JPS603787B2 - 1トランジスタ記憶素子とその製造方法 - Google Patents

1トランジスタ記憶素子とその製造方法

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JPS603787B2
JPS603787B2 JP53119044A JP11904478A JPS603787B2 JP S603787 B2 JPS603787 B2 JP S603787B2 JP 53119044 A JP53119044 A JP 53119044A JP 11904478 A JP11904478 A JP 11904478A JP S603787 B2 JPS603787 B2 JP S603787B2
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JP
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conductive layer
transistor
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JP53119044A
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クルト・ホフマン
ライナ−・ジグツシユ
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Siemens AG
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C11/403Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells with charge regeneration common to a multiplicity of memory cells, i.e. external refresh
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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
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一つの半導体基層内にソース領域とドレン領
域となる基層に対して反対導電形にドープされた領域が
あり、ビット線はソース領域に連結された帯状の反対導
電形にドープされた半導体領域として構成され、半導体
基層の表面に絶縁して設けられたゲート電極がワード線
を介して制御される選択MIS電界効果トランジスタと
メモリコンデンサとから成る1トランジスタ記憶素子と
その製造方法に関するものである。
この種の記憶素子は例えば“瓜EEJoumalofS
elid−StateCircuits”SC−8〔5
〕(1973)、P.319−323特にそのFig.
2およびFig.4により公知である。
ここに示されているものでは記憶素子区域でビット線を
横切るワード線がトランジスタのゲート電極を覆う絶縁
層上に置かれ絶縁層に設けられた接触孔を通してゲート
電極に接触する金属導体路として礎成されている。この
構造では接触孔が記憶素子面で占めている面積が記憶素
子の小型化を妨げる。この発明の目的は占有面積をでき
るだけ4・さくすることができる1トランジスタ記憶素
子を提供することである。
この目的は冒頭に挙げた記憶素子においてワード線を絶
縁層によって半導体基層の表面から隔離されて設けられ
た絶縁層のソースとドレンを結ぶ方向に垂直に延びた帯
状の第一部分から構成し、この帯状部分の一区分がゲー
ト電極の少くとも一部を構成しその縁端がチャネル領域
のソース領域とドレン領域に対する境界を定めるように
し、ソース領域はワード線にほぼ平行に延びている接続
端子区域を通してほぼソースとドレンを結ぶ方向に平行
しているがソース・ドレン区間からは外れているビット
線と結合することによって達成される。この発明によっ
て得られる主な利点はワード線とゲート電極が同一の導
電層から構成されることにより選択トランジスタの制御
のために異つた導電面の間を結ぶ接触孔を設ける必要が
なくなることである。
この場合ゲート電極は同時に電界効果トランジスタのソ
ース領域とドレン領域をチャネル領域に対して限定する
ためのドーピングマスクを形成する。この発明による1
トランジスタ記憶素子は特許請求の範囲第2項に示され
ているようにメモリコンデンサも接触孔無いこ選択トラ
ンジスタのドレン領域と規準電位線とに接続されている
構造とすることができる。
図面を参照してこの発明による記憶素子とその製造方法
を詳細に説明する。
第1図および第2図において1はp形にドープされた半
導体特にシリコンの基層でありその表面部分にn+形に
ドーブされた領域2と3が選択トランジスタTのソース
領域とドレン領域とに設けられている。
これらのソースとドレンの間にあるチャネル領域4の上
にはゲート酸化物絶縁層5によって基層1から隔離され
ている導電層から作られたゲート電極6が設けられてい
る。この電極は第1図において紙面に垂直に延びその全
長に亘つて基層1から絶縁されたワード線WLの一部分
である。ソース領域2は第2図の左側に示されているn
十形にドープされた接続端子区域7を通して基層1の表
面に設けられたn+ドープ領域BLと結合される。この
BLは第1図には水平に延びた条帯として示されている
。条帯BLはビット線となるもので終端に接続端子8を
備える。ワード線WLの終端には接続端子9が設けられ
ている。第1図に示すようにビット線BLとワード線W
Lは約90o の角度で交叉し、ビット線BLは第2図
に示すように半導体基層1の表面部分に設けられワード
線は基層1の上方に置かれている。これらの線の間には
半導体層1を覆う絶縁層がありこの層はチャネル領域4
の上では薄いゲート酸化物層5となりビット線BLの上
では厚いフィールド酸化物層10に移行する。接続端子
区域7をワード線にほぼ平行に設けることによりビット
線BLをソース・ドレン間隔の対称線から側方に距離V
だけずらしておくことができる。ワード線WLの一区分
6はトランジスタTのチャネル領域のソース領域2とド
レン領域3に対する境界を決定する。第2図にドレン領
域3に接して破線で示されているn十形にドーブされた
表面領域11はメモリコンデンサCの一つの電極を構成
しそれに対向する接地された電極は第1図および第2図
に示された実施例では上記の導電層の第二部分12から
成り、第1図に対角線を引いて示すように矩形表面を持
つ。この第二部分12に連結されている導電層の第三部
分13は規準電位線となるもので帯状に作られワード線
WLに平行し終端に接続端子14を備える。第二部分1
2は半導体層1の表面から薄い絶縁層5によって融離さ
れるのに対して第三部分13は主として厚いフィールド
酸化物層15によって絶縁される。この層はメモリコン
デンサCの電極11と12の範囲では薄い絶縁層5に移
行している。接続端子14に導かれる規準電位がメモリ
コンデンサCの電極11の範囲内の半導体層1の表面電
位より充分高く選ばれている場合にはn+ドープ領域1
1を省略することができる。この場合基層1の表面に反
転層16が形成されこの層は領域11の電極としての機
能を完全に果す。上記の構成の1トランジスタ記憶素子
を一つの半導体基層上に行列配置すると一つの行に配列
された総ての素子に対してビット線が共通になりワード
線と規準電位線の方は一つの列に配列された総ての素子
に対して共通となる。
共通ビット線はその接続端子区域7を通して一つの行の
総ての素子に接続されるのに対し一つの列に配列された
総ての素子のトランジスタのゲート電極6は一つのワー
ド線WLの異つた区分から構成されこれらの素子の電極
12は一つの規準電位線を形成する。メモリ面積を更に
縮小するためには一つの共通規準電位線を規準電位から
切り離し次の列に対する共通ワード線として使用するの
が効果的である。この記憶素子はそのソース領域、ドレ
ン領域および接続端子区域2,3,7ならびに電極区域
11,12が導線13に対して同じ列に属するメモリ素
子の対応部分がワード線WLに対して設けられているの
と同様に設けられている。両方の列はそれぞれのワード
線に規定された電圧を印加することにより情報の書込み
または議出しのために選択されるからそれぞれの行の間
に不必要な影響が生ずることはない。ゲート電極6と規
準電位に接続されるメモリコンデンサCの対電極および
規準電位線を構成する導電層は高濃度にドープされた半
導体材料特に多結晶シリコンで作るのが有利であるが導
電層を金属層例えばアルミニウム層とすることも可能で
ある。
記憶素子の動作に際してはビット線に加えられた例えば
5Vの信号電圧によって表わされる論理“1”が第1図
第2図に示された記憶素子のワード線に同じく5Vの電
圧を加えて選定トランジスタを導適状態に移し、信号電
圧を部分7,2,4,3を通してメモリコンデンサの電
極11または反転層16に導くことによって書込まれる
コンデンサCはこれによって充電されワード線上の信号
の遮断によるトランジスタTの阻止状態移行後情報を蓄
積する。蓄積された情報の謙出し‘こ際してはビット線
BLがまず“1”と“0”を蓄積するときの二つの電位
の中間の電位に移された後コンデンサCの充電状態鰍こ
応じてコンデンサCとビット線BLの容量との間に電荷
の移動が行われる。これによりビット線BLの電位が正
または負の向きに変化してこの変化は別々に計測するこ
とができる。この発明による記憶素子は第3図に示すよ
うに次の工程で製作すると有利である。
抵抗率200伽のp形シリコン層を出発材料としその表
面を300乃至60仇の厚さの厚いSi02絶縁層1
8で覆う(第3a図)。この層に写真蝕刻によって孔1
9を設け第一ドーピング工程においてこの孔を通して基
層に対して反対導電形の帯状表面区域20を作る。この
区域がビット線となる。このドーピング工程では20乃
至50kVに加速されたリンまたはヒ素のイオン11を
使用し1流当り5×1び5乃至1×1び6の面濃度で注
入する。(第3b図)。イオン注入の代りに拡散による
ことも可能である。注入された不純物イオンは900乃
至100000の温度において酸素雰囲気中で活性化さ
れる。その際注入区域20が半導体基層1内部に向って
拡がり新しくSi02層2 1が孔1 9内に形成され
る(第3c図)。写真蝕刻によりトランジスタTのソー
ス領域、ドレン領域および懐続端子区域2,3,7の外
チャネル領域4を包含する孔19を作った後続〈酸化工
程において厚さ30乃至6仇肌の厚いゲート酸化物層2
3を設ける(第3d図)。続いて厚さ400乃至60仇
肌の厚い多結晶シリコン層を全面的に設け写真蝕刻によ
りワード線WLとゲート電極6となる部分を残してその
他の部分を除去する(第3e図)。最後にイオン流12
を使用するドーピング工程においてリンまたはヒ素のイ
オンを80乃至120kVの加速電圧、1の当り5×1
び5乃至lxlぴ6の面密度でゲート酸化物層だけで覆
われている半導体層部分に注入する。これによって選択
トランジスタTのn+形にドープされたソース領域、ド
レン領域および接続端子区域2,3,7が形成され、そ
の際ゲ−ト電極6となるワード線WLの部分がドーピン
グマスクとして使用される。注入イオンは900乃至l
ooぴ0の温度で活性化される。その後表面全体に厚さ
300乃至40仇机の厚いSi02層24を析出させる
(第3f図)。上記の方法を拡張して孔22がメモリコ
ンデンサCの電極12の設置場所をも包含し右側の縁端
22aまで拡がっているようにすることができる(第3
d図)。ゲート酸化物層で覆われた孔22−22a内部
には導電層を部分的に除去した後第3e図に示すように
メモリコンデンサCの電極12となる導電層の第二部分
と規準電位線を構成するその第三部分が残る。更に一つ
の変形として孔19の外に第3b図に示すような孔1
9aを設けビット線BLとなる領域20のドーピングと
同時に孔19aを通してn+形にドープされた領域11
を形成させることができる。
その領域は半導体層1の表面に設けられトランジスタT
のドレン領域と結合されたメモリコンデンサ電極を構成
する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一つの実施例の平面図、第2図は第
1図のD−0線に沿う断面図、第3図は第1図第2図の
記憶素子の製造過程の各段階においての処理品の断面を
示すもので1は半導体基層、2と3は選択トランジスタ
Tのソースおよびドレンとなる反転ドープ表面領域、4
はチャネル領域、6はゲート電極、Cはメモリコンデン
サ、WLはワ−ド線、BLはビット線である。 Fi9.1 Fi9.2 Fi9.3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ワード線が絶縁層によって半導体基層の表面から隔
    離されて設けられた導電層のソースとドレンを結ぶ方向
    に垂直に延びた帯状の第一部分から成り、この帯状成分
    の一区分がゲート電極の少くとも一部を構成しその縁端
    がチヤネル領域のソース領域とドレン領域に対する境界
    を定めていること、ソース領域がワード線にほぼ平行に
    延びている接続端子区域を通してほぼソースとドレンを
    結ぶ方向に平行しているがソース・ドレン区間からは外
    れているビツト線と結合されていることを特徴とする半
    導体基層内にトランジスタのソース領域とドレン領域と
    なる基層に対して反対導電形にドープされた領域があり
    、ビツト線はソース領域に連結された帯状の反対導電形
    にドープされた半導体領域として構成され、半導体基層
    の表面に絶縁して設けられたゲート電極がワード線を介
    して制御される選択MIS電界効果トランジスタとメモ
    リコンデンサとから成る1トランジスタ記憶素子。 2 導電層の第二部分がメモリコンデンサの一つの電極
    を構成し、その第三部分が第二部分と結合された帯状の
    規準電位線を構成することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の記憶素子。 3 第一記憶素子群の各素子のトランジスタのソース領
    域がこの群の共通ビツト線となっている反対導電形の帯
    状部分と結合されていること、第二記憶素子群の各素子
    の導電層の第一の部分がこの群の共通ワード線となって
    おり、記憶素子の多数が一つの半導体基層に作られてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
    記載の記憶素子。 4 第二記憶素子群の各素子の導電層の第三の部分がこ
    の群の共通規準電位線を構成していることを特徴とする
    特許請求の範囲第3項記載の半導体記憶素子。 5 第二記憶素子群の各素子の導電層の第三の部分が規
    準電位から遮断することが可能であって他の記憶素子群
    の共通ワード線となることも特徴とする特許請求の範囲
    第4項記載の半導体素子。 6 導電層が高濃度ドープされた半導体材料特に多結晶
    シリコンから成ることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項ないし第3項のいずれかに記載の記憶素子。 7 ドープされている半導体基層1を絶縁層18で覆い
    この絶縁層に孔19を設けこの孔を通して反対導電形に
    ドープされたビツト線20を第一ドーピング工程におい
    て形成されること、連続した絶縁層21を新たに作った
    後この層にトランジスタのソース領域、ドレン領域、チ
    ヤネル領域および接続端子区域を包含する孔22を設け
    ること、この孔内の半導体基層表面を薄い絶縁層23で
    覆った後その上に全面的に導電層を設けマスクエツチン
    グによってワード線となる第一部分6を残してその他の
    部分を除去すること、薄い絶縁層23で覆われている区
    域に導電層の第一部分をドーピングマスクとしてイオン
    を注入してソース領域、ドレン領域および接続端子区域
    のドーピングを実施することを特徴とする1トランジス
    タ記憶素子の製造方法。 87ドープされている半導体基層1を絶縁層18で覆い
    この絶縁層に孔を設けこの孔を通して反対導電形にドー
    プされたビツト線20と必要に応じてメモリコンデンサ
    の電極11とを第一ドーピング工程において形成させる
    こと、連続した絶縁層21を新たに作った後この層にト
    ランジスタのソース領域、ドレン領域および接続端子区
    域の外メモリコンデンサの電極12をも包含する孔22
    ,22aを設けること、この孔内の半導体基層表面を薄
    い絶縁層23で覆った後その上に全面的に導電層を設け
    マスクエツチングによりワード線となる第一の部分、メ
    モリコンデンサの電極12となる第二の部分および規準
    電位線となる第三の部分を残してその他の部分を除去す
    ること、薄い絶縁層23で覆われている区域に導電層の
    第一部分と第二部分をドーピングマスクとしてイオンを
    注入してソース領域、ドレン領域および接続端子区域の
    ドーピングを実施することを特徴とする1トランジスタ
    記憶素子の製造方法。
JP53119044A 1977-09-28 1978-09-27 1トランジスタ記憶素子とその製造方法 Expired JPS603787B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772743662 DE2743662A1 (de) 1977-09-28 1977-09-28 Ein-transistor-speicherelement und verfahren zu seiner herstellung
DE2743662.0 1977-09-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5458383A JPS5458383A (en) 1979-05-11
JPS603787B2 true JPS603787B2 (ja) 1985-01-30

Family

ID=6020137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP53119044A Expired JPS603787B2 (ja) 1977-09-28 1978-09-27 1トランジスタ記憶素子とその製造方法

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US (1) US4208670A (ja)
JP (1) JPS603787B2 (ja)
DE (1) DE2743662A1 (ja)
FR (1) FR2404894A1 (ja)
GB (1) GB2005076B (ja)

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Also Published As

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FR2404894B1 (ja) 1984-10-26
GB2005076B (en) 1982-03-17
JPS5458383A (en) 1979-05-11
FR2404894A1 (fr) 1979-04-27
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