JPS63172458A - Dynamic memory cell - Google Patents

Dynamic memory cell

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JPS63172458A
JPS63172458A JP62003764A JP376487A JPS63172458A JP S63172458 A JPS63172458 A JP S63172458A JP 62003764 A JP62003764 A JP 62003764A JP 376487 A JP376487 A JP 376487A JP S63172458 A JPS63172458 A JP S63172458A
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JP
Japan
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switching transistor
insulating film
capacitor
memory cell
type semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP62003764A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Kusunoki
茂 楠
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
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS63172458A publication Critical patent/JPS63172458A/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
    • H10B12/39DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench
    • H10B12/395DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench the transistor being vertical

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  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve an integration density without hampering the operation of a memory element, by arranging a memory capacitor and a switching transistor in a vertical direction, and completely isolating each switching transistor with an insulating film. CONSTITUTION:A capacitor is constituted by a first electrode 101 of the capacitor, a second electrode 105a of the capacitor and a second insulating film 104 between both electrodes. Electrons held in the capacitor are moved to a bit line 111 by the ON/OFF actions of a switching transistor including a gate insulating film 107 between a gate electrode 108 and a channel region 106. Thus a potential is made 'High' or 'Low'. The memory capacitor and the switching transistor are arranged in the vertical direction, and each switching transistor is completely isolated with an insulating film. Thus an SOI structure is provided. Therefore, the area of a cell can be reduced and a high integration density can be implemented without hampering the intrinsic operation as a storage element. The switching transistor having a short channel length can be manufactured with good controllability.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体メモリ装置、特にダイナミック型ラン
ダムアクセスメモリ装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor memory device, and particularly to a dynamic random access memory device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種のダイナミック型ランダムアクセスメモリ
装置の構成を第3図に示す、この第3図において、30
1はP型シリコン半導体基板、302は素子間分離領域
、305と、307は基板301の主表面上に絶縁膜を
介して形成された第1と、第2ポリシリコン層、31)
はn十形拡散層によるビットラインである。
The configuration of a conventional dynamic random access memory device of this type is shown in FIG.
1 is a P-type silicon semiconductor substrate, 302 is an isolation region between elements, 305 and 307 are first and second polysilicon layers formed on the main surface of the substrate 301 with an insulating film interposed therebetween; 31)
is a bit line formed by an n-type diffusion layer.

そしてこの構成においては、第1ポリシリコン層305
の下部の絶縁膜を介したキャパシタに保持されている電
子を、第2ポリシリコン層307の下部の絶縁膜をゲー
ト絶縁膜とした電界効果型スイッチングトランジスタの
オン・オフ作用によりビットライン31)に移すことで
、電位を“High″もしくはLow″とじている。即
ち、このように1個のメモリキャパシタと、1個の電界
効果型スイッチングトランジスタとで構成されるダイナ
ミック型ランダムアクセスメモリ装置では、そのメモリ
キャパシタに電子が蓄積されているか否かによって記憶
保持状態を現出するようにしている。
In this configuration, the first polysilicon layer 305
The electrons held in the capacitor via the insulating film below the second polysilicon layer 307 are transferred to the bit line 31) by the on/off action of a field effect switching transistor whose gate insulating film is the insulating film below the second polysilicon layer 307. In other words, in a dynamic random access memory device composed of one memory capacitor and one field effect switching transistor, the potential is kept high or low. The memory retention state is determined depending on whether or not electrons are stored in the memory capacitor.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ここでこのように構成される従来のダイナミック型ラン
ダムアクセスメモリ装置においては、構成要素であると
ころのメモリキャパシタとスイッチングトランジスタと
が、同一半導体基板の表面に並置されているために、一
定の面積を必要としており、特にソースキャパシタの容
量はその面積に比例し、かつその最小面積は回路動作上
の制約から定められることになる。そしてさらに近年の
集積回路技術の進歩などに伴い、素子自体をより一層微
細化する傾向にあるとき、このようにメモリキャパシタ
の面積を小さくすることは、集積度を向上させる点で意
義があっても、情報である電子の蓄積保持を狂わす、い
わゆるα線などの電荷粒子の入射によるソフトエラーに
対しては、記憶素子としての本来の作用が阻害されるこ
とになりかねないものであった。
In the conventional dynamic random access memory device configured in this way, the memory capacitor and the switching transistor, which are the constituent elements, are arranged side by side on the surface of the same semiconductor substrate, so it takes up a certain area. In particular, the capacitance of the source capacitor is proportional to its area, and its minimum area is determined by constraints on circuit operation. Furthermore, with recent advances in integrated circuit technology, there is a trend toward further miniaturization of the elements themselves, and reducing the area of the memory capacitor in this way is significant in terms of increasing the degree of integration. However, soft errors caused by the incidence of charged particles such as so-called alpha rays, which disturb the storage and retention of electrons, which are information, can impede the original function of the memory element.

この発明は従来のこのような実情に鑑み、装置を構成し
ている電界効果型スイッチングトランジスタの配置を変
えることによ、す、装置の集積度を高めるという要請に
応えることのできるダイナミックメモリセルを提供する
ことを目的としている。
In view of these conventional circumstances, the present invention provides a dynamic memory cell that can meet the demand for increasing the degree of integration of devices by changing the arrangement of field effect switching transistors that make up the device. is intended to provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るダイナミックメモリセルは、構成要素で
あるメモリキャパシタとスイッチングトランジスタとを
縦方向に配置し、また各スイッチングトランジスタを絶
縁膜で完全に分離するS。
In the dynamic memory cell according to the present invention, memory capacitors and switching transistors, which are constituent elements, are arranged vertically, and each switching transistor is completely separated by an insulating film.

■構造としたものである。■It has a structure.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、メモリキャパシタとスイッチング
トランジスタとを縦方向に配置し、また各スイッチング
トランジスタを絶縁膜で完全に分離するSol構造とし
たから、記憶素子としての本来の作用が阻害されること
なく、装置の集積度を高めることができる。
In this invention, since the memory capacitor and the switching transistor are arranged vertically, and each switching transistor is completely separated by an insulating film, the Sol structure is adopted, so that the original function as a memory element is not inhibited. The degree of integration of the device can be increased.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図(a)はこの発明の一実施例を示す上面図、第1図(
b)はその断面図である0両図において、101はp型
半導体基板よりなるメモリキャパシタの第1電極、10
2はキャパシタの第1電極101とスイッチングトラン
ジスタの各部とを分離する第1の絶縁膜、103は高濃
度p型半導体領域、104はキャパシタの両電極間に電
荷を蓄積させるための第2の絶縁膜、105aはn型半
導体または高融点金属よりなるキャパシタの第2電極、
105bは高濃度n型半導体よりなるスイッチングトラ
ンジスタのソース領域、106は高濃度p型半導体より
なるスイッチングトランジスタのチャネル領域、107
はスイッチングトランジスタのゲート絶縁膜、10Bは
スイッチングトランジスタのゲート電極(ワードライン
)、109はスイッチングトランジスタのドレイン領域
、1)0はドレイン領域109とビットラインの配線1
)1とを接続するための貫通穴、1)1はビットライン
の配線、1)2はスイッチングトランジスタのゲート電
極108とスイッチングトランジスタのドレイン領域1
09と、ビットラインの配線1)1を絶縁するための眉
間絶縁膜である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
Figure (a) is a top view showing one embodiment of the present invention, and Figure 1 (
b) is a cross-sectional view thereof, in which 101 is a first electrode of a memory capacitor made of a p-type semiconductor substrate;
2 is a first insulating film that separates the first electrode 101 of the capacitor from each part of the switching transistor; 103 is a high concentration p-type semiconductor region; and 104 is a second insulating film for accumulating charge between both electrodes of the capacitor. The film 105a is a second electrode of a capacitor made of an n-type semiconductor or a high melting point metal;
105b is a source region of a switching transistor made of a highly doped n-type semiconductor; 106 is a channel region of a switching transistor made of a highly doped p-type semiconductor; 107
is the gate insulating film of the switching transistor, 10B is the gate electrode (word line) of the switching transistor, 109 is the drain region of the switching transistor, 1) 0 is the wiring 1 between the drain region 109 and the bit line
) 1, 1) 1 is the bit line wiring, 1) 2 is the gate electrode 108 of the switching transistor and the drain region 1 of the switching transistor.
09 and the bit line wiring 1) is an insulating film between the eyebrows for insulating 1.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

この構成において、キャパシタの第1電極101、キャ
パシタの第2電極105aと、その間の第2の絶縁膜1
04によって構成されたキャパシタに保持されている電
子を、ゲート電極108とチャネル領域106との間の
ゲート絶縁膜107を含むスイッチングトランジスタの
オン・オフ作用によりビットライン1)1に移すことで
、電位を“High”もしくは“Low”としている。
In this configuration, the first electrode 101 of the capacitor, the second electrode 105a of the capacitor, and the second insulating film 1 between them.
04 is transferred to the bit line 1)1 by the on/off action of the switching transistor including the gate insulating film 107 between the gate electrode 108 and the channel region 106. is set as “High” or “Low”.

即ち、このような1個のメモリキャパシタと1個の電界
効果型スイッチングトランジスタで構成されるダイナミ
ック型ランダムアクセスメモリ装置では、そのメモリキ
ャパシタに電子がMlilされているか否かによって記
憶保持状態を現出するようにしている。
That is, in such a dynamic random access memory device composed of one memory capacitor and one field effect switching transistor, the memory retention state is expressed depending on whether or not electrons are Mlil in the memory capacitor. I try to do that.

このような本実施例装置ではメモリセルキャパシタとス
イッチングトランジスタとを縦方向に配置し、また各ス
イッチングトランジスタを絶縁膜で完全に分離するSO
I構造としたので、記憶素子としての本来の作用が阻害
されることなくセル面積の縮小化が図れ高集積化が可能
となり、またチャネル長の短いスイッチングトランジス
タを制御性よく作成できる。
In the device of this embodiment, the memory cell capacitor and the switching transistor are arranged vertically, and each switching transistor is completely separated by an insulating film.
Since the I structure is adopted, the cell area can be reduced without hindering the original function as a memory element, and high integration can be achieved, and a switching transistor with a short channel length can be manufactured with good controllability.

なお、上記実施例では、チャネル領域106は全てp型
半導体により構成されている場合を示したが、これは第
2図に示すようにチャネル領域でゲート絶縁膜107に
接していない部分を絶縁領域213としてもよく、この
ようにすることにより上記実施例の効果に加えてバンチ
スルー電流を抑えることができ、またソース領域105
bで絶縁膜に接していない部分を絶縁膜で構成してもよ
い。またドレイン領域を高濃度n型半導体領域209と
チャネル領域近傍の低濃度n型半導体領域214に分け
ること(LDD構造)により、ドレイン近傍のチャネル
領域での電界集中を抑えることができる。
In the above embodiment, the channel region 106 is entirely made of a p-type semiconductor, but as shown in FIG. 213, and by doing so, in addition to the effect of the above embodiment, bunch through current can be suppressed, and the source region 105
The portion b that is not in contact with the insulating film may be formed of an insulating film. Furthermore, by dividing the drain region into a highly doped n-type semiconductor region 209 and a lightly doped n-type semiconductor region 214 near the channel region (LDD structure), electric field concentration in the channel region near the drain can be suppressed.

〔発明の効果〕 以上のように、この発明に係るダイナミックメモリセル
によれば、メモリキャパシタと、スイッチングトランジ
スタを縦方向に配置したので、セル面積の縮小化が図れ
高集積化が可能となる。また、LDD構造を実現するに
あたっては、ソース抵抗を上げることな(ドレイン近傍
の電界集中を抑えられるという効果もある。また、チャ
ネル長の短いスイッチングトランジスタを制御性よく作
成できる効果もある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the dynamic memory cell according to the present invention, since the memory capacitor and the switching transistor are arranged vertically, the cell area can be reduced and high integration can be achieved. In addition, in realizing an LDD structure, there is an effect that electric field concentration near the drain can be suppressed without increasing the source resistance (there is also an effect that a switching transistor with a short channel length can be manufactured with good controllability).

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

第1図(a)はこの発明の一実施例によるダイナミック
メモリセルを示す上面図、第1図山)はこの発明の一実
施例によるダイナミックメモリセルを示す断面図、第2
図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第3図は従来
のダイナミックメモリセルを示す断面図である。 101・・・メモリキャパシタの第1電極、102・・
・第1の絶縁膜、103・・・高濃度p型半導体領域、
104・・・第2の絶縁膜、105a・・・キャパシタ
の第2電極、105b・・・スイッチングトランジスタ
のソース領域、106・・・スイッチングトランジスタ
のチャネル領域、107・・・スイッチングトランジス
タのゲート絶縁膜、108・・・スイッチングトランジ
スタのゲート電極(ワードライン)、109・・・スイ
ッチングトランジスタのドレイン領域、1)0・・・貫
通穴、1)1・・・ビットラインの配線、1)2・・・
層間絶縁膜、209・・・ドレイン領域内の高濃度n型
半導体領域、213・・・チャネル領域内゛の絶縁領域
、214・・・ドレイン領域内の低濃度n型半導体領域
。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
FIG. 1(a) is a top view showing a dynamic memory cell according to an embodiment of the present invention, FIG.
This figure is a sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view showing a conventional dynamic memory cell. 101... First electrode of memory capacitor, 102...
- First insulating film, 103...high concentration p-type semiconductor region,
104... Second insulating film, 105a... Second electrode of capacitor, 105b... Source region of switching transistor, 106... Channel region of switching transistor, 107... Gate insulating film of switching transistor , 108... Gate electrode (word line) of switching transistor, 109... Drain region of switching transistor, 1) 0... Through hole, 1) 1... Wiring of bit line, 1) 2...・
Interlayer insulating film, 209...High concentration n-type semiconductor region in the drain region, 213...Insulating region in the channel region, 214...Low concentration n-type semiconductor region in the drain region. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電界効果型スイッチングトランジスタとメモリキ
ャパシタとを主たる構成要素とするメモリセルを有する
半導体メモリ装置において、 少なくともその一主面の一部が第1の絶縁膜で被われ、
かつ薄い第2の絶縁膜に被われた凹部を有する導電体基
板よりなるキャパシタの第1電極部と、 上記薄い第2の絶縁膜に隣接し上記凹部に埋め込まれた
n型半導体または高融点金属よりなるキャパシタの第2
電極部と、 上記第1の絶縁膜に隣接し、少なくとも一部が上記凹部
に埋め込まれた高濃度n型半導体よりなるスイッチング
トランジスタのソース領域と、該ソース領域に接し、上
記キャパシタの第1電極の凹部上に基板主面に対して垂
直に突出して形成された低濃度p型半導体よりなるスイ
ッチングトランジスタのチャネル領域と、 該チャネル領域上に形成されたスイッチングトランジス
タのドレイン領域及び該ドレイン領域と接続された導電
体配線からなるビットライン電極部と、 上記チャネル領域側壁に形成された薄いゲート絶縁膜と
、該ゲート絶縁膜及び上記第1の絶縁膜と接し上記スイ
ッチングトランジスタのソース領域、チャネル領域及び
上記ビットライン電極部のいずれとも絶縁されているス
イッチングトランジスタのゲート電極とからなるワード
ライン電極部とを備えたことを特徴とするダイナミック
メモリセル。
(1) In a semiconductor memory device having a memory cell whose main components are a field effect switching transistor and a memory capacitor, at least a part of one main surface thereof is covered with a first insulating film,
and a first electrode portion of a capacitor made of a conductive substrate having a recess covered by a thin second insulating film, and an n-type semiconductor or high melting point metal adjacent to the thin second insulating film and embedded in the recess. The second capacitor consisting of
an electrode portion; a source region of a switching transistor made of a highly doped n-type semiconductor adjacent to the first insulating film and at least partially buried in the recess; and a first electrode of the capacitor in contact with the source region; A channel region of a switching transistor made of a low-concentration p-type semiconductor formed on a concave portion of the substrate protruding perpendicularly to the main surface of the substrate, a drain region of the switching transistor formed on the channel region, and a connection to the drain region. a thin gate insulating film formed on the side wall of the channel region; a source region, channel region and A dynamic memory cell comprising a word line electrode section consisting of a gate electrode of a switching transistor and insulated from any of the bit line electrode sections.
(2)上記導電体基板がp型半導体基板であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のダイナミックメモ
リセル。
(2) The dynamic memory cell according to claim 1, wherein the conductive substrate is a p-type semiconductor substrate.
(3)上記p型半導体基板の薄い第2の絶縁膜に接する
部分が高濃度のp型半導体であることを特徴とする特許
請求の範囲第2項記載のダイナミックメモリセル。
(3) The dynamic memory cell according to claim 2, wherein a portion of the p-type semiconductor substrate in contact with the thin second insulating film is a highly doped p-type semiconductor.
(4)上記スイッチングトラジスタのチャネル領域また
はソース領域は、ゲート絶縁膜または第1の酸化膜に接
していない領域の一部が絶縁膜で構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
かに記載のダイナミックメモリセル。
(4) A portion of the channel region or source region of the switching transistor that is not in contact with the gate insulating film or the first oxide film is formed of an insulating film. Dynamic memory cell according to any one of items 1 to 3.
(5)上記スイッチングトランジスタのドレイン領域は
そのチャネル領域近傍部分のn型不純物濃度がその他の
部分に比べ著しく低いことを特徴とする特許請求の範囲
第1項ないし第4項のいずれかに記載のダイナミックメ
モリセル。
(5) The drain region of the switching transistor is characterized in that the n-type impurity concentration in the vicinity of the channel region is significantly lower than in other parts. Dynamic memory cell.
JP62003764A 1987-01-09 1987-01-09 Dynamic memory cell Pending JPS63172458A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5281837A (en) * 1990-05-28 1994-01-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device having cross-point DRAM cell structure

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