JPS61227292A - ダイナミツク型半導体メモリ - Google Patents

ダイナミツク型半導体メモリ

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JPS61227292A
JPS61227292A JP60066757A JP6675785A JPS61227292A JP S61227292 A JPS61227292 A JP S61227292A JP 60066757 A JP60066757 A JP 60066757A JP 6675785 A JP6675785 A JP 6675785A JP S61227292 A JPS61227292 A JP S61227292A
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memory
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transistor
word line
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Toru Furuyama
古山 透
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明はダイナミック型半導体メモリに係り、特に高密
度化に適したメモリセルを採用し、且つ折り返し型ビッ
ト線構成を有する大容量化に適したMOS(絶縁ゲート
)型メモリに関する。
〔発明の技術的背景〕
1個のメモリセルが1個のMOS  )ランジスタと1
個のコンデンサとによって形成される、所謂1トランジ
スタセルは、メモリセルの占有面積が小さいことから高
密度(高集積化)半導体メモリに適し、ダイナミックR
AM(ランダム・アクセス・メモリ)に広く使用されて
いる。近年、この1トランジスタセルの特にコンデンサ
に三次元的な構造を採り入れ、さらに占有面積を小さく
して高密度化に適した形にしようとする研究が盛んに行
なわれている。その成果として、たとえば縦型キャパシ
タセルが1984年VL8Tテクノロジーシンポジウl
h (8ymp、 onVLS I  Technol
ogy )のテクニカルダイシェス) (Tech、 
Digest )PP、 16  にて古山他(T。
Furuyama and J、 Frey ) Kよ
り’A VRRTICALC入PACTTORCB、L
L  FORULSTDRAM’S’として発表されて
おり、また溝堀り型キャパシタセルが1984年国際固
体回路会議(T8SCC)で発表されている。この溝堀
り型キャパシタセルは、キャパシタ中央部の下でウェハ
に垂直に微細な溝を堀り、溝の側面を利用して電荷をた
めることにより電荷量を増やすようにしたものである。
これに対して前記縦型キャパシタセルは、素子分離領域
に相当する位置に溝を堀シ、溝の底部に絶縁領域を形成
して左、右側壁を完全に分離し、隣接する2個のセルが
上記左、右側壁を利用して電荷をためるようにしたもの
である。
上述したような縦型キャパシタセル、溝堀り型キャパシ
タセルは小さな面積で大きな容量を持つことができ、メ
モリの高集積化に適している。
第5図(a)は、上記縦型キャパシタセルを採用した従
来のメモリチップにおけるメモリセルアレイの一部分の
平面形状を示してり、6、そのX−X′線に沿った断面
構造を同図(blに示している。
ここで、1はp型半導体基板、2は幕板に垂直に堀られ
た溝、3は上記溝2の底部にイオン注入によシ形成され
たp十型の素子分離領域、4は基板表面の一部および上
記溝2の側壁面に形成された基板とは逆導電型Cn型)
の半導体領域、5は基板面上く形成された絶縁膜、6は
上記絶縁膜5中に形成されたMOS トランジスタゲー
ト電極兼用ワード線であって、多結晶シリコン、シリサ
イド、ポリサイド、モリブデンなどのりフラクトリメタ
ルなどが用いられる。2は前記溝2内に設けられた多結
晶シリコンであって、コンデンサの一方の電極となる。
8は前記絶縁膜5上で前記ワード線6に直交する方向に
形成されたピット線であり、その一部はコンタクト部9
により前記n型半導体領域4のうちMOS  トランジ
スタの一端となる部分に接続されておシ、ピット線の材
料としてはシリサイド、ポリサイド、リフラクトリメタ
ル、アルミニウムなどが用いられる。10は素子分離領
域であって、埋め込み二酸化シリコンが用いられている
上記第5図(a) 、 (blから分るように、従来は
縦型キャパシタセルは平面形状および構造が開放型(オ
ーブン)ビット構成に適したものとしてメモリ構成が行
なわれていた。ここで、オープンビット線構成とは、対
になるピット線が七ンン スアザプを狭んで互いに反対方向に延びる形で配置され
ている構成をいう。
これに対して、折シ返し型(フォールデッド)ビット線
構成と称される構成がある。これは、対になるピット線
を隣り合わせてないしは近接して並行配置し、このビッ
ト線対の一端にセンスアンプを配置したものである。第
6図(alは、上記フォールデッドビット線構成に適し
、現在市販されているダイナミックRAM に多用され
ているメモリセルのたとえば4flli1分の平面形状
を示しており、そのx−x’線に沿った概念的な断面構
造を同図(blに示している。ここで、61はp型半導
体基板、62.63は基板表面の一部に形成されたn型
半導体領域、64は基板面上に形成された絶縁膜、65
は上記絶縁膜64中に形成されたMOS  )ランジス
タゲート電極兼用ワード線、66は同じく絶縁膜64中
に形成されたコンデンサ電極、67は絶縁膜64上で前
記ワード線65に直交する方向に形成されたビット線で
あって、その一部がコンタクト部68により前記n型半
導体領域62.63のうちMOS  )ランジスタの一
端となる部分に接続されている。上記第6図(al 、
 (blから分るように、従来のフォールデッドビット
線構成を実現するニハ、メモリセル1個当り2本のワー
ド線65を同一層内で横方向に並べて配線しなければな
らない。この点で、ビット線方向のメモリセルピッチの
小さい前述した縦型キャパシタセルをフォールデッドビ
ット線構成に採用することは不向きであると考えられて
いた。
〔背景技術の問題点〕
然るに、上述したフォールデッドビット線構成は、対に
なるビット線を近接して並行に配置するので、ビット線
間の容量のアンバランスや、ビット線に対する様々の要
因によるノイズ誘導などを前述したオープンビット線構
成に比べて大幅に小さくできるという利点がある。しか
も、センスアンプを配置するピッチとしてセル2個分と
れるので、パターン設計が楽になるという利点もある。
そこで、このように回路設計的にオーブンビット線構成
よシも有利なフォールデッドビット線構成に、前述した
ような高密度化に適した縦型キャパシタセルあるいは溝
堀り型キャパシタを採用する技術を実現すれば、一層有
利なメモリシステムを実現できることになり、その具体
化が要望されていた。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みて表されたもので、小面積で
大きな容量を持つ高集積化に適したメモリセルをフォー
ルデッドビット線構成に採用することができ、回路設計
的に且つ回路面積的に有利なメモリシステムを実現可能
なダイナミック型半導体メモリを提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明は、1fli!のトランジスタとlff!
!1のコンデンサによって形成されるメモリセルを複数
個行列配置してなるダイナミック型半導体メモリにおい
て、メモリセル1個分のピッチで各2本のワード線(第
1のワード線および第2のワード線)を製造プロセス止
具々る2つ以上の層に配線し、メモリセルの適当数毎忙
上記2本のワード線の上下関係を入れ替えることによっ
て、第1のワード線をメモリセルのトランジスタに接続
し第2のワード線は単なる配線となる第1のメモリセル
ブロックと、第2のワード線をメモリセルのトランジス
タに接続し第1のワード線は単なる配線となる第2のメ
モリセルブロックとを設け、上記第1のメモリセルブロ
ック内のメモリセルに接続されるビット線と第2のメモ
リセルブロック内のメモリセルに接続されるビット線と
を1つのセンスアンプに接続することにより折り返し型
ビット線構成を形成してなることを特徴とするものであ
る。
これによって、小面積で大きな容量を持つ高集積化に適
したメモリセルを用いて回路設計的にも回路面積的にも
有利な高集積度メモリを実現可能である。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。第1図(alは、ダイナミックRAMにおけるメモ
リセルアレイの一部分についてチップ上の平面形状を示
しており、そのx−x’線に沿った断面構造を同図(b
lに示しており、上記メモリセルアレイにおける回路接
続例を第2図および第3図に示している。このダイナミ
ックRAM にあっては、たとえば前述したような縦型
キャパシタセルが行列配置されており、フォールデッド
ビット線構成が実現されている。即ち、第1図(a)、
 (blにおいて、前述した第5図(a)。
伽)の構成に比べて異なる点け、(1)メモリセル1個
分のピッチで各2本のワード線が製造、プロセス上界な
る2つ以上の層に配線されている(たとえばビット線8
の下IIIおよび上層に2本のワード線6.6′が接続
されている)点、(2)ワード線長さ方向におけるたと
えば8個単位のメモリセルからなるメモリセルブロック
の各ブaツク相互間にワード線上下入替接続用領域11
が設けられており、この領域I2で隣り合うメモリセル
ブロックの第1鳴目のワード線6と第2層目のワード6
′とがコンタクトホール部X2で相互接続されている点
、(3)各メモリセルブロックにおいて、第1層目のワ
ード線6がメモリセルトランジスタに接続され、第2層
目のワード線6′は単なる配線となっている点である。
なお、その他の部分は第5図(al 、 (blと同じ
であり、第5図(al 、 (b)中と同一符号を付し
てその説明を省略する。
さらに、上記構成に伴々って、隣り合うメモリセルブロ
ックは同じワード線によっては選択され危いので隣り合
うメモリセルブロックの各1本づつのビット線8が対と
なり得るものであ抄、第2図あるいは第3図に示すよう
に上記各1本づつのビット線8が対となってそれぞれセ
ンスアンプに接続されている。即ち、第1図(alにお
いて、メモリセルブロックMBI  VCおいては、こ
こでの第il!!目のワード線WLZ、WL4゜WLs
  により選択されるメモリセルにビット線BLs、B
L4  が接続されており、隣りのメモリセルブロック
MB2  においては、ここでの第1層目のワード線W
LZ、WL、?、WL5  により選択されるメモリセ
ルにビット線BLI、BL2 が接続されている。した
がって、上記4本のビット線BLI、BL2.BL3.
BL4  のうち、たとえばBL2.BL、?  を対
としであるセンスアンプに接続し、ビット線BLI、B
L4  を対として他のセンスアンプに接続することに
よって第2図に示す回路のようにフォールデッドビット
線構成を実現可能である。あるいは、ビット線BL1゜
BL3  を対とし、ビット線BL2.BL4  を対
としてそれぞれセンスアンプに接続することによつて第
3図に示す回路のようにフォールデッドビット線構成を
実現可能である。
なお、第2@目のワード線6′の材質は、ビット線8と
同様にシリサイド、ポリサイド、リフラクトリメタル、
アルミニウムなどが用いられている。また、第1層目の
ワード線6によってメモリセルトランジスタのゲート電
極自体を形成しなくてもよく、メモリセルトランジスタ
のゲート電極と第i!il目のワード線とを別々に形成
して両者をコンタクトホール部で接続するようにしても
よく、要は両者が電気的に接続されればよい。また、上
記実施例ではビット線8の上方に第2層目のワード線6
′を形成したが、両者の上下関係を逆にするように構成
してもよい。
即ち、上記ダイナミック型メモリにおいては、フォール
デッドビット線構成を実現すべくメモリセルift?i
1分のピッチに2本のワード線を配線するものであゆ、
この2本を同−拳で配線するのではなく、製造プロセス
止具なる2つ以上の層で立体的に積層して配線している
。そして、下側の層のワード線は、メモリセルのゲート
電極を形成するか、またはこのゲート電極に接続し、上
側の層は単なる配線として利用している。
そして、適当数(たとえば8個)のメモリセル毎に上下
のワード線を入れ替えることにより、一方のワード線に
接続されるメモリセル群と他方のワード線に接続される
メモリセル群とを作9、それぞれのメモリセル群から対
をなすビット線を選び出し、これをセンスアンプに接続
することによってフォールデッドビット線構成を実現し
ている。上記実施例では、メモリセルとして小面積で大
きな容量を持つ高集積化に適し九縦形キャパシタセルを
用いた場合を示したが、溝堀り型キャパシタセルな用い
た場合にも本実施例に準じてフォールデッドビット線構
成を実現可能である。
なお、第4図は、第6図に示したような従来型メモリセ
ルと本実施例の縦型キャパシタセルとの各サイズを比較
するために、ある一定のコンデンサ容量を実現するため
のメモリセルサイズをパターン設計最小寸法を変数とし
て示したものである。この図からも分る通り、縦型キャ
パシタセルは特忙最小寸法が1μmよ抄小さい領域で従
来型メモリセルに比べて大幅に小型化でき、高密度化に
適している。
〔発明の効果〕
上述したように本発明のダイナミック型半導体メモリは
、高密度化には好適だがフォールデッドビット線構成に
不向きな形状を持つと考えられていた縦型キャパシタあ
るいは溝堀り型キャパシタセルを行列配置し、リソグラ
フィ技術に負担をかけずに無理なくフォールデッドビッ
ト線構成を実現できる。したがって回路技術的にもプロ
セス技術的にも無理の々い技術によって、高密度ダイナ
ミックRAM を早期にしかもより少ない費用で開発で
き、またその生産コストも低く抑えることができるつ
【図面の簡単な説明】
第1図(11け本発明の一実施例に係るダイナミックR
AMのメモリセルアレイの一部の平面形状を示す図、第
1図(b)は同図(a)のx−x’線に沿う断面図、第
2図および第3図はそれぞれ第1図(a)のメモリにお
けるメモリセルアレイとセンスアンプとの回路接続の相
異なる例を示す回路図、第4図は縦型キャパシタメモリ
セルと従来型メモリセルのメモリセルサイズの比較図、
第5図(a)は従来のダイナミックRAMのメモリセル
アレイの一部の平面形状を示す図、第5図(blは同図
(a)のx −x’線に沿う断面図、第6図(alは同
じ〈従来のダイナミックRAM のメモリセルアレイの
一部の平面形状を示す図、第6図(blは同図(Jl)
のx−x’線に沿う断面図である。 1・・・p型半導体基板、2・・・溝、3.10・・・
素子分離領域、4・・・n型半導体領域、5・・・絶縁
膜、6.6’(WLI〜WL6)・・・ワード線、7・
・・コンデンサ電極、8(BLI〜BL4)・・・ビッ
ト線、9・・・コンタクトホール部、MBl、MB2・
・・メモリセルアレイク。 出願人代理人  弁理士 鈴 圧式 彦第4図 0.1 0.2 03 1 2  5 ]〒に、ノド寸 沫   (pm) 第5図 (a) (b) 第6図 (a) (b) 特許庁長官  志  賀    学  殿−0事件の表
示 特願昭60−66757号 2、発明の名称 ダイナミック型半導体メモリ 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)  株式会社 東芝 5、自発補正 6、補正の対象 7、補正の内容 (1)明細書の第10頁第8行目ないし第9行目I:わ
たって「第2図および第3図に示している。」とあるを
「第2凶、第3図および第7図に示している。」と訂正
する。 (2)明細書の第11頁第16行目C:「第3図に示す
ように」とあるt「第3図あるいは第7図に示すように
」と訂正する。 (31明細書の第12貞第11行目に「回路のようC二
」とあるを[回路のように、あるいは第7図に示すよう
なピット線、センスアンプの配置ン有する回路のように
」と訂正する。 (4)  明細書の第15頁第17行目に「第2図およ
び第3図は」とある!「第2図、第3図および第7図は
」と訂正する。 (5]  図面Cユ別紙の第7図を追加する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1個のトランジスタと1個のコンデンサとによっ
    て形成されるメモリセルを複数個行列配置してなるダイ
    ナミック型半導体メモリにおいて、メモリセル1個分の
    ピッチで各2本のワード線を製造プロセス上異なる2つ
    以上の層に配線し、メモリセルの適当数毎に上記2本の
    ワード線の上下関係を入れ替えることによって、一方の
    ワード線をメモリセルのトランジスタに接続し他方のワ
    ード線は単なる配線となる第1のメモリセルブロックと
    、他方のワード線をメモリセルのトランジスタに接続し
    一方のワード線は単なる配線となる第2のメモリセルブ
    ロックとを設け、上記第1のメモリセルブロック内のメ
    モリセルに接続されるビット線と第2のメモリセルブロ
    ック内のメモリセルに接続されるビット線とを1つのセ
    ンスアンプに接続することにより折り返し型ビット線構
    成を形成してなることを特徴とするダイナミック型半導
    体メモリ。
  2. (2)前記トランジスタは絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタであり、前記2本のワード線のうち一方は上記ト
    ランジスタのゲート電極を形成し、他方は金属層である
    ことを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載のダイ
    ナミック型半導体メモリ。
  3. (3)前記メモリセルは縦型キャパシタセルであること
    を特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載のダイナミ
    ック型半導体メモリ。
  4. (4)前記メモリセルは溝堀り型キャパシタセルである
    ことを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載のダイ
    ナミック型半導体メモリ。
JP60066757A 1985-03-30 1985-03-30 ダイナミツク型半導体メモリ Granted JPS61227292A (ja)

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US06/844,626 US4733374A (en) 1985-03-30 1986-03-27 Dynamic semiconductor memory device
KR1019860002358A KR900001226B1 (ko) 1985-03-30 1986-03-28 다이내믹형 반도체기억장치

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5058058A (en) * 1988-12-20 1991-10-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Structure for sense amplifier arrangement in semiconductor memory device
JP2011096810A (ja) * 2009-10-29 2011-05-12 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体記憶装置及びその製造方法

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