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JP2002230969A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

Info

Publication number
JP2002230969A
JP2002230969A JP2001025807A JP2001025807A JP2002230969A JP 2002230969 A JP2002230969 A JP 2002230969A JP 2001025807 A JP2001025807 A JP 2001025807A JP 2001025807 A JP2001025807 A JP 2001025807A JP 2002230969 A JP2002230969 A JP 2002230969A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
word line
line
plate
level
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001025807A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Asao
吉昭 浅尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001025807A priority Critical patent/JP2002230969A/en
Publication of JP2002230969A publication Critical patent/JP2002230969A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストレージノードのリーク電流低減を図って
優れた電荷保持特性を得ることを可能とした半導体メモ
リ装置を提供する。 【解決手段】 トランジスタとスタック型キャパシタに
よりメモリセルが構成される。トランジスタのゲート電
極5は、一方向に連続するワード線としてパターン形成
される。キャパシタの上部電極23は、ワード線と並行
するプレート線としてパターン形成される。プレート線
は、対応するワード線と同期して、ワード線と同極性で
ワード線より低い駆動電圧で駆動される。
(57) [Problem] To provide a semiconductor memory device capable of obtaining excellent charge retention characteristics by reducing a leakage current of a storage node. A memory cell is constituted by a transistor and a stacked capacitor. The gate electrode 5 of the transistor is patterned as a word line continuous in one direction. The upper electrode 23 of the capacitor is patterned as a plate line parallel to the word line. The plate line is driven by a drive voltage having the same polarity as the word line and lower than the word line in synchronization with the corresponding word line.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、1トランジスタ
/1キャパシタにより構成されるメモリセルを用いて構
成される半導体メモリ装置(DRAM)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device (DRAM) using memory cells each formed of one transistor and one capacitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAMは、トレンチ型キャパシタやス
タック型キャパシタ構造を採用することより、キャパシ
タ容量を確保しながら微細化と高集積化が進められてい
る。DRAMセルを微細化した場合、トランジスタの短
チャネル効果を抑制することが重要であり、そのために
はメモリセルアレイ領域のp型ウェルの不純物濃度を高
くすることが行われる。
2. Description of the Related Art A DRAM is being miniaturized and highly integrated while securing a capacitor capacity by adopting a trench type capacitor or a stacked type capacitor structure. When the DRAM cell is miniaturized, it is important to suppress the short channel effect of the transistor. For that purpose, the impurity concentration of the p-type well in the memory cell array region is increased.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、短チャネル効
果抑制のためにp型ウェルの不純物濃度を高くすると、
ストレージノードの接合リークが無視できなくなり、デ
ータ保持特性を如何に維持するかが重要な問題になって
いる。現在最も高集積化が進んだDRAMにおいて、ス
トレージノードは、“1”データ保持の場合で約1.8
Vになる。キャパシタのプレート電極は全メモリセルに
共通に設けられており、ここには例えば約0.9Vの固
定電位が与えられる。一方p型ウェルには、トランジス
タを所定のしきい値電圧に保持するために、VBB=−
0.5V程度の負の基板バイアスが与えられる。このと
き、“1”データ保持状態でストレージノードが接続さ
れるトランジスタのn型拡散層とp型ウェルの間のpn
接合には、約2.3V程度の逆バイアスがかかり、接合
リークが無視できない値になる。なお、キャパシタのプ
レート電極に固定電位0.9Vを与えているのは、
“0”データ保持の場合のストレージノードの電位0V
と、“1”データ保持の場合のストレージノードの電位
1.8Vの中間電位を用いることにより、キャパシタ絶
縁膜にかかる電界を最小にすることができるからであ
る。
However, when the impurity concentration of the p-type well is increased to suppress the short channel effect,
Junction leaks of storage nodes cannot be ignored, and how to maintain data retention characteristics is an important issue. At present, in a DRAM with the highest degree of integration, the storage node has about 1.8 when holding "1" data.
V. The plate electrode of the capacitor is provided commonly to all the memory cells, and a fixed potential of, for example, about 0.9 V is applied thereto. On the other hand, in order to keep the transistor at a predetermined threshold voltage, VBB = −
A negative substrate bias of about 0.5V is applied. At this time, pn between the n-type diffusion layer and the p-type well of the transistor to which the storage node is connected in the “1” data holding state
A reverse bias of about 2.3 V is applied to the junction, and the junction leakage becomes a value that cannot be ignored. The reason why a fixed potential of 0.9 V is given to the plate electrode of the capacitor is as follows.
0 V potential of the storage node in the case of “0” data retention
This is because the electric field applied to the capacitor insulating film can be minimized by using an intermediate potential of 1.8 V of the storage node in the case of holding “1” data.

【0004】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、ストレージノードのリーク電流低減を図って優
れた電荷保持特性を得ることを可能とした半導体メモリ
装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a semiconductor memory device capable of reducing leakage current of a storage node and obtaining excellent charge retention characteristics. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明にかかる半導体
メモリ装置は、トランジスタとキャパシタにより構成さ
れてマトリクス配列された複数のメモリセルと、第1の
方向に並ぶメモリセルのトランジスタのゲートが共通接
続される複数のワード線と、第2の方向に並ぶメモリセ
ルのキャパシタの第1の端子がトランジスタを介して接
続される複数のビット線と、前記各ワード線と並行して
配設され、前記第1の方向に並ぶメモリセルのキャパシ
タの第2の端子が共通接続されてワード線と同期して駆
動される複数のプレート線と、を有することを特徴とす
る。
In a semiconductor memory device according to the present invention, a plurality of memory cells, which are constituted by transistors and capacitors and are arranged in a matrix, are commonly connected to the gates of the transistors of the memory cells arranged in the first direction. A plurality of word lines, a plurality of bit lines to which a first terminal of a capacitor of a memory cell arranged in a second direction is connected via a transistor, and a plurality of bit lines arranged in parallel with the respective word lines. A plurality of plate lines connected in common to the second terminals of the capacitors of the memory cells arranged in the first direction and driven in synchronization with the word lines.

【0006】従来のDRAMでは、キャパシタのトラン
ジスタと接続される第1の端子をストレージノードと
し、第2の端子はプレート電極として全メモリセルに共
通に配設されて、これに固定電位が与えられた。これに
対してこの発明においては、従来のプレート電極を、各
ワード線と並行するプレート線として分離形成し、この
プレート線を、対応するワード線と同期させて駆動す
る。具体的に、選択ワード線が活性化されたときに、対
応するプレート線に、データ保持状態より高い駆動電圧
を与える。これにより、データ保持状態でのストレージ
ノードの“H”レベルを従来より低くすることができ、
接合リークを低減することができる。
In a conventional DRAM, a first terminal connected to a transistor of a capacitor is used as a storage node, and a second terminal is commonly provided as a plate electrode to all memory cells, to which a fixed potential is applied. Was. On the other hand, in the present invention, the conventional plate electrode is formed separately as a plate line parallel to each word line, and this plate line is driven in synchronization with the corresponding word line. Specifically, when the selected word line is activated, a drive voltage higher than that in the data holding state is applied to the corresponding plate line. As a result, the "H" level of the storage node in the data holding state can be made lower than before.
Junction leakage can be reduced.

【0007】この発明において好ましくは、プレート線
のワード線が活性化されたときの駆動電圧は、ワード線
が活性化されて最終的に安定化する前記第1の端子の
“H”レベルと“L”レベルの略中間の第1レベルに設
定され、ワード線が非活性のデータ保持状態で前記プレ
ート線は前記第1レベルより低い第2レベルに保持され
るようにする。これにより、ワード線活性化時にキャパ
シタにかかる電界を最小に抑えながら、データ保持時の
ストレージノードのリークを低減することが可能にな
る。
In the present invention, preferably, the drive voltage when the word line of the plate line is activated is the "H" level of the first terminal at which the word line is activated and finally stabilized. The plate line is set to a second level lower than the first level while the word line is set to a first level substantially in the middle of the L ″ level and the word line is in an inactive data holding state. This makes it possible to reduce the leakage of the storage node during data retention while minimizing the electric field applied to the capacitor when the word line is activated.

【0008】この発明において、好ましくは、キャパシ
タは、半導体基板に形成されたトランジスタを覆う層間
絶縁膜上に形成されたスタック型キャパシタであり、そ
の上部電極が前記プレート線としてパターン形成される
ものとする。更に発明においては、各ワード線毎に設け
られて、アドレスにより選択されたワード線を駆動する
ワード線駆動回路と共に、各プレート線毎に、対応する
ワード線と同じアドレスにより選択されるプレート線を
駆動するプレート線駆動回路が設けられる。
In the present invention, preferably, the capacitor is a stack type capacitor formed on an interlayer insulating film covering a transistor formed on a semiconductor substrate, and an upper electrode of which is patterned as the plate line. I do. Further, in the present invention, together with a word line driving circuit provided for each word line and driving a word line selected by an address, a plate line selected by the same address as the corresponding word line is provided for each plate line. A driving plate line driving circuit is provided.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。図1は、この発明の実施の形
態によるDRAMセルアレイのレイアウトであり、図2
はそのA−A’断面図である。DRAMセルは、スタッ
ク型キャパシタ構造を有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a layout of a DRAM cell array according to an embodiment of the present invention.
Is a sectional view taken along the line AA ′. DRAM cells have a stacked capacitor structure.

【0010】シリコン基板1のDRAMセルアレイ領域
にはp型ウェル2が形成されている。このシリコン基板
1に、STI(Shallow Trench Iso
lation)により素子分離絶縁膜3が形成され、こ
れにより矩形の素子形成領域4が、図1に破線で示すよ
うに形成される。各素子形成領域に2個のトランジスタ
Qが形成され、これらのトランジスタQに接続されるキ
ャパシタCは、トランジスタQの上部に重ねられたスタ
ック型として形成される。
A p-type well 2 is formed in a DRAM cell array region of a silicon substrate 1. This silicon substrate 1 is provided with STI (Shallow Trench Iso
1), an element isolation insulating film 3 is formed, whereby a rectangular element formation region 4 is formed as shown by a broken line in FIG. Two transistors Q are formed in each element formation region, and a capacitor C connected to these transistors Q is formed as a stacked type stacked on top of the transistor Q.

【0011】トランジスタQのゲート電極5は、多結晶
シリコン膜とWSi膜の積層膜により作られる。ゲート
電極5は、図1のy方向に連続的にパターン形成され
て、ワード線WLとなる。ソース、ドレイン拡散層6
a,6bの一方6aは、一つの素子形成領域4内の二つ
のトランジスタQにより共有される。ゲート電極5の周
囲はシリコン窒化膜7により覆われている。トランジス
タQか形成された面は、ゲート電極の間を埋めるように
TEOS酸化膜9により平坦化される。
The gate electrode 5 of the transistor Q is made of a laminated film of a polycrystalline silicon film and a WSi film. The gate electrode 5 is continuously patterned in the y-direction in FIG. 1 to be a word line WL. Source / drain diffusion layer 6
One of the transistors 6 a is shared by two transistors Q in one element formation region 4. The periphery of gate electrode 5 is covered with silicon nitride film 7. The surface on which the transistor Q is formed is planarized by the TEOS oxide film 9 so as to fill the space between the gate electrodes.

【0012】TEOS酸化膜9には、二つのトランジス
タQの共有拡散層6a部分にコンタクト孔が開けられ
て、ここにストラップ電極8が埋め込まれる。ストラッ
プ電極8は、図1に斜線で示したように、素子分離領域
に取り出すように埋め込まれ、このストラップ電極8に
接続されるように、ビット線(BL)10がx方向に連
続的に配設される。
In the TEOS oxide film 9, a contact hole is formed in the shared diffusion layer 6a of the two transistors Q, and the strap electrode 8 is buried therein. The strap electrode 8 is embedded so as to be taken out of the element isolation region, as shown by oblique lines in FIG. 1, and bit lines (BL) 10 are continuously arranged in the x direction so as to be connected to the strap electrode 8. Is established.

【0013】ビット線10が形成された面に更に層間絶
縁膜11として、BPSG膜11aとTEOS酸化膜1
1bが形成される。この層間絶縁膜11には、トランジ
スタQのストレージノード側の拡散層6bに接続される
プラグ12が埋め込まれる。プラグ12は具体的には、
ストラップ電極8と同時に埋め込まれる下部プラグと、
この上に堆積された層間絶縁膜11にコンタクト孔を形
成して埋め込まれる上部フラグの2段階埋め込みにより
形成される。プラグ12の周囲はシリコン窒化膜31で
囲まれるようにする。
A BPSG film 11a and a TEOS oxide film 1 are further formed as interlayer insulating films 11 on the surface on which the bit lines 10 are formed.
1b is formed. In this interlayer insulating film 11, a plug 12 connected to the diffusion layer 6b on the storage node side of the transistor Q is embedded. The plug 12 is, specifically,
A lower plug embedded simultaneously with the strap electrode 8,
It is formed by two-stage embedding of an upper flag which is formed by embedding a contact hole in the interlayer insulating film 11 deposited thereon. The periphery of the plug 12 is surrounded by the silicon nitride film 31.

【0014】スタック型キャパシタCは、層間絶縁膜1
1上に形成される。即ち、層間絶縁膜11上に更にシリ
コン窒化膜32を介して酸化膜13が堆積され、この酸
化膜13の各キャパシタの領域に、プラグ12を露出さ
せる凹部が加工される。この凹部にプラグ12に接続さ
れる下部電極(第1の端子)21、キャパシタ絶縁膜2
2及び上部電極(第2の端子)23を順次形成して、キ
ャパシタCが作られる。
The stack type capacitor C has an interlayer insulating film 1
1 is formed. That is, an oxide film 13 is further deposited on the interlayer insulating film 11 with the silicon nitride film 32 interposed therebetween, and a recess for exposing the plug 12 is formed in the region of the oxide film 13 corresponding to each capacitor. The lower electrode (first terminal) 21 connected to the plug 12 in the concave portion, the capacitor insulating film 2
2 and an upper electrode (second terminal) 23 are sequentially formed to form a capacitor C.

【0015】キャパシタCの上部電極23は、図1に一
点鎖線で示すように、ワード線WLと並行するプレート
線PLとして、y方向に連続するようにパターン形成さ
れる。即ち、あるワード線WLを共有する複数のメモリ
セルについて、それらのキャパシタの第2の端子を共通
接続するように、対応するワード線WLと対をなしてプ
レート線PLが配設される。
The upper electrode 23 of the capacitor C is patterned as a plate line PL parallel to the word line WL so as to be continuous in the y direction, as shown by a dashed line in FIG. That is, for a plurality of memory cells sharing a certain word line WL, a plate line PL is arranged in pairs with the corresponding word line WL so that the second terminals of the capacitors are commonly connected.

【0016】この様にDRAMセルアレイを構成して、
この実施の形態では、ワード線WLと同期してプレート
線PLを駆動する。その駆動方式を以下に説明する。図
3は、DRAMセルアレイの一つのワード線WLとこれ
に対応するプレート線PLの部分を駆動回路を含めた等
価回路で示している。ロウアドレスRAは、レベル変換
回路301により昇圧電位VPPまでレベル変換され
て、ワード線駆動回路302に供給される。ワード線駆
動回路302は、レベル変換回路302の出力が“L”
のときにワード線選択信号WDRVをワード線WLに転
送するPMOSトランジスタQP1とNMOSトランジ
スタQN1からなる転送ドライバを有する。NMOSト
ランジスタQN2は、ワード線WLが非選択状態になっ
たときにリセットするリセット用である。
By configuring the DRAM cell array as described above,
In this embodiment, the plate line PL is driven in synchronization with the word line WL. The driving method will be described below. FIG. 3 shows an equivalent circuit including a drive circuit for one word line WL of the DRAM cell array and the corresponding plate line PL. The row address RA is level-converted to the boosted potential VPP by the level conversion circuit 301 and supplied to the word line drive circuit 302. In the word line drive circuit 302, the output of the level conversion circuit 302 is "L".
And a transfer driver including a PMOS transistor QP1 and an NMOS transistor QN1 for transferring the word line selection signal WDRV to the word line WL at the time of. The NMOS transistor QN2 is for resetting when the word line WL is in a non-selected state.

【0017】ワード線WLと同様に、プレート線PLに
も、同じロウアドレスRAが入るレベル変換回路303
と、その出力により制御されるプレート線駆動回路30
4が設けられる。これらの構成は、基本的にワード線側
と同じであるが、レベル変換回路303には、ワード線
側の昇圧電位VPPより低い内部電位VPLが与えら
れ、プレート線選択信号PDRVにも、ワード線選択信
号WDRVより低い内部電位が用いられる。プレート線
駆動回路304の基準電位端には、VSSより僅かに高
い正の固定電位Vaが与えられる。なお、セルアレイ領
域のp型ウェルに負の基板バイアスVBBを与えるた
め、基板バイアス回路305が設けられている。
As in the case of the word line WL, the level conversion circuit 303 in which the same row address RA is input to the plate line PL.
And a plate line drive circuit 30 controlled by its output
4 are provided. These configurations are basically the same as those on the word line side, but the level conversion circuit 303 is supplied with an internal potential VPL lower than the boosted potential VPP on the word line side, and the plate line selection signal PDRV also receives the word line An internal potential lower than selection signal WDRV is used. A positive fixed potential Va slightly higher than VSS is applied to a reference potential end of the plate line driving circuit 304. Note that a substrate bias circuit 305 is provided to apply a negative substrate bias VBB to the p-type well in the cell array region.

【0018】具体的にワード線WL及びプレート線PL
の駆動の様子を、図4を参照して説明する。ここでは、
外部電源電源電圧が2.5Vであり、セルアレイ領域で
用いられる内部電源電圧が1.8VであるようなDRA
Mの場合について、読み出し動作時の動作波形を、スト
レージノードとビット線BLの電位変化を含めて示して
ある。但し、ビット線プリチャージは、VCC/2プリ
チャージ方式を用いるものとする。
More specifically, word lines WL and plate lines PL
Will be described with reference to FIG. here,
DRA in which the external power supply voltage is 2.5 V and the internal power supply voltage used in the cell array area is 1.8 V
In the case of M, the operation waveform at the time of the read operation is shown including the potential change of the storage node and the bit line BL. However, the bit line precharge uses a VCC / 2 precharge method.

【0019】ワード線WLは、非活性状態(データ保持
状態)で0Vであり、選択時(アクティブ時)に昇圧さ
れた選択信号電圧WDRVが与えられる。一方、対応す
るプレート線PLは、ワード線WLをアクティブにする
時刻t1に先だって、時刻t0で、Va=0.5Vか
ら、内部電源電圧1.8Vの中間電圧PDRV=0.9
Vまで上げられ、時刻t3でワード線WLが非活性にな
った後、時刻t4で再び0.5Vまで引き下げられる。
Word line WL is at 0 V in an inactive state (data holding state), and is supplied with a select signal voltage WDRV boosted at the time of selection (at the time of active). On the other hand, prior to time t1 when the word line WL is activated, the corresponding plate line PL changes from Va = 0.5V to the intermediate voltage PDRV = 0.9V of the internal power supply voltage 1.8V at time t0.
After the word line WL is deactivated at time t3, the voltage is lowered again to 0.5V at time t4.

【0020】この様なワード線WLに同期したプレート
線PLの駆動による容量カップリングの結果、ストレー
ジノードの“H”レベル(“1”データ)は、データ保
持状態では1.4Vになる。一方、“L”レベル(デー
タ“0”)は、データ保持状態では−0.4Vになる。
時間を追って説明すれば、ワード線活性化に先立ち、時
刻t0でプレート線PLが0.5Vから0.9Vに引き
上げられる。これにより、ストレージノードは容量カッ
プリングにより電位上昇する。そして、時刻t1でワー
ド線WLが活性になると、ビット線BLとストレージノ
ードが接続されて、記憶データ“1”,“0”に応じて
ビット線BLと同時にストレージノードが電位変化し、
更に時刻t2でセンスアンプが活性化させると、ストレ
ージノード及びビット線BLは最終的に、“1”データ
の場合、1.8Vに、“0”データの場合、0Vに安定
する。即ち読み出しデータはセンスアンプによりリスト
アされる。
As a result of such capacitive coupling by driving the plate line PL in synchronization with the word line WL, the "H" level ("1" data) of the storage node becomes 1.4 V in the data holding state. On the other hand, the “L” level (data “0”) becomes −0.4 V in the data holding state.
Explaining in time, the plate line PL is raised from 0.5V to 0.9V at time t0 before the word line is activated. As a result, the potential of the storage node rises due to the capacitance coupling. Then, when the word line WL is activated at time t1, the bit line BL and the storage node are connected, and the potential of the storage node changes simultaneously with the bit line BL in accordance with the stored data "1" and "0",
Further, when the sense amplifier is activated at time t2, the storage node and the bit line BL are finally stabilized at 1.8V for "1" data and 0V for "0" data. That is, the read data is restored by the sense amplifier.

【0021】その後、時刻t3でワード線WLが非活性
になり、更に時刻t4でプレート線PLを0.5Vに引
き下げると、容量カップリングによってストレージノー
ドの“H”,“L”レベルはそれぞれ、1.4V,−
0,4Vに引き下げられることになる。
Thereafter, at time t3, the word line WL becomes inactive, and at time t4, when the plate line PL is lowered to 0.5 V, the "H" and "L" levels of the storage node are respectively changed by capacitive coupling. 1.4V,-
It will be reduced to 0.4V.

【0022】以上のようにこの実施の形態においては、
プレート線PLをワード線WLと同期して、これと同極
性に駆動することにより、データ保持状態でのストレー
ジノードの“H”レベルを、従来のようにプレート電極
を固定電位にした場合と比べて、引き下げることができ
る。これにより、微細化したDRAMでのストレージノ
ードのリーク電流を低減することができる。この場合、
ストレージノードの“L”レベルも引き下げられること
になるが、そのレベルはストレージノードの接合が順バ
イアスにならない程度であればよい。具体的に上の例で
は、セルアレイ領域のp型ウェルには、VBB=−0.
5Vの基板バイアスを与えており、pn接合が順バイア
スになることはない。
As described above, in this embodiment,
By driving the plate line PL in synchronization with the word line WL to have the same polarity as the word line WL, the “H” level of the storage node in the data holding state can be compared with the conventional case where the plate electrode is set to a fixed potential. And can be lowered. This makes it possible to reduce the leakage current of the storage node in a miniaturized DRAM. in this case,
The “L” level of the storage node is also lowered, but the level may be such that the junction of the storage node does not become forward biased. Specifically, in the above example, VBB = −0.
Since a substrate bias of 5 V is applied, the pn junction does not become forward biased.

【0023】またこの実施の形態では、スタック型キャ
パシタを用いているから、ワード線と並行するプレート
線を形成することは、プロセス的にも簡単であり、面積
的にもペナルティを生じることはない。またプレート線
はメタル膜により形成して、低抵抗配線とすることがで
きる。
In this embodiment, since a stacked capacitor is used, forming a plate line parallel to a word line is simple in terms of process and does not cause a penalty in area. . Further, the plate line can be formed of a metal film to be a low resistance wiring.

【0024】上記実施の形態では、スタック型キャパシ
タを持つDRAMについて説明したが、この発明はトレ
ンチ型キャパシタを持つDRAMにも原理的に適用可能
である。その場合のセル構造を図5に示す。キャパシタ
Cは、シリコン基板40にトレンチ41を形成し、その
側壁にキャパシタ絶縁膜42を形成して、多結晶シリコ
ン43を埋め込んで形成される。キャパシタの周囲に
は、プレート電極となるn型拡散層44が形成され、更
にトレンチ底部には、プレート線PLとなるn+型拡散
層45が形成される。即ち、n+型拡散層45は、紙面
に直交する方向に連続して、複数のメモリセルに共通の
プレート線PLとなる
In the above embodiment, a DRAM having a stacked capacitor has been described, but the present invention is also applicable in principle to a DRAM having a trench capacitor. FIG. 5 shows the cell structure in that case. The capacitor C is formed by forming a trench 41 in a silicon substrate 40, forming a capacitor insulating film 42 on a side wall of the trench 41, and embedding polycrystalline silicon 43. An n-type diffusion layer 44 serving as a plate electrode is formed around the capacitor, and an n + -type diffusion layer 45 serving as a plate line PL is formed at the bottom of the trench. That is, the n + -type diffusion layer 45 becomes a plate line PL common to a plurality of memory cells continuously in a direction orthogonal to the paper surface.

【0025】トランジスタQはゲート電極51とこれに
自己整合的に形成されるソース、ドレイン拡散層52
a,52bとにより構成される。ゲート電極51は紙面
に直交する方向に連続して形成されて、ワード線WLと
なる。トランジスタの一方の拡散層52bは、ストレー
ジノードであるキャパシタCの埋め込み多結晶シリコン
43と接続される。具体的に図の例では、キャパシタC
の上部に形成されたカラー絶縁膜46の側面開放部を介
して、多結晶シリコン43からの不純物拡散により、拡
散層52bと多結晶シリコン43とが接続される場合を
示している。
The transistor Q has a gate electrode 51 and a source / drain diffusion layer 52 formed in a self-aligned manner with the gate electrode 51.
a, 52b. The gate electrode 51 is formed continuously in a direction orthogonal to the plane of the drawing and becomes a word line WL. One diffusion layer 52b of the transistor is connected to embedded polysilicon 43 of capacitor C as a storage node. Specifically, in the example shown in FIG.
The case where the diffusion layer 52b and the polycrystalline silicon 43 are connected by diffusion of impurities from the polycrystalline silicon 43 through the side surface opening of the collar insulating film 46 formed on the upper part of FIG.

【0026】トランジスタQは層間絶縁膜53により覆
われる。この層間絶縁膜53に、トランジスタQの他方
の拡散層52aに接続されるプラグ55が埋め込まれ、
この上にビット線54が形成される。
The transistor Q is covered with an interlayer insulating film 53. A plug 55 connected to the other diffusion layer 52a of the transistor Q is embedded in the interlayer insulating film 53,
A bit line 54 is formed thereon.

【0027】即ちトレンチ型キャパシタを持つDRAM
の場合も、複数のメモリセルで共有されるワード線WL
に対応して、これと対をなすように、n+型拡散層45
によるプレート線PLが配設されるようにする。この様
な構成として、先の実施の形態と同様にワード線と同期
してプレート線を駆動することにより、ストレージノー
ドのリーク電流を低減することが可能になる。
That is, a DRAM having a trench capacitor
Also, the word line WL shared by a plurality of memory cells
Corresponding to the above, n + type diffusion layer 45
Is provided. With such a configuration, by driving the plate line in synchronization with the word line as in the previous embodiment, it becomes possible to reduce the leakage current of the storage node.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、従
来のプレート電極を、各ワード線と並行するプレート線
として分離形成し、このプレート線を、対応するワード
線と同期させて駆動する。具体的に、選択ワード線が活
性化されたときに、対応するプレート線に、データ保持
状態より高い駆動電圧を与える。これにより、データ保
持状態でのストレージノードの“H”レベルを従来より
低くすることができ、接合リークを低減することができ
る。
As described above, according to the present invention, the conventional plate electrode is formed separately as a plate line parallel to each word line, and this plate line is driven in synchronization with the corresponding word line. . Specifically, when the selected word line is activated, a drive voltage higher than that in the data holding state is applied to the corresponding plate line. As a result, the "H" level of the storage node in the data holding state can be made lower than before, and junction leakage can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施の形態によるDRAMセルアレ
イのレイアウトを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a layout of a DRAM cell array according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A’断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A 'of FIG.

【図3】同実施の形態のDRAMの要部等価回路を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of a main part of the DRAM of the embodiment.

【図4】同実施の形態のDRAMの動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram of the DRAM of the embodiment.

【図5】他の実施の形態によるDRAMの要部断面図で
ある。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a DRAM according to another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板、2…p型ウェル、3…素子分離絶縁
膜、4…素子形成領域、5…ゲート電極(ワード線W
L)、6a,6b…ソース、ドレイン拡散層、7…シリ
コン窒化膜、8…ストラップ電極、9…TEOS酸化
膜、10…ビット線(BL)、11…層間絶縁膜、12
…プラグ、13…酸化膜、21…下部電極、22…キャ
パシタ絶縁膜、23…上部電極(プレート線PL)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... P type well, 3 ... Element isolation insulating film, 4 ... Element formation region, 5 ... Gate electrode (word line W
L), 6a, 6b: source and drain diffusion layers, 7: silicon nitride film, 8: strap electrode, 9: TEOS oxide film, 10: bit line (BL), 11: interlayer insulating film, 12
.. Plug, 13 oxide film, 21 lower electrode, 22 capacitor insulating film, 23 upper electrode (plate line PL).

フロントページの続き Fターム(参考) 5F083 AD17 AD24 GA06 JA35 LA12 LA16 LA19 MA06 MA17 NA01 NA08 5M024 AA06 AA40 BB02 BB08 BB30 BB35 BB36 CC13 CC23 HH01 HH11 LL04 LL20 PP03 PP05 PP07 PP10 Continued on the front page F term (reference) 5F083 AD17 AD24 GA06 JA35 LA12 LA16 LA19 MA06 MA17 NA01 NA08 5M024 AA06 AA40 BB02 BB08 BB30 BB35 BB36 CC13 CC23 HH01 HH11 LL04 LL20 PP03 PP05 PP07 PP10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トランジスタとキャパシタにより構成さ
れてマトリクス配列された複数のメモリセルと、 第1の方向に並ぶメモリセルのトランジスタのゲートが
共通接続される複数のワード線と、 第2の方向に並ぶメモリセルのキャパシタの第1の端子
がトランジスタを介して接続される複数のビット線と、 前記各ワード線と並行して配設され、前記第1の方向に
並ぶメモリセルのキャパシタの第2の端子が共通接続さ
れてワード線と同期して駆動される複数のプレート線
と、を有することを特徴とする半導体メモリ装置。
A plurality of memory cells which are constituted by transistors and capacitors and are arranged in a matrix; a plurality of word lines to which gates of transistors of the memory cells arranged in a first direction are commonly connected; A plurality of bit lines to which the first terminals of the memory cell capacitors arranged in a row are connected via a transistor; and the second terminals of the memory cell capacitors arranged in parallel with each of the word lines and arranged in the first direction. And a plurality of plate lines, the terminals of which are connected in common and driven in synchronization with the word lines.
【請求項2】 前記各プレート線は、対応するワード線
と同期して、ワード線と同極性に且つワード線より低い
電圧で駆動されることを特徴とする請求項1記載の半導
体メモリ装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein each of the plate lines is driven in synchronization with a corresponding word line, to have the same polarity as the word line and at a lower voltage than the word line.
【請求項3】 前記プレート線の前記ワード線が活性化
されたときの駆動電圧は、前記ワード線が活性化されて
最終的に安定化する前記第1の端子の“H”レベルと
“L”レベルの略中間の第1レベルに設定され、前記ワ
ード線が非活性のデータ保持状態で前記プレート線は前
記第1レベルより低い第2レベルに保持されることを特
徴とする請求項1記載の半導体メモリ装置。
3. The drive voltage when the word line of the plate line is activated is “H” level and “L” of the first terminal at which the word line is activated and finally stabilized. The plate line is held at a second level lower than the first level while the word line is set to a first level which is substantially intermediate between the first level and the inactive data holding state. Semiconductor memory device.
【請求項4】 前記キャパシタは、半導体基板に形成さ
れたトランジスタを覆う層間絶縁膜上に形成されたスタ
ック型キャパシタであり、その上部電極が前記プレート
線としてパターン形成されていることを特徴とする請求
項1記載の半導体メモリ装置。
4. The capacitor is a stacked capacitor formed on an interlayer insulating film covering a transistor formed on a semiconductor substrate, and has an upper electrode patterned as the plate line. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項5】 各ワード線毎に設けられて、アドレスに
より選択されたワード線を駆動するワード線駆動回路
と、 各プレート線毎に設けられて、対応するワード線と同じ
アドレスにより選択されるプレート線を駆動するプレー
ト線駆動回路とを有することを特徴とする請求項1記載
の半導体メモリ装置。
5. A word line driving circuit provided for each word line and driving a word line selected by an address, and provided for each plate line and selected by the same address as a corresponding word line. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a plate line driving circuit for driving a plate line.
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