸化によル保t<(M 15 k形成し、フォ
トレジストヲマスクとした砒素イオン注入と窒素雰囲気
中での熱処理とによ、01N型のソース・ドレイン拡散
層17を形成した工程断面図である。続いて第5図に示
すように、全面にリンシリケートガラスのIQ mJ 
i(A縁膜18を化学的気相成長法で成長した後、記憶
素子のあるウェル99周辺回路素子のあるウェル10゜
ソース・ドレイン領域17.多結晶質シリコンのゲート
電極14およびキャパシタ電極16との導通をとるため
にコンタクト孔を開孔し、それぞれアルミニウム配線1
9,20,21.および22を形成し本発明による最終
構造の断面図を得る。
第6図は、不発明をCMU S構成の周辺回路をもつ半
4体記憶装置に適用した実施例を示す。本図において、
(A)はNチャンネル型M(JSFETの周辺回路素子
tBlのあるPワエルをマイナス電位に接続するための
部分である。 ((1)はPチャンネル型M(JSFE
T の周辺回路素子で、アルミ配線により(B)と共に
CM(J S構成の周辺回路となる。(11)は、Nチ
ャンネル型M(JSFET(匂とMOBキャパシタ(D
とにより構成されるlトランジスタ型ダイナミックメモ
リセルのあるPウェルとグランド電位との接続をとる部
分である。
かかる実施例によれば記憶効果がすぐれ、かつ高速なメ
モIJ a置が得られる。
以上不発明の実施例全ボしたが、これらの実施例には種
々の変形が可能である0例えばメモリセル部の素子構成
は上記の1トランジスタ方式に限らス、複数のトランジ
スタを組込んだ構成とすることもできる。また、6トラ
ンジスタ、或は4トランジスタと2抵抗とから構成され
るスタティックRAMのメモリセルとすることもできる
。′!また、多結晶質シリコン膜を2層用いて、下層が
キャパシタ電極、上層がゲート電極である構造とするこ
ともfiJ’能である。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は、不発明の一冥施例を工程順に示す
斜断面図である。第6図は、不発明の他の実施例全示す
断面図である。 、1・・・・・・N壓単結晶シリコン基板、2・・・・
・・熱ば化膜、3・・・・・・フォトレジスト、4・・
・・・・硼素イオン。 5・・・・・・P型不純物としての硼素% 6・・・・
・フォトレジスト、7・・・・・・硼素イオン、8・・
・・・P型不純物としての硼素、9・・・・・・記憶素
子を1盗くP型ウェル。 10・・・・・・周辺回路素子を置くP型ウェル、11
・・・・・・チャンネルストッパ、12・・・・・・フ
ィールド酸化膜、13・・・・・・MO8構造の絶縁膜
としての熱酸化膜、14・・・・・ゲート電極、15・
・・・・熱酸化膜、16・・・・・・キャパシタ電極、
17・・・・・・ソース・ドラインとしての砒素拡散層
、18・・・・・・層間絶縁膜、19・・・・・・記憶
素子の置かれたP型ウェル9をグランド電位と接続する
ためのアルミ配線、20・・・・・・周辺回路素子の置
かれたP型ウェル10′ff:マイナス電位と接続する
ためのアルミ配線、21・・・・・・・・MOSFET
のソース・ドレイン17’に相互に結線するアルミ配線
、22・・・・ゲート電極或いはキャパシタ電極結線用
のアルミ配m、tISJ・・・・・・周辺回路素子のあ
るP型ウェルとマイナス電位とを接続するための部分、
(B)・・・・・・Nチャンネル型M(JSl!’ET
の周辺回路素子、 L)・・・・・Pチャンネル型M(
JSI”ETの周辺回路素子、 tU・・・・・・記憶
素子のあるP型ウェルとグランド電位とを接続するため
の部分、(匂・・・・・・記憶素子部のNチャンネル型
MO8FET、(F)・・・・・・記憶素子部のMOS
キャパシタ。 代理人 弁理士 内 原 晋

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)記憶素子と該記憶素子を制御する周辺回路素子と
    會有する半導体記憶装置において、前記記憶素子は基板
    と反対4電性て低抵抗領域内に設けh M’J記周辺回
    路累子は基板と反対導電性で面比抵抗領域内に設けたこ
    とf:特徴とする半導体記憶装置。
JP59057903A 1984-03-26 1984-03-26 半導体記憶装置 Pending JPS60200568A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59057903A JPS60200568A (ja) 1984-03-26 1984-03-26 半導体記憶装置

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JP59057903A JPS60200568A (ja) 1984-03-26 1984-03-26 半導体記憶装置

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JPS60200568A true JPS60200568A (ja) 1985-10-11

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ID=13068946

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6415965A (en) * 1987-07-10 1989-01-19 Toshiba Corp Semiconductor memory and manufacture thereof
US5428239A (en) * 1990-05-02 1995-06-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having retrograde well and diffusion-type well
US5726475A (en) * 1987-07-10 1998-03-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having different impurity concentration wells

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6415965A (en) * 1987-07-10 1989-01-19 Toshiba Corp Semiconductor memory and manufacture thereof
US5726475A (en) * 1987-07-10 1998-03-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having different impurity concentration wells
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