JPS63211668A - 1トランジスタ型ダイナミツクメモリセル - Google Patents

1トランジスタ型ダイナミツクメモリセル

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JPS63211668A
JPS63211668A JP62044275A JP4427587A JPS63211668A JP S63211668 A JPS63211668 A JP S63211668A JP 62044275 A JP62044275 A JP 62044275A JP 4427587 A JP4427587 A JP 4427587A JP S63211668 A JPS63211668 A JP S63211668A
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JP
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capacitor
memory cell
electrode
memory
transistor
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Katsuhiro Tsukamoto
塚本 克博
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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〕 この発明は、小さなメモリセル面積の中で大きなメモリ
容量を確保できる構造を有する1トランジスタ型ダイナ
ミックメモリセルに関するものである。
〔従来の技術〕
1トランジスタ型ダイナミツクメモリはその構造が簡単
で高密度化に向いているため、4にビットから1Mビッ
トに至るまで広く用いられてきた。
従来は、微細加工技術と絶縁膜等の薄膜化によってメモ
リキャパシタの容量の確保が行なわれてきた。しかし、
微細′加工と薄膜化には限界があり、限られたセル面積
の中でより多くのメモリキャパシタ容量を確保するため
に種々のメモリセルが提案されている。第3図は、例え
ばアイイーイーイー トランザクションズ エレクトロ
ン デパ゛イシーズ、第ED −31巻、746〜75
3頁(IEEE+ Trans。
Electron Devices 、vol、 ED
−31r pp、746〜753 )に“ア コルゲー
テインド キャパシターセル”(” A Corrug
ated Capacitor Ce1l  (CCC
)  ″)としてH,スナミ (H,Sunami)等
により示されている溝堀り型のメモリセルであり、第3
図(a)は平面図、fb)はそのA−Bにおける断面図
を示している。
図において、1はP形シリコン基板、2は素子間分離用
のフィールド酸化膜、3は素子間分離用のチャネルスト
ップP十領域、4はキャパシタ絶縁膜、5はメモリ容量
の対向電極を構成するセルプレート電極、6はワード線
信号が印加されるアクセストランジスタを構成するワー
ド線、7はビット線に接続されるN十領域、8はコンタ
クト孔、9はビット線を構成する全屈配線、10はメモ
リセルの記憶端子を構成するシリコン基板1と反対導電
型であるN型領域あるいはN十領域、11は溝堀り領域
である。このメモリセルは、半導体基板中に溝を形成し
、その側面部もメモリ容量として利用することにより実
質′的な面積の増加を図ろうとするものである。
従来の改良されたダイナミックメモリセルは以上のよう
に構成されているため、さらに高集積化を図るためには
溝堀り領域11aとllb間の間隔をつめなければなら
ない。そのため、対向する記憶端子10aと10b間の
間隔が狭くなって、側面に生じる空乏層がつながり、隣
り合うメモリセル間にリークが発生し、記憶された情報
が破壊されるという問題があり、必ずしも高集積化には
対応できないという欠点があった。
また、溝を利用してメモリ容量の増加を図った別の例と
して、第4図に示すものが考えられる。
この第4図において、■ないし4.6ないし9は第3図
に示したメモリセルと同一または相当の部分であり、1
1は溝掘り領域、21はセルプレート電極となる高濃度
のP型頭域、22は記憶端子を構成するポリシリコン電
極、23はコンタクト孔である。
このようなダイナミックメモリセルでは、電荷蓄積電極
22を読み出し、書き込みトランジスタのN十領域7に
接続するためのコンタクト孔23を開ける必要があり、
極めて薄いキャパシタ絶縁膜4上で写真製版を行う、こ
のため、フォトレジストを使用することなどによる不純
物汚染やキャパシタ絶縁膜4の損傷が避けられず、キャ
パシタ絶縁膜4の電気的信頼性を著しく劣化させるとい
う不都合を生じていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のダイナミックメモリセルは以上のように構成され
ているため、必ずしも高集積化に対応できず、また、記
憶端子が半導体基板内にあるため、α線等により発生し
たキャリアが記憶端子に流れ込み、記憶情報が破壊され
るというソフトエラーが発生するなどの問題点があった
また、ポリシリコンを電荷蓄積ノードとするメモリセル
の場合、基板に接続するためのコンタクト孔を形成しな
ければならず、メモリセル面積の増大、キャパシタ絶縁
膜の電気的信頼性の劣化という問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、キャパシタ絶縁膜の劣化を防止できるととも
に、縮小されたメモリセルの中で充分なメモリ容量を確
保することができ、かつ、隣接するメモリセル間のリー
クの増大をも避けることのできる高集積化に通した1ト
ランジスタ型ダイナミックメモリセルを得ることを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にがかる1トランジスタ型ダイナミックメモリ
セルは、半導体基板表面に形成された溝の内部に、シリ
コン基板と第1のポリシリコン電極とで形成される第1
の容量を形成し、さらにその上に第1のポリシリコン電
極と第2のポリシリコン電極とで形成される第2の容量
を積み上げ、この2つの容量を並列的に用い、また記憶
端子となる第1の電極のポリシリコン層と読み出し、書
き込みトランジスタが形成されるエピタキシャル層とを
同時にかつ連続的に形成するようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、半導体基板表面に形成された溝の
内部で、第1のポリシリコン電極の下層にシリコン基板
との間の第1の容量を形成し、また第1のポリシリコン
電極の上層には第2のポリシリコン電極との間の第2の
容量を形成し、2つの容量を並列的に用いることにより
、メモリ容量が飛躍的に増大し、また記憶端子が基板か
ら分離されて隣り合うメモリセル間のリークやソフトエ
ラーに強い構造になる。
また、記憶端子である第1のポリシリコン電極と同時に
形成されるエピタキシャル層内に読み出し9書き込みト
ランジスタを形成することにより、記憶端子と読み出し
、書き込みトランジスタとを接続するコンタクト孔をな
くして、メモリセル面積を著しく小さくすることができ
、キャパシタ絶縁膜の劣化を防止できる。
〔実施例〕
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)は本発明の一実施例による1トランジスタ型ダ
イナミックメモリセルの平面図で、第1図山)はそのA
−Bにおける断面図である。第1図において、11は溝
掘り領域、21は第1の容量MCIのシリコン基板側電
極となる高濃度のP型領域、22は記憶端子となる第1
のポリシリコン電極、24は第2の容量MC2を形成す
るキャパシタ絶縁膜、5は第2の容量MC2の対向電極
となる第2のポリシリコン電極であるセルプレート電極
、7a、7bはアクセストランジスタATのソース、ド
レイン領域、100はポリシリコン電極22と同時に形
成されるエピタキシャル層である。
このメモリセルは、シリコン基板1に?rJ11を掘っ
た後溝の底面及び側面を酸化するなどして形成された第
1のキャパシタ絶縁膜4をはさんで、P十領域21と第
1ポリシリコン電極22とにより第1のメモリ容量MC
Iを形成し、さらに第1のポリシリコン電極22の表面
を酸化するなどして形成された第2のキャパシタ絶縁1
1i24をはさんで、第1のポリシリコン電極22と第
2のポリシリコン電極5とにより第2のメモリ容量MC
2を形成し、これを第1のメモリ容[IMCIの上部に
積み上げる構造となっている。記憶端子となる第1のポ
リシリコン電極22の形成と同時に、エピタキシャル層
100が形成され、このエピタキシャル層100内に読
み出し、書き込みl−ランジスタが形成される。従って
、記憶端子22はトランジスタのN十領域7と同一の層
でできていることになり、コンタクト孔等の余分の面積
を必要とせず、記憶端子22に蓄えられた電荷が、アク
セストランジスタATのソース、ドレイン7a、7bを
介してビット線9に読み出される。
こうして、第1ポリシリコン電橿をシリコン基板に接続
するためのコンタクト孔を作る必要のない本実施例によ
るメモリセルでは、メモリセルの占有面積を大幅に縮小
することが可能になる。また、第4図に示したコンタク
ト孔を有する従来のメモリセルでは、キャパシタ絶縁膜
4にコンタクト孔を開ける必要があることから、上述し
たようにキャパシタ絶縁膜の電気的信頼性が著しく劣化
されるという不都合が生じていたが、本発明の構造を用
いれば、キャパシタ絶縁膜4を形成した後すぐに第1の
ポリシリコン電極22と、エピタキシャル層100を堆
積し、キャパシタ絶縁膜4を保護してしまうので、その
ような不都合は完全に取り除くことができる。
また、本実施例のメモリセルでは、シリコン基板に形成
した溝の側壁を利用してキャパシタの表面積を実効的に
大きくするとともに、第2図の等価回路から明らかなよ
うに、記憶端子となる第1ポリシリコン電極22の上下
に各々シリコン基板21.第2ポリシリコン電極5を対
向電極とする第1.第2のメモリ容量MCI、MC2が
形成されているので、メモリ容量が飛躍的に増大する。
例えば、シリコン基板21上のキャパシタ絶縁膜4′の
厚さと、第1ポリシリコン電極22上のキャパシタ絶縁
膜24の厚さが同じであれば、メモリ容量はほぼ2倍に
増加する。この時、シリコン基板21との間に形成する
第1のメモリ容IMcIは、シリコン基板表面21の濃
度が低いと、空乏層の拡がりのため容量が低下する。こ
の現象を防止するため、第1のメモリ容量MCIを形成
するシリコン基板21の表面濃度は10”/ cffl
”以上の高濃度にする必要がある。
また、このメモリセルでは、第1のメモリ容量の対向電
極となる半導体基板表面21は半導体基板1と同じ導電
型であるため、隣接するメモリセル間が空乏層でつなが
りメモリセル間にリークが発生するという従来例で述べ
た問題は全く発生しない。このため、隣接するメモリセ
ル間の距離は加工限界で決まる最小値まで縮小すること
が可能であり、高密度化に対して極めて大きなメリット
を有している。
さらに、本実施例では記憶端子22が半導体基板1から
絶縁された構造になっているため、アルファ粒子等によ
り半導体基板1中に発生した電荷が記憶端子22に流れ
込み記憶情報が破壊されるというソフトエラーの問題も
ほぼ全面的に解決することができる。
なお、上記実施例ではメモリセルにNチャネル形の素子
を用いたが、Pチャネル形の素子を用いてもよく、上記
実施例と同様の効果を奏することは明らかである。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、シリコン基板に掘っ
た溝の側壁を利用してキャパシタの表面積を実効的に太
き(するとともに、第1のポリシリコン電極からなる記
憶端子の上下に、各々シリコン基板と第2のポリシリコ
ン電極とを対向電極とする2つの容量を並列的に設け、
さらに記憶端子となる第1ポリシリコン層と同時に形成
したエピタキシャル層内にアクセストランジスタを形成
するようにしたので、キャパシタ絶縁膜の電気的信頼性
の劣化を防止することができ、極めて小さな面積で大き
なメモリ容量を形成することができ、また隣接するメモ
リセル間のリークやソフトエラーに強い1トランジスタ
型ダイナミックメモリセルを実現することができる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による1トランジスタ型ダ
イナミックメモリセルを示す図、第2図は第1図に示し
たメモリセルの等価回路を示す図、第3図、第4図は従
来の溝掘り型ダイナミックメモリセルを示す図である。 1・・・P型シリコン基板、2・・・フィールド酸化膜
、3・・・チャネルストップP十領域、4・・・シリコ
ン基板表面のキャパシタ絶縁膜、5・・・セルプレート
電極、AT・・・アクセストランジスタ、6・・・ワー
ド線、7・・・N十領域、8・・・ビット線コンタクト
孔、9・・・ビ゛フト線、11・・・′a掘り領域、2
1・・・P十領域、22・・・記憶端子となる第1ポリ
シリコン電極、24・・・ポリシリコン間のキャパシタ
絶縁膜、100・・・エピタキシャル層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1個のトランジスタと1個の容量で1ビットを構
    成する半導体記憶装置において、 半導体基板表面に形成された溝の内部にて上記半導体基
    板とそれに対向して形成された第1の電極との間に第1
    の容量が、 さらに上記第1の電極とその上部に形成された第2の電
    極との間に第2の容量が形成され、1ビットのメモリ容
    量が上記第1の容量と第2の容量の並列容量であり、 記憶端子となる上記第1の電極がポリシリコン層からな
    り、読み出し、書き込み用の上記トランジスタが上記半
    導体基板上に上記ポリシリコン層と同時にかつこれと連
    続的に形成されたエピタキシャル層内に形成されている
    ことを特徴とする1トランジスタ型ダイナミックメモリ
    セル。
  2. (2)上記第1の電極を形成するポリシリコン層と、上
    記読み出し、書き込み用トランジスタの拡散領域とが同
    じ導電型を有することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の1トランジスタ型ダイナミックメモリセル。
  3. (3)上記第1の容量を形成する半導体基板中の溝の表
    面が該半導体基板と同じ導電型を有し、かつ上記読み出
    し、書き込み用トランジスタの拡散領域と反対の導電型
    を有す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1トランジスタ型ダイナミックメモリセル
  4. (4)上記半導体基板中の溝の表面濃度が10^1^8
    /cm^3以上であることを特徴とする特許請求の範囲
    第3項記載の1トランジスタ型ダイナミックメモリセル
JP62044275A 1987-02-25 1987-02-26 1トランジスタ型ダイナミツクメモリセル Pending JPS63211668A (ja)

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JP62044275A JPS63211668A (ja) 1987-02-26 1987-02-26 1トランジスタ型ダイナミツクメモリセル
US07/158,323 US4855953A (en) 1987-02-25 1988-02-19 Semiconductor memory device having stacked memory capacitors and method for manufacturing the same
US07/793,971 US5250458A (en) 1987-02-25 1991-11-18 Method for manufacturing semiconductor memory device having stacked memory capacitors

Applications Claiming Priority (1)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0765573A (ja) * 1993-06-30 1995-03-10 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Dramセル

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0765573A (ja) * 1993-06-30 1995-03-10 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Dramセル

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