KR890004461B1 - 반도체 기억장치 - Google Patents

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KR890004461B1
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다다시 니시무라
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미쓰비시 뎅기 가부시끼 가이샤
가다야미 징 하찌로오
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    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
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Abstract

내용 없음.

Description

반도체 기억장치
제1a도는 종래의 다이나믹형 메모리의 패턴도.
제1b도는 제1a도의 I-I선에서의 단면도.
제2도는 제1b도에 제시된 메모리셀 등가회로.
제3a도는 발명의 일 실시예에 의한 메모리셀의 패턴도.
제3b도는 제3a도의 II-II선에서의 단면도.
제4a도는 발명의 다른 실시예 에서의 패턴도.
제4b도는 제4a도의 III-III선에서의 단면도.
제5도는 제4b도에 제시된 메모리셀의 등가 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 기판 2 : 엷은 산화막
3 : 분리용 피일드 산화막 4 : 제1의 도전층
5 : 두터운절연층 6 : 콘택트 홀을 메운 고융점 금속실리사이드
7 : 제2의 반도체로서 형성된 트랜지스터
8 : 비트선 9 : 트랜지스터(7)의 게이트전극
10 : 워드선 22 : 엷은 산화막
24 : 신호선 25 : 제1의 폴리실리콘
26 : 제2의 폴리실리콘 31 : 엷은 절연물층
32 : 도전층
도면중 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타낸것이다.
본 발명은 반도체 기억장치에 관한 것으로서 특히 다이나믹형 동작의 메모리소자의 용량증가를 가져오는 기본회로의 구조 개량에 관한 것이다.
종래의 기술로서 제1a도는 종래의 다이나믹형 동작의 메모리 소자의 배열 패턴도이다. 제1b도는 제1a도의 1점쇄선 1-1선에 있어서절단한 단면도이다. 이하 제1a도 및 제1b도를 참조하여 구성에 관해서 설명키로 한다.
그림에 있어서 P형 실리콘기판(21)에 신호선이 되는 고농도에 n형에 도우프된 n+확산층 24가 형성된다.
이 P형 기판(21)의 표면은 두터운 산화막(23)으로서 분리된 엷은 산화막(22)으로 피복되어 있다.
그후 커패시터 전극이 되는 제1폴리실리콘층(25) 및 트랜지스터의 게이트가 되는 제2폴리실리콘층(26)이 형성된다.
이 제2폴리실리콘층(26)은 알루미늄 배선(28)과 콘택트홀(29)을 통하여 전기적으로접속된다.
제2도는 제1a도 및 제1b도에 제시된 구조를 갖는 메모리소자의 등가회로도이다. 제2도와 제1a도 또는 제1b도와의 대응에 관해서 아래에 설명한다.
트랜지스터 30의 게이트는 제2폴리실리콘(26)으로서 형성되고 있으며 드레인 확산 영역은 신호선 24와 공유되고 있다. 그리고 커패시터(35)는 제1의 폴리실리콘(25)과 이 제1의 폴리실리콘(25)을 적당한 전위로서 유지함으로서 P형 실리콘기판(21)속에 형성되는 반전층을 양전극으로 하고 이 반전층과 제1폴리실리콘(25)과의 사이에 존재하는 엷은 산화막(22)을 유전체로 하여 형성된다. 이때 전기 반전층과 트랜지스터(30)의 소오스의 기능도 아울러 가지고 있다.
이하 제1a도 및 제1b도 및 제2도를 참조하여 동작원리에 관해 설명한다. 트랜지스터(30)의 게이트(26)에 이 트랜지스터 30의 드레시홀드치 전압 이상의 전위가 부여되면 이 트랜지스터(30)는 도통상태가 된다. 이때 신호선(24)이 어떠한 일정 전위로 유지되면 신호선(24)은 트랜지스터(30)의 드레인이므로 신호선(24)으로부터 트랜지스터(30)를 통하여 커패시터(35)가 충전된다. 이 커패시터(35)가 충전된 상태에서 트랜지스터(30)를 차단상태로 하면 커래시터(35)는 충전된 상태 그대로 유지된다.
이상이 이른바 기입(記入)의 동작이다.
다음에 신호선(24)의 전위를 0로 하여 트랜지스터(30)를 도통상태로하면 커패시터(35)로부터 신호선(24)이 충전되어 적당한 전위가 된다. 이 전위를 검출함으로써 이 소자가 어떠한 일정상태를 예컨대"1"의 상태를 기억하고 있었다는 것이 판별된다. 그리고 커패시터(35)가 충전되고 있지 않을 경우에는 상술한 검출 동작을 하면 신호선(24)은 전위 0그대로 임의로 "0"의 상태를 이 소자가 기억하고 있었다는 것이 판별된다.
종래의 기억장치는 제1a도 및 제1b도에 제시된 것과 같은 구성을 가지고 있으며 그 단순한 구조 및 구성으로 인하여 실리콘 집적회로(LSI)의 중심적존재인 다이나믹형 메모리의 기본소자로서 널리 사용되고 있다. 그러나 전기 메모리소자의 미세화가 진전함에 따라 커패시터에서의 전화 축전 용량이 검출회로의 한개를 밑돌게 되어 LSI의 칩사이즈를 그대로 하여 소자의 미세화 즉 대규모 집적화를 추진하는 것이 곤란하다는 것이 명백하다.
본 발명은 전술한바와같이 종래의 장치가 갖는 결점을 제거하기 위하여서 된 것이며 커패시터가 장치의 고집적화에도 감당할수있는 용량을 가진 반도체 기억 장치를 제공하는 것이 목적으로 하고 있다.
본 발명은 요약하면 커패시터 부분만을 기판실리콘상에 형성하고 이 커패시터의 상층에 두터운 절연물층을 개재케 하여 트랜지스터, 신호선을 설치하고 또한 전기 커패시터와 전기 트랜지스터의 드레인부와의 전기 절연물충의 일부를 관통하는 도전체에 의하여 전기적으로 접속케한 구조를 가지며 커패시터의 전하 축적 용량의 증대화를 도모한 다이나믹형 메모리 소자로된 반도체 기억장치이다.
본 발명의 목적 및 특징은 도면을 참조하여 이래의 상세한 설명에 의하여 한층 더 명확하게 될 것이다.
제3a도는 본 발명의 일 실시예인 반도체 기억장치의 패턴도이다.
제3b도는 제3a도의 II-II선에서의 단면도이며 전기 기억장치의 구성을 나타내는 그림이다. 이하 제3a도 및 제3b도를 참조하여 전기 기억장치의 구성 및 동작에 관해서 설명한다. 실리콘기판 1상에 두터운 산화막(3)으로서 전기적으로 분리된 엷은 절연산화막(2) 및 커패시터 전극용 도전층 예컨대 폴리실리콘층(4)의 순서로 형성되고 있다. 이 도전층(4)은 다결정반도체, 고융점금속, 고융점금속 실리사이드 또는 그들의 조합된것의 어느쪽 인가에 의하여 형성되어 있으면되고 폴리실리콘에 한정되는 것이 아니다. 이 기판과 엷은 산화막(2)과 폴리실리콘층(4)에 의하여 커패시터가 형성된다. 이 폴리실리콘층(4)위에는 두터운 절연물층(5)이 형성되고 이 절연물층(5)위에는 폴리실리콘을 재결정화함으로써 얻어진 단결정실리콘으로된 MOS 트랜지스터 7이 마련된다.
이 트랜지스터(7)의 드레인 영역과 전기 폴리실리콘층은 두터운 절연물층(5)을 관통하는 콘택트홀에 충전된 고융점금속 실리사이드(6)에 의하여 전기적으로 접속되고 있다. 그리고 트랜지스터(7)의 소오스 영역에 신호를 부여하는 비트선(8)과 트랜지스터(7)의 게이트전극(9)에 신호를 부여하는 Al워드선 10이 형성된다. 게이트전극(9)과 Al워드선(10)을 두루홀(through hole)을 통하여 전기적으로 접속된다. 비트(bit)선(8)과 Al워드선(10)은 절연물층(33)(34)에 의하여 전기적으로 절연되고 있으며 동일하게 비트선(8)과 게이트전극(9)도 절연물층(33)(34)에 의하여 전기적으로 절연되고 있다. 이상의 구성을 갖는 기억장치는 제3a도에 제시된 바와 같이 정연하게 정열 되고 집적화 된다.
다음에 동작에 관해서 설명 한다.
비트선(8)으로부터 신호예컨대 "1"이 부여되고 Al워드선(10)으로부터 게이트 전극(9)에 일정한 전위가 인가되면 트랜지스터(7)는 온 상태가 되고 비트선(8)으로부터 트랜지스터(7)의 소오스 영역, 드레인 영역, 고융점 실리사이드(6)를 순차로 거쳐서 커패시터에 전하가 축적된다. 이때에 본 기억장치는 "1"을 써넣은 것으로 되어 종래의 이 종류의 기억장치와 동일한 기능을 가지고 있다. 그리고 읽어 내는 경우도 종래와 전혀 같으며 비트선(8)의 전위를 "0"로 하여 트랜지스터(7)를 온으로 하면 커패시터에 축적된 전하가 상술한 써넣은 경우와 역의 경로를 거쳐서 비트선(8)으로 이동하고 비트선(8)이 어떠한 일정 전위가 된다. 이 전위를 검출함으로써 본 기억장치는 "1"의 상태를 기억하고 있었음을 알수 있다. 현재"1"의 상태에 관해서 기술했는데 "0"의 상태의 경우도 종래와 전혀 같다.
제4a도는 본 발명의 다른 실시예에서의 기억장치의 패턴도이다.
제4b도는 제4a도의 III-III선에서의 단면도이다. 제4b도에 있어서 전기 발명의 일 실시예의 구조에서의 두터운 절연물층(5)속에 폴리실리콘층(4)과 접하여 엷은 절연물층(31)이 다시금 이 절연물층(31)위에 도전층(31)이 형성되고 있다. 기판 1과 도전층(32)을 적당한 전위로 유지함으로써 엷은 절연물층(31)을 유전체로 하는 커패시터가 새로이 부가되게 된다.
제5도는 전기 다른 실시예에서의 기억장치의 등가회로도이다. 제5도에서 보듯이 전기 다른 실시예에서의 기억장치의 전하 축적량은 전기 발명의 일 실시예에서의 기억장치의 것이 거의 2배로 증가 하고 있다.
상기 2실시예에 보여진 구성에 있어서는 두터운 절연물층(3)에 의해 분리 영역을 제외하고 기관 1위의 거의 대부분의 영역이 기억장치의 커패시터로서 이용이 가능하다. 그리고 간단한 구조를 형성한 후 두터운 절연물층(5)에 의하여 전면이 피복되고 있음으로 높은 효율의 기대가 가능하다.
그리고 상기 2실시예 모두가 트랜지스터(7)와 커패시터 전극(4)과의 접속은 트랜지스터(7)의 드레인 영역 하부로부터 직접 행하고 있는데 콘택트홀의 위치를 이동케 하는 등의 별개의 접속 방법을 취해도 기본적인 구조의 변화는 없다고 하는 것은 말할 여지가 없다. 그리고 기판(1)이라던가 트랜지스터(7)에 실리콘을 사용하고 있는데 실리콘에 한정되지 않음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 제1의 반도체 기판위에 메모리 커패시터를 형성하고 다시금 이 커패시터의 상부에 두터운 절연물층을 개재하여 제2의 반도체층을 마련하여 스위치용 트랜지스터로 함으로써 커패시터 부분의 면적을 크게할수가 있으며 기억장치의 미세화에 따르는 전하 축적 용량의 저하를 방지하고 정도가 높은 기억장치를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 복수개의 반도체 기억 기본 소자로된 반도체 기억 장치로서 각각의 저기 기본 소자는 주면이 있는 반도체 기판(1)과 전기 반도체 기판(1)의 전기 주면상에 형성되는 비교적 엷은 제1의 절연물층(2)과 전기 제1의 절연물층(2)상에 형성되는 제1도 및 제2도통 영역(4)(32)이 있는 반도체 장치로 구성되고 전기 제2의 도통 영역(32)은 전기 제1의 도전층(4)과 전기적으로 접속되는 구조가 있는 반도체 기억장치.
  2. 제1항에 있어서 전기 제1의 도전층(4)과 전기 제1의 절연물층(2)의 사이에 있어서 전기 제1의 도전층(4)상에 형성되는 비교적 엷은 제3의 절연물층(31)과 전기 제3의 절연물층상(31)에 형성되는 제2의 도전층(52)을 가진 반도체 기억장치.
  3. 제1항에 있어서 전기 제1 및 제2의 도통 영역(4)(32)이 있는 반도체 장치의 전기제 2의 도통 영역(32)과 전기 제1의 도전층(4)은 전기 제2의 절연층(5)을 관통하는 도전재료(6)에 의히여 접속되는 반도체 기억장치.
  4. 제1항에 있어서 전기 제1 및 제2의 도통 영역(4)(32)이 있는 반도체 장치는 게이트 영역(9)이 있는 전계 효과형 트랜지스터(7)이며 전기 기본소자의 각각은 전기 제1의 도통 영역(4)에 접속되는 제3의 도전층(8)과 전기 전계효과형 트랜지스터(7)의 전기 게이트 전극(9)에 접속되는 제4의 도전층(10)을 가진 반도체 기억장치.
  5. 제1항에 있어서, 전기 제1의 도전층(4)은 다 결정 반도체층 고융점금속층 고융점 금속 실리사이드층 또는 그들의 조합으로된것중 어느하나에 의하여 형성된 반도체 기억장치.
  6. 제1항에 있어서 전기 반도체 기판은 단결정 기판으로된 반도체 기억장치.
  7. 제4항에 있어서 전기 제3의 도전층(8)은 비트선이고 전계 제4의 도전층(10)은 워드선으로된 반도체 기억장치.
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