KR900002887B1 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 기억 장치의 메모리셀부의 구조를 표시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a memory cell portion of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
제 2a 도~제 2c 도는 본 발명 실시예에 의한 반도체기억장치의 메모리 셀 주변부의 제조방법을 설명하기위한 설명도.2A to 2C are explanatory views for explaining a method of manufacturing a peripheral portion of a memory cell of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
제 3 도는 P+형영역의 P형 불순물농도와 소프트에러 발생율과의 관계를 표시한 도면.3 shows the relationship between the P-type impurity concentration in the P + -type region and the soft error occurrence rate.
제 4 도는 종래의 256K 다이나믹 RAM의 메모리 셀부의 구조를 표시한 단면도.4 is a cross-sectional view showing the structure of a memory cell section of a conventional 256K dynamic RAM.
제 5 도는 종래의 다른 256K 다이나믹 RAM의 메모리 셀부의 구조를 표시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing the structure of a memory cell portion of another conventional 256K dynamic RAM.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : P-형 반도체기판 2 : 제1게이트전극1: P - type semiconductor substrate 2: First gate electrode
3 : 제2게이트전극 4 : 제1게이트절연막3: second gate electrode 4: first gate insulating film
5 : 제2게이트절연막 6, 80, 81 : N+형영역5: second gate insulating film 6, 80, 81: N + type region
7, 10, 130, 131 : P+형영역 9 : 분리절연막7, 10, 130, 131: P + type region 9: Separation insulating film
11, 12 : 공핍층 14 : 레지스트막 패턴11, 12: depletion layer 14: resist film pattern
본 발명은 반도체 기억장치에 관한 것으로 특히 α선등의 방사선에 의한 소프트 에러를 제거할 수 있는 반도체 기억장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor memory device capable of eliminating soft errors caused by radiation such as? Rays.
종래에 이런 종류의 반도체 기억장치로서 제 4 도에 표시한 것이다. 제 4 도는 종래의 256K다이나믹RAM의 메모리 셀 주변부의 구조를 표시한 단면도이다. 우선 이 메모리 셀 주변부의 구조에 대하여 설명한다. 도면에 있어서 P-형 반도체 기판(1)상에 반전 기생방지를 위한 P+형영역(10)이 형성되어있고 다시 이 P+형영역상에 소자간을 분리하기 위한 분리절연막(9)이 형성되어 있다. 또한 P-형 반도체기판(1)상에 정보를 기억하기 위한 전하축적 영역이되는 N+형영역(6)이 형성되어있고 이 n+형영역상에 제1게이트 절연막(4)이 형성되어있다. 다시 제1게이트절연막(4)상 및 분리절연막(9)상에 전원에 접속된 제1게이트전극(2)이 형성되어있다.This type of semiconductor memory device is conventionally shown in FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a memory cell periphery of a conventional 256K dynamic RAM. First, the structure of the peripheral portion of this memory cell will be described. In the drawing, a P + type region 10 is formed on the P − type semiconductor substrate 1 to prevent reverse parasitics, and a separation insulating film 9 is formed on the P + type region to separate the elements. It is. An N + type region 6 is formed on the P − type semiconductor substrate 1 to form a charge accumulation region for storing information, and a first gate insulating film 4 is formed on the n + type region. . The first gate electrode 2 connected to the power source is formed on the first gate insulating film 4 and the isolation insulating film 9 again.
N+형영역(6)과 제1게이트절연막(4)과 제1게이트전극(2)과는 메모리 셀을 구성한다. 또한 P-형 반도체기판(1)상에 N+형영역(6)과 연속되도록 일측의 소오스/드레인영역이 되는 N+형영역(80)이 형성되어 있고 다시 이 N+형영역(80)과 간격을 두고 타측의 소오스/드레인영역이 되는 N+형영역(81)이 형성되어 있다. 이 N+형영역(81)은 비트선(도시없음)에 접속되어 있다. 또한 N+형영역(80)과 (81)간에 P-반도체기판(1)상, N+형영역(80)상 및 N+형영역(81)상에 제2게이트절연막(5)이 형성되어있고 이 제2게이트절연막상에 워드선이 되는 제2게이트전극(3)이 형성되어 있다.The N + type region 6, the first gate insulating film 4, and the first gate electrode 2 form a memory cell. In addition, P -, and N + type region 6 and the continuous N + type region 80 is a source / drain region of one side is formed such that there is a N + type region 80 is again on the semiconductor substrate (1) N + type regions 81 are formed at intervals to serve as source / drain regions on the other side. This N + type region 81 is connected to a bit line (not shown). In addition, between the N + type regions 80 and 81. P - semiconductor substrate (1) a second gate
P-반도체기판(1)과 N+형영역(80)과 N+형영역(81)과 제2게이트절연막(5)과 제2게이트전극(3)과는 트랜스퍼 게이트 트랜지스터를 구성한다. 11은 N+형영역(6)과 P-형반도체기판(1)간에 형성되는 공핍층을 12는 N+형영역(80) 및 (81)과 P-형 반도체기판(1)간에 형성되는 공핍층을 표시하고 있다.The P − semiconductor substrate 1, the N + type region 80, the N + type region 81, the second gate
더우기 여기서는 설명의 편의상 N+형영역(80)상 제2게이트 전극(3) 상 및 N-형영역(81)상등에 형성되는 층간절연막, 이 층간 절연막상에 형성되는 비트선등의 배선부분, 이들 충간 절연막상 및 배선부분상에 형성되는 보호막을 생략하고 있다. 또한 불순물 확산영역인 N+형영역(6)을 형성하고 대신에 제1게이트 전극(2)에 정전위를 부여하므로서 제1게이트절연막(4)을 개재하여 P-형 반도체기판(1)상의 N+형영역(6)상당부분에 N+형의 반전층을 유지시켜 이 반전층에 전하를 축적하도록 하여도 된다.In addition, for convenience of description, an interlayer insulating film formed on the
다음에 이 메모리 셀 주변부의 동작에 대하여 설명한다. 메모리 셀의 전하축적영역인 N+형영역(6)에 전자가 축적되어 있는 상태를 "0", 전자가 축적 되어있지 않은 상태를 "1"로 한다. 그리고 비트선에 접속되어 있는 N+형영역(81)의 전위는 센스앰프(도시없음)의 작용에 의하여 미리 어느 중간전위로 유지되어 왔다.Next, the operation of this memory cell peripheral portion will be described. The state in which electrons are accumulated in the N + type region 6 which is the charge accumulation region of the memory cell is set to "0", and the state in which electrons are not accumulated is set to "1". The potential of the N + type region 81 connected to the bit line has been previously maintained at a certain intermediate potential by the action of a sense amplifier (not shown).
여기서 워드선의 전위가 상승하고 이 위드선에 접속되어 있는 트랜스퍼 게이트 트랜지스터의 제2게이트전극(2)의 전위가 드레시홀드전압보다도 높게되면 이 제2게이트 전극의 직하에 N+형 반전층의 채널이 형성되어서 N+형영역(6)(80)과 N+형영역(81)간이 도통한다.Here, when the potential of the word line rises and the potential of the second gate electrode 2 of the transfer gate transistor connected to the weed line becomes higher than the threshold voltage, the channel of the N + type inversion layer is directly under the second gate electrode. be formed in N + type region 6 is 80 and the N + type region 81 is simple conduction.
그리하여 지금 메모리셀의 기억정보가 "0" 즉 N+형영역(6)에 전자가 축적되어있는 상태의 경우에는 N+형영역(6)(80)과 비트선에 접속되어있는 N+형영역(81)이 도통하므로서 그때까지 중간전위로 유지되고 있던 N+형영역(81)의 전위가 강하하고 또는 반대로 메모리셀의 기억정보가 "1"즉 N+형영역(6)에 전자가 축적되어 있지 않은 상태의 경우에는 이 도통에 의하여 중간전위에 있던 N+형영역(81)의 전위가 상승하게 된다.Thus, the N + type region, which now is the information stored in the memory cell "0", that is, the state in which electrons are accumulated is connected to the bit line and the N + type region 6, 80 is a N + type region 6 The electric potential of the N + type region 81 held at the intermediate potential until the conduction of (81) falls, or vice versa, the storage information of the memory cell is "1", that is, electrons are accumulated in the N + type region 6 In the absence of the state, the conduction raises the potential of the N + type region 81 at the intermediate potential.
그리고 이 비트선의 전위의 변화를 센스앰프에 의하여 감지, 증폭하여 인출함과 동시에 같은 기억정보를 리프레쉬하여 동일 사이클내에 재차 메모리셀에 기입하도록하고 있다.The change in the potential of the bit line is sensed, amplified and taken out by the sense amplifier, and the same memory information is refreshed and written again into the memory cell in the same cycle.
종래의 메모리셀부는 이와 같이 동작하지만 소오스/드레인영역 및 전하축적영역이 N+형영역 또는 N+형반전층으로 형성되어 있기 때문에 α선등의 방사선이 메모리칩내에 입사하여 생성되는 전자 정공대중에서 전자가 N+형영역(6)(80)이나 N+형영역(81)에 수집되어서 본래의 기억정보를 반전시키므로서 오동작(이하 소프트에러라고 호칭한다)을 발생한다는 문제점이 있다.The conventional memory cell unit operates as described above, but since the source / drain region and the charge accumulation region are formed of an N + type region or an N + type inversion layer, electrons in the electron hole band generated by radiation such as? Is collected in the N + type regions 6 and 80 and the N + type region 81, thereby causing a malfunction (hereinafter referred to as software error) by inverting the original memory information.
또한 이 결점을 해소하기 위하여 제 5 도에 도시한 바와 같이 전하축적영역인 N+형영역(6)에 접하도록 P+형영역(7)을 형성하여 메모리셀용량을 증가시켜 α선등의 방사선으로 생성되는 전자가 N+형영역(6)에 수집되어도 오동작하지 않도록 임계 전하량을 크게하여 소프트 에러를 방지하는 수단이 있지만 N+형영역(80)이나 비트선에 접속되어 있는 N+형영역(81)은 전자의 수집에 대하여 보호되어있지 않고 또한 부가적으로 N+형영역(80)(81)의 주위에 P+형영역을 설치하면 겨우 1~3㎛라고 하는좁은 제2게이트전극(3)하에 P+형영역이 형성되어서 트랜스퍼 게이트 트랜지스터를 안정되게 동작시키는 것이 곤란하게 된다는 문제점이 있었다.In order to solve this drawback, as shown in FIG. 5, a P + type region 7 is formed in contact with the N + type region 6, which is a charge accumulation region, to increase the memory cell capacity to emit radiation such as? generating electrons are N + type region 6 is collected even if not malfunction threshold charge amount significantly to, but this means for preventing soft error N + type region N + type regions which are connected to 80, and the bit line to (81 is ) Is not protected against the collection of electrons, and additionally, when a P + type region is provided around the N + type regions 80 and 81, the narrow
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서 미세화구조라 할지라도 트랜지스터 특성을 손실하지 않고 단순한 구조로서 α선등의 방사선에 의한 소프트 에러를 제거할 수 있는 반도체기억장치를 얻고져 함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to obtain a semiconductor memory device capable of eliminating soft errors caused by radiation such as α rays as a simple structure without losing transistor characteristics even in a miniaturized structure. do.
본 발명에 의한 반도체기억장치는 제1도전형의 반도체 기판상에 정보를 기억하기 위한 전하 축적영역이 되는 제2도전형 제1반도체영역에 접하도록 이 기판의 불순물 농도보다 불순물농도가 높은 제1도전형 제1반도체영역을 형성하고 제1도전형 반도체기판상에 제2도저형 제1반도체영역과 연속되어 일측의 소오스/드레인 영역이 되는 제2도전형 제2반도체영역에 접하도록 또한 제1도전형 제1반도체영역과 연속하도록 또한 제2게이트절연막하부의 채널영역내에 들어가지 않게 이 기판의 불순물농도보다 불순물농도가 높은 제1도전형 제3반도체 영역을 형성하여서 된 것이다.The semiconductor memory device according to the present invention has a first impurity concentration higher than an impurity concentration of the substrate so as to be in contact with a second conductive type first semiconductor region which becomes a charge storage region for storing information on the first conductive semiconductor substrate. The first semiconductor layer is formed so as to be in contact with the second conductive second semiconductor region which forms a conductive first semiconductor region and is continuous with the second doped first semiconductor region on the first conductive semiconductor substrate and becomes a source / drain region on one side. The first conductive third semiconductor region having a higher impurity concentration than the impurity concentration of the substrate is formed so as to be continuous with the conductive first semiconductor region and not to enter the channel region under the second gate insulating film.
본 발명에 있어서는 제2도전형 제1반도체영역 제2도전형 제2반도체영역 및 제2도전형 제3반도체영역의 각각에 접하도록 제1도전형 반도체기판의 불순물농도보다 불순물농도가 높은 제1도전형 제1반도체영역 제1도전형 제2반도체영역 및 제1도전형 제3반도체영역이 형성되므로 제2도전형 제1반도체 영역과 제1도전형 제1반도체영역간 제2도전형 제2반도체영역과 제1도전형 제2반도체영역간 및 제2도전형 제3반도체영역과 제1도전형 제3반도체영역간의 각각에 형성되는 궁핍층의 폭이 좁게되어 제2도전형 제1반도체영역 제2도전형 제2반도체영역 및 제2도전형 제3반도체영역의 용량이 크게된다.In the present invention, a first impurity concentration is higher than an impurity concentration of the first conductive semiconductor substrate so as to contact each of the second conductive first semiconductor region, the second conductive second semiconductor region, and the second conductive third semiconductor region. Conducting type 1 semiconductor region First conducting type 2 semiconductor region and 1st conducting
이 때문에 제2도전형 제1반도체영역, 제2도전형 제2반도체영역 및 제2도전형 제3반도체영역에 축적되는 "0", "1"에 대응하는 전자의 수의 차가 크게 되고 제2도전형 제1반도체영역, 제2도전형 제2반도체 영역 및 제2도전형 제3반도체영역은 α선의 입사에 의하여 생성되는 전자에 대하여 여유룰 가질 수 있게 된다. 또한 반도체기판에서 확산된 전자는 제1도전형 제1반도체영역 제1도전형 제2반도체영역 및 제1도전형 제3반도체영역에서 수명이 짧게되어 제2도전형 제1반도체영역, 제2도전형 제2반도체영역 및 제2도전형 제3반도체영역에 도달하기 어렵게 된다. 또한 반도체기판과 제1도전형 제1반도체영역, 제1도전형 제2반도체영역 및 제1도전형 제3반도체영역과의 계면에 전자에 대한 포텐셜 배리어가 형성되기 때문에 반도체기판에서 확산되는 전자중에서 에너지가 작은 것은 이 배리어에 의하여 통과하지 못하게 된다. 또한 제1도전형 제2반도체영역 및 제1도전형 제3반도체영역이 제2게이트절연막하부의 채널영역내에 들어가지 않게 형성되므로 트랜스퍼 게이트 트랜지스터의 드레시홀드전압이 과도하게 높아지는 일은 없다.For this reason, the difference in the number of electrons corresponding to "0" and "1" accumulated in the second conductive type 1 semiconductor region, the second conductive type 2 semiconductor region, and the second
다음은 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다. 더우기 이 실시예의 설명에 있어서 종래의 기술의 설명과 중복하는 부분에 대하여는 그 설명을 생략한다.The following describes an embodiment of the present invention according to the drawings. In addition, in the description of this embodiment, the description of parts that overlap with the description of the prior art is omitted.
제 1 도는 본 발명의 실시예인 반도체기억장치의 메모리 셀주변부의 구조를 표시한 단면도이다. 이 실시예의 구성이 제 4 도의 메모리셀 주변부의 구성과 상히한 점은 다음과 같은 점이다. 즉 예를 들면 불순물농도가 1013~1016cm-3의 P-형 반도체기판(1)상에 정보를 기억하기 위한 전하축적영역이 되는 N+형영역(6)과 접하도록 예를 들면 불순물농도가 1014~18cm-3의 P+형영역(7)이 형성되어 있다. 또한 P-형 반도체기판(1)상에 일측의 소오스/드레인영역이 되는 N+형영역(80)과 접하도록 또한 P+형영역(7)과 연속되도록 또한 제2게이트절연막(5) 하측의 채널영역내에 들어가지 않게 예를 들면 불순물 농도가 1014~1018cm-3의 P+형영역(130)이 형성되어 있다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a memory cell peripheral portion of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. The configuration of this embodiment differs from the configuration of the peripheral portion of the memory cell in FIG. 4 as follows. In other words, for example, the impurity concentration is in contact with the N + type region 6, which becomes a charge storage region for storing information on the P − type semiconductor substrate 1 having a concentration of 10 13 to 10 16 cm −3 . A P + type region 7 having a concentration of 10 14 to 18 cm −3 is formed. In addition, the lower portion of the second
더우기 P-형 반도체기판(1)상에 타측의 소오스/드레인영역이 되고 비트선에 접속되는 N+형영역(81)에 접하도록 또는 제2게이트절연막(5) 하측의 채널영역내에 들어가지 않도록 예를 들면 불순물농도가 1014~1018cm-3의 P+형영역(131)이 형성되어있다.Furthermore, the other source / drain regions on the P − type semiconductor substrate 1 are in contact with the N + type regions 81 connected to the bit lines or do not enter the channel regions under the second
다음의 제 2a 도~제 2c 도를 사용하여 이 메모리셀주변부의 제조방법에 대하여 설명한다. 우선 P-형 반도체기판(2)에 P형 불순물을 선택적으로 이온 주입하여 이온주입층을 형성하고 이 이온주입층을 확산하여 반전 기생방지를 위한 P+형영역(10)을 형성하고 이후 P+형영역(10)상에 소자 사이를 분리하기 위한 분리절연막(9)을 형성한다. 계속하여 P-형 반도체기판(1)에 N형 불순물을 선택적으로 이온주입하여 이온주입층을 형성하고 이 이온주입층을 확산하여 N+형영역(6)을 형성하고 이후 N+형영역(6), P-형 반도체기판(1)에 P형 불순물을 선택적으로 이온주입하여 이온주입층을 형성하고 이 이온주입층을 확산하여 P+형영역(7)을 형성한다. 계속하여 제1게이트전극(2), 제2게이트전극(3), 제1게이트절연막(4), 제2게이트절연막(5)을 통상의 제조방법으로 형성한다. 계속하여 제1게이트전극(2), 제2게이트전극(3)을 마스크로 하여 P-형 반도체기판(1)에 N형 불순물을 이온주입하여 N+형영역(80)(81)을 형성한다(제 2a 도).Next, the manufacturing method of the memory cell peripheral portion will be described with reference to FIGS. 2A to 2C. First of P - type in the semiconductor substrate 2 by selectively ion-implanting P-type impurity to form an ion-implanted layer to form an ion implantation diffusion layer and the P + type region for a reverse parasitic anti-10 and after the P + An isolation insulating film 9 is formed on the mold region 10 to separate the devices. Continuously selectively implanting the N-type impurity in the P- type semiconductor substrate 1 is ion-implanted layer for forming and after forming a N + type region 6 to diffuse the ion-implanted layer is N + type region (6 ), P - type impurities are selectively implanted into the P − type semiconductor substrate 1 to form an ion implantation layer, and the ion implantation layer is diffused to form a P + type region 7. Subsequently, the first gate electrode 2, the
다음에 제2게이트전극(3)상을 레지스트막 패턴(14)으로 복개하고 제1게이트전극(2), 레지스트막 패턴(14)을 마스크로 하여 N+형영역(80)과, P-형 반도체기판(1)과 P-형 반도체기판(1)에 P형 불순물을 이온주입한다(제 2b 도). 다음에 형성된 이온주입층을 확산하여 P+형영역(130)(131)을 형성한다(제 2c 도).Next, the
여기에서 트랜스퍼 게이트 트랜지스터의 드레시홀드전압은 장치의 안정동작을 고려하여 주변 트랜지스터의 드레시홀드 전압보다도 높게 설정하고 있지만 P+형영역(130)(131)이 제2게이트 절연막(5) 하측의 채널영역내에 형성되면 트랜스퍼 게이트 트랜지스터의 드레시홀드전압이 너무 높게 되기 때문에 레지스트막 패턴(14)을 마스크로 하여 P형 불순물을 이온주입하고 확산에 의하여 형성되는 P+형영역(130)(131)이 제2게이트 절연막(5) 하측의 채널영역내에 들어가지 않도록 제어하고 있다.Here, the threshold voltage of the transfer gate transistor is set higher than the threshold voltage of the peripheral transistor in consideration of the stable operation of the device. However, the P + type regions 130 and 131 have a channel region below the second
다음에 이 메모리 셀 주변부의 동작에 대하여 설명한다. 상기한 소프트 에러는 칩내에 α선등의 방사선이 입사한 때에 생성되는 전자 정공대중에 전자가 N+형영역(6)이나 N+형영역(80)(81)에 수집되어서 야기된다. 즉 칩내에 입사된 α선은 에너지를 상실하여 정지할 때까지에 그 비정에 따라 다수의 전자 정공대를 생성하고 공핍층(11)(12)내에서 생성된 전자 정공대는 공핍층(11)(12) 내부의 전장에 의하여 즉시 분리되며 전자는 N+형영역(6)(80)(81)에 수집되며 정공은 P-형 반도체기판(1)을 통하여 흘러 떨어진다. 또한 N+형영역(6)(80)(81)의 내부에서 생성된 전자정공대는 재결합하기 때문에 전자의 증감에는 전혀 기여하지 않고 P―형 반도체기판(1)의 내부에서 생성된 전자 정공대는 확산에 의하여 공핍층(11) (12)에 도달한 전자만이 N+형영역 (6) (80) (81)에 수집되어서 소프트에러를 야기하고 다른 것은 P-형 반도체기판(1)내에서 재결합되게 된다.Next, the operation of this memory cell peripheral portion will be described. The soft error described above is caused by the collection of electrons in the N + type region 6 or the N + type region 80, 81 in the electron hole band generated when radiation such as α-rays enters the chip. That is, the α-rays incident on the chip generate a large number of electron hole bands depending on the specific state until energy stops and stops, and the electron hole bands generated in the depletion layers 11 and 12 are depleted layer 11 ( 12) Immediately separated by the internal electric field, electrons are collected in the N + type regions 6, 80 and 81 and holes flow through the P − type semiconductor substrate 1. In addition, since the electron holes generated inside the N + type regions 6, 80, 81 are recombined, they do not contribute to the increase or decrease of electrons, and the electron holes generated inside the P − type semiconductor substrate 1 diffuse. Only electrons that reach the depletion layer (11) (12) by the electrons are collected in the N + -type regions (6) (80) (81), causing a soft error, and others are recombined in the P - type semiconductor substrate (1). Will be.
따라서 이 실시예에 있어서는 N+형영역(6)(80)(81)의 각각에 접하도록 P-형 반도체기판(1)의 불순물농도보다 고불순물농도의 P+형영역(7)(130)(131)을 형성하므로서 제1에는 N+형영역(6)(80)(81)과 P+형영역(7)(130)(131)간에 형성되는 공핍층(11)(12)의 폭이 좁아져서 N+형영역(6)(80)(81)의 용량이 크게된다. 또한 제2에는 P-형 반도체기판(1)에서 확산된 전자는 P+형영역(7)(130)(131)내에서 수명이 짧아지게되어 N+형영역(6)(80)(81)에 도달하기 어렵게 된다. 또한 제3에는 P-형 반도체기판(1)과 P+형영역(7)(130)(131)과의 계면에 전자에 대한 포텐셜 배리어가 형성되기 때문에 P-형 반도체기판(1)에서 확산되는 전자중에 에너지가 작은 것은 이 배리어에 의하여 통과할 수 없게 된다. 그리고 제1의 점에 의하여 N+형영역(6)(80)(81)에 축적되는 "0", "1"에 대응하는 전자수의 차가 크게 되고 N+형영역(6)(80)(81)은 α선등의 입사에 의하여 생성되는 전자에 대하여 여유를 가질 수 있게되고 또한 제2 및 제3의 점에 의하여 N+형영역(6)(80)(81)에 확산되는 전자를 예방할 수가 있고 이와같이 하여 소프트에러의 발생을 제거할 수가 있다.Therefore, in this embodiment, the P + type regions 7 and 130 have a higher impurity concentration than the impurity concentration of the P − type semiconductor substrate 1 so as to be in contact with each of the N + type regions 6, 80 and 81. The width of the depletion layers 11 and 12 formed between the N + type regions 6, 80, 81 and the P + type regions 7, 130, and 131 is formed by forming 131. It becomes narrower and the capacity | capacitance of N <+>- type area | regions 6, 80, 81 becomes large. In addition, electrons diffused from the P-type semiconductor substrate 1 are shortened in the P + type regions 7, 130, and 131 so that the N + type regions 6, 80, and 81 are shortened. It becomes difficult to reach. In addition, since a potential barrier for electrons is formed at the interface between the P − type semiconductor substrate 1 and the P + type regions 7, 130, and 131, the third type diffuses in the P − type semiconductor substrate 1. The smallest energy in the electrons cannot pass through this barrier. And first by the point N + type region 6, 80, 81 is "0", the difference between the number of electrons corresponding to the "1" larger and the N + type region 6 is stored in 80 of the ( 81 can have a margin with respect to electrons generated by incidence of α rays and the like, and can prevent electrons diffused into the N + -type regions 6, 80, 81 by the second and third points. In this way, the occurrence of the software error can be eliminated.
제 3 도로 P+형영역(7)(130)(131)의 P형 불순물농도와 소프트 에러 발생율과의 관계를 도시한다. 도면에 도시한 바와 같이 P형 불순물농도를 높게하면 소프트 에러 발생율은 현저하게 감소한다. 예를 들면 불순물농도가 1017cm-3정도로 하면 소프트 에러의 발생윤은 불순물농도가 1013cm-3의 경우에 비교하면 약 10-4로 저하한다.The relationship between the P-type impurity concentration in the third road P + type regions 7 (130) 131 and the soft error occurrence rate is shown. As shown in the figure, increasing the P-type impurity concentration significantly reduces the soft error occurrence rate. For example, when the impurity concentration is about 10 17 cm -3, the lubrication occurrence of the soft error decreases to about 10 -4 as compared with the case where the impurity concentration is 10 13 cm -3 .
그러나 전술한 바와 같이 P+형영역(130)(131)에 제2게이트 절연막(5) 하부에 채널영역내에 들어가 버리면 트랜스퍼 게이트 트랜지스터의 드레시홀드 전압은 현저하게 높아지고 기입전하의 양 QS=CS(VD-VT)가 적어져서 메모리동작이 불안정하게 된다. 여기에서 VD는 트랜스퍼 게이트 트랜지스터의 게이트전압, VT는 트랜스퍼 게이트 트랜지스터의 드레시홀드전압, CS는 메모리셀용량이다. 이 때문에 레지스트막 패턴(14)을 마스크로하여 P형 불순물을 이온주입하므로서 안정되게 P+형영역(130)(131)을 제2게이트 절연막(5) 하부의 채널영역의 외측에 형성할 수 있고 적정한 드레시홀드 전압 VT를 얻을 수 있게 된다. 이와같이 하여 소프트 에러의 발생율을 억제하고 트랜스퍼 게이트 트랜지스터의 드레시홀드 전압에 영향을 부여하는 일없이 P+형영역(130)(131)을 형성할 수가 있다.However, as described above, when the P + type regions 130 and 131 enter the channel region under the second
또한 상기 실시예에서 표시된 바와 같이 비트선에 접속되는 N+형영역(81)은 P+형영역(131)과 접하여 있으므로 접합의 공핍층용량이 증가하고 비트선의 부유 용량 CB가 커지게 된다. 센스앰프로 검출되는 신호 전압 V는 V=(VD-VT)/{1+CB/CS)}로 되므로 부유용량 CB가 커지게 되면 신호전압이 작아져서 기억장치로서의 동작이 불안정하게 된다. 이 때문에 부유용량 CB가 커지게 되는 것을 억제할 필요가 있고 부유용량 CB를 저감하기 위하여 비트선의 하측층간의 절연막이나 비트선의 상측보호막을 유전율이 낮은 예를 들면 산화실리콘막이나 인 유리막으로 하는 것이 본 발명에서는 특히 좋다.In addition, as indicated in the above embodiment, since the N + type region 81 connected to the bit line is in contact with the P + type region 131, the depletion layer capacity of the junction increases and the stray capacitance C B of the bit line becomes large. Since the signal voltage V detected by the sense amplifier becomes V = (V D -V T ) / (1 + C B / C S )}, when the stray capacitance C B becomes large, the signal voltage becomes small and the operation as the storage device is unstable. Done. For this reason, it is necessary to suppress that the floating capacitance C B becomes large, and in order to reduce the floating capacitance C B , an insulating film between the lower layers of the bit lines or an upper protective film of the bit lines is formed of a silicon oxide film or phosphorus glass film having a low dielectric constant. It is especially good in this invention.
더우기 상기 실시예에서는 N+형영역(6)(80)(81)에 접하도록 P+형영역(7)(130)(131)을 형성하는 예를 예시하였지만 센스 앰프의 N+형영역 및 주변회로의 N+형영역에 접하도록 P+형영역을 형성하므로서 이들 부분에서 발생하는 소프트 에러도 저감할 수 있다.Furthermore, in the above embodiment, the P +
또한 상기 실시예는 다이나믹 RAM에 적용한 경우이지만 본 발명은 스태틱 RAM에 대하여서도 동일하게 적용가능할 뿐더러 N채널이 P채널의 경우에는 MOS 디바이스가 아닌 바이폴러 디바이스에도 각각 적용할 수 있다.In addition, the above embodiment is applied to the dynamic RAM, but the present invention is equally applicable to the static RAM, and the present invention can be applied to the bipolar device instead of the MOS device when the N channel is the P channel.
상기와 같이 본 발명에 이하면 제1도전형 반도체기판상에 정보를 기억하기 위한 전하 축적영역이 되는 제2도전형 제1반도체영역에 접하도록 이 기판의 불순물농도보다 불순물농도가 높은 제1도전형 제1반도체영역을 형성하고 제1도전형 반도체기판상에 제2도전형 제1반도체영역과 연속되어 일측의 소오스/드레인영역이 되는 제2도전형 제2반도체영역에 접하도록 하고 또한 제1도전형에서 제1반도체영역과 연속되도록하며 또한 제2게이트절연막 하측의 채널영역내에 들어가지 않게하며 이 기판의 불순물농도보다 불순물농도가 높은 제1도전형 제2반도체영역을 형성하고 제1도전형 반도체 기판상에 타측의 소오스/드레인영역이 되고 비트선에 접속되는 제2도전형 제3반도체영역에 접하도록하며 또한 제2게이트절연막하부의 채널영역내에 들어가지 않게하며 이 기판의 불순물농도보다 불순물농도가 높은 제1도전형 제3반도체영역을 형성하도록 하였으므로 미세화한 구조이어도 트랜지스터 특성을 손상하지 않고 단순한 구조로 α선등의 방사선에 의한 소프트에러를 제거할 수 있는 반도체 기억장치를 얻을 수가 있다.As described above, according to the present invention, the first conductive layer having a higher impurity concentration than the impurity concentration of the substrate is in contact with the second conductive first semiconductor region, which is a charge accumulation region for storing information on the first conductive semiconductor substrate. Forming a first semiconductor region and contacting the second conductive semiconductor region which becomes a source / drain region on one side of the second conductive semiconductor substrate on the first conductive semiconductor substrate. In the conductive type, the first conductive region is formed to be continuous with the first semiconductor region and does not enter the channel region under the second gate insulating film, and the first conductive type second semiconductor region has a higher impurity concentration than the impurity concentration of the substrate. Being a source / drain region on the other side of the semiconductor substrate and coming into contact with the second conductive third semiconductor region connected to the bit line, and not entering the channel region under the second gate insulating film. Since the first conductive third semiconductor region is formed to have a higher impurity concentration than the impurity concentration of the substrate, a semiconductor having a simple structure can remove soft errors caused by radiation such as α rays without damaging transistor characteristics. Memory can be obtained.
또한 이와 같이 소프트 에러를 제거할 수 있으므로 α선 방지용의 통상 수지 코오팅없이도 반도체 기억장치를 생산할 수 있는 효과도 있다.In addition, since the soft error can be eliminated in this way, there is an effect that a semiconductor memory device can be produced without the usual resin coating for preventing α rays.
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