JPS6195563A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6195563A
JPS6195563A JP59217115A JP21711584A JPS6195563A JP S6195563 A JPS6195563 A JP S6195563A JP 59217115 A JP59217115 A JP 59217115A JP 21711584 A JP21711584 A JP 21711584A JP S6195563 A JPS6195563 A JP S6195563A
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JP
Japan
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capacitor
capacitor electrode
conductor layer
electrode
insulating film
Prior art date
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Pending
Application number
JP59217115A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeyoshi Watanabe
重佳 渡辺
Tatsuo Igawa
井川 立雄
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.)
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59217115A priority Critical patent/JPS6195563A/ja
Publication of JPS6195563A publication Critical patent/JPS6195563A/ja
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

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  • Semiconductor Memories (AREA)

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〕 本発明は半導体記憶装置に関し、特にダイナミックRA
M等のキャパシタの改良に係る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ダイナミックRAMの場合、記憶データは電荷の形でキ
ャパシタに蓄積される。したがって、蓄積電荷量が大き
いほど良好な特性を有することは容易に推察される。電
荷量Qeはキャパシタの容量Ccとキャ/4シタの充電
電圧veとの積、すなわちQc=C0−・vcで表わさ
れる。スケーリングに伴い低電圧化する現状では、vc
もそれに応じて低くなるため、Qcを減少させる。これ
を補うためにはCを大きくしなければならない。
C0は、セルキャ・音シタ面積S1絶縁膜厚t。!、比
誘電率ε8、真空誘電率ε。とすると、Cc=ε。εs
 S/ t o x で表わされる。したがりて、Ceを大きくするためには
以下のような手段が考えられるが、それぞれ問題点があ
る。
まず、絶縁膜厚t。Xを減少させることが考えられるが
、極端に薄い絶縁膜を用いることは耐圧、信頼性等の面
で問題がある。
また、比誘電率ε、の大きい絶縁膜を用いることも考え
られる。例えば、従来用いられているS10□(比誘電
率3.9)の代わりに513N4(比誘電X、72〜7
4)を使用することである。しかし、513N4と用い
ると、製造工程が複雑になったり、5t3N4%有のリ
ーク電流の問題等によって実現性がない。他の絶縁膜に
ついてもSl、N4ト同様であり、現在のンリコンブロ
セスニ適合するような絶縁膜は知られていなめ。
更て、セルキャ・(シタ面積Sを増加させることも考え
られるが、従来の技術でセルキャ・ぐシタ面積を増加さ
せれば、チップサイズの増加につながり、製品の歩留り
低下、コスト増大を招く 。
〔発明の目的〕
本発明は土肥事情′VC鑑みてなされたものであり、チ
ップサイズを増加させることなく、実効的にキヤ・セン
タ面積を増加させ、キヤ・やシタ容量を増加させて高集
積化を達成し得る半導体記憶装置を提供しようとするも
のである。
〔発明の概要〕
本発明の半導体記憶装置は、キヤ・センタを、半導体基
板上又は半導体基板表面の拡散層に接続された導体層上
に形成された第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に形成
された第1の導体層と、該第1の導体層上に絶縁膜を介
在させて積層され、基板表面の拡散層又は前記第1の導
体層のいずれかと同一電位となる一層又は複数層の導体
層とで構成したことと特徴とするものである。
このような半導体記憶装置dによれば、キャパシタが導
体層の積層方向に形成されているので、チップサイズを
増加させることなく実効的にキャノやシタ面積を増加さ
せ、キャ72ツタ容量ヲ増加させることができる。した
がって、Sハ比の向上、ソフトエラー耐性の向上による
信頼性の向上、高集積化、歩留)向上環の効果?得るこ
とができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図及び第2図を参照し、製
造方法を併記して説明する。なお、第2図は本発明に係
るダイナミックRAMの平面図、第1図は第2図の1−
1’線に沿う2ビット分のメモリセルの断面図である。
1ず、例えばP型7リコン基板1表面に選択酸化法によ
りフィールド酸化膜2を形成する。
次に、基板1表面にキャパ7タ酸化膜(第1の絶縁膜)
3を形成した後、全面に第1層の多結晶シリコン膜を堆
積し、これをノぐターニングして第1のキャパシタ電極
(第1の導体層)4を形成する。つづいて、セルプレー
ト4の表面に層間絶縁膜5を形成する。次いで、基板1
表面lこ酸化膜を形成し、その一部を選択的にエツチン
グする。つづいて、全面に第2層の多結晶シリコン、摸
と堆積した後、パターニングして第2のキヤ・ぞシタ電
極6と形成し、更に第2のキヤ・ゼ/り電極6表面に眉
間絶縁膜7を形成する。
次いで、前記酸化膜を除去した後、基板1表面;てr−
ト酸化膜8を形成する。つづいて、全面に第3層の多結
晶シリコン膜を堆積した後、パターニングしてトランス
ファゲート電極9に形成する。つづいて、トランスファ
ダート電極9?マスクとして例えばヒ素をイオン注入す
ること(・てより「型ソース・ドレイン領域1o、xを
形成する。なお、ソース領域10の一部は前記第2のキ
ャパシタ電極6からの不純物の熱拡散により形成される
。次いで、全面に眉間絶縁膜12を堆積した後、コンタ
クトホールを開孔する。つづいて、全面にAt膜を蒸着
した後、パターニングしてディジット線13を形成する
更に、全面に保護膜を形成する等の工程を経てダイナミ
ックRAMセルを製造する。
第1図及び第2図に図示したようなダイナミックRAM
では、第2のキャパシタ電極6とソース領域10とが同
一電位となり、基板1キヤパンク酸化膜3及び第1のキ
ヤ・!シタ電極4でキャノやシタが構成されるとともに
、第1のキヤ・卆シタ成極4層間絶縁膜5及び第2のキ
ヤ・センタ電極6でもキャノぐシタが構成される。した
がって、セル面積が従来と同一であるならば、実効的に
キャパシタ面積を増大させることができ、キャパシタ容
量を増大させることができる。この結果、大きな信号を
ディジ、ト線13に取出すことができ、信号のS/N比
を大幅に改善でき、信碩性を向上することができる。ま
た、S/N比が改善されるのでセンスリフレ、シュアン
プに対するマーノンが大きくなり、センス回路系の設計
が容易になる。これらのことから製品の歩留りの向上及
びコスト低減が期待できる。更に、キヤ・ンシタ容量が
大きくなったことからソフトエラーに対する耐性が高く
なシ、シかもS/N比が改善されたことによりセンスリ
フレの誤動作に大幅v′C減少する。
逆に、S/N比が同一でよいならば、電荷量を従来と同
一とすればよいから、セル面積を小さくすることができ
、ひいてはチップサイズを縮小することができる。この
結果、1枚のウェハから生産される製品の個数が増加し
、1チップ当りのコストを低減することができる。また
、キャパシタ部分の面積が小さくなっただけ、・ぐ1 
 ターンの設計規則をゆるめることができ、歩留りと向
上することができる。
なお、上記実施例では第1のキヤ・やシタ電極(第1の
導体層)4上に層間絶縁膜5を介して第2のキャパシタ
電極6分一層だけ形成したが、更に第2のキヤ・やフタ
電極6上罠層間絶縁摸7を介して第3のキャパシタ電極
(第1のキャノ/り電極4とコンタクトをとり同一電位
とする)を、第3のキヤ・ぞシタ電極上に層間絶縁膜を
介して第4のキヤ・ぐシタ電極(ソース領域10又は第
2のキャパシタ電極とコンタクトをとり同一電位とする
)をそれぞれ形成するというように層間絶縁膜を介在さ
せて複数層の導体層を積層し、積層方向に複数のキヤ・
ぐシタを形成するようにしてもよい。このようにすれば
、上述したような効果がより顕著となる。
また、本発明に係るダイナミックRA、Mのメモリセル
は第3図に示すような構造としてもよい。
このような構造のダイナミックRAMを製造方法を簡略
に併記して説明する。
まず、例えばP型シリコン基板21表面にフィールド酸
化膜22を形成した後、素子領域と接続された第1のキ
ヤ・ンシタ電他23?形成し、更にその表面に眉間絶縁
膜24を形成する。次に、第2のキヤ・ぐシタ電極25
と形成し、その表面に層間絶縁膜26を形成する。つづ
いて、素子領域と接続された第3のキヤノシタ電極27
!i−形成し、その表面に層間絶縁膜28を形成する。
次いで、素子領域表面にr−ト酸化膜29を形成した後
、トランスファダートを極30を形成する。つづいて、
トラ7スファデート磁寓3θをマスクとして例えばヒ素
とイオン注入することKよりN+型ソース・ドレイン領
域31.32を形成する。なお、ノース領域31の一部
は第1のキャパシタ電極23及び第3のキャパシタ電極
27からの不純物の熱拡散により形成される。次いで、
全面に層間絶縁膜33?堆槓した後、コンタクトホール
を開孔し、更に全面にAt膜と蒸着した後、・やターニ
ングしてディノット線34を形成する。
第3図図示のメモリセルでは第1のキャノヤ7タイ極2
3と第3のキャパシタ電極27とがソース領域3ノと接
続されて同一電位となり、第1のキャパシタ電極23、
層間絶縁膜24及び第2のキヤ/4’シタ″wL極25
でキヤ・センタが構成されるとともに、第2のキャパシ
タ電極25、層間絶縁膜26及び第3のキャパシタ電極
27でもキヤ・センタが構成される。
したがって゛、第3図図示のメモリセルから構成される
ダイナミックRAMでも第1図及び第2図図示のダイナ
ミックRAMと同様な効果と得ることができる。また、
フィールド領域上にキャパシタが形成されているので、
チップ面積の有効利用という点では一層効果がある。
なお、第3図に図示したメモリセルの構造においても、
更に第3のキヤ・ぐ7タ電極27上に層間絶縁膜28を
介して第4のキャパシタ電5(第2のキャパシタ電極2
5と同一電位)を、第4のキャパシタ電極上に層間絶縁
膜?介して第5のキャパシタ電極(ソース領域、第1D
キヤパシタ電極及び第3のキヤ・ぐ/夕電極と同一電位
)をそれぞれ形成するというように絶縁膜を介在させた
複数層の導体層によりキャパ/メを形成してもよい。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明の半導体記憶装置によれば、チ
ップサイズを増加させることなく、実効的にキヤ・(シ
タ面積を増加させて集積度、信頼性及び歩留りを向上で
きる等顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例におけるダイナミックRAMの
メモリセルの断面図、第2図は同平面図、第3図は本発
明の他の実施例におけるダイナミックRAMのメモリセ
ルの断面図である。 1・・・P型シリコン基板、2・・・フィールド酸化膜
、3・・・キャノやシタ酸化膜、4・・・第1のキャパ
シタ電極、5,7.12・・・層間絶縁膜、6・・・第
2のキャパシタ電極、8・・・f−)酸化膜、9・・・
トランスファゲート電極、10.11・・・炉型ソース
・ ドレイン領域、13・・・ディジット線、2ノ・・
・P型シリコン基板、22・・・フィールド酸化膜、2
3・・・第1のキャパシタ電極、24゜26.28.3
3・・・層間絶縁膜、25・・・第2のキャパシタ電極
、2y・・・第3のキャパシタ電極、29・・・ダート
酸化膜、30・・・トランス7アグー)’[[4,31
、32・・・炉型ソース・ドレイン領域、34・・・デ
ィノット線。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  1個のMOSトランジスタと、1個のキヤパシタとで
    1ビットを形成する半導体記憶装置において、半導体基
    板上又は半導体基板表面の拡散層に接続された導体層上
    に形成された第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に形成
    された第1の導体層と、該第1の導体層上に絶縁膜を介
    在させて積層され、基板表面の拡散層又は前記第1の導
    体層のいずれかと同一電位となる一層又は複数層の導体
    層とからなるキヤパシタを有することを特徴とする半導
    体記憶装置。
JP59217115A 1984-10-16 1984-10-16 半導体記憶装置 Pending JPS6195563A (ja)

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