JPS6120148B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6120148B2
JPS6120148B2 JP52060252A JP6025277A JPS6120148B2 JP S6120148 B2 JPS6120148 B2 JP S6120148B2 JP 52060252 A JP52060252 A JP 52060252A JP 6025277 A JP6025277 A JP 6025277A JP S6120148 B2 JPS6120148 B2 JP S6120148B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data line
transistor
region
capacitance
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP52060252A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS53144692A (en
Inventor
Toshio Oota
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
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP6025277A priority Critical patent/JPS53144692A/ja
Publication of JPS53144692A publication Critical patent/JPS53144692A/ja
Publication of JPS6120148B2 publication Critical patent/JPS6120148B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

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

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改良された構造を有する半導体メモリ
ー装置に関するものである。
半導体メモリー装置のメモリーセル構成は用途
により種々のものがあり、特にMOS型半導体メ
モリー装置においては、3個、4個及び6個の
MOS電界効果型トランジスタ(以下MOSTと略
記する)で構成されたものに大別される。
しかし、最近になつて1個のMOSTと1個の
コンデンサーにより構成されコンデンサーに蓄積
された微少電荷を高感度センスアツプで検出する
1トランジスタ/セル方式のメモリーが開発され
実際の装置に使用される様になつて来た。この1
トランジスタ/セル方式のメモリーの特徴として
は、単位メモリーセルが本質的に小さくできるの
で、大容量のメモリーセルが容易に実現できるこ
とである。この為、最近の大型コンピユータ等に
見られる大きなシステムの開発に伴つて今後益々
1トランジスタ/セル方式への移行という傾向は
大きくなつてくることが予想される。そして、こ
の方式のメモリー装置においても単位メモリーセ
ルをより小さくしてメモリー容量を上げる為、
種々の研究がなされている。
1トランジスタ/セル方式メモリー装置の動作
原理はデータラインを経由して送られて来た情報
がデータラインに接続された所定のアドレスの
MOSTのゲート電極の開閉によりコンデンサー
に電荷量として蓄積、保持されるこのコンデンサ
ーの主な容量としては半導体基板上に絶縁膜を設
け、その上部に導電性金属を配置した構造による
前記導電性金属層と半導体基板表面に形成される
反転層間の絶縁膜の容量及び反転層と半導体基板
間の空乏層容量である。そしてこのコンデンサー
は、できるだけ容量が大きい方が電荷の蓄積量が
多くなり、情報を正確に記憶し、保持できるので
この容量を大きくすることが必要となる。
第1図は従来構造の1トランジスタ/セル方式
のメモリーセルの平面図a図及びa図のA−
A′断面図である。
基板濃度1015原子/cm3程度のP型シリコン基板
111の表面にメモリーセルを構成するMOST
のN型ドレイン拡散層(データラインも兼ねる)
102、N型ソース領域103が設けられ、ソー
スドレイン間に二酸化シリコンにより作られた
800Åの膜厚をもつゲート絶縁膜104が設けら
れ、ゲート絶縁膜上に多結晶シリコン電極105
が設けられ、この電極105はアルミニウム薄膜
により作られたアドレスライン111とコンタク
ト部113で接続されている。
一方、コンデンサーはゲート酸化膜成長工程で
同時成長される800Å程度のシリコン酸化膜10
6の上部に電源ラインの多結晶シリコン電極10
7を設けた構造となつており、この電極と電源電
圧によりシリコン基板表面に形成された反転層領
域108とで作られているコンデンサー106,
107,108で蓄積されていた電荷はアドレス
ライン111を介してゲート電極に送られた読み
出し信号により読み出され、データライン102
の電圧を変化させる。この場合データラインの容
量CDはデータライン102と半導体基板111
との空乏層容量及びチヤンネルストツパー領域1
09との空乏層容量からできている為レイアウト
の検討により容量の低減を計つてもそれ程大きな
効果は望めなかつた。
本発明は上記欠点を除去し、データライン容量
を小さくし、メモリーセル面積を小さくしかつ確
実な動作を行うことのできる半導体装置を提供す
るものである。
本発明は、半導体基板表面に形成されたMOS
電界効果トランジスタとコンデンサーとで構成さ
れた1トランジスタ/セル方式の半導体メモリー
装置において、各メモリーセルへ情報を授受する
データラインが厚い絶縁膜上に設けられた導電性
薄膜で形成され、該導電性薄膜はメモリーセルト
ランジスタのドレインに接続されていることを特
徴とする。
本発明の基礎となつている原理は次の通りであ
る。
一般に、センス電圧△Vは、コンデンサーに蓄
積された情報が読み出された時のデータラインの
電位の変化であり、この変化量をセンスアンプで
検出して情報の判定を行う。センス電圧△Vは次
式で表わされる。
△V=(VS−VD)1/1+C/C (1) ここでCD及びCSはそれぞれデータラインの全
浮遊容量及びメモリーセルの容量、VS及びVD
それぞれメモリーセルの情報書込み電圧及び情報
読み出し前のデータラインの電圧である。そして
この変化量△Vの判定に際して重要なことはセン
スアンプの感度には限界があり、現状では200m
V程度であるので、誤動作をなくすためにはでき
るだけ△Vの値を大きくする必要がある。この為
にはCD/CSを小さくするか蓄積電圧VSを大き
くしなければならないが、VSは供給電源電圧ま
で上がるのが限度であるので、結局セル設計又は
プロセス条件の検討によりCD/CSをできるだけ
小さくすることが重要となつてくる。
Sを大きくする為にはコンデンサーの絶縁膜
をうすくしたり、メモリーセル面積を広くするこ
とが考えられるが、この対策は絶縁膜破壊の危険
増加やセル面積の増加につながり、設計に際して
は両者のつり合いのとれた最適条件を見つけなけ
ればならない。
従来、このCDの値を決定するデータラインは
拡散法やイオン注入法による拡散層により形成さ
れていた為、その値は基板濃度、面積に決定さ
れ、特に選択酸化法のメモリー装置においては本
質的にデータラインがチヤンネルストツパー高濃
度領域に接している為データラインの容量増加は
大きくなる。
この対策として、データラインをフイールド酸
化膜上の導電性薄膜例えば多結晶シリコンで形成
すればCDの小さいデータラインが出来ることが
判つた。即ち、接合容量は、 Cd=SεgN/4φ (2) (ε:半導体基板の誘電率、φF:半導体基板の
フエルミレベル、q:単位電荷量、N:半導体基
板濃度、S:接合面積)として表わされ、基板濃
度1015原子/cm3程度のシリコン基板に形成された
拡散層の容量はCD1=1.2×10-4pF/μm2となる。
一方、厚いフイールド酸化膜上に形成された多
結晶シリコンの容量はフイールド酸化膜厚によつ
て決まり次式で表わされる。
Ct=Sε/t (3) (ε:絶縁膜誘電率、S:電極面積、t:フイ
ールド酸化膜厚)この場合の容量はフイールド酸
化膜厚1.3μm程度とすると CD2=2.7×10-5pF/μm2 (4) となりCDの値で55%改善される。
更に、拡散層の場合は、接合の押し込みが1〜
2μm程度ある為5μ幅の設計を行うと、実際は
接合面積で7〜9μmまで増加する。又、現在一
般に採用されている選択酸化法ではチヤンネルス
トツパーの高濃度不純物領域(N=1016〜1017
子/cm3)が接合の側面に接しているので、この部
分の容量はCD1=3〜7×10-4pF/μm2となり、
これらの効果を加えると拡散層により作られたデ
ータラインの容量は、 CD=CD1(1+α)+CD1×β ≒1.4×10-4+2×10-4 ≒3.4×10-4pF/μm2 (5) となり、容量減少効果は拡散層データラインに比
べ1/13と大幅な効果となつて現われることが判明
した。このことは単位メモリーセル容量を1/10程
度の面積で設計しても現状の情報伝達性能を維持
できることを意味しており、より大容量のメモリ
ー装置が容易に実現できる様になる。
次に本発明を実施例により説明する。
第2図は本発明の半導体装置の第1の実施例の
平面図(a図)及びa図のB−B′断面図である。
P型シリコン基板上にN型のソース領域203
ドレイン領域202、ゲート絶縁膜204、多結
晶シリコンゲート電極205が設けられて
MOSTを形成し、該ソース203の隣りに多結
晶シリコン層207、絶縁膜206、反転層20
8でメモリーセルのコンデンサー部が形成され
る。データラインはフイールド酸化膜210の上
に設けられた多結晶シリコン層202′により形
成される。
上記構造にするとデータラインの浮遊容量CD
は、(4)式で計算したように2.7×10-5pF/μm2
なり、従来品の容量3.4×10-4pF/μm2((5)式参
照)にべ容量CDは1けた小さくなる。従つてメ
モリーセルのコンデンサー部206の面積も小さ
くすることができる。同一性能を保持するときは
コンデンサー部の面積を1/10にすることも可能で
あるが、データラインの電圧変化を大きくし、誤
動作をより小さくするためにコンデンサー部の面
積1/2程度にするのが好ましい。
多結晶シリコン層のデータライン202′とト
ランジスタのドレイン領域202との接続はN+
型領域202″で行なつている。この方式は拡散
層が浅いのでP+型チヤンネルストツパー領域2
09とはほとんど接触していないため、この部分
の容量の増加は無視できる。
第3図は本発明の第2の実施例の断面図であ
る。
この実施例は、第2図に示した第1の実施例と
ほぼ同様の構造であるが、第1の実施例における
ソース領域203を反転層308で共用させ集積
度を上げている。この場合ゲート電極305が反
転層308の端部の上に重なりをしていないとト
ランジスタの伝達特性が低下し、コンデンサー部
306に蓄積された電荷がドレイン領域302に
伝わらず基板301を伝つて逃げる可能性があ
る。この損失を少なくし、トランジスタ領域と反
転層領域308との伝達特性を上げるために、ゲ
ート電極305が反転層領域308の端部の上で
重なるように、かつコンデンサー部の電極307
と接触しないようにゲート電極305を延長して
設けている。
第4図は、本発明の第3の実施例の断面図であ
る。
この実施例は第3図に示した第2の実施例とほ
ぼ同様の構造であるが、第2の実施例におけるド
レイン領域302をなくしN+型領域402″で共
用させている。この場合も前記第2の実施例と同
様に、N+型領域402″とトランジスタ領域との
伝達特性を上げ、損失を少なくするために、多結
晶シリコンのゲート電極405と多結晶シリコン
のデータライン402′とに重なりを設けてい
る。
以上詳細に説明したように本発明によればデー
タラインの浮遊容量を著しく小さくでき、メモリ
ーセルの面積を減少できるので集積度が高くかつ
データライン中での情報の消失が少ない、伝達特
性の良い半導体装置が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の1トランジスタ/セル方式のメ
モリーセルの平面図(a図)及びa図のA−
A′断面図(b図)、第2図は本発明の第1の実施
例の平面図(a図及びa図のB−B′断面図(b
図)、第3図は本発明の第2の実施例の縦断面
図、第4図は本発明の第3の実施例の断面図であ
る。 101,201,301,401……P型シリ
コン基板、102,202,302,402……
ドレイン領域、202′,302′,402′……
多結晶シリコン層(データライン)、202″,3
02″,402″……N型領域、3……ソース領
域、104,204,304,404……絶縁膜
(ゲート部)、105,205,305,405…
…多結晶シリコン層(ゲート部)、106,20
6,306,406……絶縁膜(コンデンサー
部)、107,207,307,407……多結
晶シリコン層(コンデンサー部)、108,20
8,308,408……反転層領域、109,2
09,309,409……P+チヤンネルストツ
パー領域、110,210,310,410……
フイールド絶縁膜、111,211,311,4
11……アルミニウム薄膜(アドレスライン)、
112,212,312,412……素子保護用
表面絶縁膜、113,313,413……アルミ
ニウム−多結晶シリコンのコンタクト部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板の一導電型領域の表面に形成され
    たMOS電界効果型トランジスタとコンデンサと
    で構成された1トランジスタ/セル方式のメモリ
    装置において、各メモリーセルへ情報を授受する
    データラインが前記トランジスタ、コンデンサに
    隣接して設けられた厚い絶縁膜上を延在し、かつ
    該データラインが該トランジスタと接続する箇所
    においては、該データラインの巾方向の一部が前
    記トランジスタの逆導電型不純物領域のコンタク
    ト領域と接続しかつ該個所の該巾方向の残りの部
    分は該コンタクト領域の端上より前記厚い絶縁膜
    の上面上にまで延在していることを特徴とする半
    導体装置。
JP6025277A 1977-05-23 1977-05-23 Semiconductor device Granted JPS53144692A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6025277A JPS53144692A (en) 1977-05-23 1977-05-23 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6025277A JPS53144692A (en) 1977-05-23 1977-05-23 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS53144692A JPS53144692A (en) 1978-12-16
JPS6120148B2 true JPS6120148B2 (ja) 1986-05-21

Family

ID=13136791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6025277A Granted JPS53144692A (en) 1977-05-23 1977-05-23 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS53144692A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH061821B2 (ja) * 1981-11-27 1994-01-05 株式会社日立製作所 半導体装置
US6413818B1 (en) 1999-10-08 2002-07-02 Macronix International Co., Ltd. Method for forming a contoured floating gate cell
US6544844B2 (en) 1999-10-08 2003-04-08 Macronix International Co., Ltd. Method for forming a flash memory cell having contoured floating gate surface

Also Published As

Publication number Publication date
JPS53144692A (en) 1978-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4669062A (en) Two-tiered dynamic random access memory (DRAM) cell
KR0127293B1 (ko) 반도체 기억소자 및 그 제조방법
EP0202515A1 (en) Semiconductor memory
JPS5832789B2 (ja) 半導体メモリ
JPS602784B2 (ja) 半導体記憶装置
JPH079944B2 (ja) 半導体メモリ装置
JP3467510B2 (ja) Dramセル及びその製造方法
JP2832998B2 (ja) 不揮発性mos半導体記憶装置
US4551741A (en) Dram with polysi bit lines and added junction capacitance
JP2621181B2 (ja) Mis型半導体記憶装置
JPS60189964A (ja) 半導体メモリ
US5113235A (en) Dynamic random access memory
JPS6120148B2 (ja)
JPS6138620B2 (ja)
JP2504527B2 (ja) 半導体記憶装置
JPS5814747B2 (ja) 半導体記憶装置
JPH0691216B2 (ja) 半導体記憶装置
JPS63219154A (ja) 半導体装置
JPS61140171A (ja) 半導体記憶装置
JPH0321103B2 (ja)
JPS6113389B2 (ja)
JPS6220709B2 (ja)
JPS62273764A (ja) 半導体メモリ装置
JPS6034272B2 (ja) 半導体装置
JPS59210663A (ja) 半導体メモリ装置