JPS60258955A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPS60258955A
JPS60258955A JP60099565A JP9956585A JPS60258955A JP S60258955 A JPS60258955 A JP S60258955A JP 60099565 A JP60099565 A JP 60099565A JP 9956585 A JP9956585 A JP 9956585A JP S60258955 A JPS60258955 A JP S60258955A
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JP
Japan
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region
substrate
line
type region
type
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Pending
Application number
JP60099565A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Endo
彰 遠藤
Joji Okada
譲二 岡田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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

Abstract

PURPOSE:To prevent the decrease or inversion in logical level of accumulated informations by a method wherein a carrier trap region is provided in a substrate under the surface of the substrate where a bit line has been formed. CONSTITUTION:An N<+> type region 11 is epitaxially grown in the substrate 10, and a P type region 12 is formed thereon. Field SiO2 films 13 and an SiO2 gate insulation film 14 are formed by selective oxidation of the P type region 12. A fixed potential line 15 made of low-resistant poly Si is formed on the insulation film 14, and an interlayer insulation film 16 is formed by oxidizing the surface of the line; besides, a word line 17 made of low-resistant poly Si is formed on the film 14. A bit line 18 is formed by ion implantation by using the word line 17 as a mask. Since the N<+> type region 11 of high concentration which is reverse in conductivity type to an information charge accumulated region is provided thereunder so as to trap electrons generated by alpha ray irradiation by impressing a required potential +V on this region 11, the amount of electrons absorbed to a depletion layer DP markedly reduces. Thereby, the derease or inversion in logical level of accumulated informations is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体記憶装置、特に絶縁ゲー)!電界効果
トランジスタのドレイン又はソース相当部に情報蓄積用
コンデンサを形成した型のメモリセルな有するダイナミ
ックメモリのような半導体記憶装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device, especially an insulating game device! The present invention relates to a semiconductor memory device such as a dynamic memory having a type of memory cell in which an information storage capacitor is formed in a portion corresponding to the drain or source of a field effect transistor.

従来提案されているこの種のメモリにおいては、パッケ
ージ中に含まれるウラン(U)やトリウム(Th)から
放射されるα線によりメモリセル内に電子−正孔対が生
成されるため、メモリセルに蓄積した情報の論理レベル
が低下したり、反転したり或いは情報読出し時に情報読
み出し騨のレベルを反転させるという不都合があった。
In this type of memory that has been proposed in the past, electron-hole pairs are generated within the memory cell by alpha rays emitted from uranium (U) and thorium (Th) contained in the package, so the memory cell There is a problem in that the logic level of the information stored in the memory is lowered or reversed, or the level of the information readout gate is reversed when reading the information.

このような問題点を解決するためにメモリセルをウェル
内に設゛けた構造が実開昭55−54958号公報に開
示されている。
In order to solve these problems, a structure in which memory cells are provided in wells is disclosed in Japanese Utility Model Application Publication No. 55-54958.

本発明の目的は、この種の不都合をなくした改良された
半導体記憶装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an improved semiconductor memory device that eliminates this type of disadvantage.

本発明の一実施例による半導体記憶装置は、情報電荷蓄
積領域及び又は情報読み出し線(ピント線)及び又は情
報増巾(センスアンプ)領域のキャリヤ捕捉領域を設け
てα線照射により生じたキャリヤを捕捉させるようにし
たことを%徴とするもので、以下、添付図面に示す実施
例について詳述する。
A semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes a carrier trapping region in an information charge storage region and/or an information readout line (focus line) and/or an information amplification (sense amplifier) region to trap carriers generated by α-ray irradiation. The main feature is that it is captured, and an embodiment shown in the accompanying drawings will be described in detail below.

第1図は本発明において使用されるlMOSメモリの回
路構成図であり、一対のビット線Bに夫々ゲート電極に
ワード線Wが接続された絶縁ゲー)型(MOS))ラン
ジスタQ3と情報蓄積用コンデンサCとの直列回路から
なるメモリセルMが複数個接続され、両ビット純に絶縁
ゲート型(MOS)トランジスタQ1.Q!よりなるセ
ンスアンプSが接続されている。第2図は第1図に示し
た回路を1枚のシリコン等の半導体基板に組み込んだ所
謂半導体集積回路からなる半導体記憶装置の上面パター
ン図である。図面において、実線で示した部分はP型半
導体領域内にN型半導体領域を形成するためのエリアで
あり、点線で囲まれた部分は半導体基板表面上にSin
、等からなる絶縁膜を介して形成された多結晶シリコン
層であり、上記実線部分との交差部又は重なり部にて絶
縁ゲート型(MOS)素子を形成している。又一点鎖線
で囲まれた領域20.21は例えばアルミニウム等から
なる金属配線を示しており、斜線部にて夫々N型領域か
らなるビット線18及びMOS)ランジスタQ、、Q、
の多結晶シリコンからなるゲート電極に接続されている
。なお、同図において簡略化のためビット線Bに直交す
るワード線W(アルミニウム等の金属配a)は図示され
ていないO 第3図は本発明の一実施例を説明するための半導体記憶
装置の断面図であり、第2図中の■−閣視断面を示して
いる。即ち、第3図は、この発明の一実施例によるメモ
リセル部の構造を示すものであり、10はP型シリコン
からなる半導体基板、11はこの基板10内にエピタキ
シャル成長もしくはイオン打込みにより形成されたN+
型領領域12はN+型領領域11上に形成されたP型領
域、13はP副領域12を選択酸化して基板表面より約
2μの深さにまで形成したフィールド840.膜、14
はP型領域120表面をうすく酸化して形成したSin
gからなるゲート絶縁膜、15はゲート絶縁膜14上に
形成された低抵抗ポリシリコンからなる固定電位線、1
6は固定電位線15の表面を酸化して形成したSin、
からなる層間絶縁膜、17はゲート絶縁膜14上に形成
された低抵抗ポリシリコンからなるゲート電極又はワー
ド線、18はゲート電極17をマスクとしたセルフアラ
インメント方式の拡散又はイオン打込みにより形成され
たN 型ソース領域又はビット線である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an lMOS memory used in the present invention, in which a pair of bit lines B are connected to an insulated gate electrode (MOS) transistor Q3 whose gate electrode is connected to a word line W, and an information storage transistor Q3. A plurality of memory cells M consisting of a series circuit with a capacitor C are connected, and both bits are purely insulated gate type (MOS) transistors Q1. Q! A sense amplifier S consisting of the following is connected. FIG. 2 is a top pattern diagram of a semiconductor memory device consisting of a so-called semiconductor integrated circuit in which the circuit shown in FIG. 1 is incorporated into a single semiconductor substrate made of silicon or the like. In the drawing, the area indicated by a solid line is an area for forming an N-type semiconductor region within a P-type semiconductor region, and the area surrounded by a dotted line is an area for forming a sinusoid on the surface of a semiconductor substrate.
, etc., and an insulated gate type (MOS) element is formed at the intersection or overlapping portion with the solid line portion. Furthermore, regions 20 and 21 surrounded by dashed-dotted lines indicate metal wiring made of, for example, aluminum, and the bit lines 18 and MOS transistors Q, , Q, each made of an N-type region are shown in the shaded areas.
is connected to a gate electrode made of polycrystalline silicon. Note that the word line W (metallic wiring a such as aluminum) orthogonal to the bit line B is not shown in the figure for the sake of simplification. It is a cross-sectional view of , and shows the cross-section viewed from the ■-cabinet in Fig. 2. That is, FIG. 3 shows the structure of a memory cell portion according to an embodiment of the present invention, in which 10 is a semiconductor substrate made of P-type silicon, and 11 is a semiconductor substrate formed in this substrate 10 by epitaxial growth or ion implantation. N+
The type region 12 is a P type region formed on the N+ type region 11, and the field 840.13 is formed by selectively oxidizing the P subregion 12 to a depth of approximately 2 μm from the substrate surface. membrane, 14
is formed by lightly oxidizing the surface of the P-type region 120.
15 is a fixed potential line made of low resistance polysilicon formed on the gate insulating film 14;
6 is a Sin formed by oxidizing the surface of the fixed potential line 15;
17 is a gate electrode or word line made of low resistance polysilicon formed on the gate insulating film 14, and 18 is formed by self-alignment diffusion or ion implantation using the gate electrode 17 as a mask. N type source region or bit line.

上記構成において、P副領域12のゲート電極17の直
下の半導体表面領域12Aは、絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタのチャンネル領域として作用するものであり
、このトランジスタのドレインに相当する部分は絶縁膜
14及び固定電位線15と共に情報蓄積用コンデンサを
形成し、情報電荷蓄積領域として作用する。そして、こ
のコンデンサ部への情報電荷の蓄積は、上記トランジス
タによって制御されるようになっている。
In the above structure, the semiconductor surface region 12A directly under the gate electrode 17 of the P sub-region 12 acts as a channel region of the insulated gate field effect transistor, and the portion corresponding to the drain of this transistor is covered with the insulating film 14 and Together with the fixed potential line 15, it forms an information storage capacitor and acts as an information charge storage region. Accumulation of information charges in this capacitor section is controlled by the transistor.

ところで、上記構成のメモリセルに論理@lII′の情
報が蓄積されている場合、図示のように空乏層DPが広
がる。このような状態において外部からのα線がメモリ
セル内に入射すると、電子−正孔対な生成させ、その電
子は空乏層DPに吸収されることによってその論理“I
I′のストアレベルを低下させるように作用する。また
、情報の@1”。
By the way, when information of logic @lII' is stored in the memory cell having the above configuration, the depletion layer DP expands as shown in the figure. When alpha rays from the outside enter the memory cell in such a state, electron-hole pairs are generated, and the electrons are absorbed into the depletion layer DP, thereby changing the logic "I".
It acts to lower the store level of I'. Also, information@1”.

′″0”にかかわらず、情報読み出し及びリフフッシュ
動作時に、あらかじめ高電位に充電されフローティング
状態となっているビット線の電荷とメモリセルに蓄積さ
れた電荷が上記のトランジスタを介して電荷分配を起こ
し第4図に示すようにメモリセル情報に応じたビット線
レベルが生じる。
Regardless of ``0'', during information read and refresh operations, the charge on the bit line, which has been previously charged to a high potential and is in a floating state, and the charge accumulated in the memory cell cause charge distribution through the above transistor. As shown in FIG. 4, a bit line level is generated depending on the memory cell information.

これと同一の機構でダミーセルによってセンスアンプを
はさんだ反対側のビット線に基準レベルが設定されこれ
との比較増幅によって情報をとり出す。従来の半導体装
置においては前記のαIKよる電子はN+で構成される
ビット線に吸収されそのレベルを下げ′l”及び10″
の両方において誤動作が起こるが、第3図に示した如き
本発明によれば、情報電荷蓄積領域の下方にそれとは反
対導電型で高不純物濃度のN+型領領域11設け、この
N+型領領域11所定の電位子Vを印加してα線照射に
より生じた電子をN+型領領域11捕捉させるようにし
であるので、空乏層Drに吸収される電子の量は大幅に
減少する。このため、蓄積情報の論理レベルの低下又は
反転は未然に防止される。
Using the same mechanism, a reference level is set by a dummy cell on the bit line on the opposite side of the sense amplifier, and information is extracted by comparison and amplification with this level. In the conventional semiconductor device, the electrons due to αIK are absorbed by the bit line composed of N+ and its level is lowered by 'l'' and 10''.
However, according to the present invention as shown in FIG. 3, an N+ type region 11 of the opposite conductivity type and high impurity concentration is provided below the information charge storage region, and this N+ type region Since electrons generated by α-ray irradiation are captured in the N+ type region 11 by applying a predetermined potential V, the amount of electrons absorbed by the depletion layer Dr is significantly reduced. Therefore, a drop or inversion of the logic level of the stored information is prevented.

なお、上記実施例では、N+型領領域11キャリヤ捕捉
領域として作用させるようにしたが、キャリャ捕捉領域
としては、この他にもAu等の再結合中心をドープした
領域を用いることもでき、この場合に該ドープ領域に外
部電位源を接続する必要がないという利点がある。
In the above embodiment, the N+ type region 11 was made to act as a carrier trapping region, but a region doped with recombination centers such as Au may also be used as the carrier trapping region. The advantage is that there is no need to connect an external potential source to the doped region.

また、上記実施例においてはメモリセルMの形成された
基板表面下にキャリア捕捉領域を設けた例を説明したが
、メモリセルM及び又はビット線Bの設けられた基板表
面下及び又はセンスアンプSの設けられた基板表面下に
同様なキャリア捕捉領域を形成することによって前記と
同様な効果が得られる。上記の三ケ所全てに設けること
によって最も望ましい効果かえられるが、その内特に、
ビット線Bは複数のメモリセル部に対して共通に長く半
導体基板表面に延在して設けられるのでその占有面積が
大きく従って前記α線等による絹音。
Further, in the above embodiment, an example was explained in which a carrier trapping region was provided under the surface of the substrate where the memory cell M was formed, but the carrier trapping region was provided under the surface of the substrate where the memory cell M and/or the bit line B was formed and/or the sense amplifier S. The same effect as described above can be obtained by forming a similar carrier trapping region under the surface of the substrate provided with. The most desirable effect can be achieved by providing it in all three locations above, but especially,
Since the bit line B is commonly provided for a plurality of memory cell sections and extends over the surface of the semiconductor substrate, the bit line B occupies a large area.

影響を受けやすいので、このビット線下の基板内に上記
の如きキャリア捕捉領域を設けることが望i ましい。
Therefore, it is desirable to provide a carrier trapping region as described above in the substrate under this bit line.

なお、上記各種実施例では第3図にその一例を示すよう
にキャリア捕捉領域11は厚いフィールド酸化物層13
の底部より離間されて設けられており、特に該底部の基
板表面での寄生チャネル発生にそなえ少なくとも1ミク
ロン乃至それ以上離間することが望ましく、従って、キ
ャリア捕捉領域を基板表面より3ミクロン以上の深さに
形成した方がよい。又α線の基板内への到達侵入距離よ
り考え約25ミクロン以下の深さまでの範囲に設ければ
充分である。
In the various embodiments described above, the carrier trapping region 11 is formed of a thick field oxide layer 13, as shown in FIG.
The carrier trapping region is preferably spaced apart from the bottom of the substrate by at least 1 micron or more to prevent the generation of parasitic channels on the substrate surface at the bottom. It is better to form the Considering the penetration distance of α rays into the substrate, it is sufficient to provide the depth within about 25 microns or less.

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

第1図は本発明において使用される半導体記憶装置の回
路図、第2図はそれを半導体集積回路として構成した時
の半導体基板上面パターン図、第3図は、本発明の一実
施例によるメモリセル構造を示す断面図であり、第2図
の曹−厘視断面に相当する。又第4図は本発明の詳細な
説明するための信号レベルの状態図を示している。 10・・・半導体基板、11・・・キャリヤ捕捉用N+
型領域、12A・・・チャンネル領域、15・・・固定
電位線、17・・・ワード線、18・・・ビット線、1
9・・・デプリーション領域、M・・・メモリセル、B
・・・ビー)線、W・・・ワード線、S・・・センスア
ンプ、QrmQ* 、Qs・・・絶縁ゲート型トランジ
スタ、C・・・情報記憶用コンデンサ。 (91−リnI: /θ −296−
FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor memory device used in the present invention, FIG. 2 is a top pattern diagram of a semiconductor substrate when it is configured as a semiconductor integrated circuit, and FIG. 3 is a memory according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cell structure, and corresponds to the Cao-Lian cross section in FIG. 2. Further, FIG. 4 shows a signal level state diagram for explaining the present invention in detail. 10... Semiconductor substrate, 11... N+ for carrier capture
Type region, 12A... Channel region, 15... Fixed potential line, 17... Word line, 18... Bit line, 1
9... Depletion region, M... Memory cell, B
... B) line, W... word line, S... sense amplifier, QrmQ*, Qs... insulated gate transistor, C... information storage capacitor. (91-linI: /θ -296-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.1対のビット線に夫々絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタと情報蓄積用コンデンサの直列回路が複数個接続
され、該ビット線にセンスアンプが接続されてなる記憶
回路を一枚の半導体基板に形成してなる半導体記憶装置
において、少なくともビット線が形成されている基板表
面部分下の上記基板内にキャリア捕捉領域が設けられて
なることを特徴とする半導体記憶装置。
1. A memory circuit is formed on a single semiconductor substrate, in which a plurality of series circuits of insulated gate field effect transistors and information storage capacitors are connected to a pair of bit lines, and a sense amplifier is connected to the bit lines. 1. A semiconductor memory device comprising: a carrier trapping region provided in the substrate at least below a surface portion of the substrate where a bit line is formed.
JP60099565A 1985-05-13 1985-05-13 Semiconductor memory device Pending JPS60258955A (en)

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