JPS62226657A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPS62226657A JPS62226657A JP61070156A JP7015686A JPS62226657A JP S62226657 A JPS62226657 A JP S62226657A JP 61070156 A JP61070156 A JP 61070156A JP 7015686 A JP7015686 A JP 7015686A JP S62226657 A JPS62226657 A JP S62226657A
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Classifications
-
- 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
- H10B12/37—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
- H10B12/373—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate the capacitor extending under or around the transistor
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、アルファ粒子などの放射性粒子によって引き
起こされるソフトエラーの発生が少なく且つ高集積化に
適した半導体記憶装置に関するものである。
起こされるソフトエラーの発生が少なく且つ高集積化に
適した半導体記憶装置に関するものである。
(従来の技術とその問題点)
アルファ粒子などの放射性粒子が半導体に入射すると、
半導体内部には多量の電荷が生成される。これらの電荷
が半導体内部の電極に流入すると、その電極の電位を変
化させ、その結果ソフトエラーを起こす。半導体内の電
極が取り扱う電荷量が大きいときは、このような内部生
成電荷の流入の影響は小さく、この半導体によって構成
される例えば半導体記憶装置がソフトエラーを起こすこ
とは少ない。しかし、半導体記し?、装置を構成するメ
モリセルなどが小型化され、内部電極の取り扱う電荷量
が減少すると、ソフトエラーの問題が重大となる。
半導体内部には多量の電荷が生成される。これらの電荷
が半導体内部の電極に流入すると、その電極の電位を変
化させ、その結果ソフトエラーを起こす。半導体内の電
極が取り扱う電荷量が大きいときは、このような内部生
成電荷の流入の影響は小さく、この半導体によって構成
される例えば半導体記憶装置がソフトエラーを起こすこ
とは少ない。しかし、半導体記し?、装置を構成するメ
モリセルなどが小型化され、内部電極の取り扱う電荷量
が減少すると、ソフトエラーの問題が重大となる。
従来、複数のメモリセルをその植成要素の一部とする半
導体記憶装置では、メモリセル内電極の構造を改良し、
放射性粒子によって生成される電荷のこの電極への流入
を少なくすること、この電極の取り扱う電荷量を流入電
荷量以上に保つことによってソフトエラーを防いでいた
。しかし、メモリセル内電極へ流入する電荷量を減らす
ことには限界があるため、その電極で取り扱う電荷量を
ある値以上に保たなければならない。そのため、従来の
半導体記憶装置ではメモリセルの大きさも、その消費電
力もある値以上に保たなければならなかった。このこと
は、半導体記憶装置の高集積化にとって大きな障害とな
っていた。
導体記憶装置では、メモリセル内電極の構造を改良し、
放射性粒子によって生成される電荷のこの電極への流入
を少なくすること、この電極の取り扱う電荷量を流入電
荷量以上に保つことによってソフトエラーを防いでいた
。しかし、メモリセル内電極へ流入する電荷量を減らす
ことには限界があるため、その電極で取り扱う電荷量を
ある値以上に保たなければならない。そのため、従来の
半導体記憶装置ではメモリセルの大きさも、その消費電
力もある値以上に保たなければならなかった。このこと
は、半導体記憶装置の高集積化にとって大きな障害とな
っていた。
半導体記憶装置を高集積化するために素子を積層小型化
したメモリセルが使われている。しかし従来の半導体記
憶装置では、下層の素子を形成した段階で生じた凹凸の
ため、上層の素子の形成が困難になることが多かった。
したメモリセルが使われている。しかし従来の半導体記
憶装置では、下層の素子を形成した段階で生じた凹凸の
ため、上層の素子の形成が困難になることが多かった。
例えば下層の凹凸の影響を除く方法として、ガラス膜を
下層の上に形成し高温処理で平坦化する方法がある。し
かしこの方法では高温の熱処理が必要なため下層素子へ
の影響が重大である。下層の凹凸を避けて上層の素子を
形成する方法もあるが、これはメモリセルの小型化を難
しくする。以上の理由のため従来の半導体記憶装置では
積層メモリセルによる高集積化が困難であった。
下層の上に形成し高温処理で平坦化する方法がある。し
かしこの方法では高温の熱処理が必要なため下層素子へ
の影響が重大である。下層の凹凸を避けて上層の素子を
形成する方法もあるが、これはメモリセルの小型化を難
しくする。以上の理由のため従来の半導体記憶装置では
積層メモリセルによる高集積化が困難であった。
本発明の目的は、アルファ粒子などの放射性粒子によっ
て引き起こされるソフトエラーの発生が少なく、且つ下
層素子による凹凸が少ないため積層小型化したメモリセ
ルを容易に使うことができるため高集積化に適した半導
体記憶装置を与えることである。
て引き起こされるソフトエラーの発生が少なく、且つ下
層素子による凹凸が少ないため積層小型化したメモリセ
ルを容易に使うことができるため高集積化に適した半導
体記憶装置を与えることである。
(問題点を解決するための手段)
本発明によれば、第1導電型半導体基板、該第1導電型
半導体基板の一主面上に形成された複数の第2導電型領
域、前記第1導電型半導体基板上に形成された絶縁体膜
、該絶縁体膜上第1の第2導電型領域および該第1の第
2導電型領域に隣り合う第2の第2導電型領域にまたが
って形成され第2導電型トランジスタのゲート電極とな
る導電膜、該導電体膜上に絶縁膜を介して形成された第
1導電型薄膜トランジスタ、第1の第2導電型領域と第
1導電型薄膜トランジスタの一方の通電電極の間に形成
されたキャパシタ、を含むことを特徴とする半導体記憶
装置が得られる。
半導体基板の一主面上に形成された複数の第2導電型領
域、前記第1導電型半導体基板上に形成された絶縁体膜
、該絶縁体膜上第1の第2導電型領域および該第1の第
2導電型領域に隣り合う第2の第2導電型領域にまたが
って形成され第2導電型トランジスタのゲート電極とな
る導電膜、該導電体膜上に絶縁膜を介して形成された第
1導電型薄膜トランジスタ、第1の第2導電型領域と第
1導電型薄膜トランジスタの一方の通電電極の間に形成
されたキャパシタ、を含むことを特徴とする半導体記憶
装置が得られる。
(実施例:構造)
第1図は、本発明の半導体記憶装置の一実施例の構造を
示す平面図(a)と断面図(b)である。本図の(b)
は平面図(a)をAA’で切り開いた場合の断面図とな
っている。第1図の101はP型シリコン結晶基板、1
02.105はN型領域、103.103′、107.
113.115.120は絶縁用の絶縁体膜、104.
118はMOSFET(7) ケー)絶縁体膜、106
ハP型領域、108.112.119.121は導電体
膜、109は容量を構成する絶縁体膜、110.114
はポリシリコン、116はP型シリコン膜、117はN
型シリコン膜、122はコンタクト孔、123は溝キヤ
パシタ部をそれぞれ示す。
示す平面図(a)と断面図(b)である。本図の(b)
は平面図(a)をAA’で切り開いた場合の断面図とな
っている。第1図の101はP型シリコン結晶基板、1
02.105はN型領域、103.103′、107.
113.115.120は絶縁用の絶縁体膜、104.
118はMOSFET(7) ケー)絶縁体膜、106
ハP型領域、108.112.119.121は導電体
膜、109は容量を構成する絶縁体膜、110.114
はポリシリコン、116はP型シリコン膜、117はN
型シリコン膜、122はコンタクト孔、123は溝キヤ
パシタ部をそれぞれ示す。
第1図のP型シリコン膜116、N型シリコン膜117
、ゲート絶縁体膜118、導電体119はP型チャネル
MO8電界効果トランジスタ(以下PMO8FETとい
う)を構成する。P型シリコン基板101、N型領域1
02.105、ゲート絶縁体膜104、導電体膜112
はN型チャネルMO8電界効果トランジスタ(以下NM
O8FETという)を構成する。導電体膜108、絶縁
体膜109、ポリシリコン110は容量を構成する。こ
の図でもわかるように、導電体膜112は容量形成部1
23を除き全体に広がっている。容量形成部は穴への埋
め込みが容易で且つ埋め込んだ後が滑らかなポリシリコ
ンによって埋め込まれているため、SOI−MOSFE
Tが形成される下地は凹凸が少なく滑らかである。ただ
し平坦に埋めこめるものであればポリシリコンに限らず
用いることができる。
、ゲート絶縁体膜118、導電体119はP型チャネル
MO8電界効果トランジスタ(以下PMO8FETとい
う)を構成する。P型シリコン基板101、N型領域1
02.105、ゲート絶縁体膜104、導電体膜112
はN型チャネルMO8電界効果トランジスタ(以下NM
O8FETという)を構成する。導電体膜108、絶縁
体膜109、ポリシリコン110は容量を構成する。こ
の図でもわかるように、導電体膜112は容量形成部1
23を除き全体に広がっている。容量形成部は穴への埋
め込みが容易で且つ埋め込んだ後が滑らかなポリシリコ
ンによって埋め込まれているため、SOI−MOSFE
Tが形成される下地は凹凸が少なく滑らかである。ただ
し平坦に埋めこめるものであればポリシリコンに限らず
用いることができる。
(実施例二回路構成と動作原理)
第2図は第1図の半導体記憶装置の等価回路を示す。本
図の201はPMO8FET、202はNMO8FET
、203は容量、204は接地電位電源、205はワー
ド線、206はビット線、207は読み出し時にはNM
O8FETをオンにする信号が、記憶保持時にはそれを
オフにする信号が供給される信号線をそれぞれ示す。本
図では参考のため2X2のメモリセルアレイ部の場合を
示している。本図のPMO8FET201はワード線電
位を低レベル(Ovとする)としたときオンになり、そ
れを高レベル(VDとする)にしたときオフになるもの
とする。NMO8FET202は信号線207をVDに
したときオンになり、それをOvにしたときオフになる
ものとする。
図の201はPMO8FET、202はNMO8FET
、203は容量、204は接地電位電源、205はワー
ド線、206はビット線、207は読み出し時にはNM
O8FETをオンにする信号が、記憶保持時にはそれを
オフにする信号が供給される信号線をそれぞれ示す。本
図では参考のため2X2のメモリセルアレイ部の場合を
示している。本図のPMO8FET201はワード線電
位を低レベル(Ovとする)としたときオンになり、そ
れを高レベル(VDとする)にしたときオフになるもの
とする。NMO8FET202は信号線207をVDに
したときオンになり、それをOvにしたときオフになる
ものとする。
第2図の半導体記憶装置内のメモリセルは次のように動
作する。このメモリセルは、ワード線205をOvに、
信号線207をVDにして、両方のMO8FET201
.202をオン状態にすることにより選択され、ビット
線からのデータの書き込み読み出しが可能になる。また
このメモリセルは、ワード線205をVDに、信号線2
07をOvにして、両方のMOSFETをオフ状態にす
ることにより、保持状態となる。
作する。このメモリセルは、ワード線205をOvに、
信号線207をVDにして、両方のMO8FET201
.202をオン状態にすることにより選択され、ビット
線からのデータの書き込み読み出しが可能になる。また
このメモリセルは、ワード線205をVDに、信号線2
07をOvにして、両方のMOSFETをオフ状態にす
ることにより、保持状態となる。
以後、保持状態時に節点N1の電位が節点N2の電位と
比べ高くない状態を1fltl情報の保持状態と、節点
N1の電位が節点N2の電位と比べ高い状態を゛0″情
報の保持状態と、対応させることとする。さらに書き込
み直後の゛1″保持状態の節点N1、N2両方の電位を
Ov、+1091保持状態の節点N1の電位をVD、節
点N2の電位をOvとする。
比べ高くない状態を1fltl情報の保持状態と、節点
N1の電位が節点N2の電位と比べ高い状態を゛0″情
報の保持状態と、対応させることとする。さらに書き込
み直後の゛1″保持状態の節点N1、N2両方の電位を
Ov、+1091保持状態の節点N1の電位をVD、節
点N2の電位をOvとする。
半導体内にアルファ粒子等の放射性粒子が入射すると、
半導体内には多数の電荷が生成されること、および前記
生成電荷が半導体内の電極に流入するとこの電極の電位
はこの電極とその周囲の半導体との間の電位差を減らす
方向に変化することは良く知られている。
半導体内には多数の電荷が生成されること、および前記
生成電荷が半導体内の電極に流入するとこの電極の電位
はこの電極とその周囲の半導体との間の電位差を減らす
方向に変化することは良く知られている。
“′1″情報保持状態の本半導体メモリセルの節点N1
にアルファ粒子等の入射の影響があった場合を考える。
にアルファ粒子等の入射の影響があった場合を考える。
アルファ粒子等が入射する直前の節点N1、N2の電位
は、簡単のためともにOvであったと仮定する。容量2
03以外の節点N1、N2に寄生する容量(容量値をそ
れぞれC1、C2とする)が容量203(容量値をC8
とする)と比べて十分小さく、(CI + C2)・V
D で与えられる電荷量が節点N1に影響を及ぼすアルファ
粒子等によって生成された電荷量よりも小さい場合、節
点N1の電位はOvからその周囲半導体の電位VDまで
上昇する。このとき節点N2の電位は容[203の容量
カップリングによって、C3−VD/(O8+ 02) で表わされる値付近まで上昇する。
は、簡単のためともにOvであったと仮定する。容量2
03以外の節点N1、N2に寄生する容量(容量値をそ
れぞれC1、C2とする)が容量203(容量値をC8
とする)と比べて十分小さく、(CI + C2)・V
D で与えられる電荷量が節点N1に影響を及ぼすアルファ
粒子等によって生成された電荷量よりも小さい場合、節
点N1の電位はOvからその周囲半導体の電位VDまで
上昇する。このとき節点N2の電位は容[203の容量
カップリングによって、C3−VD/(O8+ 02) で表わされる値付近まで上昇する。
アルファ粒子等によって半導体内に生成された電荷は拡
散によって散逸するため、その影響はアルファ粒子等の
入射後100ナン秒程度にはほとんどなくなってしまう
。このようにアルファ粒子等の影響がほとんどなくなっ
た時に、節点N2の電位を再びOvに戻す(これは読み
出し書き込み時の状態である)と節点N1の電位はほぼ (1−C3−C8/(C8+ C1)−(C8+ CI
))・VDとなる。このことはアルファ粒子等が入射し
たとしても、容量203は貯えられていた電荷量の1′
、1”間の差は比にして C3/(C8+ ClXC8+ C2)たけ保存される
ことを意味する。この値は例えばCI=02=C8/1
0とすれば82.6%となる。このように本発明の半導
体記憶装置に使われているメモリセルでは、アルファ粒
子等の入射によって容量203の一方の節点にのみリー
ク電流が流れ込んでも、その容量に貯蔵していた電荷の
多くを保存できる。
散によって散逸するため、その影響はアルファ粒子等の
入射後100ナン秒程度にはほとんどなくなってしまう
。このようにアルファ粒子等の影響がほとんどなくなっ
た時に、節点N2の電位を再びOvに戻す(これは読み
出し書き込み時の状態である)と節点N1の電位はほぼ (1−C3−C8/(C8+ C1)−(C8+ CI
))・VDとなる。このことはアルファ粒子等が入射し
たとしても、容量203は貯えられていた電荷量の1′
、1”間の差は比にして C3/(C8+ ClXC8+ C2)たけ保存される
ことを意味する。この値は例えばCI=02=C8/1
0とすれば82.6%となる。このように本発明の半導
体記憶装置に使われているメモリセルでは、アルファ粒
子等の入射によって容量203の一方の節点にのみリー
ク電流が流れ込んでも、その容量に貯蔵していた電荷の
多くを保存できる。
上記の電荷保存の効果はアルファ粒子等の入射のときだ
けでなく、例えばこのメモリセルを構成するMOSFE
Tの一方のリーク電流が大きい場合でも発揮される。例
えば、このメモリセルを構成するMOSFETの一方が
結晶性の悪いシリコン膜上に形成されたリーク電流の大
きい薄膜MO8電界効果トランジスタ(以下SOI−M
O8FETという)であっても、そのメモリセルの電荷
保持時間はオフ状態のSOI−MOSFETに流れるリ
ーク電流と容量203で決まる時定数よりも大きくでき
る。
けでなく、例えばこのメモリセルを構成するMOSFE
Tの一方のリーク電流が大きい場合でも発揮される。例
えば、このメモリセルを構成するMOSFETの一方が
結晶性の悪いシリコン膜上に形成されたリーク電流の大
きい薄膜MO8電界効果トランジスタ(以下SOI−M
O8FETという)であっても、そのメモリセルの電荷
保持時間はオフ状態のSOI−MOSFETに流れるリ
ーク電流と容量203で決まる時定数よりも大きくでき
る。
本発明の半導体記憶装置では、選択されないメモリセル
のNMO8FETが、そのメモリセルと同じ信号線20
7につながる他のメモリセルが選択される度にオンにな
る。しかしこのオンになる時間は読み出し書き込みサイ
クル時間の例えば1110ぐらいの期間にできる。その
ため、例えばPMO8FETのリーク電流がNMO8F
ETの10倍ぐらいであっても、本発明の半導体記憶装
置内のメモリセルは、そのNMO8FETと容量によっ
て構成される1トランジスタ1キャパシタメモリセル並
の電荷保持時間をもつ。
のNMO8FETが、そのメモリセルと同じ信号線20
7につながる他のメモリセルが選択される度にオンにな
る。しかしこのオンになる時間は読み出し書き込みサイ
クル時間の例えば1110ぐらいの期間にできる。その
ため、例えばPMO8FETのリーク電流がNMO8F
ETの10倍ぐらいであっても、本発明の半導体記憶装
置内のメモリセルは、そのNMO8FETと容量によっ
て構成される1トランジスタ1キャパシタメモリセル並
の電荷保持時間をもつ。
第1図の構造は例えば第3図の製造方法で形成すること
ができる。第3図(a)はP型シリコン結晶基板の表面
にN型領域202、その上部の絶縁体膜203、絶縁体
膜204を形成したところを示す。絶縁体膜203は、
N型領域202とその上に形成される導電体膜212間
の容量を小さくするため、厚く形成されている。第3図
(b)は溝キヤパシタプロセスによりN型領域205、
反転防止用のP型領域206、絶縁体膜207、導電体
膜208、容量用絶縁体膜209をそれぞれ形成した後
湾をポリシリコン210で埋めたところを示す。このプ
ロセスの間に絶縁体膜204′はゲート絶縁体膜204
と厚い絶縁体膜203′になる。第3図(C)は(b)
の状態で導電体膜212、絶縁体膜213を順次全面に
形成したところを示す。ここで211は後の工程で導電
体膜212をエツチング除去するときの終了点を与える
5i02膜などの物質である。第3図(d)は溝キヤパ
シタ部の絶縁体膜213、導電体膜212をエツチング
除去し、その穴の側面に絶縁体膜214を形成した後、
その穴にポリシリコン215を埋めたところである。こ
のあとSOI−PMO8FETを2個形成しそのPMO
8FETの間のP型シリコン膜に接続する導電体膜のパ
ターンを形成すれば第1図の構造が得られる。
ができる。第3図(a)はP型シリコン結晶基板の表面
にN型領域202、その上部の絶縁体膜203、絶縁体
膜204を形成したところを示す。絶縁体膜203は、
N型領域202とその上に形成される導電体膜212間
の容量を小さくするため、厚く形成されている。第3図
(b)は溝キヤパシタプロセスによりN型領域205、
反転防止用のP型領域206、絶縁体膜207、導電体
膜208、容量用絶縁体膜209をそれぞれ形成した後
湾をポリシリコン210で埋めたところを示す。このプ
ロセスの間に絶縁体膜204′はゲート絶縁体膜204
と厚い絶縁体膜203′になる。第3図(C)は(b)
の状態で導電体膜212、絶縁体膜213を順次全面に
形成したところを示す。ここで211は後の工程で導電
体膜212をエツチング除去するときの終了点を与える
5i02膜などの物質である。第3図(d)は溝キヤパ
シタ部の絶縁体膜213、導電体膜212をエツチング
除去し、その穴の側面に絶縁体膜214を形成した後、
その穴にポリシリコン215を埋めたところである。こ
のあとSOI−PMO8FETを2個形成しそのPMO
8FETの間のP型シリコン膜に接続する導電体膜のパ
ターンを形成すれば第1図の構造が得られる。
以上説明の便宜上、第1図、第2図に示される構造、回
路構成実施例を用いたが、本発明はこれに限るものでは
ない。トランジスタの種類、導電型、しきい値電圧、電
源電圧は他の適当なものまたは値でも構わない。
路構成実施例を用いたが、本発明はこれに限るものでは
ない。トランジスタの種類、導電型、しきい値電圧、電
源電圧は他の適当なものまたは値でも構わない。
(発明の効果)
以」二説明してきたように、本発明の半導体記憶装置は
アルファ粒子などの放射性粒子によって引き起こされる
ソフトエラーの発生が少なく、且つ下層素子による凹凸
が少ないため積層小型化したメモリセルを容易に使うこ
とができる。
アルファ粒子などの放射性粒子によって引き起こされる
ソフトエラーの発生が少なく、且つ下層素子による凹凸
が少ないため積層小型化したメモリセルを容易に使うこ
とができる。
第1図は本発明の半導体記憶装置の一実施例の構造を示
す図、第2図は第1図の半導体記憶装置の等価回路を示
す図、第3図は第1図の構造を得るための製造方法の一
例を示す図である。 半 1 図 ノor、pも2シリコ〉スト東憂 享 3 図
す図、第2図は第1図の半導体記憶装置の等価回路を示
す図、第3図は第1図の構造を得るための製造方法の一
例を示す図である。 半 1 図 ノor、pも2シリコ〉スト東憂 享 3 図
Claims (1)
- 第1導電型半導体基板、該第1導電型半導体基板の一
主面上に形成された複数の第2導電型領域、前記第1導
電型半導体基板上に形成された絶縁体膜、該絶縁体膜上
第1の第2導電型領域および該第1の第2導電型領域に
隣り合う第2の第2導電型領域にまたがって形成され第
2導電型トランジスタのゲート電極となる導電膜、該導
電膜上に絶縁膜を介して形成された第1導電型薄膜トラ
ンジスタ、第1の第2導電型領域と第1導電型薄膜トラ
ンジスタの一方の通電電極の間に形成されたキャパシタ
、を含むことを特徴とする半導体記憶装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61070156A JPS62226657A (ja) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61070156A JPS62226657A (ja) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | 半導体記憶装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62226657A true JPS62226657A (ja) | 1987-10-05 |
Family
ID=13423425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61070156A Pending JPS62226657A (ja) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | 半導体記憶装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62226657A (ja) |
-
1986
- 1986-03-27 JP JP61070156A patent/JPS62226657A/ja active Pending
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