JPS5922358A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS5922358A
JPS5922358A JP57131567A JP13156782A JPS5922358A JP S5922358 A JPS5922358 A JP S5922358A JP 57131567 A JP57131567 A JP 57131567A JP 13156782 A JP13156782 A JP 13156782A JP S5922358 A JPS5922358 A JP S5922358A
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JP
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polycrystalline silicon
silicon film
gate electrode
layer polycrystalline
mos
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JP57131567A
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Yasushi Sakui
康司 作井
Isao Ogura
庸 小倉
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S257/00Active solid-state devices, e.g. transistors, solid-state diodes
    • Y10S257/911Light sensitive array adapted to be scanned by electron beam, e.g. vidicon device

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  • Semiconductor Memories (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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、1個のMOS)ランジスタと1個のMOSキ
ャパシタによシ1ピットのメモリセルを構成する半導体
記憶装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点3 1個のMOS)ランジスタと1個のMOSキャパシタに
よ勺1ビットのメモリセルを構成するダイナミックRA
Mの場合、記憶データは電荷の形でMOSキャパシタに
蓄えられる。それ故、メモリセルのMOSキャパシタに
蓄えられる電荷量の多少がダイナミックRAMの性能を
大きく左右する。MOSキャパシタの電荷tQはMOS
キャパシタの容量をO1書込み電圧を■としたとき。
−OV であるから、書込み電圧Vの低圧化に比例してQは小さ
くkる。これを補うには、容量0を大にするしかたい。
MOSキャパシタの容量を大きくする手段としては、面
積を大にすること、絶縁膜厚を小にすること、誘電率の
大きい絶縁膜を選ぶこと、が考えられる。しかし、MO
Sキャパシタの面積を増加することは同じデザインルー
ルのもとではダイナミックRAMのチップサイズ増加に
つながシ、製品の歩留り低下、コスト増大をもたらす。
また、絶縁膜厚を極端に薄くすることは、耐圧低下など
信頼性上問題となる。誘電率の大きい絶縁膜としては、
8i01に代り得るものとして比誘電率がこれの2倍近
い8isN、  が従来よシ検討されているが、製造工
程が複雑になったシ、リーク電流が大きい等の理由で実
用性がない。他の絶縁膜についても、現在のSlプロセ
スに適合する好ましい材料が見当らない。
〔発明の目的〕
本発明はチップサイズを増大させることなく、また従来
の製造プロセスに変更を加えることカく、メモリセルサ
イズに占めるMO8キャパシタ面涜0占める割合を大き
くするレイアウトを採用して高性能化を図った半導体記
憶装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明においては、まず4個のメモリセルがスイッチン
グMO8)ランジスタのドレインを共用して、このドレ
インを中心に放射状を々して配列されて1グループを構
成するように、メモリセルアレイのグループ分けを行う
。このよりな1グループの4個のメモリセルのレイアウ
トを等価回路を用いて模式的に示すと第1図のとおシで
ある。この場合、3層の多勢晶シリコンプロセスを用い
て電極配線を形成する。即ち第1層多結晶シリコン膜を
用いて、全ビットに共通なMOSキャパシタ電極(第1
図のキャパシタ01〜C4の接地側電極)を構成する。
4個のM08トランジスタQ1〜Q4のうち、相対向す
る一方の対のMOS)ランジスタQ1 。
Q、のゲート電極配線G1.、G、tは第2層多結晶シ
リコン膜によシ、他方9対のMOS)ランジスタQA=
Q4のゲート電極配線G!I I G2! kま第3層
多結晶シリコン膜によシ、それぞれ形成する。
実際のメモリセルのレイアウトの概略を第2図に示す。
図の一点鎮線で区画された領域が4個のメモリセルをも
つ一つのグループをなしている。各グループの中心部が
4個のMOS)ランジスタQ1〜Q4の共通ドレインと
なり、ここから十字状に延びた先端位置に、第1層多結
晶シリコン膜電極をもつMOSキャパシタC1〜04が
形成される。第2層多結晶シリコン膜および第3層多結
晶シリコン膜からなるゲート電極配線G18. G、、
 、・・・およびG雪1*G!2*・・・は、図示のよ
うに基本的には2本ずつ交互にY方向に配゛設されてい
る。そして、側光はグループIでは、ゲート電極配線G
□、G0のY方向に走る部分がそれぞれX方向に対向す
るM08トランジスタQs*Q+のゲート電極とな〕、
その外側を走るゲート電極配線G1. 、 G、、から
ゲート電極配線G、、 、 G□と交差させてX方向に
分岐させた部分がそれぞれY方向に対向するMOS)ラ
ンジスタQt−Qtのゲート電極と寿っている。
一方、このグループエと斜め方向に隣接するグループ、
図の例ではグループ■〜Vにおいては、第21f1ゲー
ト電極配線と第3層ゲート電極配線の関係が逆になって
いる。
なお、各グループの共通ドレインは、第2図では省略し
たが例えばX方向に走るディジット線となる人l配線で
共通接続する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、4個のMOS)ランジスタのドレイン
を共用することによりA、l配線のコンタクトホール占
有面積が小さくなり、また3層多結晶シリコンプロセス
を用いて、共通ドレインから十字状に延びる位置に隣接
するゲート電極が互いに交差するMOS)ランジスタ、
更にその先端部にMOSキャパシタを構成することによ
って、メモリセルに占めるMOSキャパシタの面積を従
来より大きくすることができ、従ってチップサイズの増
大をもたらすことなく、また製造プロセスを変更するこ
となくダイナミックRAMの晶性能化を図ることができ
る。
(発明の実施例〕 本発明の一実施例を製造工程に従って具体的に説明する
第3図(a)〜(e)は製造工程を示すパターン図であ
り、第4図(a) I (b)は第3図(e)のそれぞ
れA−A’、B=B’断面図である。
半導体基板として例えばP型シリコン基板1を周込、周
知の選択酸化法などにょジ、第3図(a)に斜線で示す
ようにフィールド酸化III 2を形成し、フィールド
酸化膜2で区画された各グループの素子形成領域3を露
出させる。
そして、素子形成領域3上にg1ゲート酸化膜を形成し
、その上に第1層多結晶シリコン膜を堆積し、これをバ
ターニングして、i:1iJ(b)に斜線で示すように
全ビットに共通&MO8MOSキャパシタ電極成する。
次に第2ゲート酸化膜を形成し、その上に第2I@多結
晶シリコン膜を堆積し、これをパターニングして、第3
図(C)に斜線で示すように、ゲート電極配線5(51
m5t  *・・・)を形成する。
このゲート電極配線5はワード線を兼ねるもので基本的
にY方向に平行Kflす、あるグループではそのY方向
に定る部分でX方向に対向するトランジスタのゲート電
極とし、これに斜め方向に隣接するグループでは、X方
向に分岐させた部分でY方向に対向するトランジスタの
ゲート電極とする。
その後に、第3ゲート酸化膜を形成し、その上に第3層
多結晶シリコン膜を堆積し、これをバターニングして、
第3図(d)に斜線で示すように、ゲート電極配線6(
61m6t  *・・・)を形成する。このゲート電極
配線6も基本的にはY方向に平行に走りワード線を兼ね
るものであって、先の電極配線5をは逆の関係でY方向
−J/c定る部分とこれからX方向に分岐させた部分で
各グループのトランジスタのゲート電極を形成する。
次に不純物拡散を行って各グループのトランジスタの共
通ドレイン2を形成した後、OVD酸化膜を被せ、各グ
ループの中心点にコンタクトホールを穿ち、第3図(e
)に斜線で示すようにX方向に定るディジット線として
の人l配線8(Ijl 、8□ 、・・・)を配設し、
保護膜を被せて完成する。
本実施例の効果を以下に詳細に説明する。4個のメモリ
セルを1つのノード(コンタクト)でディジット線につ
なげることにより、従来のメモリセルより、1セル領域
で占めるMOSキャパシタ面積を増大できる。具体的に
、従来の2つのメモリセルで1つのノードを共用する場
合と比較すると、−1セル領域でコンタクト等が占める
面積が50%減少する。この事は多大の利益をダイナミ
ックRAMに対して寿える。
第1に、ディジット線の浮遊容量を作り出す大きな要因
となる接合容量を減少でき、かつキャパシタ面積を大き
くとることができる。従来のメモリセルにおいては、デ
ィジット線容量0pが約600 fFでそのうち150
fFを接合容量が占め、セル容量O5が45 fl’で
あり、Op ;/ Osは13.3であったが、実施例
のメモリセルにおいては、接合容量を75 fFに減少
でき、Opが525fFとなり、かつO5が55fFに
増加する結果、0p10sは9.5に減少させることが
できた。
第2に、ソフト・エラーを改善できる。ソフト・エラー
とは、パッケージや半導体中に機微に含まれている放射
性物質から放射されるα線がメモリセルやディジット線
の拡散層に侵入することにより、セルのキャパシタに記
憶されている内容が反転したシ、センスアンプが誤動作
する事である。これに対しては、メモリセルの容量を大
きくして、電荷量を多くする事が効果があり、本実施例
はこの点において有効である。
また、センスアンプの誤動作に関しては、1本のディジ
ット線に接続される拡散層面積が少ない程、剛性が向上
する。従って、本実施例の有効性は明らかである。
第3に、1セル領域で占めるMOSキャパシタ面積が増
大することにより、それだけ太き々信号をディジット線
にとシ出す事ができ、信号のS/N比を大幅に改善でき
、高信頼性のRAMが得られる。また、S/N比が良く
なるので、センス・リブレツンユアンプに対するマージ
ンが大きくなり、センス回路系の設計が容易になる。更
にS/N比の改善によって、製品の歩留シの向上が期待
でき、製品コストの低減が期待できる。
第4に、S、 / N比を同一にするなら、電荷量を同
一にすれば良いから、キャパシタの容量を小さくする事
ができる。このことは、それだけ小さなサイズのメモリ
セルを実現させ%RAMのチップサイズの縮少に寄与す
る。チップサイズの縮少は、1枚のウェハーから取れる
製品の数をi加させ、1チツプ当シのコストを低減させ
る。または、逆にキャパシタを小さくした分だけを工0
マスクバダーンの設計規則をゆるめる事に向ける々ら、
それだけ製品の歩留り向上に寄与する。
なお、本発明は上記実施例に限られない。例えば実施例
の製造工程中、ディジット線をAr配線に換えて、第4
層多結晶シリコンl11i!を用いてもよいし、比抵抗
の小さい他の材料、例えばモリブデン等の高融点金属や
そのシリサイドを用いてもよい。また、この場合、MO
S)ランジスタのゲート電極として用いた第2層、第3
層多結晶シリコツ膜配線のうち、ゲート領域以外のY方
向に走る部分をAI!膜、モリブデン等の高融点金属ま
たはそのシリサイド等で形成してもよいし、更に第2層
、第3層多結晶シリコン膜配線は実施例どおルとして人
l!膜配線をこれに重ねて適当外位置で第2層、第3M
多結晶シリコン膜配線とコンタクトさせるようにしても
よい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のメモリセルのレイアウトを等価回路で
模式的に示した図、第2図は本発明のメモリセルのレイ
アウト要部を具体的に示した図、第3図ta>〜(e)
は本発明の一実b(11例の製造工程を示したパターン
図、第4図(III I (h)はそれぞれ第3図(e
)のA−A、’ 断面図である。 Q1〜Q4・・・スイッチングMO8)ランジスタ、0
.〜0.・・・MO8キャバンタ、G11 s GIt
・・・ゲート電極配線(第1層多結晶シリコン膜)、o
!s l GIt・・・ゲー(電極配線(第2層多結晶
シリコン膜)、1・・・P型シリコン基板、2・・・フ
ィールド酸化膜、3・・・素子形成領域、4・・・MO
Sキャパシタ電極(第1層多結晶シリコン膜)、5(5
1s5ffi・・・)・・・ゲート電極配線(第2層多
結晶シリコンg!り、161  s’!  *・・・)
・・・ゲート電極配線(第3層多結晶シリコン膜)、7
・・・共通ドレイン、8(81,8,、・・・)・・・
AJ配線。 出願人代理人 弁理土鈴江武彦 第3図 (a)3 第3図 (C) 第3図 第4図 (a) (b)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1個のスイッチングMO8)ランジスタと1個の
    MOSキャパシタによりエビットのメモリセルを構成す
    る半導体記憶装置において、4個のメモリセルがスイッ
    チングMO8)ランシスタのドレインを共用してこのド
    レインを中心に放射状をなして配列されて1グループを
    構成し、第1層多結晶シリコン膜にょシ全ビットに共通
    なM’08キャパシタ電極を構成し、各グループの4個
    のメモリセルのうち相対向する一方の対のスイッチング
    MO8)ランジスタのゲート電極を第2層多結晶シリコ
    ン膜により構成し、他方の対のスイッチングMO8)ラ
    ンジスタのゲート電極を第3層多結晶シリコン膜にょシ
    構成したことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. (2)第2層多結晶シリコン膜電極と第3層多結晶シリ
    コン膜電極はY方向に2木ずつ交互に配設されていて、
    −のグループにあっては、隣接する2本の第3層多結晶
    シリコン膜電極がX方向に対向する対のスイッチングM
    OSトランジスタのゲート電極を構成し、この2本の第
    3層多結晶シリコン膜電極の外側にある2本の第2層多
    結晶シリコン膜電極から第3層多結晶シリコン膜電極と
    交差してX方向に分岐させた部分がY方向に対向する対
    のスイッチングMO8)ランジスタのゲート電極を構成
    し、このグループとは斜め方向に隣接する他のグループ
    にあっては、隣接する2本の第2層多結晶シリコン膜電
    極がX方向に対向する対のスイッチングMO8)ランジ
    スタのゲート電極を構成し、この2木の第2@多結晶シ
    リコン膜電極の外側にある2本のm3層多結晶シリコン
    膜電極から第2層多結晶シリコン膜電極と交差してX方
    向に分岐させた部分がY方向に対向する対のスイング・
    ングMO8トランジスタのゲート電極を構成するように
    した特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
JP57131567A 1982-07-28 1982-07-28 半導体記憶装置 Granted JPS5922358A (ja)

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EP83304220A EP0102178B1 (en) 1982-07-28 1983-07-20 Semiconductor memory device
DE8383304220T DE3374103D1 (en) 1982-07-28 1983-07-20 Semiconductor memory device
US06/928,694 US4763178A (en) 1982-07-28 1986-11-07 Semiconductor memory device

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US4763178A (en) 1988-08-09
EP0102178B1 (en) 1987-10-14
DE3374103D1 (en) 1987-11-19
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