JPS62156855A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS62156855A
JPS62156855A JP60297010A JP29701085A JPS62156855A JP S62156855 A JPS62156855 A JP S62156855A JP 60297010 A JP60297010 A JP 60297010A JP 29701085 A JP29701085 A JP 29701085A JP S62156855 A JPS62156855 A JP S62156855A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
insulating layer
memory cell
memory
transistor
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JP60297010A
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Toru Furuyama
古山 透
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate

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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〕 本発明は半導体装置に係り、特に集積度の極めて高いダ
イナミックRA M (Random AccessM
emory)などの半導体メモリに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に、高い集積度が要求されるダイナミックRAMは
、メモリ・セル面積を小さくするために、トランジスタ
とコンチングとで構成される。1トランジスタセルが幾
世代にもわたり採用されている。そして近年、この1ト
ランジスタゼルに溝構造を導入してコンデンサの容量を
増し、平面コンアン1ノ°のメモリ・セルよりもさらに
小さい面積のメモリ・セルを実現する提案がなされてい
る。例えば下記のような公知例がある。
■  ″へCorreegated Capacito
r Ce1l  forH(!(Jabit Dyna
mic HO3HQIlOrieS、 ” IEEEE
lectron  Device  1etters、
VOl、[DL−4,No、4゜pp、90.  ^p
r、  1983■  ”A  Vertical  
Capacitor  Ce1l  for  ULS
IDRAH3″ 1984  symposium  
on  vtst  丁0ChnOIOQV。
Digest、pp、16゜ ■  “An  l5olation  Merged
  Vertical  CapacitorCell
  for  l−argc  Capacity  
DRAM、  ”  1り84 1[DH。
Digest、 PP、240゜ しかしながら、これらの満構造を有するメモリ・セルの
いずれも、記憶ノードの全部あるいは一部がシリコン基
板表面に形成されているため、またメモリ・セルのトラ
ンジスタのドレイン領域ともいうべきビット線領域が同
様にシリコン基板表面に形成されているため、α線によ
ってソフト・エラーの起こる可能性があり、耐α線とい
う観点からすると万全とは言い難いという問題を有する
〔発明の目的〕
本弁明の目的は、メモリ・セル面積を小さくすると共に
、α線によるソフト・エラーが起こらないようにした半
導体メモリを提供することにある。
(発明の概要) 本発明による半導体装置は、半導体基板と、この半導体
基板上に第1の絶縁層を介して形成された単結晶シリコ
ン層と、この単結晶シリコン層に電流路を有するトラン
ジスタと、半導体基板上に形成された溝内に第2の絶縁
層を介して埋め込まれ、トランジスタと接続されている
記憶ノードと、この記憶ノード上の溝内に第3の絶縁層
を介して埋め込まれている電極とを備え、記憶ノードが
半導体基板どの間および電極との間の両方に容51を有
すると共に、トランジスタおよび記憶ノードが半導体基
板と分離されているようにしたものである。
〔発明の実施例〕
本発明の第1の実施例による半導体装置の断面を第1図
に示す。シリコン基板からなる半導体基板11上に溝が
形成されている。この半導体基板11上および溝の内側
表面には絶縁層21が形成されている。そして、この絶
縁層21上および絶縁層21上の溝内に単結晶のシリコ
ン層31゜41.51.61が形成されている。このよ
うに半導体基板11上に絶縁層21を介して単結晶のシ
リコン層31.41.51.61を形成する技術として
は、絶縁層上に多結晶シリコン層を堆積した後、この多
結晶シリコン層を■結晶化して単結晶にする方、法が幾
つかある。また、エピタキシャル成長法を用いて、半導
体基板上に単結晶の絶縁層を成長さけ、引き続きこの単
結晶の絶縁層上に単結晶のシリコン層を成長させる方法
もある。
半導体基板11上に絶縁層21を介して形成されている
単結晶のシリコン層には、ドレイン領域31、チャンネ
ル形成領域41およびソース領域51が設けられている
。チ17ンネル形成領IIIL41上には絶縁層71を
介してゲート81が設けられている。そしてこれらのド
レイン領域31、ヂqpンネル形成領1i!!41、ソ
ース領域51およびゲート81により、メモリ・セルの
トランスフトトランジスタが構成されている。さらに、
このトランスファ・トランジスタのドレイン領域31お
よびゲート81は、それぞれビット線BL1およびワー
ド線WL1に接続されている。
また絶縁層21上の溝内に形成されている単結晶のシリ
コン層には、記憶ノード61が設けられている。この記
憶ノード61は、トランスファ・トランジスタのソース
領bX51と、一体の単結晶シリコン層内に連続して設
けられていて、電気的に接続されている。また記憶ノー
ド61上の溝内に、絶縁層91を介して多結晶シリコン
層からなるコンデンサ電極101が形成されている。そ
して、これらの半導体基板11と記憶ノード61および
記憶ノード61とコンデンサ電極101は、それぞれ記
憶コンデンサを構成している。
このように本実施例によれば、メモリ・セルのビット線
BL1に接続されるトランスファ・トランジスタのドレ
イン領域31および記憶コンデンサの記憶ノード61が
共に、半導体基板11から完全に分離されているシリコ
ン層31.41゜51.61内に設けられているため、
α線が照射されても半導体基板11中に生成される電子
・正孔対の影響を受けず、従ってソフト・エラーが起こ
らない。
また、各メモリ・セルの記憶ノード61がそれぞれ絶縁
物ににり分離されているため、メモリ・セル間の干渉や
リークを抑えることができる。
さらに、メモリ・セルの記憶コンデンサの記憶ノード6
1およびコンテン+1電極101が共に半導体Ll板゛
11上の溝内に設けられていて、半導体基板11と記憶
ノード61との間の容量および記憶ノード61どコンデ
ンサ電極101との間の容量の両方を並列に持つことに
より、メモリ・セルの記憶容■を大きくすることができ
る。
なお、上記第1の実施例におけるトランスファ・トラン
ジスタはn″f−pンネル・トランジスタで−b1pデ
センネル・トランジスタでもよい。いまnチャンネル・
トランジスタと仮定した場合を考えると、ドレイン領域
31およびソース領域51はn″型不純物領域であり、
チャンネル形成領域41はp型不純物領域であるが、こ
のとき半導体基板11はn型で、0ないし負の電位にバ
イアスされていることが望ましい。あるいはこのn型半
導体基板のかわりに、イオン注入、ウェル形成、または
エピタキシャル成長などの技術により表面側がn型にな
っている半導体基板でもよい。これにより、トランスフ
ァ・トランジスタのチャンネル形成領域41の半導体基
板11側における界面のリーク電流を抑え、メモリ・セ
ルの記憶保持特性を向上させることができる。
また上記記憶ノード61はU″j−″型形状を右してい
るが、この形状に限定されず、半導体基板11上の溝内
の一方の側面に絶縁層21を介して設けられていてもよ
い。このときコンデンサ電極101は絶縁層91を、こ
の記憶ノード61に相対して設けられている。
本発明の第2の実施例による半導体装置の断面を第2図
に示す。半導体基板11上に形成された溝内に、絶縁層
21.22を介して、それぞれ別々の2つの記憶ノード
62.63が設けられている。そしてこれらの2つの記
憶ノード62.63の間に、絶縁層92を介して、コン
デンサ電極102が設けられている。その他の構成は、
第1図に示された上記第1の実施例と同一である。
このように本実施例によれば、隣接するメモリ・セルの
それぞれの記憶ノード62.63が、半導体基板11上
の1つの溝内に設けられ、これらの記憶ノード62.6
3とそれぞれ記憶コンデンサを構成するコンデンサ電極
102が共用されているため、上記第1の実施例に比べ
てさらにメモリ・セル面積を小さくすることかできる。
本発明の第3の実施例による半導体装置の断面を第3図
に示す。半導体基板11上の溝内に絶縁層21を介して
設けられた記憶ノード64は、この溝内にさらに2つの
溝を形成している。これらの記憶ノード64上の2つの
溝内に、絶縁層93を介して、2層構造を有するコンデ
ンサ電極103が設()られている。その他の構成は、
第1図に示された上記第1の実施例と同一である。
このように本実施例によれば、コンデンサ電極103が
2層構造を有しているため、コンデンサ電極103と記
憶ノード64どの間の容量が人ぎくなり、従って上記第
1の実施例に比べて、メモリ・セルの記憶内容をさらに
大きくすることができる。
なお、上記第3の実施例において、コンデンサ電極10
3は2層構造であるが、さらに3層以上の多層構造にす
ることも可能である。これにより、メモリ・セルの記憶
容量をさらに大ぎくすることができる。
本発明の第4の実施例よる半導体装置の断面を第4図に
示す。半導体基板11上の溝内に絶縁層21.22を介
して、隣接するメモリ・セルのそれぞれの記憶ノード6
5.66が別々に設けられている。そしてこれらの記憶
ノード65.66は、それぞれに2つの溝を形成してい
る。これらの記憶ノード65.66上の2つの溝内およ
びこれらの記憶ノード65.66の間に、それぞれ絶縁
層94を介して、3層構造を有するコンデンサ電極10
4が設けられている。その他の構成は、第2図に示され
た上記第2の実施例と同一である。
このように本実施例によれば、コンデンサ°市極104
が3層構造を有しているため、上記第2の実施例に比べ
て、メモリ・セルの記憶8伍をさらに大きくすることが
できる。
なお、上記第4の実施例において、コンデンサ電極10
4は3層構造であるが、さらに4FJ以上の多層JIA
造にすることも可能である。これにより、メモリ・セル
の記憶容量をざらに大きくすることができる。
〔発明の効果) 以上の通り、本発明によれば、メモリ・セル面積を小さ
くすると共に、α線によるソフト・エラーが起こらない
ようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例による半導体装置を示寸
断面図、第2図は本発明の第2の実施例による半導体装
置を示す断面図、第3図は本発明の第3の実施例による
半導体装置を示す断面図、第4図は本発明の第4の実施
例による半導体装置を示す断面図である。 11・・・半導体装置、21,22.71.72゜91
.92.93.94・・・絶縁層、31.32・・・ド
レイン領域、41.42・・・チャンネル形成領域、5
1.52・・・ソース領域、61.62,63゜64.
65.66・・・記憶ワード、81.82・・・ゲート
、101,102,103,104・・・コンデンサ電
極、BL、BL  ・・・ピッ1−線、WLl。 WL2・・・ワード線。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第1図 第2図 第3図 11〜 第4図 11〜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板と、 この半導体基板上に第1の絶縁層を介して形成された単
    結晶シリコン層と、 この単結晶シリコン層に電流路を有するトランジスタと
    、 前記半導体基板上に形成された溝内に第2の絶縁層を介
    して埋め込まれ、前記トランジスタと接続されている記
    憶ノードと、 この記憶ノード上の前記溝内に第3の絶縁層を介して埋
    め込まれている電極と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の装置において、 前記記憶ノードが2以上の溝を形成し、前記電極が前記
    記憶ノード上の前記2以上の溝に埋め込まれ、2層以上
    の多層構造を有していることを特徴とする半導体装置。
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