JPS63158870A - Manufacture of semiconductor memory - Google Patents

Manufacture of semiconductor memory

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Publication number
JPS63158870A
JPS63158870A JP62268421A JP26842187A JPS63158870A JP S63158870 A JPS63158870 A JP S63158870A JP 62268421 A JP62268421 A JP 62268421A JP 26842187 A JP26842187 A JP 26842187A JP S63158870 A JPS63158870 A JP S63158870A
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JP
Japan
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type semiconductor
region
semiconductor region
oxide film
contact
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Pending
Application number
JP62268421A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuharu Nagayama
長山 安治
Kazuhiro Shimotori
下酉 和博
Isao Okura
大倉 五佐雄
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63158870A publication Critical patent/JPS63158870A/en
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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

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce an area, to minimize leakage currents and to increase memory capacitance by forming a first conductivity type semiconductor region having impurity concentration larger than a semiconductor substrate constituting a P-N junction with a source region and introducing a second conductivity type impurity into a region, in which an inversion layer is shaped, and which is the section of the semiconductor region brought into contact with a gate insulating film. CONSTITUTION:A P-type semiconductor region 40a is exposed on the N-type semiconductor region 50 side in a section between an N-type semiconductor region 50 in the surface of a semiconductor base body and an N-type semiconductor region 60 and brought into contact with a gate oxide film 70, and the impurity concentration of the region 40a is larger than that of a semiconductor substrate 10. A device is operated at low voltage by implanting a proper quantity of an N-type impurity to a section being in contact with the gate oxide film 70 in the P-type semiconductor region 40a and changing the section into a P-type semiconductor region 41 in low impurity concentration while the effective channel length of a transfer gate is shortened and operation at high speed is also enabled by introducing the N-type impurity to a section 11 being in contact with the gate oxide film 70 of the P-type semiconductor substrate 10.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、絶縁ゲート形の半導体装置とPN接合を組み
合わせて得られる半導体記憶装置の製造方法に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device obtained by combining an insulated gate type semiconductor device and a PN junction.

従来から1トランジスタ1容量形の半導体記憶装置とし
て知られている素子の縦断面図を第1図に示す。第1図
において、たとえば、(1Gは低不純物濃度のP形半導
体基板であり、この表面にP形半導体領域■と酸化膜領
域■とをチャンネルストッパーとして形成し、さらに、
N形半導体領域−。
FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view of a device conventionally known as a one-transistor, one-capacitor type semiconductor memory device. In FIG. 1, for example, (1G is a P-type semiconductor substrate with a low impurity concentration, a P-type semiconductor region (■) and an oxide film region (■) are formed as a channel stopper on the surface thereof, and further,
N-type semiconductor region.

illを形成する。form ill.

N形半導体領域−,6旧こ一部重なるように半導体基板
arj上lζ酸化膜を成長させてゲート酸化膜+7(1
゜(2)とし、ゲート酸化膜(iυ、(社)上にそれぞ
れゲート金属■、翻を形成する。さらに、半導体表面を
保護するためと多層配線を可能にするために酸化膜翰を
形成する。−はN形半導体領域■から取り出した電極で
ある。この記憶装置は、ゲート金属翰をワードライン、
N形半導体領域lをピットライン、ゲート金属!81)
をストレイシラインとして用いる。ゲート金属(財)か
らなるストレイシラインは、N形半導体領域−をドレイ
ンとし、ゲート金属I8DをゲートとしたMOS 容量
のゲート部に相当し、ストレイシラインに、ゲート酸化
膜(社)に接した半導体基板表面のしきい値電圧より高
い電圧を印加することにより、ゲート酸化膜1711の
下のP形半導体基板00の表面fこ反転層を形成させる
ことができる。この反転層を一つの電極とするMO3容
量を、記憶容量とする。また、N形半導体領域−をソー
ス、N形半導体頭域田をドレインとし、ゲート金属■を
ゲートとしたMOS)ランジスタをトランスファゲート
さして用いる。令ハイレベルlを書き込む場合、ビット
ラインを高電位にし、ワードラインをゲート酸化膜面と
接した半導体基板表面のしきい値電圧以上にする電圧を
印加することによりゲート金属…をゲートとしたMOS
 )ランジスタは導通状態となり、N形牛導体領域旬は
、N形半導体領域■の電位から、ゲート酸化膜(至)と
接した半導体基板表面のしきい値電圧を引いた電圧とな
って、上記の反転層にも電子が注入される。この状態か
らワードラインの電圧をゲート酸化膜(至)と接した半
導体基板表面のしきい値電圧以下憂こ下げれば、トラン
スファゲートは非導通状態となりビットラインの電圧の
変化に関係せず、反転層内に注入された電子は固定され
る。ただし、ストレイシラインは、常5こゲート酸化膜
(2)と接した半導体基板表面のしきい値電圧以上に保
持しなければならない。また、40ウレベル々を書き込
む場合は、ビットラインを低電位とした後、ワードライ
ンにゲート酸化膜[相]と接した半導体基板表面のしき
い値電圧以上の電圧を印加することにより、反転層内に
蓄積されていた電子は、ビットラインに引き抜かれ、そ
の後、ワードラインをゲート酸化膜+71と接した半導
体基板表面のしきい値電圧以下にすれば、記憶811に
部に10ウレベルlが書き込まれたことlこなる。読み
出しは、ビットラインの電圧を一定のフローディングレ
ベルに固定した後、ワードラインの電圧をゲート酸化膜
面と接した半導体基板表面のしきい値電圧以上にして、
ビットラインの電圧変位を検出することにより可能とな
る。
A gate oxide film +7 (1
゜(2), and gate metals ■ and 2 are formed on the gate oxide film (iυ), respectively.Furthermore, an oxide film shield is formed to protect the semiconductor surface and enable multilayer wiring. .- is an electrode taken out from the N-type semiconductor region
N-type semiconductor region l is pit line, gate metal! 81)
is used as a straciline. The stracie line made of Gate Metal (Incorporated) corresponds to the gate part of a MOS capacitor with the N-type semiconductor region as the drain and the gate metal I8D as the gate. By applying a voltage higher than the threshold voltage of the semiconductor substrate surface, an inversion layer can be formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 00 under the gate oxide film 1711. The MO3 capacitor with this inversion layer as one electrode is defined as a storage capacitor. In addition, a MOS (MOS) transistor having an N-type semiconductor region as a source, an N-type semiconductor region as a drain, and a gate metal as a gate is used as a transfer gate. When writing a high level l, the bit line is set to a high potential and the word line is applied with a voltage higher than the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film surface.
) The transistor becomes conductive, and the voltage of the N-type conductor region becomes the voltage obtained by subtracting the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film from the potential of the N-type semiconductor region. Electrons are also injected into the inversion layer. From this state, if the word line voltage is lowered below the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film, the transfer gate becomes non-conductive and is inverted, regardless of changes in the bit line voltage. Electrons injected into the layer are fixed. However, the strain line must always be maintained at a threshold voltage higher than the threshold voltage of the surface of the semiconductor substrate in contact with the gate oxide film (2). In addition, when writing 40 U levels, after setting the bit line to a low potential, by applying a voltage higher than the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film [phase] to the word line, the inversion layer The electrons accumulated in the memory 811 are drawn out to the bit line, and then when the word line is lowered below the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film +71, a 10 level l is written in the memory 811. I'll tell you what happened. For reading, after fixing the bit line voltage to a certain floating level, the word line voltage is raised to a threshold voltage or higher of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film surface.
This is possible by detecting voltage changes on the bit line.

この入子は、3トランジスタ、4トランジスタのダイナ
ミック型のMO9記憶素子に比べて、−索子の占有面積
を小さくするこ゛とができるが、大容量の記憶装置を指
向する点からは集積度を上げるのに十分でなく、また、
ワードライン、ビットライン、ストレイシラインの3ラ
インを必要とし、ストレイシラインの配線とストレイジ
頭域lこ多大な面積を費いやすので集積度低下の欠点を
有すると共に、ストレイジ煩域が半導体基板表面の反転
層を利用しているため、表面準位、トラップ等によるリ
ーク電流が増え、記憶情報のりフレッシ二間隔が短かく
なり、システム設計上の問題点となる可能性を有してい
る。
This nesting can reduce the area occupied by the negative element compared to dynamic MO9 storage elements with 3 or 4 transistors, but it increases the degree of integration from the point of view of large capacity storage devices. is not enough, and also
Three lines, a word line, a bit line, and a storage line, are required, and the wiring and storage area for the storage line consumes a large area, which has the disadvantage of lowering the degree of integration. Since an inversion layer is used, leakage current due to surface states, traps, etc. increases, and the interval between stored information becomes shorter, which may cause problems in system design.

上記の1トランジスタ1容量型の記憶索子の1部の欠点
を補ぎなった従来の記憶素子の縦断面図を第2図Eこ示
す。第2図において、たとえば、αaは低不純物濃度P
形半導体基板であり、この表面にP形半導体領域四と酸
化膜領域■とをチャンネルストッパーとして形成し、さ
らに、N形半導体領域−,旬を形成する。N形半導体領
域[,11!lこ一部重なるように半導体基板上に酸化
膜を成長させてゲート酸化膜囮とし、ゲート酸化膜面上
にゲート金属輸を形成したものである。
FIG. 2E shows a vertical cross-sectional view of a conventional memory element that compensates for some of the drawbacks of the one-transistor, one-capacity type memory element described above. In FIG. 2, for example, αa is a low impurity concentration P
This is a type semiconductor substrate, on the surface of which a P type semiconductor region 4 and an oxide film region 2 are formed as a channel stopper, and further N type semiconductor regions 1 and 2 are formed. N-type semiconductor region [,11! An oxide film is grown on the semiconductor substrate so as to partially overlap the gate oxide film as a gate oxide film decoy, and a gate metal film is formed on the surface of the gate oxide film.

さらに、半導体表面を保護するためと、多層配線を可能
にするため酸化膜■を形成する。(2)はN形半導体領
域−から取り出した電極である。この記憶素子はN形半
導体領域ωをビットライン、ゲート金属婚をワードライ
ンとして用いる2ライン方式であり、記憶容量はP形半
導体基板OIとN形半導体領域−との接合容量を用いる
。また、N形半導体領域−をドレイン、N形半導体領域
−をソースとし、ゲート金属時をゲートとしたMOSト
ランジスタをトランスファゲートとして用いる。
Furthermore, an oxide film (2) is formed to protect the semiconductor surface and to enable multilayer wiring. (2) is an electrode taken out from the N-type semiconductor region. This memory element is of a two-line type using the N-type semiconductor region ω as a bit line and the gate metal layer as a word line, and the memory capacity uses the junction capacitance between the P-type semiconductor substrate OI and the N-type semiconductor region -. Furthermore, a MOS transistor is used as a transfer gate, with the N-type semiconductor region serving as the drain, the N-type semiconductor region serving as the source, and the gate metal serving as the gate.

令ハイレベル′を書き込む場合、ビットラインを高電位
fζし、ワードラインをゲート酸化i etaと接した
半導体基板表面のしきい値電圧以上Iζすることにより
、トランスファゲートを導通状態とし、N形半導体領域
 はN形半導体領域ωの電位からゲート酸化膜[相]と
接した半導体基板表面のしきい値電圧を引いた電位にな
り、P形半導体基板αGとN形半導体領域Iυとの接合
部と酸化膜…にはさまれたポテンシャル井戸に電子が注
入される。この状態からワードラインの電圧をゲート酸
化膜(至)と接した半導体基板表面のしきい値電圧以下
に下げれば、トランスファゲートは非導通状態となり、
ビットラインの電圧の変化に関係せず、ポテンシャル井
戸tと注入された電子は固定される。また、令ロウレベ
ルlを書き込む場合は、ビットラインを零電位にした後
、ワードラインをゲート酸化膜σGと接する半導体基板
表面のしきい値電圧より高電位にすることにより、ポテ
ンシャル井戸に注入されていた電子をビットラインに引
き抜き、その後、ワードラインをゲート酸化膜面と接し
た半導体基板表面のしきい値電圧以下Iこすれば、10
ウレベルケが書き込まれたことになる。読み出しは、ビ
ットラインの電位を一定のフローティングレベルに固定
した後、ワードラインの電圧をゲート酸化膜■と接した
半導体基板表面のしきい値電圧以上にして、ビットライ
ンの電圧変位を検出することにより可能となる。この素
子は、低不純物濃度のP形半導体基板αeとN形半導体
領域−との接合容量を記憶容量として用いるため、単位
面積当りの容量が小さく、記憶容量部の面積を広くしな
ければ、読み出し時のビットラインの電圧変位が大きく
ならず、記憶装置の設計上問題点を残すと共に、−記憶
素子の面積を大きくすることは大容量・高集積化には適
さない欠点を有する。
When writing a high level ', the bit line is set to a high potential fζ and the word line is set to a voltage Iζ higher than the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide ieta, thereby making the transfer gate conductive and converting the N-type semiconductor into a conductive state. The region becomes a potential obtained by subtracting the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film [phase] from the potential of the N-type semiconductor region ω, and the junction between the P-type semiconductor substrate αG and the N-type semiconductor region Iυ Electrons are injected into the potential well sandwiched between the oxide films. From this state, if the word line voltage is lowered below the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film, the transfer gate becomes non-conductive.
Regardless of changes in the bit line voltage, the potential well t and the injected electrons are fixed. In addition, when writing a low level l, after setting the bit line to zero potential, the word line is set to a potential higher than the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film σG, so that the potential well is not injected. If the electrons are pulled out to the bit line and then the word line is rubbed below the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film surface, 10
This means that Urebelke has been written in. For reading, after fixing the potential of the bit line to a fixed floating level, the voltage of the word line is set to be higher than the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film, and the voltage change of the bit line is detected. This becomes possible. Since this element uses the junction capacitance between the P-type semiconductor substrate αe with a low impurity concentration and the N-type semiconductor region as a storage capacitance, the capacitance per unit area is small, and unless the area of the storage capacitor part is made large, the readout The voltage variation of the bit line at the time is not large, which leaves problems in the design of the memory device, and - increasing the area of the memory element has the disadvantage that it is not suitable for large capacity and high integration.

第3図は、第2図に示した記憶素子の欠点を補った従来
の記憶素子の縦断面図である。第3図において、Q(l
は低不純物濃度のP形の半導体基板であり、この表面に
P形半導体頭載■と酸化膜領域■とをチャンネルストッ
パーとして形成し、酸化膜領域■以外の半導体基板表面
部の適当な部分に不純物濃度の大きいP形半導体領域間
を形成し、さらに、N形半導体領域…を形成する。また
、P形半導体領域間と半導体基板表面との間にN形半導
体領域ωを形成し、半導体基体内部にPN接合を形成す
る。N形半導体領域−,ωEこ一部重なるようEこ半導
体基板上に酸化膜を成長させ、ゲート酸化1117Gと
し、ゲート酸化膜(至)上lこゲート金属■を形成する
。さらに半導体表面を保護するためとチ層配線を可能に
するために酸化膜■を形成する。
FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a conventional memory element that compensates for the drawbacks of the memory element shown in FIG. In Figure 3, Q(l
is a P-type semiconductor substrate with a low impurity concentration, on the surface of which a P-type semiconductor head ■ and an oxide film region ■ are formed as a channel stopper, and at appropriate portions of the semiconductor substrate surface other than the oxide film region ■. Intervals between P-type semiconductor regions with high impurity concentration are formed, and further N-type semiconductor regions are formed. Further, an N-type semiconductor region ω is formed between the P-type semiconductor regions and the surface of the semiconductor substrate, and a PN junction is formed inside the semiconductor substrate. An oxide film is grown on the semiconductor substrate so as to partially overlap the N-type semiconductor regions - and ωE, forming a gate oxide layer 1117G, and a gate metal layer is formed on the gate oxide film (1117G). Furthermore, an oxide film (2) is formed to protect the semiconductor surface and to enable layer wiring.

(2)はN形半導体領域ωから取り出した電極である。(2) is an electrode taken out from the N-type semiconductor region ω.

この記憶素子は、N形半導体領域ωをビットライン、ゲ
ート金属−をワードラインとして用いる2ライン方式で
あり、記憶容量は、P形半導体領域−とN形半導体領域
■との接合容量を用いる。また、N形半導体領域輸をド
レイン、N形半導体領域ωをソースとし、ゲート金馬田
をゲートとしたMOSトランジスタをトランスファゲー
トとして用いる。記憶容量部に1ハイレベル中を書き込
む場合は、ビットラインを高電位にし、ワードラインを
ゲート酸化膜面と接した半導体基板表面のしきい値電圧
より高い電圧にすることにより、トランスファゲートを
導通状態Eこし、N形半導体領域■に電子を注入する。
This memory element is of a two-line type using the N-type semiconductor region ω as a bit line and the gate metal as a word line, and the memory capacity uses the junction capacitance between the P-type semiconductor region and the N-type semiconductor region . Further, a MOS transistor with the N-type semiconductor region ω as the drain, the N-type semiconductor region ω as the source, and the gate gate is used as a transfer gate. When writing 1 high level into the storage capacitor, the transfer gate is made conductive by setting the bit line to a high potential and the word line to a voltage higher than the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film surface. State E is established, and electrons are injected into the N-type semiconductor region (2).

N形半導体領域−は、酸化膜■とP形半導体領域Iと低
不純物濃度のP形半導体基板OIとで囲まれたポテンシ
ャル井戸′を形成し、このポテンシャル井戸内に電子を
注入し、固定させ4ハイレベルタを記憶容量lこ書き込
む。また、10ウレベル′を記憶容量に書き込む場合に
は、ピ゛ットラインを低電位にした後、ゲート酸化膜(
′?Qに接した半導体基板表面のしきい値電圧以上にワ
ードラインの電位を上げることにより、トランスファゲ
ートを導通状態にし、電子をビットラインへ引き抜き、
その後、ワードラインの電位を、ゲート酸化膜σGと接
した半導体基板表面のしきい値電圧以下にすることによ
り、トランスファゲートを非導通状態とすれば、N形半
導体領域■のポテンシャル井戸内に電子は注入されてお
らず10ウレベル′が書き込まれる。読み出しは、ビッ
トラインを一定電位に固定した後、ワードラインにゲー
ト酸化膜t71と接した半導体基板表面のしきい値電圧
以上の電位を与えることにより、N形半導体領域■に蓄
積されていた電子がビットラインに引き抜かれるか、ま
たは、N形半導体領域団に注入されるかで、ビットライ
ンの電位が変化し、その変位を検出することにより可能
となる。この半導体記憶装置は、内部の接合容量を用い
ているため、ゲート酸化膜を利用した記憶装置より表面
の結晶の不均一性が問題とならずリーク電流が少ないの
で、記憶保持時間の長い記憶集子が得られること、また
、比較的濃度の高い半導体領域のPN接合を用いられる
ので、ゲート酸化膜を利用した記憶容量と単位面積当り
同程度以上の容量値が容易に得られるため、高集積化・
高密度化に適した記憶集子が得られること、2ライン方
式のため、表面旙ご自由度が得られることの特徴を有す
る。
The N-type semiconductor region - forms a potential well ' surrounded by the oxide film ■, the P-type semiconductor region I, and the P-type semiconductor substrate OI with a low impurity concentration, and electrons are injected into this potential well and fixed. 4.Write the memory capacity l of the high level register. In addition, when writing the 10U level' into the storage capacity, after lowering the pit line to a low potential, the gate oxide film (
′? By raising the potential of the word line above the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with Q, the transfer gate becomes conductive and electrons are extracted to the bit line.
After that, if the potential of the word line is made lower than the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film σG and the transfer gate is made non-conductive, electrons are generated in the potential well of the N-type semiconductor region ■. is not injected, and 10 levels are written. For reading, after fixing the bit line to a constant potential, applying a potential higher than the threshold voltage of the semiconductor substrate surface in contact with the gate oxide film t71 to the word line, the electrons accumulated in the N-type semiconductor region This is possible by detecting the change in the potential of the bit line depending on whether it is drawn out to the bit line or implanted into the N-type semiconductor region group, and detecting this displacement. Since this semiconductor memory device uses internal junction capacitance, surface crystal non-uniformity is less of a problem than memory devices that use gate oxide films, and leakage current is small. In addition, since a PN junction in a semiconductor region with relatively high concentration can be used, it is easy to obtain a capacitance value per unit area equal to or higher than that using a gate oxide film, making it possible to achieve high integration.・
It has the characteristics of being able to obtain a memory cluster suitable for high-density storage, and because it is a two-line system, it provides a degree of freedom in terms of surface area.

しかし、上記の記憶素子は、P形半導体領域間形成時の
マスク合わせずれのため、P形半導体領域(iGとN形
半導体領域ωとで形成されるPN接合の面積が減少し、
実効的な記憶容量面積の低減をまねくことがある。
However, in the above-mentioned memory element, the area of the PN junction formed by the P-type semiconductor region (iG and the N-type semiconductor region ω) decreases due to mask alignment misalignment during formation of the P-type semiconductor regions.
This may lead to a reduction in the effective storage capacity area.

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、小面機
で、リーク電流が小さく、大きな記憶容量を持ち、しか
もマスク合わせずれlこよる実効的な記憶容量面積の低
減をまねくことのない2ライン方式の半導体記憶装置の
製造方法を提供することを目的としたものである。
The present invention has been made in view of the above points, and is a small-sided device that has low leakage current, large storage capacity, and reduces the effective storage capacity area due to mask alignment misalignment. The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a two-line type semiconductor memory device.

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。Hereinafter, the present invention will be explained based on Examples.

第4図は本発明による半導体記憶装置の第1の実施例の
記憶系子の縦断面図である。第4図において、第3図と
同一符号は第3図にて示したものと同様のものを表わし
ている。(40a)は半導体基体の表面のN形半導体領
域■とN形半導体領域用との間の部分のN形半導体領域
ω側に露出しゲート酸化膜(至)に接しており半導体基
板ααより不純物濃度の大きいP形半導体領域である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a storage element of the first embodiment of the semiconductor storage device according to the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals as in FIG. 3 represent the same components as shown in FIG. (40a) is exposed on the N-type semiconductor region ω side of the part between the N-type semiconductor region This is a highly concentrated P-type semiconductor region.

この第1の実施例の記憶素子は、記憶素子としての動作
原理は第3図に示した従来例と全く同じであるが、P形
半導体領域(4oa)形成時にマスク合わせずれがあっ
たでも、P形半導体領域(40a)がゲート酸化膜at
itこ違している限り、このマスク合わせずれlζよる
P形半導体領域(40a)とN形半導体函域ωとにより
形成されるPN接合の面積への影響はない。従って、実
効的な記憶容量面積の低減を招くことがない。
The operating principle of the memory element of this first embodiment as a memory element is exactly the same as that of the conventional example shown in FIG. The P-type semiconductor region (40a) is a gate oxide film at
As long as it is different, this mask alignment deviation lζ has no effect on the area of the PN junction formed by the P-type semiconductor region (40a) and the N-type semiconductor box area ω. Therefore, there is no reduction in the effective storage capacity area.

しかし、この第1の実施例においては、ゲート酸化膜σ
(Hζ接した半導体基板表面のしきい値電圧が高くなる
ために、ワードラインに高電位を与えなければ、トラン
ス7アゲートを導通状態にすることができない。
However, in this first embodiment, the gate oxide film σ
(Since the threshold voltage of the surface of the semiconductor substrate in contact with Hζ becomes high, the transformer 7 agate cannot be made conductive unless a high potential is applied to the word line.

この欠点を補うためには、P形≠導体舗域(40a)の
不純物濃度を実効的に低下させる必要があるが、この不
純物濃度を実効的に低下させる方法としては通常よく知
られているように異なる導電形の不純物を注入すれば良
いから、N形不純物をP形半導体領域(40a)に適当
量注入することにより達成される。
In order to compensate for this drawback, it is necessary to effectively reduce the impurity concentration in the P type≠conductor area (40a), but there are generally well-known methods for effectively reducing this impurity concentration. This can be achieved by implanting an appropriate amount of N-type impurities into the P-type semiconductor region (40a), since it is sufficient to implant impurities of different conductivity types into the P-type semiconductor region (40a).

この方針に基づいて改良されたのが、その記憶素子の縦
断面図を第5図に示す本発明による半導体記憶装置の第
2の実施例である。
A second embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention has been improved based on this principle, and the vertical cross-sectional view of the memory element is shown in FIG.

第2の実施例の記憶素子においては、P形半導体領域(
40a)のゲート酸化膜(至)と接する部分KN形不純
物を適当量注入してこの部分を低不純物濃度のP形半導
体領域圓とすることにより、低電圧で動作する記憶素子
が得られると共に、P形学導体基板α0のゲート酸化膜
り1に接する部分G11に上記のN形不純物を導入する
ことにより、トランス7アゲートの実効チャンネル長を
低減させることができ、高速動作も可能にすることがで
きる。
In the memory element of the second example, the P-type semiconductor region (
By implanting an appropriate amount of KN-type impurity into the portion in contact with the gate oxide film (to) of 40a) and making this portion a P-type semiconductor region with a low impurity concentration, a memory element that operates at a low voltage can be obtained, and By introducing the above-mentioned N-type impurity into the portion G11 of the P-type conductive substrate α0 that is in contact with the gate oxide film 1, the effective channel length of the transformer 7 agate can be reduced and high-speed operation can also be made possible. can.

ここで、上記N形不純物の導入に当っては不純しまうの
で、PN接合の面積が減少してしまいおもわしくない。
Here, when the N-type impurity is introduced, it becomes an impurity, and the area of the PN junction decreases, which is undesirable.

したがって、上記実施例では注入法、すなわち、イオン
注入法を用いることにより、N形不純物の浸入を浅<シ
、もってPN接合の面積の減少をできる限り防いでいる
Therefore, in the above embodiment, by using the implantation method, that is, the ion implantation method, the N-type impurity penetrates shallowly, thereby preventing the reduction in the area of the PN junction as much as possible.

本発明においては、半導体各部分の導電形を実施例とは
反対の導電形にし、印加電圧の極性を逆にしても、同様
の記憶装置が得られることはいうまでもない。
In the present invention, it goes without saying that a similar memory device can be obtained even if the conductivity type of each semiconductor part is set to the opposite conductivity type from that in the embodiment and the polarity of the applied voltage is reversed.

また、各酸化膜も酸化膜に限られるわけでなく、窒化膜
その他の絶縁膜で置換tTI#@である。
Further, each oxide film is not limited to an oxide film, and may be replaced with a nitride film or other insulating film.

以上詳述したように、本発明による半導体記憶装置の製
造方法においては、第1導電形の半導体基板の一主面に
所定間隔だけ隔てて形成された第2導電形のンース碩域
およびドレイン領域、上記半導体基板の一主面に接して
設けられ・上記ソース領域およびドレイン領域に一部接
し、互いに跨がるように形成されたゲート絶縁膜、上記
所定間隔内の上記ソース煩域側に3いて上記−上面に到
達して上記ゲート酸化膜と接し、かつ上記ソース領域F
になるように設けられ、上記ソース領域とPN接合を構
成する上記半導体基板よりも不純物濃度の大きい第1導
電形の≠導体領域とを備え、上記ゲート絶縁膜に接する
上記半導体頭載の部分であって、上記ソース領域とドレ
イン領域との間の反転層が形成される領域に第2導電形
の不純物が導入される半導体記憶装置に2いて、この第
2導電形の不純物の導入を注入法により行うようにした
ので、記憶素子の低電圧動作が可能となり、しかもこの
低電圧動作のために縮少される記憶容量は、上記第2導
電形の不純物の導入に際し、拡散法をもちいる方法より
も少なくできるという効果を有するものである。
As described in detail above, in the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, the source region and the drain region of the second conductivity type are formed on one principal surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type with a predetermined interval apart. , a gate insulating film provided in contact with one main surface of the semiconductor substrate and partially in contact with the source region and the drain region and formed so as to straddle each other; reaches the above-mentioned top surface and comes into contact with the gate oxide film, and the source region F
a conductor region of a first conductivity type having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate constituting the source region and the PN junction; In a semiconductor memory device in which an impurity of a second conductivity type is introduced into a region where an inversion layer between the source region and a drain region is formed, the impurity of the second conductivity type is introduced by an implantation method. This method enables the memory element to operate at a low voltage, and the storage capacity that is reduced due to this low voltage operation can be reduced by using a diffusion method when introducing the impurity of the second conductivity type. This has the effect that it can be made smaller than the actual amount.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の半導体記憶装置の記憶素子の縦断面図、
#c2図は従来の他の半導体記憶装置の記憶素子の縦断
面図、第3図は従来のさらに他の半導体記憶装置の記憶
素子の縦断面図、第4図および第5図はそれぞれ本発明
の第1および第2の実・施例の記憶素子の縦断面図であ
る。 図において、αGはP形の半導体基板(第1の導電形の
半導体基板) 、 (41、(40a)はP形≠導体領
域(第1導電形半導体鎮域)、−はソース領域であるN
形学導体頭載(第1の第2導電形半導体項域)、嗜はド
レイン領域であるN形半導体領域(第2の第2導電形≠
導体鎮域)、り1はゲート酸化膜(ゲート@縁膜)であ
る。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a memory element of a conventional semiconductor memory device.
#c2 is a vertical cross-sectional view of a memory element of another conventional semiconductor memory device, FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a memory element of yet another conventional semiconductor memory device, and FIGS. 4 and 5 are each a cross-sectional view of a memory element of another conventional semiconductor memory device. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a memory element of a first and second example. In the figure, αG is a P-type semiconductor substrate (first conductivity type semiconductor substrate), (41, (40a) is a P-type≠conductor region (first conductivity type semiconductor region), - is a source region, N
The top of the conductor (the first semiconductor region of the second conductivity type) is the drain region of the N-type semiconductor region (the second second conductivity type ≠
1 is a gate oxide film (gate@edge film). Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電形の半導体基板の一主面に所定間隔だけ
隔てて形成された第2導電形のソース領域およびドレイ
ン領域、上記半導体基板の一主面に接して設けられ、上
記ソース領域およびドレイン領域に一部接し、互いに跨
がるように形成されたゲート絶縁膜、上記所定間隔内の
上記ソース領域側において上記一主面に到達して上記ゲ
ート酸化膜と接し、かつ上記ソース領域下になるように
設けられ、上記ソース領域とPN接合を構成する上記半
導体基板よりも不純物濃度の大きい第1導電形の半導体
領域とを備え、上記ゲート絶縁膜に接する上記半導体領
域の部分であって、上記ソース領域とドレイン領域との
間の反転層が形成される領域に第2導電形の不純物が導
入される半導体記憶装置において、この第2導電形の不
純物の導入を注入法により行うことを特徴とする半導体
記憶装置の製造方法。
(1) a source region and a drain region of a second conductivity type formed at a predetermined interval on one principal surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type; and a source region and a drain region provided in contact with one principal surface of the semiconductor substrate; and a gate insulating film formed so as to partially contact the drain region and straddle each other, and reach the one main surface on the source region side within the predetermined interval and contact the gate oxide film, and the source region a semiconductor region of a first conductivity type that is provided below and has a higher impurity concentration than the semiconductor substrate forming a PN junction with the source region, and is a portion of the semiconductor region in contact with the gate insulating film. In a semiconductor memory device in which an impurity of a second conductivity type is introduced into a region where an inversion layer between the source region and a drain region is formed, the impurity of the second conductivity type is introduced by an implantation method. A method for manufacturing a semiconductor memory device, characterized by:
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