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JPH088342B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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JPH088342B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH088342B2
JPH088342B2 JP1308003A JP30800389A JPH088342B2 JP H088342 B2 JPH088342 B2 JP H088342B2 JP 1308003 A JP1308003 A JP 1308003A JP 30800389 A JP30800389 A JP 30800389A JP H088342 B2 JPH088342 B2 JP H088342B2
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region
line
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gate
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稔史 小林
整人 山形
雅章 三原
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体装置に関するもので、特にスタッ
クトキャパシタを有する半導体集積回路装置の高集積化
技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a high integration technology of a semiconductor integrated circuit device having a stacked capacitor.

[従来の技術] 近年、産業・民生用機器のマイクロエレクトロニクス
化の要請に応えるため、LSI(大規模集積回路)をさら
に大規模化したVLSI(超大規模集積回路)が開発され、
実用に供されている。特に半導体記憶装置においては、
最近の10年間でその記憶容量が約1000倍にも増大してい
る。このような高集積化の進展は、主に比例縮小という
手段を用いて、半導体記憶装置を構成している単位記憶
素子のサイズを限りなく減少させることにより実現され
てきた。
[Prior Art] In recent years, in order to meet the demand for microelectronics in industrial and consumer equipment, VLSI (Very Large Scale Integrated Circuit), which is a larger scale LSI (Large Scale Integrated Circuit), has been developed.
It is put to practical use. Especially in the semiconductor memory device,
The storage capacity has increased about 1000 times in the last 10 years. The progress of such high integration has been realized by reducing the size of the unit memory element forming the semiconductor memory device as much as possible by mainly using the means of proportional reduction.

そのような半導体集積回路装置の一例として、ダイナ
ミックランダムアクセスメモリ(DRAM)が以下に説明さ
れる。DRAMは、信号をキャパシタに蓄積された電荷とし
て保持する。蓄積電荷はリークにより減少するため、DR
AMにおいては定期的なリフレッシュ動作が必要とされ
る。DRAMにおいては、記憶箇所の如何にかかわらず一定
のアクセスタイムで目的の情報にアクセスすることが可
能である。
A dynamic random access memory (DRAM) will be described below as an example of such a semiconductor integrated circuit device. DRAM holds a signal as an electric charge stored in a capacitor. Since the accumulated charge decreases due to leakage, DR
A periodic refresh operation is required in AM. In DRAM, it is possible to access target information with a constant access time regardless of the storage location.

DRAMにおいては、微細化に伴ないメモリセル領域が不
可避的に減少する。メモリセル領域に蓄積され得る電荷
量は、同じ構造のメモリセルであればその面積の減少に
伴なって減少する。微細化の進展によってメモリセルの
蓄積電荷量も極度に小さくなり、ソフトエラー等による
信頼性の低下が顕著となってきた。
In DRAM, the memory cell area will inevitably decrease with miniaturization. The amount of charges that can be accumulated in the memory cell region decreases with the decrease in the area of the memory cells having the same structure. With the progress of miniaturization, the amount of charge stored in the memory cell has become extremely small, and the reliability has been remarkably reduced due to a soft error or the like.

その対策としてメモリセルの蓄積容量を増やす改良が
種々試みられている。そのような改良手段の1つが、特
公昭61−55258号公報に開示されている。この公報に開
示された発明は、スタックトキャパシタを備えたメモリ
セルに関する。第15図は、シリコン基板上に形成された
上記スタックトキャパシタを備えたメモリセルの一例の
構造を表わす断面図である。第16図は第15図に対応する
メモリセルの回路図である。第15図および第16図におい
て共通する符号は、同じ、または相当箇所を示す。それ
ら相当箇所に与えられる名称は同一である。
As measures against this, various attempts have been made to improve the storage capacity of the memory cell. One of such improving means is disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-55258. The invention disclosed in this publication relates to a memory cell having a stacked capacitor. FIG. 15 is a sectional view showing the structure of an example of a memory cell provided with the above-mentioned stacked capacitor formed on a silicon substrate. FIG. 16 is a circuit diagram of a memory cell corresponding to FIG. Reference numerals common to FIGS. 15 and 16 indicate the same or corresponding portions. The names given to those corresponding parts are the same.

第15図、第16図を参照して、このメモリセルは、P型
半導体基板7の主表面上に形成されたNチャネルMOS(M
etal−Oxide Semiconductor)トランジスタ11と、トラ
ンジスタ11のドレインに接続され、P型半導体基板7の
主表面上に形成されたスタックトキャパシタ15とを含
む。メモリセル上に層間絶縁膜22が形成され、その上に
はポリシリコンまたは金属からなるビット線8が形成さ
れる。
Referring to FIG. 15 and FIG. 16, this memory cell is an N-channel MOS (M-MOS) formed on the main surface of P-type semiconductor substrate 7.
(etal-Oxide Semiconductor) transistor 11 and a stacked capacitor 15 connected to the drain of transistor 11 and formed on the main surface of P-type semiconductor substrate 7. An interlayer insulating film 22 is formed on the memory cell, and a bit line 8 made of polysilicon or metal is formed thereon.

Nチャネルトランジスタ11は、P型半導体基板7の主
表面上に互いに間隔を隔てて形成されたN+不純物領域5
a、5bと、不純物領域5aと不純物領域5bとの間の主表面
上にゲート酸化膜を介して形成されたトランスファゲー
ト4とを含む。スタックトキャパシタ15は、不純物領域
5b上にコンタクトホール18を介して接続するように形成
された、ポリシリコン等からなるストレージノード1
と、ストレージノード1上に形成された薄い誘電体膜3
と、誘電体膜3上にストレージノード1を覆ってポリシ
リコンによって形成されたセルプレート2とを含む。ス
タックトキャパシタ15は、トランジスタ11上および素子
分離領域6上を覆うように形成される。
The N-channel transistor 11 is formed on the main surface of the P-type semiconductor substrate 7 with N + impurity regions 5 formed at intervals from each other.
a and 5b, and a transfer gate 4 formed on the main surface between impurity regions 5a and 5b via a gate oxide film. The stacked capacitor 15 is an impurity region
The storage node 1 made of polysilicon or the like formed so as to be connected to the 5b via the contact hole 18.
And a thin dielectric film 3 formed on the storage node 1.
And a cell plate 2 formed of polysilicon on the dielectric film 3 to cover the storage node 1. The stacked capacitor 15 is formed so as to cover the transistor 11 and the element isolation region 6.

ビット線8は、層間絶縁膜22に形成されたコンタクト
ホール9により不純物領域5aに接続される。このメモリ
セルは、不純物領域5c等を含む他のメモリセルからは、
厚い酸化膜でできた素子分離領域6によって分離されて
いる。トランスファゲート4は、ワード線10に接続され
る。
Bit line 8 is connected to impurity region 5a through contact hole 9 formed in interlayer insulating film 22. This memory cell is different from other memory cells including the impurity region 5c, etc.
It is isolated by an element isolation region 6 made of a thick oxide film. The transfer gate 4 is connected to the word line 10.

このメモリセルへの情報の書込は以下のように行なわ
れる。ビット線8に、書込むべき情報に応じたHighレベ
ル(以下単に“H"と略記する)またはLowレベル(以下
単に“L"と略記する)の電位が与えられる。ワード線10
が活性化され、トランスファゲート4の電位が“H"とな
ってトランジスタ11がオンする。スタックトキャパシタ
15に、ビット線8の電位に応じた電荷が蓄積される。ビ
ット線8が不活性化され、トランスファゲート4の電位
が“L"になる。トランジスタ11がオフし、スタックトキ
ャパシタ15に蓄積電荷が残される。
Writing of information to this memory cell is performed as follows. A high-level (hereinafter simply referred to as "H") or low-level (hereinafter simply referred to as "L") potential according to the information to be written is applied to the bit line 8. Word line 10
Is activated, the potential of the transfer gate 4 becomes "H", and the transistor 11 is turned on. Stacked capacitors
The charge corresponding to the potential of the bit line 8 is accumulated in 15. The bit line 8 is inactivated and the potential of the transfer gate 4 becomes "L". The transistor 11 is turned off, and the accumulated charge remains in the stacked capacitor 15.

スタックトキャパシタを用いたメモリセルにおいて
は、トランスファゲート4と素子分離領域6とを覆うよ
うにスタックトキャパシタ15を形成することができる。
したがって、メモリセル領域が縮小しても、或る程度の
蓄積容量を確保することができる。
In the memory cell using the stacked capacitor, the stacked capacitor 15 can be formed so as to cover the transfer gate 4 and the element isolation region 6.
Therefore, even if the memory cell area is reduced, a certain amount of storage capacity can be secured.

以下においては、従来の3トランジスタDRAMセルが述
べられる。その後、上述のスタックトキャパシタの3ト
ランジスタDRAMへの適用が述べられる。
In the following, a conventional 3-transistor DRAM cell is described. After that, the application of the above-mentioned stacked capacitor to the three-transistor DRAM is described.

第17図は3トランジスタDRAMのメモリセルの一例を示
す回路図である。第17図を参照して、このメモリセル
は、書込選択線110、読出選択線120、書込データ線10
8、読出データ線121に接続されている。このメモリセル
は、3個のNチャネルMOSトランジスタ11、12、122を含
む。
FIG. 17 is a circuit diagram showing an example of a memory cell of a 3-transistor DRAM. Referring to FIG. 17, this memory cell has a write select line 110, a read select line 120, and a write data line 10.
8. Connected to the read data line 121. This memory cell includes three N-channel MOS transistors 11, 12, 122.

トランジスタ11は書込選択線110に接続されたゲート
4と、書込データ線108に接続されたソースとを含む。
トランジスタ12は、トランジスタ11のドレインに接続さ
れた蓄積ゲート14と、グランド線123に接続されたドレ
インとを含む。トランジスタ122は、読出選択線120に接
続されたゲートと、トランジスタ12のソースに接続され
たドレインと、読出データ線121に接続されたソースと
を含む。
Transistor 11 includes a gate 4 connected to write select line 110 and a source connected to write data line 108.
Transistor 12 includes a storage gate 14 connected to the drain of transistor 11 and a drain connected to ground line 123. Transistor 122 includes a gate connected to read select line 120, a drain connected to the source of transistor 12, and a source connected to read data line 121.

第17図に示される3トランジスタDRAMの動作が以下に
説明される。データの書込において、書込データ線108
に、セルに書込むべきデータに対応した“H"または“L"
の電位が与えられる。書込選択線110に“H"の電位が与
えられる。トランジスタ11のトランスファゲート4の電
位が“H"になり、トランジスタ11がオンする。トランジ
スタ12の蓄積ゲート14に、書込データ線108の電位に応
じた電荷が蓄積される。
The operation of the 3-transistor DRAM shown in FIG. 17 is described below. In writing data, the write data line 108
"H" or "L" corresponding to the data to be written in the cell
Is applied. The potential of "H" is applied to the write selection line 110. The potential of the transfer gate 4 of the transistor 11 becomes "H", and the transistor 11 is turned on. The charge corresponding to the potential of the write data line 108 is stored in the storage gate 14 of the transistor 12.

書込選択線110の電位を“L"にすることによって、ト
ランジスタ11がオフ状態となる。蓄積ゲート14には、書
込データに対応した電荷が残り、書込が終了する。
The transistor 11 is turned off by setting the potential of the write selection line 110 to “L”. The charge corresponding to the write data remains in the storage gate 14, and the writing is completed.

データは蓄積ゲート14のゲート容量に蓄積電荷として
保持される。したがってこのRAMセルはダイナミック型
であり、リフレッシュ動作が必要である。
The data is held in the gate capacitance of the storage gate 14 as accumulated charges. Therefore, this RAM cell is a dynamic type and requires a refresh operation.

第17図のDRAMセルでは、以上のようにデータとしてト
ランジスタ12の蓄積ゲート14の容量に電荷が蓄えられ
る。蓄積ゲート14がトランジスタ12のドレインあるいは
ソースと容量結合しているために、蓄積ゲート14の電位
はドレインあるいはソースの電位変動による影響を受け
やすい。ゲート容量だけでは蓄積電荷が少ないために、
ソフトエラー等によりデータが破壊されるおそれもあ
る。データの読出においても、読出電位差が小さいこと
によって動作の信頼性が低い。加えて容量が少ないため
に頻繁にリフレッシュ動作を繰返す必要もある。
In the DRAM cell of FIG. 17, electric charges are stored in the capacitance of the storage gate 14 of the transistor 12 as data as described above. Since the storage gate 14 is capacitively coupled to the drain or source of the transistor 12, the potential of the storage gate 14 is easily affected by the potential fluctuation of the drain or source. Since the accumulated charge is small with only the gate capacitance,
Data may be destroyed due to a soft error or the like. Even in the data reading, the reliability of the operation is low because the read potential difference is small. In addition, since the capacity is small, it is necessary to repeat the refresh operation frequently.

蓄積容量を増やすためにはメモリセルにキャパシタを
付加することが有効である。第18図は第17図のDRAMセル
にキャパシタ15を付加したDRAMセルの回路図である。第
18図に示される回路は、付加されたキャパシタ15以外は
第17図に示されるものと同じである。第19図は第18図の
点線で示した矩形部分Aの拡大回路図である。第20図は
第19図に相当する半導体集積回路装置の構造を表わす断
面図である。第19図および第20図において共通する符号
は、同じ、または相当箇所を示す。
In order to increase the storage capacity, it is effective to add a capacitor to the memory cell. FIG. 18 is a circuit diagram of a DRAM cell in which a capacitor 15 is added to the DRAM cell of FIG. First
The circuit shown in FIG. 18 is the same as that shown in FIG. 17 except for the added capacitor 15. FIG. 19 is an enlarged circuit diagram of the rectangular portion A shown by the dotted line in FIG. FIG. 20 is a sectional view showing the structure of a semiconductor integrated circuit device corresponding to FIG. Common symbols in FIGS. 19 and 20 indicate the same or corresponding portions.

第19図、第20図を参照して、回路Aは、P型半導体基
板7の主表面に形成されたNチャネルトランジスタ11
と、トランジスタ11のドレインに接続されたキャパシタ
15と、半導体基板7の主表面上の、素子分離領域6によ
ってトランジスタ11およびキャパシタ15と分離された領
域に形成されたトランジスタ12と、トランジスタ11のド
レインとトランジスタ12のゲートとを接続するためのポ
リシリコンまたは金属からなる配線16とを含む。
Referring to FIG. 19 and FIG. 20, the circuit A is an N-channel transistor 11 formed on the main surface of a P-type semiconductor substrate 7.
And a capacitor connected to the drain of transistor 11
15, a transistor 12 formed in a region on the main surface of the semiconductor substrate 7 separated from the transistor 11 and the capacitor 15 by the element isolation region 6, and a drain for connecting the drain of the transistor 11 and the gate of the transistor 12 to each other. And a wiring 16 made of polysilicon or metal.

トランジスタ11は、半導体基板7の主表面上に互いに
間隔を隔てて形成されたN+不純物領域5a、5bと、不純物
領域5a、5bの間の領域の半導体基板7の主表面上に、ゲ
ート酸化膜を隔てて形成されたポリシリコンからなるト
ランスファゲート4とを含む。
The transistor 11 has a gate oxide on the main surface of the semiconductor substrate 7 in a region between the N + impurity regions 5a and 5b formed on the main surface of the semiconductor substrate 7 and spaced from each other and the impurity regions 5a and 5b. And a transfer gate 4 made of polysilicon formed across the film.

キャパシタ15は、不純物領域5b上にコンタクトホール
18を介して接続されて形成されたポリシリコンからなる
ストレージノード1と、ストレージノード1上に形成さ
れた薄い誘電体膜3と、誘電体膜3上にストレージノー
ド1を覆うようにポリシリコンにより形成されたセルプ
レート2とを含む。不純物領域5bは、トランスファゲー
ト4と素子分離領域6との間に形成されている。
The capacitor 15 has a contact hole on the impurity region 5b.
A storage node 1 made of polysilicon formed by being connected via 18, a thin dielectric film 3 formed on the storage node 1, and a polysilicon film on the dielectric film 3 so as to cover the storage node 1. And the formed cell plate 2. The impurity region 5b is formed between the transfer gate 4 and the element isolation region 6.

トランジスタ12は、トランジスタ11が形成されている
領域と素子分離領域6によって分離された半導体基板7
の主表面上の領域に、互いに間隔を隔てて形成されたN+
不純物領域5c、5dと、不純物領域5c、5dの間の半導体基
板7の主表面上に、ゲート酸化膜を隔てて形成された蓄
積ゲート14とを含む。
The transistor 12 is the semiconductor substrate 7 separated by the element isolation region 6 from the region where the transistor 11 is formed.
Spaced apart from each other in the region on the main surface of N +
Impurity regions 5c and 5d and storage gate 14 formed on the main surface of semiconductor substrate 7 between impurity regions 5c and 5d with a gate oxide film therebetween are included.

このメモリセル上には層間絶縁膜22が形成され、その
上にはポリシリコンまたは金属からなる書込データ線10
8が形成されている。配線16は、層間絶縁膜22に形成さ
れたコンタクトホール17aによって不純物領域5bに接続
され、コンタクトホール17bによって蓄積ゲート14に接
続されている。書込データ線108は、層間絶縁膜22に形
成されたコンタクトホール9によって不純物領域5aに接
続される。
An interlayer insulating film 22 is formed on the memory cell, and the write data line 10 made of polysilicon or metal is formed on the interlayer insulating film 22.
8 are formed. The wiring 16 is connected to the impurity region 5b by a contact hole 17a formed in the interlayer insulating film 22, and is connected to the storage gate 14 by a contact hole 17b. Write data line 108 is connected to impurity region 5a through contact hole 9 formed in interlayer insulating film 22.

上述の3トランジスタDRAMのメモリセルの動作は、前
述のキャパシタを有さない3トランジスタDRAMのメモリ
セルのそれと同一である。したがってその詳しい説明は
繰返されない。本装置において改善された点は、メモリ
セル中にスタックトキャパシタ15が設けられたため、メ
モリセルの蓄積容量が大幅に増加することである。これ
により、メモリセルのデータ保持能力と読出時の信頼性
を高めることができる。
The operation of the memory cell of the above-described 3-transistor DRAM is the same as that of the memory cell of the above-described 3-transistor DRAM having no capacitor. Therefore, detailed description thereof will not be repeated. The improvement in this device is that the storage capacitor of the memory cell is significantly increased because the stacked capacitor 15 is provided in the memory cell. As a result, the data retention capacity of the memory cell and the reliability during reading can be improved.

以下においては、上述したスタックトキャパシタの、
DRAM以外の半導体集積回路装置への応用が述べられる。
スタックトキャパシタを有するダイナミック型のCAM(C
ontent Addressable Memory:内容アドレスメモリ)を
例にとる。第21図は一般的なCAMの概略ブロック図であ
る。第21図を参照してCAMは、単位記憶素子であるCAMセ
ルの配列を有する記憶領域としてのCAMアレイ1000と、C
AMアレイ1000に書込まれるデータ、あるいはCAMアレイ1
000の記憶内容と比較されるデータが外部から与えられ
るmビットのデータレジスタ3000と、外部から与えられ
るアドレス信号に応答して、CAMアレイ1000のn本のワ
ード線の1本を選択するためのアドレスデコーダ2000
と、データ検索時にCAMの各ワードごとに設けられた一
致線に現われる信号を増幅するための一致線センスアン
プ1100と、一致線センスアンプ1100の出力をストアする
ための検索結果レジスタ1200と、検索されたデータの格
納アドレスを出力するためのアドレスエンコーダ1300と
を含む。
In the following, in the above-mentioned stacked capacitor,
Applications to semiconductor integrated circuit devices other than DRAM are described.
Dynamic CAM with stacked capacitor (C
ontent Addressable Memory). FIG. 21 is a schematic block diagram of a general CAM. Referring to FIG. 21, the CAM is composed of a CAM array 1000 as a storage area having an array of CAM cells which are unit storage elements, and a C
Data written to AM array 1000 or CAM array 1
For comparing one of the n word lines of the CAM array 1000 in response to an externally applied address signal and an m-bit data register 3000 whose data to be compared with the memory contents of 000 is externally applied. Address decoder 2000
A match line sense amplifier 1100 for amplifying a signal appearing on a match line provided for each word of CAM at the time of data search, a search result register 1200 for storing the output of the match line sense amplifier 1100, and a search And an address encoder 1300 for outputting the storage address of the stored data.

m本のビット線とn本のワード線とによってCAMアレ
イ1000が規定されているため、CAMアレイ1000は、nワ
ード×mビットの2値データを格納することができる。
Since the CAM array 1000 is defined by m bit lines and n word lines, the CAM array 1000 can store binary data of n words × m bits.

第22図は、CAMアレイ1000内のCAMセルの配列を模式的
に示す図である。第22図を参照して、CAMアレイ1000
は、横方向に交互に配列され、縦方向に伸びる複数のビ
ット線8a、反転ビット線8bと、縦方向に交互に配列さ
れ、横方向に延びる複数のワード線10、一致線19と、1
組のビット線対8a、8bと、1対のワード線10、一致線19
とに囲まれた領域のそれぞれに設けられ、ビット線対8
a、8b、ワード線10、一致線19に接続されたCAMセル20と
を含む。一致線19の端部には一致線センスアンプ1100が
接続されている。
FIG. 22 is a diagram schematically showing the arrangement of CAM cells in the CAM array 1000. Referring to FIG. 22, CAM array 1000
Are a plurality of bit lines 8a and inverted bit lines 8b that are alternately arranged in the horizontal direction and extend in the vertical direction, and a plurality of word lines 10 and match lines 19 that are alternately arranged in the vertical direction and extend in the horizontal direction.
A pair of bit line pairs 8a and 8b, a pair of word lines 10 and a match line 19
Bit line pairs 8 provided in each of the areas surrounded by
a, 8b, word line 10, and CAM cell 20 connected to match line 19. A match line sense amplifier 1100 is connected to the end of the match line 19.

第21図、第22図を参照して、CAMの動作の概略が述べ
られる。書込において、以下の動作が順に行なわれる。
An outline of the operation of the CAM will be described with reference to FIGS. 21 and 22. In writing, the following operations are sequentially performed.

(1) データレジスタ3000に書込データ(mビット
幅)が入力される。
(1) Write data (m bit width) is input to the data register 3000.

(2) データレジスタ3000のデータがCAMアレイ1000
の全ビット線対8a、8bに与えられる。
(2) The data in the data register 3000 is the CAM array 1000.
Are applied to all bit line pairs 8a and 8b.

(3) アドレスデコーダ2000に、外部アドレス信号
(log2nビット幅)が入力され、アドレスがデコードさ
れて対応ワード線が選択される。
(3) An external address signal (log 2 n bit width) is input to the address decoder 2000, the address is decoded, and the corresponding word line is selected.

(4) 対応するワード線10に“H"の電位が与えられ
る。各ビット線対8a、8bのデータが、選択されたワード
線10に接続された対応する各CAMセル20に書込まれる。
(4) The potential of "H" is applied to the corresponding word line 10. The data on each bit line pair 8a, 8b is written to each corresponding CAM cell 20 connected to the selected word line 10.

(5) ワード線10の電位が再び“L"に下げられる。(5) The potential of the word line 10 is lowered to "L" again.

以上によりCAMへのデータの書込が完了する。CAM20に
おけるデータ格納の具体的方法は後述される。
With the above, writing of data to the CAM is completed. A specific method of storing data in the CAM 20 will be described later.

検索動作は、CAMの重要機能の1つである。検索動作
においては、予めCAMアレイ1000に格納されたデータ
は、データレジスタ3000に与えられる検索データと照合
され、一致したデータのアドレスがアドレスエンコーダ
センサ1300から出力される。検索動作は以下の手順を含
む。
The search operation is one of the important functions of CAM. In the search operation, the data previously stored in the CAM array 1000 is collated with the search data provided to the data register 3000, and the address of the matched data is output from the address encoder sensor 1300. The search operation includes the following steps.

(1) データレジスタ3000に検索データ(mビット
幅)が入力される。
(1) Search data (m-bit width) is input to the data register 3000.

(2) データレジスタ3000のデータがCAMアレイ1000
の全ビット線対8a、8bに与えられる。
(2) The data in the data register 3000 is the CAM array 1000.
Are applied to all bit line pairs 8a and 8b.

(3) CAMアレイ1000のn個のワードにおいて、各ワ
ードの記憶データと、ビット線対8a、8bに与えられた検
索データとの比較が行なわれる。比較の結果は一致線19
に出力される。
(3) In n words of the CAM array 1000, the stored data of each word is compared with the search data provided to the bit line pair 8a, 8b. The result of the comparison is the match line 19
Is output to

(4) 各ワードの一致線19に出力された検索結果を、
一致線センスアンプ1100が増幅する。
(4) The search result output to the match line 19 of each word is
The match line sense amplifier 1100 amplifies.

(5) 一致線センスアンプ1100で増幅された検索結果
が、各ワードに対応する検索結果レジスタ1200に書込ま
れる。このとき、記憶データと検索データとが一致した
ワードに対応するレジスタのみがセットされる。
(5) The search result amplified by the match line sense amplifier 1100 is written in the search result register 1200 corresponding to each word. At this time, only the register corresponding to the word in which the stored data and the search data match is set.

(6) 検索結果レジスタ1200の出力に応答して、アド
レスエンコーダ1300が、記憶データと検索データとが一
致したワードに対応するアドレスを出力する。
(6) In response to the output of the search result register 1200, the address encoder 1300 outputs the address corresponding to the word in which the stored data and the search data match.

CAMにおける読出動作は一般的なものではないため、
ここではその説明は省略される。
Since the read operation in CAM is not common,
The description is omitted here.

ダイナミック型CAMとしては、たとえば「IEEE Journ
al of Solid−state Circuits」(vol.SC−7,pp.36
6)において提案されたものがある。第23図はそのよう
なCAMセル20の一例の回路図である。
As a dynamic type CAM, for example, "IEEE Journal
al of Solid-state Circuits '' (vol.SC-7, pp.36
6) has been proposed in. FIG. 23 is a circuit diagram of an example of such a CAM cell 20.

第23図を参照して、このメモリセル20は、ワード線1
0、ビット線8a、反転ビット線8b、一致線19に接続され
ている。メモリセル20は、5個のnチャネルMOSトラン
ジスタ11a、11b、12a、12b、13を含む。トランジスタ11
a、11bは、そのゲート4a、4bが共にワード線10に接続さ
れている。各ソースは各々ビット線8aおよび反転ビット
線8bに接続されている。
Referring to FIG. 23, this memory cell 20 has word line 1
0, bit line 8a, inverted bit line 8b, match line 19 are connected. The memory cell 20 includes five n-channel MOS transistors 11a, 11b, 12a, 12b and 13. Transistor 11
Gates 4a and 4b of a and 11b are both connected to the word line 10. Each source is connected to the bit line 8a and the inverted bit line 8b, respectively.

トランジスタ12a、12bは、その蓄積ゲート14a、14bが
各々トランジスタ11a、11bのドレインに接続されてい
る。ソースは各々ビット線8aおよび反転ビット線8bに接
続されている。トランジスタ13のソースはノード21を経
てトランジスタ12a、12bのドレインに接続されている。
The storage gates 14a and 14b of the transistors 12a and 12b are connected to the drains of the transistors 11a and 11b, respectively. The sources are connected to the bit line 8a and the inverted bit line 8b, respectively. The source of the transistor 13 is connected to the drains of the transistors 12a and 12b via the node 21.

トランジスタ13のゲートおよびドレインは共に一致線
19に接続されている。トランジスタ13はダイオードとし
ての機能を果たす。
The gate and drain of transistor 13 are both match lines
Connected to 19. The transistor 13 functions as a diode.

以下においては、上述のCAMセル20へのデータの書込
およびCAMセル20に格納されているデータの照合の動作
が説明される。
In the following, the operation of writing data into the CAM cell 20 and collating the data stored in the CAM cell 20 will be described.

書込動作 (1) ビット線8aおよび反転ビット線8bにセルに書込
むべきデータが与えられる。
Write Operation (1) The data to be written in the cell is supplied to the bit line 8a and the inverted bit line 8b.

(2) ワード線10の電位が“H"にされる。これによっ
てトランジスタ11a、11bのトランスファゲート4a、4bの
電位が“H"になる。トランジスタ11a、11bはオン状態と
なる。
(2) The potential of the word line 10 is set to "H". As a result, the potentials of the transfer gates 4a and 4b of the transistors 11a and 11b become "H". The transistors 11a and 11b are turned on.

(3) トランジスタ12a、12bの蓄積ゲート14a、14b
に、ビット線対8a、8bの電位に対応したデータが書込ま
れる。
(3) Storage gates 14a and 14b of the transistors 12a and 12b
Then, the data corresponding to the potentials of the bit line pair 8a, 8b is written.

(4) ワード線10の電位が“L"に戻される。トランジ
スタ11a、11bがオフ状態となる。
(4) The potential of the word line 10 is returned to "L". The transistors 11a and 11b are turned off.

(5) セルの記憶データは蓄積ゲート14a、14bのゲー
ト容量に蓄積電荷として保持される。ビット線8a、反転
ビット線8bの電位は相補的に変化されるため、蓄積ゲー
ト14a、14bに蓄積される信号は互いに相補的である。こ
のCAMセル20はダイナミック型であり、DRAMセルと同様
にリフレッシュ動作が必要である。
(5) The stored data in the cell is held as accumulated charges in the gate capacitances of the accumulation gates 14a and 14b. Since the potentials of the bit line 8a and the inverted bit line 8b are changed complementarily, the signals stored in the storage gates 14a and 14b are complementary to each other. The CAM cell 20 is of a dynamic type and requires a refresh operation like the DRAM cell.

照合動作 第23図、第25図〜第30図を参照して、以下にCAMセル2
0における照合動作が説明される。第25図〜第27B図は、
蓄積ゲート14aに“H"、蓄積ゲート14bに“L"のデータが
格納された状態を示す。第28図〜第30図は蓄積ゲート14
aに“L"、蓄積ゲート14bに“H"が格納された状態を示
す。
Matching operation Referring to FIGS. 23 and 25 to 30, the CAM cell 2 will be described below.
The matching operation at 0 is described. 25 to 27B,
The state where "H" data is stored in the storage gate 14a and "L" data is stored in the storage gate 14b is shown. 28 to 30 show the storage gate 14
The state where "L" is stored in a and "H" is stored in the storage gate 14b is shown.

(1) ビット線8a、反転ビット線8bが“H"にプリチャ
ージされる。
(1) The bit line 8a and the inverted bit line 8b are precharged to "H".

(2) 一致線19が“H"にプリチャージされる。トラン
ジスタ13がオンするため、ノード21の電位は“H"にな
る。一致線19は他から電気的に孤立した状態(フローテ
ィング状態)にもたらされる(第25図、第28図参照)。
(2) Matching line 19 is precharged to "H". Since the transistor 13 is turned on, the potential of the node 21 becomes “H”. The matching line 19 is brought into an electrically isolated state (floating state) from the others (see FIGS. 25 and 28).

(3) 検索データがビット線8a、反転ビット線8bに与
えられる。前述のように、ビット線対8a、8bに与えられ
る電位は相補的な値をとる。
(3) Search data is given to the bit line 8a and the inverted bit line 8b. As described above, the potentials applied to the bit line pairs 8a and 8b have complementary values.

(4) 検索データと格納データとが一致すると、一致
線19の電荷はディスチャージされず、その電位は“H"に
留まる。不一致の場合、一致線19の電荷はトランジスタ
12aを経てビット線8aへ、またはトランジスタ12bを経て
反転ビット線8bへディスチャージされ、一致線19の電位
は“L"になる。この理由は後述される。
(4) When the search data and the stored data match, the charge on the match line 19 is not discharged, and the potential remains at "H". In the case of a mismatch, the charge on match line 19 is a transistor
Discharge to the bit line 8a via 12a or to the inverted bit line 8b via the transistor 12b, and the potential of the match line 19 becomes "L". The reason for this will be described later.

(5) 1ワード線10には複数のCAMセル20が接続され
ている。比較はすべてのワード線10にわたり、かつすべ
てのCAMセル20にわたって行なわれる。
(5) A plurality of CAM cells 20 are connected to one word line 10. The comparison is done over all word lines 10 and over all CAM cells 20.

1つのワード線10に接続されたCAMセルの中に、1つ
でもその格納データが照合データと不一致のものがある
と、そのワード線10と対になる一致線19に与えられてい
る電荷はそのCAMセルを経てビット線8a、または反転ビ
ット線8bにディスチャージされる。一致線19の電位は
“L"になる。
If even one of the CAM cells connected to one word line 10 does not match the stored data with the collation data, the charge given to the match line 19 paired with that word line 10 is It is discharged to the bit line 8a or the inverted bit line 8b via the CAM cell. The potential of the match line 19 becomes "L".

1つのワード線10に接続されたすべてのCAMセルにお
いて格納データと照合データとが一致すると、そのワー
ド線10に対応する一致線19に与えられた電荷はディスチ
ャージされない。その結果その一致線19の電位は“H"に
保たれる。
When the stored data and the collation data match in all the CAM cells connected to one word line 10, the charges given to the match line 19 corresponding to the word line 10 are not discharged. As a result, the potential of the matching line 19 is kept at "H".

したがって、“H"に留まっている一致線19を検出する
ことにより、検索データと一致するデータが格納されて
いるワードを知ることができる。
Therefore, by detecting the match line 19 remaining at "H", the word in which the data matching the search data is stored can be known.

以下においては、検索データとCAMセル20の格納デー
タとが一致するときのみ、一致線19の電位が“H"に留ま
る理由が説明される。第25図に示されるように、蓄積ゲ
ート14aに“H"、蓄積ゲート14bに“L"というデータが格
納されている場合を例にとる。
The reason why the potential of the match line 19 stays at “H” only when the search data and the data stored in the CAM cell 20 match will be described below. As shown in FIG. 25, the case where the data “H” is stored in the storage gate 14a and the data “L” is stored in the storage gate 14b is taken as an example.

(1) ビット線8aに“H"、反転ビット線8bに“L"が与
えられるとき。
(1) When "H" is applied to the bit line 8a and "L" is applied to the inverted bit line 8b.

第26図を参照して、トランジスタ12aのソースとドレ
インとは同電位であり、トランジスタ12aはオンしな
い。トランジスタ12bの蓄積ゲート14aは“L"であり、ト
ランジスタ12bもオンしない。したがって一致線19の電
荷はどこにも流れず、その電位は“H"を保つ。
Referring to FIG. 26, the source and drain of transistor 12a have the same potential, and transistor 12a does not turn on. The storage gate 14a of the transistor 12b is "L", and the transistor 12b does not turn on. Therefore, the electric charge of the match line 19 does not flow anywhere, and its potential is kept at “H”.

(2) ビット線8aに“L"、反転ビット線8bに“H"が与
えられるとき。
(2) When "L" is applied to the bit line 8a and "H" is applied to the inverted bit line 8b.

第27A図を参照して、トランジスタ12bの蓄積ゲート14
aは“H"、ソースが“L"、ドレイン(ノード21)が“H"
となるため、トランジスタ12aがオンする。一致線19の
電荷はノード21からトランジスタ12aを経てビット線8a
に引き抜かれる。一致線19の電位は“L"となる(第27B
図参照)。
Referring to FIG. 27A, storage gate 14 of transistor 12b
a is “H”, source is “L”, drain (node 21) is “H”
Therefore, the transistor 12a is turned on. The charge on match line 19 passes from node 21 through transistor 12a to bit line 8a.
Is pulled out. The potential of the match line 19 becomes "L" (27B
See figure).

以上のように、一致の場合一致線19の電位は“H"に留
まる一方、不一致のときにはその電位は“L"になる。
As described above, the potential of the match line 19 remains “H” in the case of coincidence, while the potential becomes “L” in the case of disagreement.

逆に蓄積ゲート14aに“L"、蓄積ゲート14bに“H"が格
納された状態が第28図〜第30図に示される。この場合に
は、第29A図、第29B図に示されるように、格納データと
検索データとが不一致の場合、トランジスタ12bがオン
して一致線19の電荷は反転ビット線8bに引き抜かれ、そ
の電位は“L"になる。一方、第30図に示されるように、
格納データと検索データとが一致すると、ノード21、す
なわち一致線19の電位は“H"に留まる。
On the contrary, a state in which "L" is stored in the storage gate 14a and "H" is stored in the storage gate 14b is shown in FIGS. 28 to 30. In this case, as shown in FIGS. 29A and 29B, when the stored data and the search data do not match, the transistor 12b is turned on and the charge on the match line 19 is extracted to the inverted bit line 8b. The potential becomes "L". On the other hand, as shown in FIG.
When the stored data and the search data match, the potential of the node 21, that is, the match line 19 remains at “H”.

したがって、蓄積ゲート14a、14bに格納されたデータ
と、ビット線対8a、8bに与えられるデータとが一致した
ときのみ、一致線19に“H"の電位が現われる。蓄積ゲー
ト14a、14bに、記憶データが蓄積電荷の形で格納されて
いるため、その蓄積電荷の量が安定していることが望ま
しいことは言うまでもない。
Therefore, the potential of "H" appears on the match line 19 only when the data stored in the storage gates 14a and 14b and the data applied to the bit line pair 8a and 8b match. Since the storage data is stored in the storage gates 14a and 14b in the form of stored charges, it goes without saying that it is desirable that the amount of the stored charges is stable.

ところが、上述した3トランジスタDRAMセルの場合と
同様に、蓄積ゲート14a、14bは、ドレインあるいはソー
スと容量結合している。その電位はドレインあるいはソ
ースの電位変動を受けやすい。ゲート容量だけでは蓄積
電荷が少ないためにソフトエラー等によるデータの破壊
のおそれもある。読出電位差が小さいことによって、デ
ータの読出時にも信頼性が低下する。頻繁にリフレッシ
ュ動作を繰返す必要もある。
However, as in the case of the above-described 3-transistor DRAM cell, the storage gates 14a and 14b are capacitively coupled to the drain or the source. The potential is easily affected by the potential fluctuation of the drain or the source. Since the accumulated charge is small with only the gate capacitance, there is a risk of data destruction due to a soft error or the like. Since the read potential difference is small, the reliability also decreases when reading data. It is also necessary to repeat the refresh operation frequently.

DRAMの場合と同様に、蓄積容量を増やすためにゲート
容量以外にCAMセルにキャパシタを付加することが有効
である。第24図は第23図のCAMセル20にキャパシタ15a、
15bを付加したCAMセルの回路図である。第24図に示され
るCAMセルは、付加されたキャパシタ15a、15bを除いて
第23図に示されるものと同じである。
As in the case of DRAM, it is effective to add a capacitor to the CAM cell in addition to the gate capacity in order to increase the storage capacity. FIG. 24 shows the capacitor 15a in the CAM cell 20 of FIG.
It is a circuit diagram of a CAM cell to which 15b is added. The CAM cell shown in FIG. 24 is the same as that shown in FIG. 23 except for the added capacitors 15a and 15b.

このCAMセルに類似の連想メモリセル回路が、たとえ
ば特開昭62−267998号公報に開示されている。第24図に
おいて点線で示された矩形部分Bの回路図は前述の第19
図の回路図と同様である。したがって矩形部分Bの構造
を表わす断面図は第20図と同様になる。ただし、書込デ
ータ線108はビット線8aによって置換えられる。
An associative memory cell circuit similar to this CAM cell is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 62-267998. The circuit diagram of the rectangular portion B shown by the dotted line in FIG.
It is similar to the circuit diagram in the figure. Therefore, the sectional view showing the structure of the rectangular portion B is similar to FIG. However, the write data line 108 is replaced by the bit line 8a.

以上の説明から明らかなように、再び第20図を参照し
て、ストレージノード1がMOSトランジスタ12の蓄積ゲ
ート14に電気的に導通される必要があるとき、以下のも
のが必要とされる。すなわち、ストレージノード1が接
続されているN+不純物領域5bと蓄積ゲート14とを接続す
るための接続配線16と、接続配線16とN+不純物領域5bと
を結ぶためのコンタクトホール17aとが必要とされる。
もちろん、接続配線16と蓄積ゲート14とを接続するため
のコンタクトホール17bも必要である。
As is apparent from the above description, referring again to FIG. 20, when storage node 1 needs to be electrically conducted to storage gate 14 of MOS transistor 12, the following are required. That is, a connection wiring 16 for connecting the N + impurity region 5b connected to the storage node 1 and the storage gate 14, and a contact hole 17a for connecting the connection wiring 16 and the N + impurity region 5b are required. It is said that
Of course, the contact hole 17b for connecting the connection wiring 16 and the storage gate 14 is also required.

上述の場合に限らず、一般的にキャパシタと、キャパ
シタが直接に接続されている不純物領域以外の導電層と
が、電気的に接続されることは多い。第31図はそのよう
な一例の回路の構造を表わす断面図である。
Not limited to the above case, generally, the capacitor is often electrically connected to the conductive layer other than the impurity region to which the capacitor is directly connected. FIG. 31 is a sectional view showing the structure of such an example circuit.

第31図を参照して、P型半導体基板7上にN+不純物領
域5a、5b、5cが形成されている。不純物領域5aと不純物
領域5bとは素子分離領域6bによって分離されている。不
純物領域5bと不純物領域5cとは素子分離領域6cによって
分離されている。不純物領域5aは素子分離領域6aによっ
て他の領域と分離されている。不純物領域5cは素子分離
領域6dによって他の領域と分離されている。
Referring to FIG. 31, N + impurity regions 5a, 5b and 5c are formed on P type semiconductor substrate 7. Impurity region 5a and impurity region 5b are separated by element isolation region 6b. Impurity region 5b and impurity region 5c are separated by element isolation region 6c. The impurity region 5a is isolated from other regions by the element isolation region 6a. The impurity region 5c is isolated from other regions by the element isolation region 6d.

不純物領域5a上には、スタックトキャパシタ15が形成
されている。不純物領域5aと不純物領域5cとは、ポリシ
リコンや金属等からなる接続配線16によってそれぞれコ
ンタクトホール17a、17bを介して接続されている。スタ
ックトキャパシタ15は、不純物領域5aにコンタクトホー
ル18を介して接続されたストレージノード1と、ストレ
ージノード1上に形成された誘電体膜3と、誘電体膜3
上にポリシリコン等で形成されたセルプレート2とを含
む。
A stacked capacitor 15 is formed on the impurity region 5a. Impurity region 5a and impurity region 5c are connected to each other through contact holes 17a and 17b by connection wiring 16 made of polysilicon, metal, or the like. The stacked capacitor 15 includes a storage node 1 connected to the impurity region 5a through a contact hole 18, a dielectric film 3 formed on the storage node 1, and a dielectric film 3
And a cell plate 2 formed of polysilicon or the like.

上述の回路においては、スタックトキャパシタ15は接
続配線16を介して不純物領域5cに接続されている。この
場合、接続配線16を不純物領域5a、5cに接続するための
コンタクトホール17a、17bが必要とされる。
In the circuit described above, the stacked capacitor 15 is connected to the impurity region 5c via the connection wiring 16. In this case, contact holes 17a and 17b for connecting the connection wiring 16 to the impurity regions 5a and 5c are required.

[発明が解決しようとする課題] 従来のスタックトキャパシタを有する半導体集積回路
装置は以上のように構成されており、キャパシタを有さ
ないものよりも高集積化、信頼性の向上等に有効であ
る。しかしながら、さらに半導体集積回路装置の高集積
化が進む現在、解決されるべき以下のような課題が未だ
存在している。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional semiconductor integrated circuit device having a stacked capacitor is configured as described above, and is more effective for higher integration and reliability than a device without a capacitor. is there. However, as the degree of integration of semiconductor integrated circuit devices further increases, the following problems to be solved still exist.

たとえばストレージノードを、それが直接に接続され
ている拡散領域以外の導電層に電気的に接続する場合、
拡散領域と導電層とを接続するための配線、および拡散
領域と接続用の配線とを結ぶコンタクトホールが必要で
ある。接続用の配線およびコンタクトホールを設けるこ
とにより半導体集積回路装置のレイアウト面積は不可避
的に増加し、高集積化を阻害するばかりでなく、コスト
上昇の要因ともなる。
For example, when electrically connecting a storage node to a conductive layer other than the diffusion region to which it is directly connected,
A wiring for connecting the diffusion region and the conductive layer and a contact hole for connecting the diffusion region and the wiring for connection are required. By providing the wiring for connection and the contact hole, the layout area of the semiconductor integrated circuit device inevitably increases, which not only hinders high integration but also causes a cost increase.

コンタクトホールの部分にはスタックトキャパシタを
形成することができない。そのため、スタックトキャパ
シタの蓄積容量を増大する場合にも限界がある。これも
半導体集積回路装置の高集積化を阻害する要因となる。
Stacked capacitors cannot be formed in the contact holes. Therefore, there is a limit in increasing the storage capacity of the stacked capacitor. This is also a factor that hinders high integration of the semiconductor integrated circuit device.

さらに、接続用の配線のためのコンタクトホールを設
けることにより、ストレージノードが接続された拡散領
域の面積が大きくなる。拡散領域と半導体基板7とのPN
接合の面積も大きく、そこにおいて蓄積電荷がリークし
やすくなり、動作の信頼性が低下する。
Further, by providing the contact hole for the connection wiring, the area of the diffusion region to which the storage node is connected is increased. PN between diffusion region and semiconductor substrate 7
The area of the junction is large, and the accumulated charges are likely to leak there, and the reliability of the operation is reduced.

従来のスタックトキャパシタを有する半導体集積回路
装置は、上述のような問題を有する。それゆえにこの発
明の目的は、さらに高集積化することが可能で、しかも
信頼性高く動作可能な、容量素子を有する半導体集積回
路装置を提供することである。
The conventional semiconductor integrated circuit device having a stacked capacitor has the above-mentioned problems. Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having a capacitive element, which can be highly integrated and can operate with high reliability.

[課題を解決するための手段] 本発明にかかる半導体集積回路装置は、主表面を有す
る半導体基板と、主表面上に形成される第1の導電領域
と、主表面上に、第1の導電領域と間を隔てて形成さ
れ、かつ第1の導電領域と電気的に接続されるべき第2
の導電領域と、第1の導電領域および第2の導電領域に
接続された容量素子とを含む。容量素子は、第1の導電
領域と第2の導電領域とに接続され、第1の導電領域と
第2の導電領域とを電気的に接続するための第1の導電
層と、第1の導電層上に形成された誘電体膜と、誘電体
膜上に形成された第2の導電層とを含む。
[Means for Solving the Problem] A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a semiconductor substrate having a main surface, a first conductive region formed on the main surface, and a first conductive region formed on the main surface. A second region formed to be spaced apart from the region and electrically connected to the first conductive region;
And a capacitive element connected to the first conductive region and the second conductive region. The capacitive element is connected to the first conductive region and the second conductive region, and includes a first conductive layer for electrically connecting the first conductive region and the second conductive region, and a first conductive layer. It includes a dielectric film formed on the conductive layer and a second conductive layer formed on the dielectric film.

[作用] 上述の構成を有する半導体集積回路装置において、第
1の導電領域と第2の導電領域とは、第1の導電層によ
って電気的に接続される。第1の導電層は同時に、誘電
体膜および第2の導電層とともに容量素子を形成する。
容量素子の一部である第1の導電層が配線としても利用
されることにより、独立した接続のための配線が不要と
なる。かつ、独立の配線を設けた場合に必要とされる接
続用のコンタクトホールの少なくとも1つは不要とな
る。第1の導電領域または第2の導電領域の面積は、そ
の分だけ減少させることができる。また、独立の配線を
設けた場合と比較して、容量素子の形成の際にも障害と
なるものは少なく、逆に配線部分を利用できるためより
大きな容量素子を形成することができる。したがって、
容量素子に蓄積される電荷量をより多くでき、かつ半導
体集積回路装置の面積を減少させることができる。
[Operation] In the semiconductor integrated circuit device having the above-described configuration, the first conductive region and the second conductive region are electrically connected by the first conductive layer. The first conductive layer simultaneously forms a capacitive element with the dielectric film and the second conductive layer.
Since the first conductive layer, which is a part of the capacitor, is also used as the wiring, the wiring for independent connection becomes unnecessary. Moreover, at least one of the contact holes for connection, which is required when the independent wiring is provided, is unnecessary. The area of the first conductive region or the second conductive region can be reduced accordingly. Further, compared to the case where the independent wiring is provided, there are few obstacles when forming the capacitive element, and conversely, since the wiring portion can be used, a larger capacitive element can be formed. Therefore,
The amount of charges accumulated in the capacitor can be increased, and the area of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

[実施例] 第1図には、本発明の一実施例の半導体集積回路装置
の要部の断面図が示されている。第1図は、第19図に示
される回路図に相当する部分の構造を示す。したがっ
て、本実施例の半導体集積回路装置は、第18図に示され
る3トランジスタDRAMセル、第24図に示されるCAMセル
に適用することができる。適用の一例は後に、図面を参
照して説明される。
[Embodiment] FIG. 1 shows a sectional view of a main portion of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows the structure of a portion corresponding to the circuit diagram shown in FIG. Therefore, the semiconductor integrated circuit device of this embodiment can be applied to the 3-transistor DRAM cell shown in FIG. 18 and the CAM cell shown in FIG. An example of the application will be described later with reference to the drawings.

第1図を参照して、本発明にかかる半導体集積回路装
置は、P型半導体基板7と、半導体基板7の主表面に互
いに素子分離領域6を隔てて形成されたNチャネルMOS
トランジスタ11、12と、トランジスタ12のゲートとトラ
ンジスタ11とを接続すると同時に容量素子として機能す
るスタックトキャパシタ15とを含む。これら半導体複合
物上には層間絶縁膜22が形成され、さらにその上にポリ
シリコンまたは金属からなるビット線8が形成されてい
る。
Referring to FIG. 1, a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a P-type semiconductor substrate 7 and an N-channel MOS formed on a main surface of semiconductor substrate 7 with element isolation regions 6 therebetween.
It includes transistors 11 and 12, and a stacked capacitor 15 that connects the gate of transistor 12 and transistor 11 and at the same time functions as a capacitive element. An interlayer insulating film 22 is formed on these semiconductor composites, and a bit line 8 made of polysilicon or metal is further formed thereon.

トランジスタ11は、素子分離領域6によって分離され
た半導体基板7の主表面上の一方領域上に、互いに間隔
を隔てて形成されたN+不純物領域5a、5bと、不純物領域
5a、5b間の半導体基板7の領域上に、ゲート絶縁膜を介
して形成されたトランスファゲート4とを含む。
Transistor 11 includes N + impurity regions 5a and 5b formed at a distance from each other on one region on the main surface of semiconductor substrate 7 separated by element isolation region 6 and an impurity region.
The transfer gate 4 is formed on the region of the semiconductor substrate 7 between 5a and 5b via a gate insulating film.

トランジスタ12は、素子分離領域6によって分離され
た半導体基板7の主表面上の他方領域上に、互いに間隔
を隔てて形成されたN+不純物領域5c、5dと、不純物領域
5c、5d間の半導体基板7の領域上に、ゲート絶縁膜を介
して形成された蓄積ゲート14とを含む。
Transistor 12 includes N + impurity regions 5c and 5d formed at a distance from each other on the other region on the main surface of semiconductor substrate 7 separated by element isolation region 6 and an impurity region.
A storage gate 14 formed via a gate insulating film is included on a region of semiconductor substrate 7 between 5c and 5d.

スタックトキャパシタ15は、コンタクトホール18を介
して不純物領域5bに、コンタクトホール17を介して蓄積
ゲート14にそれぞれ接続された、ポリシリコン等からな
るストレージノード1と、ストレージノード1上に形成
された薄い誘電体膜3と、誘電体膜3上にストレージノ
ード1を覆うように形成された、ポリシリコン等からな
るセルプレート2とを含む。
The stacked capacitor 15 is formed on the storage node 1 and the storage node 1 made of polysilicon or the like, which is connected to the impurity region 5b through the contact hole 18 and the storage gate 14 through the contact hole 17, respectively. It includes a thin dielectric film 3 and a cell plate 2 formed of polysilicon or the like on the dielectric film 3 so as to cover the storage node 1.

不純物領域5aとビット線8とは、層間絶縁膜22に形成
されたコンタクトホール9を介して接続されている。
Impurity region 5a and bit line 8 are connected via a contact hole 9 formed in interlayer insulating film 22.

前述のように、第1図に示される半導体集積回路装置
に相当する回路図は第19図に示されている。したがっ
て、このような構造を3トランジスタDRAMセル、CAMセ
ルなどにそのまま適用することができる。第19図に示さ
れる回路の動作は既に述べられているため、ここでは繰
返されない。
As described above, a circuit diagram corresponding to the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1 is shown in FIG. Therefore, such a structure can be directly applied to a 3-transistor DRAM cell, a CAM cell, or the like. The operation of the circuit shown in FIG. 19 has already been described and will not be repeated here.

第1図に示される構造に特徴的なことは、スタックト
キャパシタ15の電荷蓄積部分の面積が従来のものと比較
して飛躍的に増加していることと、それにもかかわらず
集積回路装置の面積を縮小することが可能であるという
ことである。
A characteristic of the structure shown in FIG. 1 is that the area of the charge storage portion of the stacked capacitor 15 is dramatically increased as compared with the conventional one, and nevertheless the integrated circuit device It is possible to reduce the area.

ストレージノード1は、スタックトキャパシタ15の一
方電極であると同時に、不純物領域5bと蓄積ゲート14と
を接続するための接続配線としての役割を果たしてい
る。第20図に示されるような接続配線16は不要となっ
た。接続配線16を不純物領域5bに接続するためのコンタ
クトホール17aも不要である。不純物領域5bの横方向の
面積はその分だけ減少させることができる。不純物領域
5bと半導体基板7との界面のPN接合の面積も減少するた
め、この部分からのリーク電流は少なくなる。ストレー
ジノード1に蓄積されている電荷はより安定して保持さ
れ、この構造を有する回路の動作の信頼性は向上する。
The storage node 1 is one electrode of the stacked capacitor 15 and at the same time plays a role as a connection wiring for connecting the impurity region 5b and the storage gate 14. The connection wiring 16 as shown in FIG. 20 is no longer necessary. The contact hole 17a for connecting the connection wiring 16 to the impurity region 5b is also unnecessary. The lateral area of the impurity region 5b can be reduced accordingly. Impurity region
Since the area of the PN junction at the interface between 5b and the semiconductor substrate 7 is also reduced, the leakage current from this portion is reduced. The charges accumulated in the storage node 1 are held more stably, and the operation reliability of the circuit having this structure is improved.

接続配線16が不要となるため、以下のような効果も生
ずる。従来、スタックトキャパシタ15の電荷蓄積部分を
拡大しようとしても、接続配線16の存在のためにその拡
大は制限されていた。しかしながら本発明の半導体集積
回路装置においては、スタックトキャパシタ15の電荷蓄
積領域を拡げる際の障害となるものがなくなった。した
がって、第1図に示されるようにストレージノード1と
セルプレート2とをトランジスタ11とトランジスタ12と
の上にさしわたして設けることが可能となる。ストレー
ジノード1の面積は従来と比較して飛躍的に増加し、半
導体集積回路装置の高集積化をさらに進めても、十分な
蓄積容量を確保することが可能となる。
Since the connection wiring 16 is unnecessary, the following effects are also produced. Conventionally, even if an attempt is made to expand the charge storage portion of the stacked capacitor 15, the expansion is limited due to the existence of the connection wiring 16. However, in the semiconductor integrated circuit device of the present invention, there is no obstacle to expanding the charge storage region of the stacked capacitor 15. Therefore, as shown in FIG. 1, storage node 1 and cell plate 2 can be provided over transistor 11 and transistor 12, respectively. The area of the storage node 1 is dramatically increased as compared with the conventional one, and it becomes possible to secure a sufficient storage capacity even if the integration of the semiconductor integrated circuit device is further advanced.

第2図は、本発明の他の実施例の半導体集積回路装置
の要部の断面図である。第2図を参照して、この装置
は、P型半導体基板7と、半導体基板7の主表面上に、
互いに間隔を隔てて形成されたN+不純物領域5a、5b、5c
と、不純物領域5aおよび不純物領域5cに接続されたスタ
ックトキャパシタ15とを含む。
FIG. 2 is a sectional view of a main part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention. With reference to FIG. 2, this device has a P-type semiconductor substrate 7 and a main surface of the semiconductor substrate 7,
N + impurity regions 5a, 5b, 5c formed spaced apart from each other
And a stacked capacitor 15 connected to the impurity regions 5a and 5c.

不純物領域5aと不純物領域5bとの間には、素子分離領
域6bが設けられている。不純物領域5bと不純物領域5cと
の間には、素子分離領域6cが設けられている。不純物領
域5aは、他の領域と素子分離領域6aによって分離されて
いる。不純物領域5cは、他の領域と素子分離領域6dによ
って分離されている。
An element isolation region 6b is provided between the impurity region 5a and the impurity region 5b. An element isolation region 6c is provided between the impurity region 5b and the impurity region 5c. Impurity region 5a is isolated from other regions by element isolation region 6a. The impurity region 5c is separated from the other regions by the element isolation region 6d.

スタックトキャパシタ15は、コンタクトホール18aを
介して不純物領域5aに接続され、コンタクトホール18b
を介して不純物領域5cに接続されたストレージノード1
と、ストレージノード1上に形成された薄い誘電体膜3
と、誘電体膜3上に、ストレージノード1を覆うように
形成されたセルプレート2とを含む。これら半導体複合
物の上には層間絶縁膜22が形成されている。
The stacked capacitor 15 is connected to the impurity region 5a through the contact hole 18a and the contact hole 18b.
Storage node 1 connected to impurity region 5c through
And a thin dielectric film 3 formed on the storage node 1.
And a cell plate 2 formed on the dielectric film 3 so as to cover the storage node 1. An interlayer insulating film 22 is formed on these semiconductor composites.

第2図に示されている装置においては、不純物領域5a
と不純物領域5cとが、ストレージノード1によって互い
に接続されている。不純物領域5bは他の不純物領域5a、
5cと絶縁された状態である。第2図に示されるように、
2つの不純物領域5a,5cをストレージノード1によって
接続し、ストレージノード1を一方の電極とするスタッ
クトキャパシタ15を形成することによって、キャパシタ
を形成するための面積が大幅に節約できる。
In the device shown in FIG. 2, the impurity region 5a
And impurity region 5c are connected to each other by storage node 1. The impurity region 5b is the other impurity region 5a,
Insulated from 5c. As shown in FIG.
By connecting the two impurity regions 5a and 5c by the storage node 1 and forming the stacked capacitor 15 having the storage node 1 as one electrode, the area for forming the capacitor can be greatly saved.

このような構造を有する容量素子を半導体集積回路装
置中に使用することにより、半導体集積回路装置の大幅
な高集積化と、動作の信頼性とを確保することができ
る。従来、構造上大容量のキャパシタが必要とされたた
めに高集積化が犠牲とされたような装置の場合であって
も、第2図に示されるような構造を採用することによっ
て、高集積化を進めることができる。これにより大幅な
コストの低減を実現することも可能である。
By using the capacitive element having such a structure in the semiconductor integrated circuit device, it is possible to secure a large degree of integration of the semiconductor integrated circuit device and reliability of operation. Even in the case of a device in which the high integration has been conventionally sacrificed due to the need for a large-capacity capacitor, the high integration can be achieved by adopting the structure shown in FIG. Can proceed. As a result, it is possible to realize a significant cost reduction.

第2図に示される半導体集積回路装置は、第31図に示
される半導体集積回路装置と等価である。スタックトキ
ャパシタ15自体の蓄積容量が従来と比較してはるかに増
大している上、接続配線16のためのコンタクトホール17
aを設けることが不要であるため、不純物領域5aの面積
を小さくすることができる。不純物領域5aと半導体基板
7との界面のPN接合からのリーク電流も減少し、蓄積電
荷の飛躍的増大と相俟ってストレージノード1の電位変
化は従来と比較してはるかに小さくなる。
The semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 2 is equivalent to the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. The storage capacity of the stacked capacitor 15 itself is much larger than the conventional one, and the contact hole 17 for the connection wiring 16 is provided.
Since it is unnecessary to provide a, the area of the impurity region 5a can be reduced. The leakage current from the PN junction at the interface between the impurity region 5a and the semiconductor substrate 7 is also reduced, and the potential change of the storage node 1 is much smaller than that in the conventional case in combination with the dramatic increase in accumulated charges.

第3A図〜第3D図は、第1図に示される実施例の半導体
集積回路装置の製造手順を示す要部の側断面図である。
第3A図を参照して、不純物濃度1×1015〜1×1016cm-3
のP型半導体基板7の主表面を選択的に酸化することに
よって、厚い酸化膜(厚さ6000Å程度)でできた素子分
離領域6が形成される。
FIGS. 3A to 3D are side sectional views of the essential part showing the manufacturing procedure of the semiconductor integrated circuit device of the embodiment shown in FIG.
Referring to FIG. 3A, the impurity concentration is 1 × 10 15 to 1 × 10 16 cm -3
By selectively oxidizing the main surface of the P-type semiconductor substrate 7, the element isolation region 6 made of a thick oxide film (thickness of about 6000Å) is formed.

素子分離領域6の形成されていない活性領域にNチャ
ネルMOSトランジスタ11、12のゲート酸化膜を膜厚200Å
程度形成する。CVD(Chemical Vapor Deposition)法
によってポリシリコンを5000Å程度の膜厚で堆積させ
る。レジストをマスクとしてポリシリコン層をドライエ
ッチングすることにより、トランジスタ11のトランスフ
ァゲート4およびトランジスタ12の蓄積ゲート14が形成
される。ドープ量1×1016cm-2程度で砒素をイオン注入
することによって、N+不純物領域5a〜5dが形成される。
The gate oxide film of the N-channel MOS transistors 11 and 12 is formed on the active region where the element isolation region 6 is not formed to a film thickness of 200 Å.
Form a degree. Polysilicon is deposited to a film thickness of about 5000Å by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method. The transfer gate 4 of the transistor 11 and the storage gate 14 of the transistor 12 are formed by dry etching the polysilicon layer using the resist as a mask. N + impurity regions 5a to 5d are formed by ion-implanting arsenic with a doping amount of about 1 × 10 16 cm -2 .

第3B図を参照して、CVD法によって5000Å程度の膜厚
で酸化膜を堆積させる。この酸化膜にドライエッチング
を行なうことによって、トランスファゲート4および蓄
積ゲート14のエッジ部分にのみサイドウォール26が残さ
れる。CVD法によって酸化膜24を半導体複合物の全面に
膜厚5000Å程度堆積させる。レジストをマスクとして酸
化膜24に対してドライエッチングを行なうことによっ
て、コンタクトホール17、18を形成する。
Referring to FIG. 3B, an oxide film is deposited with a film thickness of about 5000Å by the CVD method. By performing dry etching on this oxide film, sidewalls 26 are left only at the edge portions of transfer gate 4 and storage gate 14. The oxide film 24 is deposited on the entire surface of the semiconductor composite by the CVD method to a film thickness of about 5000Å. Contact holes 17 and 18 are formed by dry etching the oxide film 24 using the resist as a mask.

第3C図を参照して、CVD法によって2000Å程度の膜厚
でポリシリコン層が堆積される。このポリシリコン層を
レジストをマスクとしてドライエッチングすることによ
り、ストレージノード1が形成される。ストレージノー
ド1上にCVD法によって膜厚100Å程度の窒化膜を堆積す
ることによって、スタックトキャパシタ15の誘電体膜3
が形成される。誘電体膜3の上にCVD法によって2000Å
程度の膜厚でポリシリコン層が堆積される。このポリシ
リコン層をレジストをマスクとしてウェットエッチを行
なうことによって、セルプレート2が形成され、これに
よりスタックトキャパシタ15が形成される。
Referring to FIG. 3C, a polysilicon layer is deposited with a film thickness of about 2000 Å by the CVD method. The storage node 1 is formed by dry etching this polysilicon layer using a resist as a mask. By depositing a nitride film having a film thickness of about 100Å on the storage node 1 by the CVD method, the dielectric film 3 of the stacked capacitor 15 is formed.
Is formed. 2000 Å on the dielectric film 3 by CVD method
A polysilicon layer is deposited with a film thickness of about 100 nm. Wet etching is performed using the polysilicon layer as a mask to form the cell plate 2, and thus the stacked capacitor 15 is formed.

第3D図を参照して、スタックトキャパシタ15の上に厚
い層間絶縁膜22を堆積させる。層間絶縁膜22に対して、
レジストをマスクとしてドライエッチングを行なうこと
により、不純物領域5a上にコンタクトホール9が形成さ
れる。スパッタ法によってAlSi合金が層間絶縁膜22上の
全面に蒸着される。蒸着された金属に対し、レジストを
マスクとしてエッチングを行なうことにより、ビット線
8が形成される。低温のCVD法によって、チップ保護用
の窒化膜25がその上に形成される。
Referring to FIG. 3D, a thick interlayer insulating film 22 is deposited on the stacked capacitor 15. For the interlayer insulating film 22,
By performing dry etching using the resist as a mask, contact hole 9 is formed on impurity region 5a. An AlSi alloy is vapor-deposited on the entire surface of the interlayer insulating film 22 by the sputtering method. Bit line 8 is formed by etching the deposited metal using a resist as a mask. A nitride film 25 for chip protection is formed thereon by a low temperature CVD method.

以上の工程により、第1図に示される半導体集積回路
装置が製造される。
Through the above steps, the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1 is manufactured.

第4A図は、第24図の回路図で示されるCAMセルに本発
明の半導体集積回路装置の技術を適用した場合の、CAM
セルの模式的平面図である。第4B図は、第4A図に示され
るCAMセルの、左半分における素子の配置を表わすため
の、模式的平面図である。第4C図は、第4A図のCAMセル
の等価回路図である。第5図は第4A図のV−V方向の矢
視断面図である。第6図は、第4A図のVI−VI方向の矢視
断面図である。第7図は、第4A図の、VII−VII方向の矢
視断面図である。
FIG. 4A is a CAM when the technique of the semiconductor integrated circuit device of the present invention is applied to the CAM cell shown in the circuit diagram of FIG.
It is a schematic plan view of a cell. FIG. 4B is a schematic plan view showing the arrangement of elements in the left half of the CAM cell shown in FIG. 4A. FIG. 4C is an equivalent circuit diagram of the CAM cell of FIG. 4A. FIG. 5 is a sectional view taken along the line VV of FIG. 4A. FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4A. FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 4A.

第4A図〜第7図を参照して、本発明の第3の実施例と
してのCAMセルは、左右対称の平面形状を有する。このC
AMセルにおいては、P型半導体基板7上に、活性領域4
7、48を規定するための素子分離領域6が形成されてい
る。活性領域48には、N+不純物領域5a、5bがそれぞれ第
4A図における横方向に沿って形成されている。活性領域
47には、N+不純物領域5c、5d,5eが、それぞれ第4A図に
おける縦方向に沿って形成されている。
Referring to FIGS. 4A to 7, the CAM cell as the third embodiment of the present invention has a bilaterally symmetrical planar shape. This C
In the AM cell, the active region 4 is formed on the P-type semiconductor substrate 7.
Element isolation regions 6 for defining 7 and 48 are formed. In the active region 48, the N + impurity regions 5a and 5b are respectively formed.
It is formed along the lateral direction in FIG. 4A. Active area
In N 47, N + impurity regions 5c, 5d, and 5e are formed along the vertical direction in FIG. 4A.

不純物領域5a、5bの間の領域の半導体基板7の主表面
上には、横方向に延びるワード線10が、ゲート酸化膜を
隔てて形成されている。第4A図に示されているワード線
10′は、上方に隣接する他のCAMセルのワード線であ
る。活性領域47上の、不純物領域5cと不純物領域5dとの
間には、第4A図の縦方向に沿って蓄積電極14aが、ゼー
ト酸化膜を隔てて形成されている。活性領域47上の、不
純物領域5dと不純物領域5eとの間には、逆L字形の平面
形状を有するゲート電極34が、半導体基板7上にゲート
酸化膜を介して形成されている。
A word line 10 extending in the lateral direction is formed on the main surface of semiconductor substrate 7 in a region between impurity regions 5a and 5b with a gate oxide film therebetween. Word line shown in Figure 4A
10 'is a word line of another CAM cell adjacent to the upper side. A storage electrode 14a is formed on the active region 47 between the impurity region 5c and the impurity region 5d along the vertical direction in FIG. Between the impurity region 5d and the impurity region 5e on the active region 47, a gate electrode 34 having an inverted L-shaped planar shape is formed on the semiconductor substrate 7 via a gate oxide film.

蓄積ゲート電極14a、ゲート電極34および不純物領域5
b,5c,5d,5eの上方には、ポリシリコンからなるストレー
ジノード1が形成されている。ストレージノード1は、
コンタクトホール17を介して蓄積ゲート電極14aに、コ
ンタクトホール18を介して不純物領域5bに接続されてい
る。ストレージノード1の上には、誘電体膜3を隔て
て、ポリシリコンからなるセルプレート2が形成されて
いる。セルプレート2は、この半導体集積回路装置のCA
Mアレイが形成された部分の全面を覆って形成されてい
る。
Storage gate electrode 14a, gate electrode 34 and impurity region 5
A storage node 1 made of polysilicon is formed above b, 5c, 5d and 5e. Storage node 1
It is connected to the storage gate electrode 14a through the contact hole 17 and to the impurity region 5b through the contact hole 18. A cell plate 2 made of polysilicon is formed on the storage node 1 with a dielectric film 3 therebetween. The cell plate 2 is a CA of this semiconductor integrated circuit device.
It is formed so as to cover the entire surface where the M array is formed.

CAMセルの、活性領域47の端部の上方には、ポリシリ
コンからなる一致線19が横方向に延在して形成されてい
る。一致線19は、CAMセルの中央部において、上方に張
出している。CAMセルの左の端辺に沿った上部には、ポ
リシリコンからなるビット線8aが縦方向に延在して形成
されている。ビット線8aからは、活性領域48の上部に向
かって張出した接続用のビット線8a′が設けられてお
り、接続用ビット線8a′は、コンタクトホール32を介し
て不純物領域5aに接続されている。なお、コンタクトホ
ール32の周囲のセルプレート2においては、コンタクト
ホール32を形成するための開口部32が設けられている。
その他、必要な箇所においては、同様にセルプレート2
にはコンタクトをとるための開口部が形成されている。
ビット線8a′は、コンタクトホール27を介して活性領域
47の不純物領域5cに接続されている。
Above the edge of the active region 47 of the CAM cell, a matching line 19 made of polysilicon is formed extending in the lateral direction. The coincidence line 19 extends upward in the center of the CAM cell. A bit line 8a made of polysilicon is formed to extend vertically in the upper portion along the left edge of the CAM cell. A bit line 8a 'for connection extending from the bit line 8a toward the upper portion of the active region 48 is provided, and the connection bit line 8a' is connected to the impurity region 5a via the contact hole 32. There is. The cell plate 2 around the contact hole 32 is provided with an opening 32 for forming the contact hole 32.
In addition, the cell plate 2 is also used where necessary.
An opening for making a contact is formed in the.
The bit line 8a ′ is an active region through the contact hole 27.
It is connected to 47 impurity regions 5c.

一致線19は、コンタクトホール29を介して、活性領域
47の中央部、すなわち不純物領域5eに接続されている。
一致線19はまた、コンタクトホール28を介してゲート電
極34に接続されている。第4A図において、CAMセルの右
半分は、左半分と対称である。ただし、右半分における
各要素には、左半分における各要素の添字“a"の代わり
に、添字“b"が付加されている。
The matching line 19 is connected to the active region through the contact hole 29.
It is connected to the central portion of 47, that is, the impurity region 5e.
Matching line 19 is also connected to gate electrode 34 via contact hole 28. In FIG. 4A, the right half of the CAM cell is symmetrical to the left half. However, a subscript “b” is added to each element in the right half instead of the subscript “a” of each element in the left half.

第4B図、第4C図を特に参照して、ワード線10の下部に
は、Nチャネルトランジスタ11aが形成されている。蓄
積ゲート14aの下部には、Nチャネルトランジスタ12aが
形成されている。ゲート電極34の下部には、Nチャネル
トランジスタ13が形成されている。
With particular reference to FIGS. 4B and 4C, an N-channel transistor 11a is formed below the word line 10. An N-channel transistor 12a is formed below the storage gate 14a. The N-channel transistor 13 is formed below the gate electrode 34.

トランジスタ11aの一方の端子となっている不純物領
域5bは、コンタクトホール18、ストレージノード1、コ
ンタクトホール17を介してトランジスタ12aの蓄積ゲー
ト14aに接続されている。トランジスタ12aとトランジス
タ13のソースとは、不純物領域5dにおいて接続されてい
る。トランジスタ13のゲート電極、およびドレインは、
それぞれコンタクトホール28、不純物領域5eとコンタク
トホール29とを介して一致線19に接続されている。
Impurity region 5b, which is one terminal of transistor 11a, is connected to storage gate 14a of transistor 12a through contact hole 18, storage node 1, and contact hole 17. The sources of the transistor 12a and the transistor 13 are connected in the impurity region 5d. The gate electrode and drain of the transistor 13 are
The contact line 28, the impurity region 5e, and the contact hole 29 are connected to the matching line 19, respectively.

ストレージノード1および誘電体膜3、セルプレート
2とは、スタックトキャパシタ15aを形成している。し
たがって、第4A図に示されるCAMセルの等価回路図は、
第4C図に示されるものとなる。
The storage node 1, the dielectric film 3, and the cell plate 2 form a stacked capacitor 15a. Therefore, the equivalent circuit diagram of the CAM cell shown in FIG. 4A is
It will be as shown in Figure 4C.

第4C図に示されるCAMセルの等価回路図は、第24図に
示されるCAMセルの回路図と同等である。その動作は既
に説明されたとおりであり、ここでは繰返されない。
The equivalent circuit diagram of the CAM cell shown in FIG. 4C is equivalent to the circuit diagram of the CAM cell shown in FIG. The operation is as already described and will not be repeated here.

このCAMセルの特徴的な点は、ストレージノード1の
面積が、非常に広くとられているということである。こ
れは、ストレージノード1に、トランジスタ11aとトラ
ンジスタ12aの蓄積ゲート14aとを接続させる配線として
の機能を持たせることによって可能となった。すなわ
ち、独立の接続配線を設けることが不要であるため、ス
トレージノード1を非常に大きくとることが可能となっ
たのである。
The characteristic point of this CAM cell is that the area of the storage node 1 is very large. This is made possible by providing the storage node 1 with a function as a wiring for connecting the transistor 11a and the storage gate 14a of the transistor 12a. That is, since it is not necessary to provide an independent connection wiring, the storage node 1 can be made very large.

ストレージノード1の面積が広くなったことにより、
ストレージノード1に蓄積される電荷量は、従来のスタ
ックトキャパシタの場合と比較して飛躍的に増大してい
る。CAMセルの蓄積ゲート電極14aおよびキャパシタ15a
に蓄積される電荷量は十分に多く、さらに高集積化を進
めても十分信頼性の高い半導体集積回路装置を得ること
ができる。
Due to the larger area of the storage node 1,
The amount of charge stored in the storage node 1 has dramatically increased as compared with the case of the conventional stacked capacitor. CAM cell storage gate electrode 14a and capacitor 15a
The amount of electric charge stored in the semiconductor device is sufficiently large, and a semiconductor integrated circuit device having sufficiently high reliability can be obtained even if the degree of integration is further increased.

第8図には、本発明にかかる半導体集積回路装置の第
4の実施例としての、アナログ乗算器の簡略な回路図が
示されている。第9図は第8図の回路図をより詳細に示
す回路図である。第8図を参照して、アナログ乗算器は
クロック信号φ1に同期して、入力端子T1とノードNAと
の間を断続するためのスイッチSW1と、ノードNAと接地
電位GNDとの間に設けられ、クロック信号φ2に同期し
てその間を断続するためのスイッチSW2と、ノードNAに
一方電極が、他方電極がノードNBに接続されたキャパシ
タC1と、ノードNBと接地電位GNDとの間に設けられ、ク
ロック信号φ2に同期してその間を断続するためのスイ
ッチSW3と、ノードNBと、接地電位GNDとの間に設けられ
たキャパシタC2と、プラス入力がノードNBに、マイナス
入力が自身の出力に接続されたオペアンプOP1とを含
む。オペアンプOP1はボルテージフォロワ接続となって
おり、ノードNBの電位を出力Voutにそのまま出力する。
FIG. 8 shows a simplified circuit diagram of an analog multiplier as a fourth embodiment of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. FIG. 9 is a circuit diagram showing the circuit diagram of FIG. 8 in more detail. Referring to FIG. 8, the analog multiplier is provided between the switch SW1 for connecting and disconnecting the input terminal T1 and the node NA in synchronization with the clock signal φ1 and between the node NA and the ground potential GND. , A switch SW2 for connecting and disconnecting in synchronization with the clock signal φ2, a capacitor C1 whose one electrode is connected to the node NA and whose other electrode is connected to the node NB, and which are provided between the node NB and the ground potential GND. , A switch SW3 for connecting and disconnecting in synchronization with the clock signal φ2, a capacitor C2 provided between the node NB and the ground potential GND, a positive input to the node NB, and a negative input to its own output. And a connected operational amplifier OP1. The operational amplifier OP1 is a voltage follower connection and outputs the potential of the node NB to the output Vout as it is.

第8図に示されるアナログ乗算器の動作が以下に説明
される。第10図はクロック信号φ1、φ2と、入力端子
T1からの入力電圧Vin、オペアンプOP1の出力Voutの関係
を示すタイミング図である。第8図、第10図を参照し
て、まずクロック信号φ2が“H"となり、スイッチSW
2、SW3がオンする。これによりノードNANBの電位が共に
0Vとなる。このとき、Voutは0Vである。続いてクロック
信号φ2が“L"となる。これにより、スイッチSW2、SW3
がオフする。クロック信号φ1が“H"となり、スイッチ
SW1がオンする。入力電圧VinがノードNAに与えられる。
キャパシタC1の容量結合によって、ノードNBの電位は、
次式に示される値に変化する。
The operation of the analog multiplier shown in FIG. 8 is described below. Figure 10 shows clock signals φ1 and φ2 and input terminals
FIG. 6 is a timing diagram showing the relationship between the input voltage Vin from T1 and the output Vout of the operational amplifier OP1. Referring to FIGS. 8 and 10, first, the clock signal φ2 becomes “H”, and the switch SW
2, SW3 turns on. As a result, the potential of the node NANB is
It becomes 0V. At this time, Vout is 0V. Then, the clock signal φ2 becomes "L". This allows the switches SW2, SW3
Turns off. Clock signal φ1 goes to "H", switch
SW1 turns on. Input voltage Vin is applied to node NA.
Due to the capacitive coupling of the capacitor C1, the potential of the node NB becomes
It changes to the value shown in the following formula.

Vin×C1/(C1+C2) …(1) 前述のとおりオペアンプOP1はボルテージフォロワ接
続となっているため、ノードNBの電位はそのままVoutに
出力される。
Vin × C1 / (C1 + C2) (1) Since the operational amplifier OP1 is a voltage follower connection as described above, the potential of the node NB is directly output to Vout.

上述のアナログ乗算器において、キャパシタC1、C2の
容量が以下の関係にあるものとする。
In the above analog multiplier, it is assumed that the capacitors C1 and C2 have the following relationships.

C1=k×C2 …(2) このとき、VinとVoutとの関係は、以下のようにな
る。
C1 = k × C2 (2) At this time, the relationship between Vin and Vout is as follows.

Vout=Vin×k/(k+1) …(3) 式(3)から明らかなように、kの値を変化させるこ
とにより、入力電圧Vinに任意の係数をかけた出力電圧V
outを得ることができる。
Vout = Vin × k / (k + 1) (3) As is apparent from the equation (3), by changing the value of k, the output voltage V obtained by multiplying the input voltage Vin by an arbitrary coefficient.
You can get out.

第9図に示される回路図において、スイッチSW1とし
てはNチャネルトランジスタ35が用いられている。スイ
ッチSW2としてはNチャネルトランジスタ36が用いられ
ている。スイッチSW3としてはNチャネルトランジスタ3
7が用いられている。第9図の1点鎖線で囲まれた部分
は、オペアンプOP1を構成する。オペアンプOP1について
は、本発明に対して直接の関係を持たないため、その構
造および動作についての詳細な説明は省略される。但
し、オペアンプOP1はPチャネルトランジスタ49を含
み、そのゲートはノードNBに接続されていることは注意
される必要がある。なお、回路図中の基準電圧Vref1
は、オペアンプOP1中を流れる電流を制限するための基
準電圧として用いられる。
In the circuit diagram shown in FIG. 9, an N-channel transistor 35 is used as the switch SW1. An N-channel transistor 36 is used as the switch SW2. N-channel transistor 3 as the switch SW3
7 is used. The part surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 9 constitutes the operational amplifier OP1. Since the operational amplifier OP1 has no direct relation to the present invention, detailed description of its structure and operation is omitted. However, it should be noted that the operational amplifier OP1 includes the P-channel transistor 49, and its gate is connected to the node NB. The reference voltage Vref1 in the circuit diagram
Is used as a reference voltage for limiting the current flowing through the operational amplifier OP1.

第9図を参照して、点線で示された回路部分αは、ト
ランジスタ37、49と、キャパシタC2とを含み、第18図に
示される回路Aと類似の構成を有する。したがって、回
路部分αは、第1図に断面図が示されたような構造によ
り実現することができる。
Referring to FIG. 9, a circuit portion α shown by a dotted line includes transistors 37 and 49 and a capacitor C2, and has a configuration similar to that of circuit A shown in FIG. Therefore, the circuit portion α can be realized by the structure shown in the sectional view of FIG.

アナログ乗算器においては、キャパシタC1、C2、C3と
もかなり大きな容量が必要とされる。したがってそれら
が必要とする面積も大きい。本発明にかかる、接続配線
を兼ねるスタックトキャパシタを用いることにより、回
路部分αが占める面積を大幅に縮小することが可能とな
る。
In the analog multiplier, capacitors C1, C2, and C3 require considerably large capacitance. Therefore, they also require a large area. By using the stacked capacitor according to the present invention that also serves as the connection wiring, the area occupied by the circuit portion α can be significantly reduced.

オペアンプOP1の回路部分βにも、本発明にかかる半
導体集積回路装置の技術が適用できる。回路部分βは、
NチャネルトランジスタN1と、Pチャネルトランジスタ
P1と、キャパシタC3とを含む。キャパシタC3の一方電極
は、オペアンプOP1に含まれる他のNチャネルトランジ
スタ50の一方電極に接続されている。
The technique of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention can be applied to the circuit portion β of the operational amplifier OP1. The circuit part β is
N-channel transistor N1 and P-channel transistor
Includes P1 and capacitor C3. One electrode of the capacitor C3 is connected to one electrode of another N-channel transistor 50 included in the operational amplifier OP1.

NチャネルトランジスタN1のゲート電極は、Pチャネ
ルトランジスタ49の一方端子および、Nチャネルトラン
ジスタ50の一方端子に接続されている。Nチャネルトラ
ンジスタN1のドレインは接地電位Vssに、ソースはPチ
ャネルトランジスタP1のドレインに接続されている。
The gate electrode of the N-channel transistor N1 is connected to one terminal of the P-channel transistor 49 and one terminal of the N-channel transistor 50. The drain of the N-channel transistor N1 is connected to the ground potential Vss, and the source is connected to the drain of the P-channel transistor P1.

PチャネルトランジスタP1のソースは電源電圧Vccに
接続され、ゲートには基準電圧Vref1が印加されてい
る。キャパシタC3の他方電極はPチャネルトランジスタ
P1のドレインおよびNチャネルトランジスタN1のソース
に接続されている。PチャネルトランジスタP1とNチャ
ネルトランジスタN1の接続されている部分から出力電圧
Voutを得ることができる。
The source of the P-channel transistor P1 is connected to the power supply voltage Vcc, and the reference voltage Vref1 is applied to the gate. The other electrode of the capacitor C3 is a P-channel transistor
It is connected to the drain of P1 and the source of the N-channel transistor N1. Output voltage from the connected portion of P-channel transistor P1 and N-channel transistor N1
You can get Vout.

回路部分βにおいても、本発明にかかる半導体集積回
路装置の技術を適用することができる。第11図は、本発
明の技術を適用して回路βを実現したときのこの回路部
分の平面図である。第12図は、第11図のXII−XII方向の
矢視断面図である。第13図は、第11図のXIII−XIII方向
の矢視断面図である。第14図は、第11図のXIV−XIV方向
の矢視断面図である。
The technology of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention can also be applied to the circuit portion β. FIG. 11 is a plan view of this circuit portion when the circuit β is realized by applying the technique of the present invention. FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG. FIG. 13 is a sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. FIG. 14 is a sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.

第11図〜第14図を参照して、この半導体集積回路装置
は、P型半導体基板7を含み、半導体基板7の主表面は
半導体基板7上に形成されたN型ウェル38によって2つ
の領域に分割されている。
11 to 14, this semiconductor integrated circuit device includes a P-type semiconductor substrate 7, and the main surface of semiconductor substrate 7 is divided into two regions by N-type well 38 formed on semiconductor substrate 7. Is divided into

N型ウェル38の、N型ウェル38が形成されていない部
分との境界には、高濃度のN+不純物領域46がガードリン
グとして形成されている。N型ウェル38上の、N+不純物
領域46と隣接した部分には素子分離領域6bが設けられて
いる。N型ウェル38表面の、素子分離領域6bと所定の間
隔を隔てたところには、素子分離領域6aが形成され、素
子分離領域6bとの間に活性領域39を規定している。素子
分離領域6a上には、電源電圧Vccが与えられるポリシリ
コン配線層43が設けられており、その一部は活性領域39
上に突出している。
A high-concentration N + impurity region 46 is formed as a guard ring at the boundary between the N-type well 38 and a portion where the N-type well 38 is not formed. An element isolation region 6b is provided in a portion of the N-type well 38 adjacent to the N + impurity region 46. An element isolation region 6a is formed on the surface of the N-type well 38 at a predetermined distance from the element isolation region 6b, and an active region 39 is defined between the element isolation region 6a and the element isolation region 6b. A polysilicon wiring layer 43 to which a power supply voltage Vcc is applied is provided on the element isolation region 6a, a part of which is the active region 39.
Protruding above.

活性領域39上には、2つのPチャネルトランジスタP
1,P1′が形成されている。ポリシリコン配線層43の、活
性領域39上に突出した部分43′は、さらにN+不純物領域
46上まで延びており、コンタクトホールによってN+不純
物領域46に接続されている。素子分離領域6b上には、外
部から基準電圧Vref1が与えられるポリシリコン配線層4
1が設けられており、ポリシリコン配線層43′の両側に
沿うように、2つの突出した部分45、45′を形成してい
る。
Two P-channel transistors P are provided on the active region 39.
1, P1 'is formed. A portion 43 ′ of the polysilicon wiring layer 43 protruding above the active region 39 is further an N + impurity region.
It extends above 46 and is connected to N + impurity region 46 by a contact hole. A polysilicon wiring layer 4 to which a reference voltage Vref1 is externally applied is provided on the element isolation region 6b.
1 is provided, and two projecting portions 45, 45 'are formed along both sides of the polysilicon wiring layer 43'.

PチャネルトランジスタP1は、活性領域39上に形成さ
れたP+不純物領域39aと、不純物領域39aと間を隔てて形
成されたP+不純物領域39bと、不純物領域39a、39bの間
の半導体基板7の領域上に、ゲート酸化膜を介して形成
されたポリシリコン配線層45とを含む。ポリシリコン配
線層45は、PチャネルトランジスタP1のゲート電極であ
る。
The P-channel transistor P1 includes a P + impurity region 39a formed on the active region 39, a P + impurity region 39b formed between the impurity region 39a and the semiconductor substrate 7 between the impurity regions 39a and 39b. And a polysilicon wiring layer 45 formed via a gate oxide film. The polysilicon wiring layer 45 is the gate electrode of the P-channel transistor P1.

PチャネルトランジスタP1′は、活性領域39上に形成
されたP+不純物領域39cと、不純物領域39bと、不純物領
域39b、39cの間の領域の半導体基板7上にゲート酸化膜
を介して形成されたポリシリコン配線層45′とを含む。
ポリシリコン配線層45′は、トランジスタP1′のゲート
電極である。
The P-channel transistor P1 'is formed on the semiconductor substrate 7 in the region between the P + impurity region 39c formed on the active region 39, the impurity region 39b, and the impurity regions 39b and 39c via the gate oxide film. And a polysilicon wiring layer 45 '.
The polysilicon wiring layer 45 'is the gate electrode of the transistor P1'.

半導体基板7の主表面の、N型ウェル38が形成されて
いる以外の領域の表面上には、N型ウェル38との境界に
沿って形成された素子分離領域6cと、素子分離領域6cと
間隔を隔てて形成され、活性領域40を規定する素子分離
領域6dと、活性領域40上に形成された2つのNチャネル
トランジスタN1、N1′と、素子分離領域6dの上方に配置
され、接地電位Vssに接続されたポリシリコン配線層44
と、素子分離領域6c上に設けられ、第9図におけるPチ
ャネルトランジスタ49からの出力電圧V1が入力されるポ
リシリコン配線層42とが形成されている。
On the surface of the main surface of the semiconductor substrate 7 other than the region where the N-type well 38 is formed, an element isolation region 6c formed along the boundary with the N-type well 38 and an element isolation region 6c. An element isolation region 6d formed at a distance to define the active region 40, two N-channel transistors N1 and N1 'formed on the active region 40, and the element isolation region 6d are disposed above the element isolation region 6d. Polysilicon wiring layer 44 connected to Vss
And a polysilicon wiring layer 42 which is provided on the element isolation region 6c and to which the output voltage V1 from the P-channel transistor 49 in FIG. 9 is input.

ポリシリコン配線層44の一部は活性領域40上に突出し
てポリシリコン配線層44′を形成している。ポリシリコ
ン配線層42は、ポリシリコン配線層44′の両側に沿っ
て、活性領域40上に突出し、ポリシリコン配線層51、5
1′を形成している。
A part of the polysilicon wiring layer 44 projects above the active region 40 to form a polysilicon wiring layer 44 '. The polysilicon wiring layer 42 projects above the active region 40 along both sides of the polysilicon wiring layer 44 ', and the polysilicon wiring layers 51, 5 are formed.
Forming 1 '.

NチャネルトランジスタN1は、活性領域40上に形成さ
れたN+不純物領域40aと、不純物領域40aと間隔を隔てて
形成されたN+不純物領域40bと、不純物領域40a、40bと
の間の領域の半導体基板7上にゲート酸化膜を介して形
成されたポリシリコン配線層51とを含む。ポリシリコン
配線層51は、トランジスタN1のゲート電極である。
The N-channel transistor N1 includes an N + impurity region 40a formed on the active region 40, an N + impurity region 40b formed at a distance from the impurity region 40a, and a region between the impurity regions 40a and 40b. It includes a polysilicon wiring layer 51 formed on the semiconductor substrate 7 with a gate oxide film interposed therebetween. The polysilicon wiring layer 51 is the gate electrode of the transistor N1.

NチャネルトランジスタN1′は、活性領域40上に形成
されたN+不純物領域40cと、不純物領域40bと、不純物領
域40b、40cとの間の領域の半導体基板7上にゲート酸化
膜を介して形成されたポリシリコン配線層51′とを含
む。ポリシリコン配線層51′は、トランジスタN1′のゲ
ート電極である。ポリシリコン配線層44′は、コンタク
トホールによって不純物領域40bに接続されている。ポ
リシリコン配線層43′も、コンタクトホールによって不
純物領域39bに接続されている。
The N-channel transistor N1 'is formed on the semiconductor substrate 7 in a region between the N + impurity region 40c formed on the active region 40, the impurity region 40b, and the impurity regions 40b and 40c via a gate oxide film. And the polysilicon wiring layer 51 'is formed. The polysilicon wiring layer 51 'is the gate electrode of the transistor N1'. The polysilicon wiring layer 44 'is connected to the impurity region 40b by a contact hole. The polysilicon wiring layer 43 'is also connected to the impurity region 39b by a contact hole.

なお、本実施例においては、ガードリングがN型ウェ
ル38にのみ設けられている。しかしながら、N型ウェル
38以外の領域に、同様にガードリングが設けられてもよ
い。
In this embodiment, the guard ring is provided only on the N-type well 38. However, N-type well
Guard rings may be similarly provided in regions other than 38.

この半導体集積回路装置において特徴的なのは、P+
純物領域39a、39cと、N+不純物領域40a、40bとを接続す
るための配線として、キャパシタC3が用いられているこ
とである。キャパシタC3は、トランジスタP1、P1′、N
1、N1′上を覆い、コンタクトホールによってP+不純物
領域39a、39cと、N+不純物領域40a、40cとに接続された
ポリシリコンからなるストレージノード1と、ストレー
ジノード1上に形成された誘電体膜3と、誘電体膜3上
にストレージノード1を覆うように形成されたセルプレ
ート2とを含む。ストレージノード1は、Pチャネルト
ランジスタP1、P1′のドレインと、Nチャネルトランジ
スタN1、N1′のソースとを接続する配線としての役割を
果たしている。
A characteristic of this semiconductor integrated circuit device is that the capacitor C3 is used as a wiring for connecting the P + impurity regions 39a and 39c and the N + impurity regions 40a and 40b. The capacitor C3 is composed of transistors P1, P1 ', N
1. A storage node 1 made of polysilicon that covers P1, N1 ′ and is connected to P + impurity regions 39a and 39c and N + impurity regions 40a and 40c by contact holes, and a dielectric formed on the storage node 1. The body film 3 and the cell plate 2 formed on the dielectric film 3 so as to cover the storage node 1 are included. The storage node 1 serves as a wiring that connects the drains of the P-channel transistors P1 and P1 ′ and the sources of the N-channel transistors N1 and N1 ′.

一般的に、トランジスタP1、P1′、N1、N1′として
は、出力インピーダンスを低くするためにチャンネル幅
の大きいものが望ましい。さらに、前述のようにキャパ
シタC3の容量にも大きなものが要求される。そのため、
回路部分βを実現する際には、かなり大きな面積が必要
とされる。しかしながら、本発明の実施例に示されたよ
うに、ストレージノード1を配線として用いることによ
り、トランジスタと、スタックトキャパシタとを重ねて
設計することができる。
Generally, it is desirable that the transistors P1, P1 ', N1, N1' have a large channel width in order to reduce the output impedance. Further, as described above, a large capacitance is required for the capacitor C3. for that reason,
When realizing the circuit part β, a considerably large area is required. However, as shown in the embodiment of the present invention, by using the storage node 1 as a wiring, it is possible to design the transistor and the stacked capacitor in an overlapping manner.

第11図〜第14図に示されるように、ストレージノード
1はPチャネルトランジスタP1、P1′、Nチャネルトラ
ンジスタN1、N1′のすべてを覆って、非常に大きな面積
を獲得するように設計することができる。したがって、
各トランジスタのチャネル幅を十分大きくとることがで
きるとともに、キャパシタによる電荷の蓄積能力も十分
確保することができる。本実施例からも明らかなよう
に、本発明にかかる半導体集積回路装置によれば、より
高集積化を図ることが可能であって、しかも信頼性の高
い動作が期待できる半導体集積回路装置を実現すること
ができる。
As shown in FIGS. 11 to 14, the storage node 1 should be designed to cover all of the P-channel transistors P1 and P1 'and N-channel transistors N1 and N1' to obtain a very large area. You can Therefore,
The channel width of each transistor can be made sufficiently large, and the charge storage capability of the capacitor can be sufficiently ensured. As is clear from the present embodiment, the semiconductor integrated circuit device according to the present invention realizes a semiconductor integrated circuit device which can achieve higher integration and which can be expected to operate with high reliability. can do.

上述の実施例によって、本発明の思想の要点は明らか
になったことと思われる。しかしながら、本発明は上述
の実施例に限定されるわけではない。本発明は配線とし
て用いられる導体層を積極的にキャパシタとして利用す
るものであって、キャパシタが必要とされる幅広い種類
の回路に応用することが可能である。
It is considered that the gist of the idea of the present invention has been clarified by the above-described embodiment. However, the invention is not limited to the embodiments described above. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention positively uses a conductor layer used as wiring as a capacitor, and can be applied to a wide variety of circuits that require a capacitor.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる半導
体集積回路装置においては、第1の導電領域と第2の導
電領域とは、第1の導電層によって電気的に接続され
る。第1の導電層は同時に第2の導電層とともに容量素
子を形成する。
[Effects of the Invention] As apparent from the above description, in the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the first conductive region and the second conductive region are electrically connected by the first conductive layer. It The first conductive layer simultaneously forms a capacitive element together with the second conductive layer.

容量素子の一部である第1の導電層が配線としても利
用されることにより、独立の接続配線が不要となり、第
1の導電層と第2の導電層とを十分広い面積にわたり形
成することが可能となる。独立の配線を設けるために必
要なスペースも省略することができる。したがって、容
量素子に蓄積される電荷量をより多くすることができ
る。かつ、半導体集積回路装置の面積を減少させること
も可能である。容量素子の蓄積電荷量が増加することに
より、容量素子を用いる半導体集積回路装置の動作の信
頼性は向上し、かつ半導体集積回路装置のより一層の高
集積化をすることが可能となる。
Since the first conductive layer which is a part of the capacitor is also used as a wiring, an independent connection wiring is not required, and the first conductive layer and the second conductive layer can be formed over a sufficiently large area. Is possible. The space required for providing independent wiring can also be omitted. Therefore, the amount of charge accumulated in the capacitor can be increased. Moreover, the area of the semiconductor integrated circuit device can be reduced. By increasing the amount of charge stored in the capacitor, the reliability of the operation of the semiconductor integrated circuit device using the capacitor is improved, and the semiconductor integrated circuit device can be further highly integrated.

すなわち、さらに高集積化することが可能で、しかも
信頼性高く動作可能な、容量素子を有する半導体集積回
路装置を提供することができる。
That is, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit device having a capacitive element which can be highly integrated and can operate with high reliability.

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

第1図は本発明の一実施例の半導体集積回路装置の構造
を表わす要部の断面図であり、 第2図は本発明の第2の実施例の半導体集積回路装置の
要部の断面図であり、 第3A図〜第3D図は、第1図に示される半導体集積回路装
置の製造工程を示す断面図であり、 第4A図は本発明の第3の実施例のCAMセルの一部破断し
た平面図であり、 第4B図は第4A図の左半分における素子の配置を表わすた
めの模式的平面図であり、 第4C図は第4A図のCAMセルの等価回路図であり、 第5図は第4A図のV−V方向の矢視断面図であり、 第6図は第4A図のVI−VI方向の矢視断面図であり、 第7図は第4A図のVII−VII方向の矢視断面図であり、 第8図は本発明の第4の実施例のアナログ乗算器の簡略
化された回路図であり、 第9図は第8図に示されるアナログ乗算器のより詳細な
回路図であり、 第10図は第8図、第9図に示されるアナログ乗算器の動
作を表わすためのタイミング図であり、 第11図は本発明の第4の実施例のアナログ乗算器の要部
を示す平面図であり、 第12図は第11図のXII−XII方向の矢視断面図であり、 第13図は第11図のXIII−XIII方向の矢視断面図であり、 第14図は第11図のXIV−XIV方向の矢視断面図であり、 第15図は従来のDRAMセルの構造を表わす断面図であり、 第16図は従来のDRAMセルの等価回路図であり、 第17図は、3トランジスタDRAMセルの等価回路図であ
り、 第18図は、キャパシタを有する3トランジスタDRAMセル
の等価回路図であり、第19図は、第18図に示される回路
の要部の拡大回路図であり、 第20図は、第19図に示される回路図に相当する従来の半
導体集積回路装置の断面図であり、 第21図は、CAMのブロック図であり、 第22図はCAMアレイにおけるCAMセルの配置を表わす模式
的平面図であり、 第23図は、CAMセルの等価回路図であり、 第24図は、キャパシタを有するCAMセルの等価回路図で
あり、 第25図〜第30図は、CAMセルの動作を表わす模式図であ
り、 第31図は従来の半導体集積回路装置の断面図である。 図中、1はストレージノード、2はセルプレート、3は
誘電体膜、4、4a、4bはトランスファゲート、7はP型
半導体基板、8、8aはビット線、8bは反転ビット線、10
はワード線、11、11a、11b、12、12a、12b、13はNチャ
ネルトランジスタ、14、14a、14bは蓄積ゲート、15、15
a、15bはスタックトキャパシタ、19は一致線、20はCAM
セルを表わす。 なお、図中、同一符号は同一、または相当箇所を示す。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing a structure of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention. 3A to 3D are sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1, and FIG. 4A is a part of a CAM cell of a third embodiment of the present invention. FIG. 4B is a broken plan view, FIG. 4B is a schematic plan view showing the arrangement of elements in the left half of FIG. 4A, and FIG. 4C is an equivalent circuit diagram of the CAM cell of FIG. 4A. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 4A, FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. 4A, and FIG. 7 is taken along line VII-VII of FIG. 4A. FIG. 8 is a sectional view taken in the direction of the arrow, FIG. 8 is a simplified circuit diagram of the analog multiplier of the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a schematic diagram of the analog multiplier shown in FIG. The details 10 is a timing diagram showing the operation of the analog multiplier shown in FIGS. 8 and 9, and FIG. 11 is an analog multiplier of the fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a plan view showing an essential part of FIG. 12, FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG. 11, and FIG. 13 is a sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. 14 is a sectional view taken along the line XIV-XIV in FIG. 11, FIG. 15 is a sectional view showing the structure of a conventional DRAM cell, and FIG. 16 is an equivalent circuit diagram of the conventional DRAM cell. Yes, FIG. 17 is an equivalent circuit diagram of a three-transistor DRAM cell, FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of a three-transistor DRAM cell having a capacitor, and FIG. 19 is a circuit diagram of the circuit shown in FIG. 20 is an enlarged circuit diagram of a main part, FIG. 20 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor integrated circuit device corresponding to the circuit diagram shown in FIG. 19, and FIG. 21 is a CAM. FIG. 22 is a block diagram, FIG. 22 is a schematic plan view showing the arrangement of CAM cells in a CAM array, FIG. 23 is an equivalent circuit diagram of the CAM cells, and FIG. 24 is a CAM cell having a capacitor. FIG. 25 is an equivalent circuit diagram, FIGS. 25 to 30 are schematic diagrams showing the operation of the CAM cell, and FIG. 31 is a sectional view of a conventional semiconductor integrated circuit device. In the drawing, 1 is a storage node, 2 is a cell plate, 3 is a dielectric film, 4, 4a and 4b are transfer gates, 7 is a P-type semiconductor substrate, 8 and 8a are bit lines, 8b is an inverted bit line, 10
Is a word line, 11, 11a, 11b, 12, 12a, 12b, 13 are N-channel transistors, 14, 14a, 14b are storage gates, 15, 15
a, 15b are stacked capacitors, 19 is a matching line, 20 is CAM
Represents a cell. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11C 11/34 352 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G11C 11/34 352 Z

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】主表面を有する半導体基板と、 前記主表面上に形成される第1の導電領域と、 前記主表面上に、前記第1の導電領域と間を隔てて形成
され、かつ前記第1の導電領域と電気的に接続されるべ
き第2の導電領域と、 前記第1の導電領域および第2の導電領域に接続された
容量素子とを含み、 前記容量素子は、 前記第1の導電領域と第2の導電領域とを電気的に接続
するための第1の導電層と、 前記第1の導電層の上に形成された誘電体膜と、 前記誘電体膜上に形成された第2の導電層とを含む半導
体集積回路装置。
1. A semiconductor substrate having a main surface, a first conductive region formed on the main surface, a first conductive region formed on the main surface with a space between the first conductive region, and A second conductive region to be electrically connected to the first conductive region; and a capacitive element connected to the first conductive region and the second conductive region, wherein the capacitive element is the first conductive region. A first conductive layer for electrically connecting the conductive region and the second conductive region, a dielectric film formed on the first conductive layer, and a dielectric film formed on the dielectric film. And a second conductive layer.
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