JPH02238660A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JPH02238660A
JPH02238660A JP1060002A JP6000289A JPH02238660A JP H02238660 A JPH02238660 A JP H02238660A JP 1060002 A JP1060002 A JP 1060002A JP 6000289 A JP6000289 A JP 6000289A JP H02238660 A JPH02238660 A JP H02238660A
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Yasushi Ema
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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】 [概要] 半導体記憶装置、特にプレートパルス法を適用するのに
適したDRAMに関し、 プレー1〜パルス法を適用しても情報が破壊されること
がなく、しかも消費電力が少なくてすむ半導体装置を提
供することを目的とし、 情報を記憶する蓄積容量の一端に転送トランジスタか接
続されたメモリセルが、所定数ずつワード線により共通
接続された半導体記憶装置において、前記蓄積容量の他
端を、前記ワード線により共通接続されたメモリセル群
毎に分離して共通接続するように構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体記憶装置、特にプレートパルス法を適用
するのに適したDRAMに関する。
[従来の技術] 従来のDRAMの構成を第3図を用いて説明する。
このDRAMのメモリセルMは、第3図(a)の回路図
に示すように、情報を記憶する蓄積容量Cの一端に転送
トランジスタQが接続されな1トランジスタ1キャパシ
タ型である。メモリセルMの転送トランジスタQのソー
スは水平方向に走るビット線BLにより共通接続され、
メモリセルMの転送トランジスタQのゲートは垂直方向
に走るワード線WLにより共通接続されている。蓄積容
量Cの他端である対向電極(セルプレート)は、全ての
メモリセルMに共通接続されている。
従来のDRAMの構造を第3図(b) (c)の平面図
及び断面図により説明する。
先ず、DRAMの平面構造を第3図(b)を用いて説明
する。半導体基板10上を水平方向にビット線BLが走
り、垂直方向にワード線WLが走っている。ビット線B
L間に、2本のワード線WLにまたかった蓄積容量Cの
一端である蓄積電極24が配置されている。フォールデ
ットビット線形式のために、異なるワード,dWLに対
する蓄積電極24が上下に並んで配置されている。1点
鎖線で囲んだ領域が活性領域ACである。
次に、DRAMの断面構造を第3図(C)を用いて説明
する。p型半導体基板10上をフィールド酸化膜12に
より分離された活性領域ACにn型不純物領域であるソ
ース領域14、ドレイン領域16を形成する。第1多結
晶シリコン層であるワード線WLは、チャネル上にゲー
ト酸化膜18を介して形成される。第2多結晶シリコン
層であるビット線BLは第1多結晶シリコン層と絶縁膜
20を介して形成される。このビット線BLはソース領
域14にコンタクトしている。ビット線B L上に絶縁
膜22を介して第3図(b)に示す平面形状の蓄積電極
24が形成される。この蓄積電極24上には蓄積容量C
を形成する薄い絶縁II!26が形成されている。対向
電極28は全面に形成され、各メモリセルMの蓄積容量
Cに対して共通になっている。
このようなDRAMにおいて信号電位に対する消費電力
を小さくするための駆動方法としてプレートパルス法か
知られている。プレー1〜パルス法はセルプレートであ
る対向電極28の電位を変化させることにより、信号電
位に対する消費電力を小さくするものである。このプレ
ートパルス法を第4図、第5図を用いて説明ずる。
第4図(a)乃至(d)はワード線WLにより選択され
たメモリセルMにおける状態を示すものである。対向電
極28の電位が0■の状態でビット線Bi−の電位に応
じた情報にして、蓄積容量Cに電荷を蓄積する。ビット
線BLの電位がHレベル(5V)であるかLレベル(0
■)であるかに応じた電荷が蓄積容量Cに蓄積される。
すると、第4図(a)の蓄積電#124の電位v旧は5
■となり、第4図(C)の蓄積電極24の電位VLIは
0■となる。蓄積容量Cに電荷を蓄積すると、第4図(
b)及び(d)に示すように対向電極28を5vに上げ
る。すると、第4図(b)の場合は転送トランジスタQ
かオフしているので、蓄積電極24の電位■H2はIO
Vとなり、第4図(d)の場合は転送トランジスタQが
オンしているので、蓄積電[!24の電位■,{2はO
■となる。したがって、HレベルとI,レベルの信号電
位の差Δ■は通常の2倍の10■となる。
このように蓄積容量Cに蓄積された電荷量は変わらない
か、信号電位の差Δ■は2倍になる。したがって、プレ
ートパルス法によれば、消費電力が同じであれば信号電
位の差Δ■は2倍になり、信号電位の差ΔVを同じにす
れば半分の消費電力ですむ。
一般にDRAMの微細化がすすむと、蓄積電極24の面
積が減少して蓄積容量Cか減少する。このため蓄積容量
Cを定める絶縁膜26はできるだけ薄くしたいが、絶縁
膜26を極度に薄くすると伝導機構か変化してリーク電
流が急激に増加する。
このため、絶縁膜26をある程度厚くしておいて、信号
電位を大きくする方が有利である。このような観点から
同じ蓄積電荷量でも信号電位の差Δ■を大きくすること
ができるプレートパルス法は極めて有効であるといえる
[発明か解決しようとする課題] しかしながら、従来のDRAMではプレー1〜パルス法
により電位を変化させる対向電極28が、ワード線WL
により選択されていないメモリセルMとも共通であるた
め、選択されていないメモリセルMの蓄積容量Cに蓄積
された電荷が消失して情報が破壊されるという問題かあ
った。この点を第5図を用いて説明する。
対向電i28を5■に上げると第5図(a)に示すよう
になり、蓄積容量Cに電荷が蓄積されたままで、蓄積電
極24の電位はOVとなる。ところか、情報を書込むた
め第5図(b)に示すように対向電iFfl2 8を再
び0■にすると、蓄積電極24の電位が−5vになろう
とするために転送トランジスタQがオンし、蓄積容量C
に蓄積された電荷が転送トランジスタQを介してビット
線BLに放電して情報が破壊されてしまう。
このように従来のDRAMではプレートパルス法により
電位を変化させると、選択されていないメモリセルMの
情報が破壊されてしまうという問題があった。これは対
向電極28が選択されないメモリセルMに対しても共通
であるために生ずる問題である。また、プレートパルス
印加に伴う充放電電流を小さくするという観点からも、
ワード線WLにより接続されたメモリセルM群毎に対向
電極28が分離している方が望ましいが、第3図(b)
 fc)から明らかなように従来のDRAMの平面構造
及び断面構造では、対向電極28を分離することが困離
であった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、プレート
パルス法を適用しても情報が破壊されることかなく、し
かも消費電力が少なくてすむ半導体記憶装置を提供する
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段コ 上記目的は、情報を記憶する蓄積容量の一端に転送トラ
ンジスタが接続されたメモリセルか、所定数ずつワード
線により共通接続された半導体記憶装置において、前記
蓄積容量の他端を、前記ワード線により共通接続された
メモリセル群毎に分離して共通接続したことを特徴とす
る半導体記憶装置によって達成される。
[作用] 本発明によれば、ワード線により共通接続されたメモリ
セル群毎に蓄積容量の対向電極を分離したので、プレー
トパルス法を適用してもメモリセルの情報が破壊される
ことがなく、しかも対向電極を充放電する消費電力が少
なくてすむ。
[実施例] 本発明の一実施例による半導体記憶装置であるDRAM
を第1図に示す。第3図に示す従来のDRAMと同一の
構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例のDRAMの平面構造を第1図(a)を用いて
説明する。なお、活性領域は図示していない。
従来のDRAMと同様に、半導体基板10上にビット線
BL及ひワード線WLが水平方向及び垂直方向に走って
いる。蓄積電f224をそのメモリセルMを選択するワ
ード線WL上に位置するように縦長に形成する。薄い絶
縁!26を介して形成される対向電極28を、ワード線
WL上に位置するように縦長に形成して、ひとつのワー
ド線WLにより選択されるメモリセルM群毎に分離した
点に特徴かある。
蓄積電t7fl28をワード線WL上に縦長に形成した
ため、蓄積電ri128を直接に転送トランジスタQの
ドレイン領域16にコンタクトできない。このため本実
施例では電極引出層30を設けて、転送トランジスタQ
のドレイン領域】6と蓄積電極28を接続するようにし
ている。電極引出層30はビット線BL間の領域に設け
られる。
本実施例のDRAMの断面WI造を第1図(b)を用い
て説明する。p型半導体基板10上をフィールド酸化膜
12により分離された活性領域にソース領域14、ドレ
イン領域16が形成されて転送トランジスタQが形成さ
れている。本実施例では、ビット線BLと蓄積電極24
との間に電極引出層30を設けている。すなわち、電極
引出層30が、ピット線BL上に絶縁膜32を介して形
成され、この電極引出層30上に蓄積電極24が絶縁膜
22を介して形成されている。電極引出層30は、転送
トランジスタQのドレイン領域16と蓄積電極24とを
電気的に接続する。
蓄積電極24は各ワード線WL上に形成され、対向電極
28が薄い絶縁膜26を介してワード線WLに形成され
る。このように本実施例の蓄積電極24及び対向電極2
8は、従来のように複数のワード線WL上にまたがるこ
となく、ひとつのワード線WL上に形成ずる構遣である
ため、ワード線WLにより選択されるメモリセルM群毎
に対向電極28を分離ずることかできる。このため、ワ
ード線WL毎に分離された対向電極28を独立してプレ
ートパルス法により駆動ずることが可能である。選択さ
れないメモリセルMの対向電極28の電位が変化して蓄
積容量Cに記憶された情報が破壊されるという問題を回
避することができる。
また、対向電@28か分離されているためプレートパル
ス印加に伴う充放電電流を小さくすることができる。
次に本実施例によるDRAMの製造方法を第2図を用い
て説明する。
先ず、半導体基板10を素子分離領域を選択的に酸化し
て約5000人厚のフィールド酸化膜12を形成する。
次に、半導体基板10の活性領域上に約150人厚のゲ
ート酸化膜18を形成する。
次に、約1500人厚の多結晶シリコン層を形成した後
、所定形状にパターニングしてワード線WLを形成する
。続いて、不純物のAsを1×10+ 5 / c m
 2でイオン注入してソース領域14及びドレイン領域
16を形成する(第2図(a)).次に、約1000人
厚のCVD酸化膜である絶縁膜20を形成し、ソース領
域14へのコンタクトホールが形成されるようにパター
ニンクずる(第2図(b))。
次に、ソース領域14にコンタクトするようにビット!
BLを形成する。ビット線BLを構成する導電層は、約
500A厚の多結晶シリコン層と約1000人厚のタン
グステンシリサイド層をCVD法により堆積することに
より形成する。堆積後、Asを4 X 1 0 ”/c
m2でイオン注入する。
これは、多結晶シリコン層をn+型にしてソース領域1
4との間に良好なコンタクトをとるためである。イオン
注入後、所定形状にパターニングしてビット線BLを形
成する(第2図(C))。
次に、CVDシリコン酸化膜である約iooo人厚の絶
縁膜32を全面に形成した後、ドレイン領域16上の絶
縁膜20、32にコンタクトホールを形成する(第2図
(d))。
次に、約1000人厚の多結晶シリコン層を堆積し、そ
の後にAsをI X 1 0 15/ cn+2でイオ
ン注入する。その後、多結晶シリコン層を所定形状にパ
ターニングして、電極引出層30を形成する(第2図(
e))。
次に、約1000人のCVDシリコン酸化膜である絶縁
[22を全面に堆積し、電極引出層30へのコンタクト
ホールを形成する,引続いて、約2000人厚の多結晶
シリコン層を全面に形成し、ワード線WL上の所定形1
状にパターニングして、蓄積電極24を形成する(第2
図(f))。
次に、蓄積電極24を酸化することにより、約100人
の薄いシリコン酸化膜である絶縁膜26を表面に形成す
る。その後、絶縁膜26上に多結晶シリコン層を堆積し
、堆積後にPOC.Q Bをソースガスとする熱拡散を
行う。その後、ワード線WL上に形成された各メモリセ
ルMの蓄積電極24を覆うような形状にパターニングし
て、対向電&28を形成することによりDRAMの主要
部の製造を終了する(第2図(q))。
本発明は上記実施例に限らず種々の変形か可能である。
例えば、上記実施例では転送トランジスタのトレイン領
域を電極引出層により蓄積電極に接続するようにしたが
、蓄積容量の対向電極をワード線により共通接続された
メモリセル群毎に分離して共通接続することができれば
、いかなる構造でもよい。
[発明の効果] 以上の通り、本発明によれば、ワード線により共通接続
されたメモリセル群毎に蓄積容量の対向電極を分離しな
ので、プレートパルス法を適用してもメモリセルの情報
が破壊されることがなく、しかも対向電極を充放電ずる
消費電力が少なくてずむ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による半導体記憶装置を示す
図、 第2財は同半導体記憶装置の製造方法を示す工程図、 第3図は従来のDRAMを示す図、 第4図、第5図はプレートパルス法を説明するための図
である。 図において、 M・・・メモリセル Q・・・転送トランジスタ C・・・.蓄積容量 BL・・・ビット線 WL・・・ワード線 AC・・・活性領域 10・・・半導体基板 12・・・フィールド酸化膜 4・・・ソース領域 6・・・ドレイン領域 8・・・ゲート酸化膜 0・・・絶縁膜 2・・・絶縁膜 4・・・蓄積電極 6・・・絶縁膜 8・・・対向電極 0・・・電極引出層 2・・・絶縁膜 せ Vs+ プレートパルス法の説明図 第4図 プし トパルス法の説明図 第5図 VH2 VL2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 情報を記憶する蓄積容量の一端に転送トランジスタが接
    続されたメモリセルが、所定数ずつワード線により共通
    接続された半導体記憶装置において、 前記蓄積容量の他端を、前記ワード線により共通接続さ
    れたメモリセル群毎に分離して共通接続したことを特徴
    とする半導体記憶装置。
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