JPS63174354A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS63174354A
JPS63174354A JP62004846A JP484687A JPS63174354A JP S63174354 A JPS63174354 A JP S63174354A JP 62004846 A JP62004846 A JP 62004846A JP 484687 A JP484687 A JP 484687A JP S63174354 A JPS63174354 A JP S63174354A
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JP
Japan
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region
mosfet
source
drain
substrate
Prior art date
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Pending
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JP62004846A
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English (en)
Inventor
Masataka Minami
正隆 南
Takahiro Nagano
隆洋 長野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体記憶装置に係り、特にソフトエラーに強
く、かつ、高集積であるスタティック型ランダムアクセ
スメモリに関する。
〔従来の技術〕
メモリが微細化されるに従い、ソフトエラーの問題が深
刻になってきている。これは、微細化に伴いメモリセル
の容量が小さくなり、α線などによって基板中に発生し
た雑音電荷によりメモリセルに蓄積されている電荷がキ
ャンセルされて情報が破壊されやすくなってきているた
めである。このソフトエラーに対する信頼性を高くし、
集積度を高くするには、メモリセル面積を縮小し、しか
も、メモリセル容量は大きくするという、相反する要求
を満たさなければならない。
スタティック型ランダムセスメモリ(SRAM)のメモ
リセルの等価回路を第2図断面図を第3図に示す。高抵
抗負荷型SRAMメモリセルは、2個の高抵抗素子HR
と、フリップフロップを構成する2個のドライバMOS
FET Q 1 、 Q zと、情報伝達用の2個のト
ランスファMOSFETQa 、 Qlで構成されてい
る0通常、これらの4個のN05FETは。
半導体基板表面に薄いゲート酸化膜1,2を介してゲー
ト電極3,4を設け、このゲート電極をマスクとして高
濃度のn型の不純物を拡散して、ソース5,6・ドレイ
ン7.8としている。
α線によるソフトエラーを防ぐ対策としては、特開昭5
8−7860号公報、特開昭58−225666号公報
に記載のように、半導体基板内に電源電圧Vccなどの
ある一定の電圧をバイアスしたn型不純物の埋込層11
を設けることが考えられている。α線が入射することに
より発生した電子をn型埋込層11に集めてしまうこと
により、メモリの情報をvS積しているドライバMO3
FE!TQ1のドレイン7には雑音電子が集まらないよ
うにしてソフトエラーを起きにくくするものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、ソフトエラー率を改善する効果はある
が、メモリセル面積の縮小の点については配慮がされて
おらず、集積度は高くできない。
本発明の目的は、ソフトエラーに強く、かつ。
メモリセル面積の小さいSRAMメモリセルを提供する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、p型基板内に設けたn型高不純物濃度の埋
込層にグランド電位を供給してドライバMOSFETの
ソースとし、ドライバMOSFETのドレインは基板表
面のn型高不純物濃度層とし、ドライバMOSFETの
ドレイン領域の一部に前記埋込層までとどくような溝を
掘り、溝の内部を薄い絶縁膜でおおってゲート絶縁膜と
し、その内側にはポリシリコンなどの低抵抗の材料を埋
め込みドライバMOSFETのゲート電極とすることに
より、達成される。
〔作用〕
従来、基板表面に形成していたドライバMOSFETの
ソースを基板内の埋込層で形成したため、表面のソース
領域やソースへの電位の供給配線がいらなくなり、その
ため、メモリセルの面積を縮小できる。また、埋込層は
常にグランド電位に固定されるため、埋込層の中や下で
発生した雑音電荷はこの埋込層に吸収され、表面の情報
蓄積領域まで達することはなく、ソフトエラーにも強い
〔実施例〕
以下、本発明の第一実施例を第1図により説明する。
第1図は本発明によるSRAMメモリセルの断面図であ
る。p型基板1o内に設けたn型の高不純物濃度埋込M
Cn+埋込層)103にグランド電位を供給してドライ
バMOSFET Q 1のソースとしている。これは第
2図のメモリセルの等価回路のS工に当たる。このn十
埋込層103は、p型基板10の表面にn型の不純物を
高濃度にイオン打込みし、しかる後に、エピタキシャル
成長によりn中層の上にシリコン単結晶を積み上げるこ
とにより形成できる。また、高エネルギーイオン打込み
により、p型基板10の内部にn型不純物を打込むこと
によっても形成できる。このn十埋込層は、ドライバM
OSFETQzのドレイン領域7の下のみに形成すれば
よいが、本実施例ではメモリセル全面に形成しており、
Qlと対になるドライバMOSFET Q zや他のメ
モリセルのドライバMOSFETのソースと共通として
、グランド電位の配線も兼ねている。n十埋込層103
は不純物濃度が高く充分低抵抗であるため、メモリセル
が複数個集まって形成されるメモリセルアレイ内で数ケ
所表面からn十埋込層103までとどくようなn型の高
不純物濃度層(n中層)を設けて電位を固定すればよい
、第2図のDiに相当するドライバMO9FET Q 
1のドレイン領域7は第2図の88に相当するトランス
ファMOSFETQ3のソース領域6と共通であり、ゲ
ート酸化膜1を介して表面に形成した第2図の08に相
当するゲート電極4をマスクとして自己整合的にn型不
純物をイオン打込みして第2図のD8に相当するトラン
スファに05FETQaのドレイン領域8と同時にn十
埋込層の上のp型不純物層であるpウェル9内に形成す
る。第2図の01に相当するドライバMOSFET Q
 1のゲート電極102は、ドライバMOSFET Q
 1のドレイン領域7内にn+埋込層103にとどくよ
うな溝を掘り、溝の側面及び底面に薄いゲート酸化膜1
01をっけ、その内側にポリシリコンなどの低抵抗の材
料を埋め込み形成する。溝の深さはn÷埋込層103を
つきぬけてもよい、実際のメモリセルは、第2図の等価
回路で示すように、Qz 、Qsと対になるドライバM
OSFETQz 、 トランスファMOSFETQaの
4つのMOSFETで構成されている。ゲート電極10
2は、対になるドライバMOSFET Q *のドレイ
ン領域と電気的に接続し、ドレイン領域7は対になるド
ライバMOSFET Q zのゲート電極と電気的に接
続してフリッププロップを構成する1本実施例では、ゲ
ート電極102はドレイン領域7とフィールド酸化膜1
2との境界に作っているが、ドレイン領域の中央部に作
ることも可能である0本実施例の場合、ゲート電極10
2とp型不純物層104との間に寄性容量ができ、情報
を蓄積する容量が増え、ソフトエラーに強くなる。この
寄性容量を大きくするためには、できるだけp型不純物
層104の不純物濃度を高くしてなるべくゲート電極1
02から空乏層が延びないようにすることが望ましい。
また、ゲート電極102とn◆埋込層103との間にも
容量ができるので、ゲート電極102を埋め込む溝の深
さは深ければ深いほど情報蓄積容量が増加し、ソフトエ
ラーにも強くなる。
本実施例によれば、n十埋込層103やその下のp基板
10に発生した雑音電荷はすべてn十埋込層103に吸
収されて、情報蓄積領域であるドライバMO5F[ET
のドレイン領域まで達せず、また、容量増加の効果もあ
るため、ソフトエラーに強くなる。また、ドライバMO
SFETのソース領域を基板内に埋め込んだため表面に
ソース領域やグランド電位の配線領域がいらず、面積の
小さいメモリセルが得られる。
第4図に本発明によるメモリセルの第二の実施例を示す
、第4図には1ビツト分のメモリセルのレイアウト図を
示している。実際のメモリは1ビツトのメモリセルを基
本単位として多数のメモリセルが繰り返されて大容量の
メモリとなる。
6.16,8,18がトランスファMOSFETのソー
ス及びドレイン領域、7.17がドライバMOSFET
のドレイン領域である。ドライバMOSFETのソース
領域は基板内に埋め込まれている。102゜112はド
ライバ?l05FETのゲート電極であり、基i板肉に
掘った溝内に形成されている。4.14はトランスファ
MOSFETのゲート電極である。ゲート電極は、ポリ
シリコンまたはポリシリコン上にタングステン等の高融
点金属のシリサイド層を付加したいわゆるポリサイドな
どの充分低抵抗な材料で形成されている。23〜25は
上記ゲート電極とソース・ドレイン領域とのコンタクト
である。
26は電源電圧の供給配線であり、ポリシリコンにn型
の不純物をドープして低抵抗化している。
21.22はポリシリコン配線26とゲート電極及びソ
ース・ドレイン領域とのコンタクト穴である。27.2
8はポリシリコン配線26の一部分に形成された高抵抗
素子であり、この部分にだけn型不純物をドープしない
ことにより高抵抗化する。29.30はデータを供給す
るデータ線であり、充分低抵抗な金属材料で配線されて
いる。
19.20はデータ線29.30とドレイン領域8.1
8とのコンタクト穴である。
本実施例では、埋込ゲート電極102,112はドレイ
ン領域7,17の端部に形成しているが。
ドレイン領域7,17の中央部に形成して、ゲート電極
のまわ″りをドレイン領域で囲うようなレイアウトも可
能である。その場合、実効的にゲート幅が広くなるので
溝の幅や長さを短くできる。
本実施例によれば、表面にはドライバMOSFETのソ
ース領域やグランド配線が不要のため、従来のメモリセ
ルの約85%に面積を縮小できる。
本発明の実施例においては、nチャンネルMOSFET
により構成されるスタティック型ランダムアクセスメモ
リについて説明したが、これに限定されず、Pとnを入
れ換えたpチャンネルMOSFETにより構成されるス
タティック型ランダムアクセスメモリに適用することも
可能である。また、メモリセルのレイアウトについても
1本発明の実施例に限定されず、種々の変形が可能であ
る。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、ドライバMOSF
ETのソース領域が基板内に埋め込まれ、グランド電位
の配線も省略でき、基板内で発生した電荷は埋込層に吸
収して情報蓄積領域まで達しないようにすることができ
るので、ソフトエラーに強く、かつ、セル面積の小さい
メモリセルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例のメモリセルの断面図、
第2図はスタティック型ランダムアクセスメモリのメモ
リセルの等価回路図、第3図は従来例によるメモリセル
の断面図、第4図は第二の実施例によるメモリセルのレ
イアウト図である。 1.2,101・・・ゲート酸化膜、3,4.14・・
・ゲート電極、5・・・ドライバMOSFETのソース
、6゜16・・・トランスファMOSFETのソース、
7,17・・・ドライバMOSFETのドレイン、8,
18・・・トランスファMOSFETのドレイン、9・
・・pウェル、10・・・p基板、11・・・n埋込層
、12・・・フィールド酸化膜、19〜22・・・コン
タクト穴、23〜25・・・ゲート電極とドライバMO
SFETのドレインとのコンタクト、26・・・ポリシ
リコン配線、27.28・・・高抵抗素子、29.30
・・・データ線、102.112・[込みゲート電極、
1o3・・・ドライバMOSFETの埋込みソース領域
、104・・・p型不純物拡散領域、 QIQ2・・・
ド・ライバMOSFET、 Qs 、 Q4・・・トラ
ンスファMOSFET、HR・・・高抵抗素子、D、D
・・・データ線、W・・・ワード線、Vcc・・・電源
電圧、81〜S4・・・・MOSFETのソース電極、
Gi〜G4・・・MOSFETのゲート電極、DI ”
D4・・・MO5FIETのドレイン電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、2個の駆動用MOSFETのドレインとゲート電極
    を互いに交差接続したフリップフロップ構成をとり、前
    記駆動用MOSFETの各々のドレインに高抵抗素子を
    介して電源電圧を供給し、前記各々のドレインを情報伝
    達用MOSFETを介して各々のデータ線に接続し、前
    記各々の情報伝達用 MOSFETのゲート電極を共通のワード線に接続した
    スタティック型ランダムアクセスメモリのメモリセルに
    おいて、前記駆動用MOSFETのドレインを第1導電
    型の半導体領域内の表面に設けられた第2導電型の半導
    体領域とし、前記駆動用MOSFETのソースを前記第
    1半導体領域内に前記ドレイン領域に接しない深さに埋
    め込んだ第2導電型半導体領域とし、前記ドレイン領域
    内の表面から少なくとも前記ソース領域に達する深さの
    溝に絶縁膜を介して前記駆動用MOSFETのゲート電
    極を設けたことを特徴とする半導体記憶装置。 2、前記ソース領域をある一定の電位にバイアスしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶
    装置。 3、前記ソース領域が前記メモリセルの領域全体にわた
    つていることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の半導体記憶装置。
JP62004846A 1987-01-14 1987-01-14 半導体記憶装置 Pending JPS63174354A (ja)

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KR (1) KR880009441A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5055904A (en) * 1989-03-20 1991-10-08 Hitachi, Ltd. Semiconductor device
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KR880009441A (ko) 1988-09-15

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