JPS6053470B2 - Manufacturing method of semiconductor memory - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor memoryInfo
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- JPS6053470B2 JPS6053470B2 JP51066531A JP6653176A JPS6053470B2 JP S6053470 B2 JPS6053470 B2 JP S6053470B2 JP 51066531 A JP51066531 A JP 51066531A JP 6653176 A JP6653176 A JP 6653176A JP S6053470 B2 JPS6053470 B2 JP S6053470B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体基板表面に形成されたコンデンサを回路
部品として含む半導体装置に関し、特に半導体MOS型
メモリセルの特性改良のための製造方法に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a semiconductor device including a capacitor formed on the surface of a semiconductor substrate as a circuit component, and particularly relates to a manufacturing method for improving the characteristics of a semiconductor MOS type memory cell. be.
第3図は従来のMOS型メモリセル断面構造を示した図
である。FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional MOS type memory cell.
第3図のように、転送ゲート電極5と、蓄積ゲート電極
4が重なつている例として、エレクトロニクス?〔7〕
第77頁2(b)(1976年4月)(ElectrO
nicsAprill、1976)に示されている技術
がある。As shown in FIG. 3, an example in which the transfer gate electrode 5 and the storage gate electrode 4 overlap is electronics? [7]
77 page 2(b) (April 1976) (ElectrO
nicsAprill, 1976).
しかし、当該技術にはリーク電流防止の為に不純物層を
設ける等は、全く記載されていない。第3図において1
は半導体基板、2は酸化膜等の絶縁膜、3は拡散層、4
,5はゲート電極、6はゲート絶縁膜、7は絶縁膜を示
し、ゲート電極4に電圧を印加して基板1の表面に反転
層38を形成せしめ、ゲート電極4と反転層38で構成
される容量部分にメモリ情報をたくわえている。However, this technique does not describe at all the provision of an impurity layer to prevent leakage current. In Figure 3, 1
is a semiconductor substrate, 2 is an insulating film such as an oxide film, 3 is a diffusion layer, 4
, 5 is a gate electrode, 6 is a gate insulating film, and 7 is an insulating film.A voltage is applied to the gate electrode 4 to form an inversion layer 38 on the surface of the substrate 1. Memory information is stored in the capacity section.
ゲート電極5に電圧を印加することにより、メモリ情報
を容量部分に転送する。このような従来構造をもつメモ
リセルにおいて、最も問題となる点は反転層38と基板
1の間にいわゆるPN接合リーク電流およびゲート電極
5のゲート下部の基板1の表面を流れるリーク電流によ
り、反転層38にたくわえられたメモリ情報がなくなつ
てしまうことである。第4図は、別の従来例を示す断面
図である。By applying a voltage to the gate electrode 5, memory information is transferred to the capacitive portion. In a memory cell having such a conventional structure, the most problematic point is the so-called PN junction leakage current between the inversion layer 38 and the substrate 1 and the leakage current flowing through the surface of the substrate 1 under the gate of the gate electrode 5. The memory information stored in layer 38 will be lost. FIG. 4 is a sectional view showing another conventional example.
当該技術は、反転層38のかわりに不純物層48を用い
ている。ゲート電極44,45は重なつておらず、高集
積化に適さず、また、リーク電流防止にも充分な効果が
得られない。当該技術は、特開−昭50−125684
号公報に開示されいる。また、同じメモリセルではある
が、ゲートが一体となつていわゆるCCRAMに関する
技術として、アル●エフ●タスチ他「チャージ●カツプ
ルド●ラム●セル●コンセプト」アイ●イー●イーー●
イー、トランザクションズ オン エレクトロン デバ
イシイズ231!C2l97師2月.(ALF.TAS
CH「Thecharge−COupledRAMCe
llCOncept」 ■EEETR7VsJSACT
IONSONELETRONDEVICESl■0L.
ED−23、NO.23FEBRUARYl976)が
ある。しカルながら、当該技術は、ゲート電極を2つ設
ける本願発明等とは全く異なる技術であることは明らか
である。This technique uses an impurity layer 48 instead of the inversion layer 38. The gate electrodes 44 and 45 do not overlap, making it unsuitable for high integration, and also not providing a sufficient effect in preventing leakage current. The technology is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 50-125684.
It is disclosed in the publication No. In addition, although it is the same memory cell, the gate is integrated into a so-called CCRAM, and as a technology related to so-called CCRAM, ``Charge Coupled RAM Cell Concept'' by Al F Tasti et al.
E, Transactions on Electron Devices 231! C2l97 Rev. February. (ALF.TAS
CH “Thecharge-CoupledRAMCe
llCOcept” ■EEETR7VsJSACT
IONSONELETRONDEVICESl■0L.
ED-23, NO. 23FEBRUARY1976). However, it is clear that this technique is completely different from the present invention in which two gate electrodes are provided.
上記技術には、ゲート電極を一体として形成す4る為の
技術が開示されている。The above technique discloses a technique for integrally forming the gate electrode.
特に不純物導入によるポテンシャルの変更が開示されて
いる。〔発明の目的〕本発明の目的は、このような従来
技術の問題点を構造的に大幅改善を行なうことである。In particular, changing the potential by introducing impurities is disclosed. [Object of the Invention] An object of the present invention is to significantly improve the structure of the problems of the prior art.
すなわち本願発明は、情報蓄積時間を長くし、更に高集
積化を図ることにより動作の高速化をも目的とするもの
である。That is, the present invention aims to increase the speed of operation by lengthening the information storage time and achieving higher integration.
上記目的を達成する為、本発明では、不純物層8,9を
自己整合的に設けるものである。In order to achieve the above object, the present invention provides impurity layers 8 and 9 in a self-aligned manner.
第1図は本発明のMOS型メモリセルの断面構造を示し
たものであり、8,9の不純物層を自己)整合的に夫々
4,5のゲート電極下の挿入していることが本発明の特
徴である。FIG. 1 shows the cross-sectional structure of a MOS type memory cell according to the present invention, and the present invention shows that impurity layers 8 and 9 are inserted under gate electrodes 4 and 5 in a self-aligned manner. It is a characteristic of
以下本発明のメモリセルの構造および製造方法を実施例
を用いて説明する。The structure and manufacturing method of the memory cell of the present invention will be explained below using examples.
第1図は本発明により製造された装置を示すものであり
、第2図は本発明による製造方法を示す。FIG. 1 shows a device manufactured according to the invention, and FIG. 2 shows a manufacturing method according to the invention.
基板1と異なる導電型不純物層8を形成することにより
PN接合リーク電流を1〜2桁小さくできメモリ情報蓄
積時間を長くでき、特性を改善することができる。反転
層のリーク電流を小さくするためには上記不純物層はメ
モリの動作状態で空乏化してはならない。したがつて不
純物層を形成するために注入されるべき不純物層Qdは
、メモリ・ノード及び不純物層にストアされる電圧、V
M(v)および基板バイアス電圧、VBB(V)に対し
て次のような関係を満たさなければならない。ここで
ES:半導体基板の誘電率
q:単位電荷量
NB:基板不純物濃度
通常Si基板を用いるメモリにおいては、NB=151
5個G−3程度のものを用い、1VM]3(v) ■B
B≧−2(v)の値を使用するため、Qdの値は次のよ
うな範囲となる。By forming the impurity layer 8 of a conductivity type different from that of the substrate 1, the PN junction leakage current can be reduced by one to two orders of magnitude, the memory information storage time can be lengthened, and the characteristics can be improved. In order to reduce the leakage current of the inversion layer, the impurity layer must not be depleted in the operating state of the memory. Therefore, the impurity layer Qd to be implanted to form the impurity layer has a voltage stored in the memory node and the impurity layer, V
The following relationship must be satisfied for M(v) and the substrate bias voltage, VBB(V). Here, ES: dielectric constant q of semiconductor substrate: unit charge NB: substrate impurity concentration In a memory using a normal Si substrate, NB=151
Use 5 pieces of about G-3, 1VM] 3 (v) ■B
Since the value of B≧−2(v) is used, the value of Qd is in the following range.
Qd≧2.5×1011(cl−2)十分な効果を
得るには不純物濃度としてこの程度以上が好ましい。Qd≧2.5×10 11 (cl-2) In order to obtain a sufficient effect, the impurity concentration is preferably at least this level.
不純物層の形成法としては、SiO2を通しての不純物
のイオン打込み、Si基板1への直接の不純物イオン打
込み、不純物拡散およびSiO2からの拡散等の技術を
使用することができる。As a method for forming the impurity layer, techniques such as impurity ion implantation through SiO2, direct impurity ion implantation into the Si substrate 1, impurity diffusion, and diffusion from SiO2 can be used.
さらに、基板と同導電型不純物層9を形成することによ
り、ゲート電極5に電圧が印加されない時の5の下部基
板表面を流れるリーク電流を遮断できるようなしきい電
圧とすることが可能である。Furthermore, by forming an impurity layer 9 of the same conductivity type as the substrate, it is possible to provide a threshold voltage that can block leakage current flowing through the surface of the lower substrate 5 when no voltage is applied to the gate electrode 5.
そのため、メモリ情報蓄積時間を長くでき、特性を改善
することができる。すなわち、例えば情報蓄積時間が長
くなると、再書込み(リフレッシュの周期を長くするこ
とができる。従つて、全体の動作に対する再書込みの比
率が低下する。これは、使用する側からすれば、動作速
度が向上したのと同じことになる。回路自体の高速化は
、微細化によつて可能になるが、微細化すると情報電荷
量が減少する為、再書込み周期が短くなる。Therefore, the memory information storage time can be lengthened and the characteristics can be improved. In other words, for example, if the information storage time becomes longer, the rewriting (refreshing) cycle can be lengthened.Therefore, the ratio of rewriting to the overall operation decreases.From the user's perspective, this reduces the operating speed. This is the same as an improvement in the speed of the circuit itself.Although miniaturization makes it possible to increase the speed of the circuit itself, miniaturization reduces the amount of information charge and therefore shortens the rewrite cycle.
そこで本発明の構成が重要になつてくるのである。次に
第1図に示した構造をもつメモリセルの製造方法を第2
図を用いて説明する。Therefore, the structure of the present invention becomes important. Next, a second method for manufacturing a memory cell having the structure shown in FIG.
This will be explained using figures.
まず基板不純物濃度1015C711!−3程度のP型
基板10を用い一般のLOCOS法により表面を酸化し
、1μm程度の酸化膜11を形成する。その後、100
0A程度の蓄積部のゲート絶縁膜(SiO2)12を形
成し、12を通して2.5×1011c7I−2程度の
Asをイオン打込みし、N一層13を形成する(a図)
。表面にCVD法により4000A程度のPOly−S
iを形成し、POly−Siに抵抗低減のためリンドー
プを行ない、通常の写真食刻法により蓄積部ゲート電極
14を形成する。表面を1000A程度酸化膜し、絶縁
膜15を形成し、14,15をマスクとする自己整合法
により4×1011d−2程度のボロンをイオン打込み
し、P+層16を形成する(b図)。表面にCVD法に
より4000A程度のPOly−Siを形成し、写真食
刻法により転送部ゲート電極17を形成する。17をマ
スクとする自己整合的により深さ0.5PWL程度の拡
散層のN+層18を形成する(c図)。First, the substrate impurity concentration is 1015C711! Using a P-type substrate 10 of about -3, the surface is oxidized by the general LOCOS method to form an oxide film 11 of about 1 μm. Then 100
A gate insulating film (SiO2) 12 of about 0 A is formed in the storage section, and As ions of about 2.5×1011c7I-2 are ion-implanted through 12 to form a single N layer 13 (Figure a).
. POly-S of about 4000A is coated on the surface by CVD method.
Then, POly-Si is doped with phosphorus to reduce its resistance, and a storage gate electrode 14 is formed by ordinary photolithography. An oxide film of about 1000 Å is formed on the surface, an insulating film 15 is formed, and boron ions of about 4×10 11 d−2 are ion-implanted by a self-alignment method using 14 and 15 as masks to form a P+ layer 16 (Figure b). POly-Si having a thickness of about 4000 A is formed on the surface by CVD, and a transfer section gate electrode 17 is formed by photolithography. An N+ layer 18, which is a diffusion layer, is formed to a depth of about 0.5 PWL in a self-aligned manner using 17 as a mask (Figure c).
表面にCVD法により5000A程度の絶縁膜19を形
成する。最後に、絶縁膜19に電極取り出し用穴をあけ
、AI等の金属電極20を形成する(d図)。なお、1
3の形成は不純物ドープ絶縁膜からの不純物拡散で行な
つてもよく、16の形成についても同様のことが可能で
ある。14,17間の絶縁膜には、ゲート間耐圧向上、
あるいは14と17間の寄生容量低減を目的としてCV
D法によるSiO2膜、Si3N4膜等の挿入も可能で
ある。13の不純物層としてはMの他にSbやPを用い
ることもできる。本発明の実施範囲は上記実施例に限定
されず、例えばn型基板を用いるPチャネル素子にも実
施可能である。An insulating film 19 of about 5000 A is formed on the surface by CVD. Finally, holes are made in the insulating film 19 for taking out the electrodes, and metal electrodes 20 such as AI are formed (see figure d). In addition, 1
The formation of 3 may be performed by impurity diffusion from an impurity-doped insulating film, and the same can be done for the formation of 16. The insulating film between 14 and 17 has improved gate-to-gate breakdown voltage,
Alternatively, for the purpose of reducing the parasitic capacitance between 14 and 17,
It is also possible to insert a SiO2 film, a Si3N4 film, etc. using the D method. In addition to M, Sb or P can also be used as the impurity layer 13. The scope of implementation of the present invention is not limited to the above embodiments, but can also be implemented, for example, to a P-channel device using an n-type substrate.
又メモリセルのみでなく、一時情報記憶手段として、あ
るいは光検出半導体装置の光検出素子としても使用可能
である。〔発明の効果〕
以上に説明したごとく、本発明によつて製造したメモリ
セルは従来のメモリセルに比べて、メモリ情報蓄積時間
を1〜2桁改善できるとともに、極めて高集積化に適し
た、すなわち、蓄積ゲート・電極、転送ゲート電極をマ
スクとする自己整合法によりメモリセルを製造すること
ができる。Moreover, it can be used not only as a memory cell but also as a temporary information storage means or as a photodetection element of a photodetection semiconductor device. [Effects of the Invention] As explained above, the memory cell manufactured according to the present invention can improve memory information storage time by one to two orders of magnitude compared to conventional memory cells, and is extremely suitable for high integration. That is, a memory cell can be manufactured by a self-alignment method using the storage gate/electrode and the transfer gate electrode as a mask.
よつて、メモリの高速化をも達成することができる。Therefore, speeding up of memory can also be achieved.
第1図は本発明によつて製造したメモリセルを)示す図
、第2図は本発明ばよるメモリセルの製造方法を示す図
、第3図及び第4図は、従来のメモリセルを示す断面図
である。FIG. 1 is a diagram showing a memory cell manufactured according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a method for manufacturing a memory cell according to the present invention, and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing a conventional memory cell. FIG.
Claims (1)
造方法。 (a)半導体基板に厚い酸化膜を形成する工程。 (b)イオン打込み法により上記基板に上記厚い酸化膜
と自己整合的に、Q_d≧√(2εs・qN_B)√(
|V_M|+|V_B_B)・1/q(個cm^−^2
)ここで εs:半導体基板の誘電率 q:単位電荷量 N_B:基板不純物濃度 なる量の上記半導体基板の導電型と逆導電型の不純物を
導入する工程。 (c)上記半導体基板上にpoly−siを形成し、蓄
積部ゲート電極を形成する工程。 (d)上記蓄積部ゲート電極と自己整合的に上記基板全
面にイオン打込みして、上記半導体基板の導電型と同一
導電型の不純物を導入する工程。 (e)全面にpoly−siを形成し、転送部ゲート電
極を上記蓄積部ゲートとすくなくともその一部が重なる
ように形成する工程。(f)上記転送部ゲート電極と自
己整合的に上記基板表面に不純物拡散して、上記半導体
基板の導電型と逆導電型の不純物を導入することにより
、拡散層を形成する工程。(g)上記半導体基板全面に
絶縁膜を設け、該絶縁膜に電極取り出し用穴をあけ、金
属配線を形成する工程。[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a semiconductor memory characterized by including the following steps. (a) Step of forming a thick oxide film on a semiconductor substrate. (b) Q_d≧√(2εs・qN_B)√(
|V_M|+|V_B_B)・1/q(pcs cm^-^2
) Here, εs: dielectric constant q of semiconductor substrate: unit charge amount N_B: substrate impurity concentration Step of introducing an amount of an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. (c) A step of forming poly-Si on the semiconductor substrate to form a storage portion gate electrode. (d) A step of implanting ions into the entire surface of the substrate in self-alignment with the storage gate electrode to introduce an impurity having the same conductivity type as that of the semiconductor substrate. (e) A step of forming poly-Si on the entire surface and forming the transfer section gate electrode so that at least a part thereof overlaps with the storage section gate. (f) forming a diffusion layer by diffusing an impurity into the surface of the substrate in a self-aligned manner with the transfer section gate electrode to introduce an impurity of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate; (g) A step of providing an insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate, making holes for taking out electrodes in the insulating film, and forming metal wiring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51066531A JPS6053470B2 (en) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | Manufacturing method of semiconductor memory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP51066531A JPS6053470B2 (en) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | Manufacturing method of semiconductor memory |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60070903A Division JPS611047A (en) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | Semiconductor memory |
Publications (2)
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JPS52149988A JPS52149988A (en) | 1977-12-13 |
JPS6053470B2 true JPS6053470B2 (en) | 1985-11-26 |
Family
ID=13318550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51066531A Expired JPS6053470B2 (en) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | Manufacturing method of semiconductor memory |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6053470B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3032632A1 (en) * | 1980-08-29 | 1982-04-08 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | METHOD FOR PRODUCING INTEGRATED DYNAMIC RAM INTRANSISTOR MEMORY CELLS |
DE3046218C2 (en) * | 1980-12-08 | 1982-09-02 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Method for producing a single transistor memory cell using double silicon technology |
-
1976
- 1976-06-09 JP JP51066531A patent/JPS6053470B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS52149988A (en) | 1977-12-13 |
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