JP2001244433A - Dram and its manufacturing method - Google Patents

Dram and its manufacturing method

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JP2001244433A
JP2001244433A JP2000052244A JP2000052244A JP2001244433A JP 2001244433 A JP2001244433 A JP 2001244433A JP 2000052244 A JP2000052244 A JP 2000052244A JP 2000052244 A JP2000052244 A JP 2000052244A JP 2001244433 A JP2001244433 A JP 2001244433A
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forming
film
substrate
trench
polysilicon film
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Kajun Sho
家順 蕭
Chiyui Ri
智▲ユイ▼ 李
Choshaku Go
兆爵 呉
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TAIWAN MAOXI ELECTRONIC CO Ltd
Siemens AG
Promos Technologies Inc
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TAIWAN MAOXI ELECTRONIC CO Ltd
Siemens AG
Promos Technologies Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DRAM and its manufacturing method whereby the layout area of its memory cells is saved to make increasable the integration density of its memory cells. SOLUTION: In the manufacturing method of the DRAM, after forming its trenches in a substrate 500, a vertical type transistor and a trench capacitor 400a (400b) are so provided as to form them respectively in the upper and lower portions of each trench.

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】本発明はDRAM(Dynamic
Random Access Memory)およびその製造方法に関し、特
に垂直トランジスタとトレンチキャパシタのDRAMお
よびその製造方法に関する。
The present invention relates to a DRAM (Dynamic).
More particularly, the present invention relates to a DRAM of a vertical transistor and a trench capacitor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1に示すように、DRAM素子のメモ
リ単位は、転移トランジスタTと保存キャパシタCを組
合せたものである。転移トランジスタTのソースCSは
対応するビット線BLに接続し、ドレインは保存キャパ
シタCの保存電極100に接続し、ゲートGCは対応す
るワード線WLに接続する。保存キャパシタCの対向電
極102は固定電圧源に接続する。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 1, a memory unit of a DRAM device is a combination of a transfer transistor T and a storage capacitor C. The source CS of the transfer transistor T is connected to the corresponding bit line BL, the drain is connected to the storage electrode 100 of the storage capacitor C, and the gate GC is connected to the corresponding word line WL. The counter electrode 102 of the storage capacitor C is connected to a fixed voltage source.

【0003】DRAM構造は主にスタック式キャパシタ
と、トレンチキャパシタの2つに分けられる。スタック
式キャパシタにしてもトレンチキャパシタにしても、半
導体素子サイズの最小化のニーズに合わせて、その製造
技術の困難度は徐々に高まってきている。
[0003] The DRAM structure is mainly divided into two types: a stacked capacitor and a trench capacitor. Regardless of whether the capacitor is a stacked capacitor or a trench capacitor, the difficulty of manufacturing technology thereof is gradually increasing in accordance with the need for minimizing the size of a semiconductor device.

【0004】図2のレイアウト図および図3の断面図
(図2のIII−III線断面図)に示すように、トレンチキ
ャパシタを有するDRAMは、ワード線WLとソース/
ドレイン300、および一つのトレンチキャパシタDT
を含む水平方向のトランジスタで、半導体基板302上
に形成される。ソース/ドレイン300はビット線接触
窓CBでビット線BLと電気的に接続される。
As shown in a layout diagram of FIG. 2 and a sectional view of FIG. 3 (a sectional view taken along the line III-III of FIG. 2), a DRAM having a trench capacitor has a word line WL and a source / source line.
Drain 300 and one trench capacitor DT
And is formed on the semiconductor substrate 302. Source / drain 300 is electrically connected to bit line BL at bit line contact window CB.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、水平方向のト
ランジスタは全体のメモリ単位AAに相当する大きさを
占有するため、DRAMメモリセルの縮小程度を制限
し、メモリセル配列の密度(集積度)を増加させること
を困難にした。
However, since the transistors in the horizontal direction occupy a size corresponding to the entire memory unit AA, the degree of reduction in DRAM memory cells is limited, and the density (integration degree) of the memory cell array is limited. Made it difficult to increase.

【0006】上述のトレンチキャパシタを有するDRA
Mメモリ単位のレイアウトはワード線ペアー構造で、ト
レンチキャパシタDT上のワード線は受動ワード線、ト
レンチキャパシタDTと隣り合うワード線はアクティブ
ワード線である。そのため一個のメモリ単位は2ワード
線ピッチ×1ビット線ピッチの面積を占有した。全体の
形状が長方形のメモリ単位はDRAMメモリセルのレイ
アウト方式を制限するため、半導体の製造線幅をより小
さくする要求に答えることができなかった。
DRA having trench capacitor as described above
The layout of the M memory unit has a word line pair structure, in which the word line on the trench capacitor DT is a passive word line, and the word line adjacent to the trench capacitor DT is an active word line. Therefore, one memory unit occupies an area of 2 word line pitch × 1 bit line pitch. Since a memory unit having a rectangular shape as a whole restricts a layout method of a DRAM memory cell, it has not been possible to meet a demand for a smaller semiconductor manufacturing line width.

【0007】本発明の目的は、水平方向のトランジスタ
を垂直トランジスタに代えて、メモリセルのレイアウト
面積を節約して、集積度を増加することができるDRA
Mおよびその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to replace a horizontal transistor with a vertical transistor, thereby saving the layout area of the memory cell and increasing the degree of integration of the DRA.
M and its manufacturing method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のDRAMの製造
方法は、基板にトレンチを形成する工程と、前記トレン
チ中に十分に深く、保存電極とキャパシタ誘電体膜と上
電極からなるトレンチキャパシタを形成する工程と、前
記トレンチ中に前記上電極に導通接続して第1ポリシリ
コン膜を形成し、この第1ポリシリコン膜と隣接する基
板側壁にドーピング領域を垂直トランジスタのソースと
して形成する工程と、前記トレンチ中に前記第1ポリシ
リコン膜と絶縁して、かつゲート酸化膜により基板側壁
と絶縁してゲートとしての第2ポリシリコン膜を形成す
る工程と、前記第2ポリシリコン膜より上の基板表面部
分にドーピングにより垂直トランジスタのコモンドレイ
ンを形成する工程と、前記基板上にワード線を前記コモ
ンドレインと平行の方向で、かつ前記トレンチキャパシ
タ上にて形成し、ゲート接触窓により前記第2ポリシリ
コン膜と導通接続する工程と、前記基板上にビット線を
前記ワード線と垂直の方向で形成し、ビット線接触窓に
より前記コモンドレインと導通接続する工程とを具備す
ることを特徴とする。
A method of manufacturing a DRAM according to the present invention comprises the steps of forming a trench in a substrate and forming a trench capacitor having a storage electrode, a capacitor dielectric film and an upper electrode sufficiently deep in the trench. Forming a first polysilicon film in the trench in conductive connection with the upper electrode, and forming a doping region as a source of a vertical transistor on a side wall of the substrate adjacent to the first polysilicon film; Forming a second polysilicon film as a gate in the trench insulated from the first polysilicon film and insulated from a side wall of the substrate by a gate oxide film; Forming a common drain of a vertical transistor by doping on a substrate surface portion, and forming a word line on the substrate in parallel with the common drain. Forming a bit line on the substrate in a direction perpendicular to the word line, and forming a bit line on the substrate in a direction perpendicular to the word line; Electrically connecting the common drain with a contact window.

【0009】本発明のDRAMは、トレンチキャパシ
タ、垂直トランジスタ、ワード線およびビット線を有
し、トレンチキャパシタは、基板のトレンチ内に形成し
た上電極と、この上電極の周囲を包囲するキャパシタ誘
電体膜と、このキャパシタ誘電体膜を包囲する保存電極
とからなり、垂直トランジスタは、前記トレンチ内に形
成されて、絶縁膜で前記上電極と絶縁されたゲートと、
このゲートと前記上電極間の前記基板に形成され、前記
上電極と導通接続されるソースと、前記ゲートより上の
基板表面部分に形成されたコモンドレインとからなり、
ワード線は、前記コモンドレインと平行の方向に配置さ
れて基板表面の隔離構造上に形成され、ゲート接触窓に
より前記ゲートと導通接続され、ビット線は、基板上を
覆う絶縁膜上に形成されて前記ワード線と垂直の方向に
配列され、ビット線接触窓により前記コモンドレインと
導通接続されることを特徴とする。
The DRAM of the present invention has a trench capacitor, a vertical transistor, a word line and a bit line. The trench capacitor has an upper electrode formed in a trench of a substrate and a capacitor dielectric surrounding the upper electrode. A film, and a storage electrode surrounding the capacitor dielectric film, a vertical transistor is formed in the trench, and a gate insulated from the upper electrode by an insulating film;
A source formed on the substrate between the gate and the upper electrode, electrically connected to the upper electrode, and a common drain formed on the surface of the substrate above the gate;
The word line is formed on the isolation structure on the substrate surface in a direction parallel to the common drain, is electrically connected to the gate by a gate contact window, and the bit line is formed on an insulating film covering the substrate. And arranged in a direction perpendicular to the word line, and electrically connected to the common drain through a bit line contact window.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面を参照して説明する。図4は本発明の実施の形態
のDRAMのレイアウト図、図5ないし図9は図4のIV
−IV線断面図で前記DRAMを製造工程順に示す図であ
る。まず図5ないし図9を参照して本発明のDRAMの
製造方法の実施の形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a layout diagram of a DRAM according to an embodiment of the present invention, and FIGS.
FIG. 4 is a diagram illustrating the DRAM in a manufacturing process order along a line IV-IV. First, an embodiment of a method of manufacturing a DRAM according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0011】図5(A)に示すように、まず基板500
上に順次にパッド酸化膜502とハードマスク膜504
を形成し、続いてフォトリソグラフィ・エッチング法で
ハードマスク膜504を定義して、ハードマスク膜50
4に開口を形成する(図では省略)。その後、ハードマ
スク膜504をマスクとして、開口に沿って異方性エッ
チング法で基板500をエッチングして、左右一対トレ
ンチ506を形成する。ここで、パッド酸化膜502
は、熱酸化法で形成した酸化薄膜等で、基板500とハ
ードマスク膜504間の付着力を高める。ハードマスク
膜504は、化学気相堆積法等で形成した窒化シリコン
膜である。また、トレンチ506の形状は図および上述
製造工程で提示したものに限定されるものではなく、そ
の他の製造工程を利用して瓶状(bottle-shape)のトレ
ンチを形成してもよい。
[0011] As shown in FIG.
A pad oxide film 502 and a hard mask film 504 are sequentially formed thereon.
Then, a hard mask film 504 is defined by a photolithography etching method, and the hard mask film 50 is formed.
An opening is formed in 4 (not shown in the figure). Thereafter, using the hard mask film 504 as a mask, the substrate 500 is etched along the opening by anisotropic etching to form a pair of left and right trenches 506. Here, the pad oxide film 502
Is an oxide thin film or the like formed by a thermal oxidation method, and increases the adhesive force between the substrate 500 and the hard mask film 504. The hard mask film 504 is a silicon nitride film formed by a chemical vapor deposition method or the like. Further, the shape of the trench 506 is not limited to the shape shown in the drawings and the above-described manufacturing process, and a bottle-shaped trench may be formed by using another manufacturing process.

【0012】次に、図5(A)に示すように、トレンチ
506底部の基板500側壁に保存電極508を形成し
て、トレンチキャパシタの保存電極をつくる。保存電極
508は、ドーピング酸化膜(図では省略)をトレンチ
506底部に形成した後、基板500に対して熱処理工
程を進めて、ドーピング酸化膜中の不純物イオンをトレ
ンチ506底部の基板500に側壁に拡散させて形成す
る。その後、ドーピング酸化膜を除去する。保存電極5
08を形成した後、トレンチ506底部側壁上に窒化物
/酸化物等のキャパシタ誘電体膜510を形成して、保
存電極508をカバーする。その後、トレンチ506中
に導電膜514を形成するが、それはトレンチ506中
に充填してハードマスク膜504の表面まで延伸する。
導電膜514は化学気相堆積法等で形成したドーピング
ポリシリコン膜である。
Next, as shown in FIG. 5A, a storage electrode 508 is formed on the side wall of the substrate 500 at the bottom of the trench 506 to form a storage electrode for a trench capacitor. After forming a doped oxide film (not shown) at the bottom of the trench 506, the storage electrode 508 is subjected to a heat treatment process on the substrate 500 so that impurity ions in the doped oxide film are formed on the side wall of the substrate 500 at the bottom of the trench 506. It is formed by diffusion. After that, the doping oxide film is removed. Storage electrode 5
After forming 08, a capacitor dielectric film 510 such as nitride / oxide is formed on the bottom sidewall of the trench 506 to cover the storage electrode 508. Thereafter, a conductive film 514 is formed in the trench 506, which fills the trench 506 and extends to the surface of the hard mask film 504.
The conductive film 514 is a doped polysilicon film formed by a chemical vapor deposition method or the like.

【0013】続いて、図5(B)に示すように、導電膜
514に凹所516を形成して、トレンチ506中にキ
ャパシタ誘電体膜510の高度と同じ高さまで導電膜5
14aを充填することにより、左右一対のトレンチキャ
パシタの上電極(対向電極)514aを形成する。この
上電極514aの形成は、より詳細に説明すると、化学
機械研磨法等で導電膜514をハードマスク膜504ま
で研磨し、さらにドライエッチング或いはウエットエッ
チング法で導電膜514をトレンチ506内の所定高さ
までエッチングすることにより行われる。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a recess 516 is formed in the conductive film 514 and the conductive film 5 is formed in the trench 506 to the same height as the capacitor dielectric film 510.
The upper electrode (opposite electrode) 514a of the pair of left and right trench capacitors is formed by filling with 14a. More specifically, the formation of the upper electrode 514a is performed by polishing the conductive film 514 to the hard mask film 504 by a chemical mechanical polishing method or the like, and furthermore, forming the conductive film 514 in the trench 506 at a predetermined height by dry etching or wet etching. This is done by etching.

【0014】続いて、図5(B)に示すように、上電極
514a以上で、キャパシタ誘電体膜510によりカバ
ーされていないトレンチ506側壁に、化学気相堆積法
等で形成したカラー酸化膜(collar oxide layer)等の
カラー絶縁膜512を形成する。このとき、上電極51
4aの上面にもカラー酸化膜が形成されるので、そのカ
ラー酸化膜を除去して、トレンチ506の側壁をカバー
するカラー絶縁膜512のみとする。その後、上電極5
14a上に再び導電膜515を充填する。この導電膜5
15はハードマスク膜504の表面まで延伸する。導電
膜515は化学気相堆積法等で形成したドーピングシリ
コン膜である。その後、化学機械研磨法等で導電膜51
5をハードマスク膜504まで研磨し、さらにドライエ
ッチング或いはウエットエッチングで導電膜515をト
レンチ506内の所定高度までエッチングすることによ
り、図5(B)に示すような導電膜515、すなわち上
電極514aの高さを少し高め、基板500とは周囲の
カラー絶縁膜512で絶縁された導電膜515を形成す
る。その後、導電膜515部分以外のカラー絶縁膜51
2も除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a collar oxide film (formed by a chemical vapor deposition method or the like) is formed on the side wall of the trench 506 which is not covered by the capacitor dielectric film 510 above the upper electrode 514a. A color insulating film 512 such as a collar oxide layer) is formed. At this time, the upper electrode 51
Since the collar oxide film is also formed on the upper surface of 4a, the collar oxide film is removed to leave only the collar insulating film 512 covering the side wall of the trench 506. Then, the upper electrode 5
The conductive film 515 is filled again on 14a. This conductive film 5
15 extends to the surface of the hard mask film 504. The conductive film 515 is a doped silicon film formed by a chemical vapor deposition method or the like. Thereafter, the conductive film 51 is formed by a chemical mechanical polishing method or the like.
5 is polished to a hard mask film 504, and furthermore, the conductive film 515 is etched to a predetermined height in the trench 506 by dry etching or wet etching, so that the conductive film 515 as shown in FIG. Is slightly increased, and a conductive film 515 insulated from the substrate 500 by the surrounding collar insulating film 512 is formed. After that, the color insulating film 51 other than the conductive film 515 portion
2 is also removed.

【0015】次に、図6(A)に示すように、導電膜5
15とカラー絶縁膜512上に第1ポリシリコン膜51
8を形成して、この第1ポリシリコン膜518を導電膜
515と連続させ、かつこの第1ポリシリコン膜518
でトレンチ506内を適当な高度まで埋める。この第1
ポリシリコン膜518は、トレンチ506内にポリシリ
コンを充填してから、化学機械研磨法とエッチングによ
り、ポリシリコンに導電膜515のエッチング深さより
浅い凹所520を形成することにより形成される。続い
て、第1ポリシリコン膜518に対して不純物イオン打
ち込みを行って第1ポリシリコン膜518をドーピング
ポリシリコンとする。その後、熱処理工程を行って第1
ポリシリコン膜518から隣接の基板500側壁に不純
物を拡散させることにより、ドーピング領域522を形
成する。このドーピング領域522を左右一対の垂直ト
ランジスタのソースとする。
Next, as shown in FIG.
15 and a first polysilicon film 51 on the collar insulating film 512.
8, the first polysilicon film 518 is made continuous with the conductive film 515, and the first polysilicon film 518 is formed.
To fill the trench 506 to an appropriate height. This first
The polysilicon film 518 is formed by filling the trench 506 with polysilicon and then forming a recess 520 in the polysilicon which is shallower than the etching depth of the conductive film 515 by chemical mechanical polishing and etching. Subsequently, impurity ions are implanted into the first polysilicon film 518 to turn the first polysilicon film 518 into doped polysilicon. Thereafter, a heat treatment step is performed to
An impurity is diffused from the polysilicon film 518 to the side wall of the adjacent substrate 500 to form a doping region 522. This doping region 522 is used as a source of a pair of left and right vertical transistors.

【0016】続いて図6(A)に示すように、凹所52
0(第1ポリシリコン膜518上のトレンチ506)で
露出している基板500側壁にカバー膜524を形成す
る。このカバー膜524は、化学気相堆積法等で表面段
差に沿って窒化シリコン膜を形成した後、この窒化シリ
コン膜をエッチバックして、ハードマスク膜504と第
1ポリシリコン膜518上で窒化シリコン膜を除去する
一方、凹所520で露出している基板500側壁には窒
化シリコン膜を残すことにより形成される。このとき、
窒化シリコン膜形成前に、基板500側壁に酸化薄膜
(図では省略)を形成して、基板500側壁とカバー膜
524間の付着力を高めるようにしてもよい。
Subsequently, as shown in FIG.
A cover film 524 is formed on the side wall of the substrate 500 exposed at 0 (the trench 506 on the first polysilicon film 518). The cover film 524 is formed by forming a silicon nitride film along a surface step by a chemical vapor deposition method or the like, and then etching back the silicon nitride film to form a nitride film on the hard mask film 504 and the first polysilicon film 518. This is formed by removing the silicon film and leaving the silicon nitride film on the side wall of the substrate 500 exposed at the recess 520. At this time,
Before the formation of the silicon nitride film, an oxide thin film (omitted in the drawing) may be formed on the side wall of the substrate 500 to increase the adhesion between the side wall of the substrate 500 and the cover film 524.

【0017】次に、酸素の入っている炉中で熱処理工程
等を行うことにより、図6(B)に示すように、露出し
た第1ポリシリコン膜518の表面に酸化膜518b
(絶縁膜)を形成して、この酸化膜518bをゲートと
ソース絶縁隔離に用いる。このとき、図6(A)に示す
ように第1ポリシリコン膜518上の基板500の側壁
にはカバー膜524があるため、酸化膜518bの熱処
理工程を進める時、凹所520中の基板500の側壁が
酸化されることは防止される。その後、カバー膜524
を除去して、凹所520の基板側壁520aを再び露出
させる。
Next, by performing a heat treatment step or the like in a furnace containing oxygen, an oxide film 518b is formed on the exposed surface of the first polysilicon film 518 as shown in FIG.
(Insulating film) is formed, and this oxide film 518b is used for gate and source insulation isolation. At this time, as shown in FIG. 6A, since the cover film 524 is on the side wall of the substrate 500 on the first polysilicon film 518, when the heat treatment process of the oxide film 518b is performed, the substrate 500 in the recess 520 is not formed. Is prevented from being oxidized. Then, the cover film 524
Is removed, and the substrate side wall 520a of the recess 520 is exposed again.

【0018】その後、露出した凹所520の側壁520
a表面に犠牲酸化薄膜(図示せず)を形成する。その
後、犠牲酸化薄膜を通して側壁520aに対してイオン
打ち込み(チャネル打込み)を実施して、側壁520a
の部分に垂直トランジスタのチャネルをつくる。その
際、チャネル打込みは、例えば側壁520aに対して傾
斜角度を有するイオン打ち込みである。その後、犠牲酸
化薄膜を除去した後、再び基板500に対して熱酸化の
ステップを進めて、露出した側壁520a表面に図7
(A)に示すようにゲート酸化膜526を形成する。
Thereafter, the side wall 520 of the exposed recess 520 is formed.
A sacrificial oxide thin film (not shown) is formed on the surface a. Thereafter, ion implantation (channel implantation) is performed on the side wall 520a through the sacrificial oxide thin film, and the side wall 520a is formed.
Create a vertical transistor channel in the section. At this time, the channel implantation is, for example, ion implantation having an inclination angle with respect to the side wall 520a. Thereafter, after the sacrificial oxide thin film is removed, the thermal oxidation step is again performed on the substrate 500, and the exposed surface of the side wall 520a is formed as shown in FIG.
A gate oxide film 526 is formed as shown in FIG.

【0019】次に、図7(A)に示すように、凹所52
0中に、表面が基板500の表面500aより低い第2
ポリシリコン膜528を形成する。この第2ポリシリコ
ン膜528は、凹所520内にポリシリコン膜を堆積さ
せた後、そのポリシリコン膜に対して化学機械研磨或い
はエッチングなどのステップを行い、ポリシリコン膜中
に凹所530を形成することにより形成される。この第
2ポリシリコン膜528は凹所520内を適当な高さま
で充填して垂直トランジスタのゲートとなる。この第2
ポリシリコン膜528と基板表面500a間では、ゲー
ト酸化膜526が露出する。この第2ポリシリコン膜5
28はゲート酸化膜526により基板500と隔離さ
れ、酸化膜518bにより第1ポリシリコン膜518と
絶縁される。
Next, as shown in FIG.
0, the second surface is lower than the surface 500a of the substrate 500;
A polysilicon film 528 is formed. After depositing a polysilicon film in the recess 520, the second polysilicon film 528 is subjected to a step such as chemical mechanical polishing or etching on the polysilicon film to form a recess 530 in the polysilicon film. It is formed by forming. The second polysilicon film 528 fills the recess 520 to an appropriate height and becomes the gate of the vertical transistor. This second
The gate oxide film 526 is exposed between the polysilicon film 528 and the substrate surface 500a. This second polysilicon film 5
28 is isolated from the substrate 500 by the gate oxide film 526, and is insulated from the first polysilicon film 518 by the oxide film 518b.

【0020】その後、図4と図7(B)に示すように、
基板500の表面側を選択的に隔離構造532とするこ
とにより、二つのトレンチキャパシタ400a、400
bと二つの垂直トランジスタの能動領域402を定義す
る。この際、隔離構造532は、例えばまずフォトリソ
グラフィ・エッチングでハードマスク膜504、第2ポ
リシリコン膜528、酸化膜518b、第1ポリシリコ
ン膜518等を定義して開口を形成し、その開口中に二
酸化シリコン膜等の絶縁材料を充填し、その後ハードマ
スク膜504を研磨終点にして絶縁材料を研磨すること
により形成される。この隔離構造532によって、ソー
ス522は、左右一対のトレンチ内側の基板部分に形成
されたもののみが残る。その後、ハードマスク膜504
とパッド酸化膜502を除去する。
Thereafter, as shown in FIGS. 4 and 7B,
By selectively forming the surface side of the substrate 500 as the isolation structure 532, the two trench capacitors 400a and 400
b and the active region 402 of the two vertical transistors. At this time, an opening is formed in the isolation structure 532 by defining the hard mask film 504, the second polysilicon film 528, the oxide film 518b, the first polysilicon film 518, and the like by, for example, photolithography and etching. Is filled with an insulating material such as a silicon dioxide film, and then the insulating material is polished with the hard mask film 504 as a polishing end point. Due to this isolation structure 532, only the source 522 formed on the substrate portion inside the pair of left and right trenches remains. After that, the hard mask film 504
And the pad oxide film 502 is removed.

【0021】その後、基板表面500aに犠牲酸化膜
(図では省略)を形成した後、不純物イオンを基板50
0に打ち込んでウェルを形成する。その後、図8(A)
に示すように、第2ポリシリコン膜528より上で、ゲ
ート酸化膜526と隣接する基板表面部分にイオン打ち
込み等を利用してドレイン534を形成する。このドレ
イン534は一対のトレンチ間の基板表面に形成され、
二個のトレンチキャパシタと二個の垂直トランジスタに
共用されるコモン・ドレイン(common drain region)
である。続いて、犠牲酸化膜を除去した後、基板500
に対して熱酸化処理を進めて、基板表面500aにゲー
ト酸化膜536を形成する。続いて、隔離構造532上
にコモンドレイン534と平行にワード線404を形成
する。このワード線404は、例えば先ず隔離構造53
2上にポリシリコン膜/タングステン・シリサイド膜5
38を形成し、その上に窒化シリコン膜540を形成
し、これらポリシリコン膜/タングステン・シリサイド
膜538と窒化シリコン膜540を定義した後、これら
ポリシリコン膜/タングステン・シリサイド膜/窒化シ
リコン膜538,540の側壁にサイドウォール542
を形成することにより、製造される。このワード線40
4はコモンドレイン534と平行な方向で、トレンチキ
ャパシタ400a、400bの真上に位置する。この
時、隔離構造532は、ワード線404とゲートの第2
ポリシリコン膜528とを隔離する。
Thereafter, after forming a sacrificial oxide film (not shown) on the substrate surface 500a, impurity ions are
Implant at 0 to form a well. Then, FIG.
As shown in FIG. 7, a drain 534 is formed on the surface of the substrate adjacent to the gate oxide film 526 above the second polysilicon film 528 by ion implantation or the like. This drain 534 is formed on the substrate surface between the pair of trenches,
Common drain region shared by two trench capacitors and two vertical transistors
It is. Subsequently, after removing the sacrificial oxide film, the substrate 500
Is subjected to a thermal oxidation process to form a gate oxide film 536 on the substrate surface 500a. Subsequently, a word line 404 is formed on the isolation structure 532 in parallel with the common drain 534. The word line 404 is connected to the isolation structure 53 first, for example.
Polysilicon film / tungsten silicide film 5 on 2
38, a silicon nitride film 540 is formed thereon, these polysilicon film / tungsten silicide film 538 and silicon nitride film 540 are defined, and then these polysilicon film / tungsten silicide film / silicon nitride film 538 are formed. , 540 on the side walls
Is produced by forming This word line 40
Reference numeral 4 denotes a direction parallel to the common drain 534 and located directly above the trench capacitors 400a and 400b. At this time, the isolation structure 532 is connected to the word line 404 and the second gate.
It is isolated from the polysilicon film 528.

【0022】その後、基板500上の全面にホウ素−リ
ンケイ酸ガラス(BPSG)等の絶縁膜544(図8
(b)に示す)を形成して、ワード線404、隔離構造
532、基板表面500a等をカバーする。その後、窒
化シリコン膜540を研磨終点にして化学機械研磨法を
利用して図8(b)に示すように絶縁膜544を平坦化
することにより、ワード線404を露出させる。このワ
ード線404と第2ポリシリコン膜(以下ゲートとい
う)528が導通接続されていないため、次にゲート接
触窓546を形成するステップを進めて、ワード線40
4とゲート528を導通接続する。このゲート接触窓5
46の形成は、まずフォトリソグラフィ・エッチングで
ワード線404の一部とゲート528上方の隔離構造5
32を定義して、十分な深度の接触窓開口を形成し、ゲ
ート528を露出させる。その後、ポリシリコンのよう
な導電材料を前記開口に充填してゲート接触窓546を
完成させる。このとき、ゲート接触窓546は第1ポリ
シリコン膜518に接触しないようにする。すなわち、
ワード線404とソース522との接触(ショート)を
防ぐ。そして、このようにしてゲート接触窓546を形
成すると、ワード線404からゲートに電圧を加えてチ
ャネルの開閉を制御することができる。なお、図4に示
すように、二つの異なる能動領域402の近接するゲー
ト接触窓546を互いに前後方向にずらせば、ゲート接
触窓546間のショートを防止できること以外に、レイ
アウト面積を縮小することもできる。
Thereafter, an insulating film 544 such as boron-phosphosilicate glass (BPSG) is formed on the entire surface of the substrate 500 (FIG. 8).
(Shown in (b)) to cover the word line 404, the isolation structure 532, the substrate surface 500a, and the like. Thereafter, the word line 404 is exposed by flattening the insulating film 544 as shown in FIG. 8B using the chemical mechanical polishing method with the silicon nitride film 540 as a polishing end point. Since the word line 404 and the second polysilicon film (hereinafter referred to as a gate) 528 are not electrically connected, the step of forming a gate contact window 546 is advanced, and the word line 40
4 and the gate 528 are electrically connected. This gate contact window 5
First, a part of the word line 404 and the isolation structure 5 above the gate 528 are formed by photolithographic etching.
32 is defined to form a contact window opening of sufficient depth to expose gate 528. Thereafter, the opening is filled with a conductive material such as polysilicon to complete the gate contact window 546. At this time, the gate contact window 546 does not contact the first polysilicon film 518. That is,
The contact (short) between the word line 404 and the source 522 is prevented. When the gate contact window 546 is formed in this manner, opening and closing of the channel can be controlled by applying a voltage from the word line 404 to the gate. As shown in FIG. 4, if the gate contact windows 546 adjacent to the two different active regions 402 are shifted from each other in the front-rear direction, a short circuit between the gate contact windows 546 can be prevented, and the layout area can be reduced. it can.

【0023】次に、図9(A)が示すように、ワード線
404および絶縁膜544上の全面にTEOS酸化膜の
ような絶縁膜548を形成して、絶縁膜544、ゲート
接触窓546、ワード線404等をカバーする。続い
て、図9(B)に示すように、フォトリソグラフィ・エ
ッチング工程を利用して、コモンドレイン534上のゲ
ート酸化膜536および絶縁膜544、548を定義し
て開口を形成し、コモンドレイン534の基板表面50
0aを露出させる。その後、前記開口にポリシリコンの
ような導電材料を充填して図9(B)に示すようにビッ
ト線接触窓550を形成し、同時に絶縁膜548上にワ
ード線404と垂直配列のビット線406を形成する。
ビット線406はビット線接触窓550でコモンドレイ
ン534と導通接続する。
Next, as shown in FIG. 9A, an insulating film 548 such as a TEOS oxide film is formed on the entire surface of the word line 404 and the insulating film 544, and the insulating film 544, the gate contact window 546, The word line 404 and the like are covered. Subsequently, as shown in FIG. 9B, an opening is formed by defining a gate oxide film 536 and insulating films 544 and 548 on the common drain 534 by using a photolithography and etching process. Substrate surface 50
0a is exposed. Thereafter, the opening is filled with a conductive material such as polysilicon to form a bit line contact window 550 as shown in FIG. 9B, and at the same time, a bit line 406 vertically arranged with the word line 404 on the insulating film 548. To form
Bit line 406 is conductively connected to common drain 534 at bit line contact window 550.

【0024】本発明は図4に示すように、DRAMの水
平方向のトランジスタを垂直トランジスタに交換して、
ワード線404の幅がDRAMトランジスタのチャネル
長さを決定する重要な要素でないようにする。図4のレ
イアウトから分かるように、ワード線404はゲート接
触窓546により、各垂直トランジスタのゲートに接続
する。そのため各ワード線404はそれぞれ垂直トラン
ジスタと連係して、各記憶単位(能動領域402)を駆
動して、読み書き動作を進める。全てのワード線404
はアクティブワード線のため、各ワード線404は従来
技術の2倍のメモリ単位を駆動することができる。ま
た、メモリ単位の面積は1ワード線幅×1ビット線幅の
ため、多くのレイアウト空間を節約することができる。
According to the present invention, as shown in FIG. 4, horizontal transistors of a DRAM are replaced with vertical transistors.
Ensure that the width of the word line 404 is not an important factor in determining the channel length of the DRAM transistor. As can be seen from the layout of FIG. 4, word line 404 is connected to the gate of each vertical transistor by a gate contact window 546. Therefore, each word line 404 drives each storage unit (active area 402) in cooperation with the vertical transistor to advance the read / write operation. All word lines 404
Are active word lines, each word line 404 can drive twice as many memory units as the prior art. Further, since the area of the memory unit is 1 word line width × 1 bit line width, a lot of layout space can be saved.

【0025】本発明に係る好適な実施の形態では、DR
AMはトレンチキャパシタ400a,400bと垂直ト
ランジスタを組合せたものである。トレンチキャパシタ
400a,400bの上電極514aを基板500のト
レンチ中に形成し、キャパシタ誘電体膜510は上電極
514aの周囲を包囲し、保存電極508はキャパシタ
誘電体膜510を包囲する。ゲート528を基板500
のトレンチ中に形成して、上電極514aと酸化膜(絶
縁膜)518bで絶縁し、垂直トランジスタのソース5
22をゲート528と上電極514a間のトレンチ側壁
の基板500に設ける。ソース522は、上電極514
a上の第1ポリシリコン膜518および導電膜515を
介して上電極514aに導通接続される。さらに、コモ
ンドレイン534をゲート528より上の基板表面部分
に形成する。DRAMは更にワード線404とビット線
406を含む。ワード線404は、コモンドレイン53
4と平行の方向で基板表面の隔離構造532上に形成さ
れ、ゲート接触窓546でゲート528と導通接続され
る。ビット線406はワード線404と垂直の方向に配
列して基板500上の絶縁膜548上に形成され、ワー
ド線404と絶縁され、かつビット線接触窓550によ
りコモンドレイン534と導通接続される。
In a preferred embodiment of the present invention, DR
AM is a combination of trench capacitors 400a and 400b and a vertical transistor. An upper electrode 514a of the trench capacitors 400a and 400b is formed in the trench of the substrate 500, a capacitor dielectric film 510 surrounds the periphery of the upper electrode 514a, and a storage electrode 508 surrounds the capacitor dielectric film 510. The gate 528 is connected to the substrate 500
And is insulated from the upper electrode 514a by an oxide film (insulating film) 518b.
22 is provided on the substrate 500 on the trench sidewall between the gate 528 and the upper electrode 514a. The source 522 includes the upper electrode 514
is electrically connected to the upper electrode 514a through the first polysilicon film 518 and the conductive film 515 on the upper electrode a. Further, a common drain 534 is formed on the surface of the substrate above the gate 528. The DRAM further includes a word line 404 and a bit line 406. The word line 404 is connected to the common drain 53
4 is formed on the isolation structure 532 on the substrate surface in a direction parallel to 4 and is conductively connected to the gate 528 at the gate contact window 546. The bit lines 406 are arranged on the insulating film 548 on the substrate 500 so as to be arranged in a direction perpendicular to the word lines 404, are insulated from the word lines 404, and are electrically connected to the common drain 534 through the bit line contact windows 550.

【0026】以上、本発明を好適な実施の形態により開
示したが、上記実施の形態は本発明を限定するものでは
ない。同業者であれば容易に理解できるように、本発明
の内容は、本発明の技術思想の範囲内において、適当な
変更ならびに修正が当然なされうるものである。それゆ
え、本発明の特許権保護の範囲は、特許請求の範囲およ
び、それと均等な領域を基準として定めなければならな
い。
As described above, the present invention has been disclosed by the preferred embodiments, but the above embodiments do not limit the present invention. As can be easily understood by those skilled in the art, the contents of the present invention can be appropriately changed and modified within the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the scope of patent protection of the present invention must be determined based on the claims and equivalents thereof.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、トレンチキャパシタと垂直トランジスタを組合せて
DRAMをつくり、垂直トランジスタをトレンチキャパ
シタの上方に設けることにより、従来の水平トランジス
タが占有していたメモリ単位の面積を節約することがで
きる。しかも、2個のトレンチキャパシタがドレインを
共用するレイアウトにより、メモリセル能動領域の面積
を縮小して、メモリ単位の集積度を大幅に高めることが
できる。従って、産業上の利用価値が高い。
As described in detail above, according to the present invention, a DRAM is formed by combining a trench capacitor and a vertical transistor, and the conventional transistor is occupied by providing the vertical transistor above the trench capacitor. Memory area can be saved. Moreover, the layout in which the two trench capacitors share the drain makes it possible to reduce the area of the memory cell active region and greatly increase the degree of integration of the memory unit. Therefore, the industrial use value is high.

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

【図1】DRAMのメモリ単位を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a memory unit of a DRAM.

【図2】トレンチキャパシタを有する従来のDRAMの
レイアウト図。
FIG. 2 is a layout diagram of a conventional DRAM having a trench capacitor.

【図3】図2のIII−III部分の断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2;

【図4】本発明に係るDRAMの実施の形態を示すレイ
アウト図。
FIG. 4 is a layout diagram showing an embodiment of a DRAM according to the present invention.

【図5】本発明に係るDRAMの製造方法の実施の形態
を示す図で、図4のIV−IV部分の断面図。
5 is a view showing the embodiment of the method for manufacturing the DRAM according to the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 4;

【図6】本発明に係るDRAMの製造方法の実施の形態
を示す図で、図4のIV−IV部分の断面図。
FIG. 6 is a view showing the embodiment of the method of manufacturing the DRAM according to the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 4;

【図7】本発明に係るDRAMの製造方法の実施の形態
を示す図で、図4のIV−IV部分の断面図。
FIG. 7 is a view showing the embodiment of the method of manufacturing the DRAM according to the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 4;

【図8】本発明に係るDRAMの製造方法の実施の形態
を示す図で、図4のIV−IV部分の断面図。
8 is a view showing an embodiment of a method of manufacturing a DRAM according to the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 4;

【図9】本発明に係るDRAMの製造方法の実施の形態
を示す図で、図4のIV−IV部分の断面図。
9 is a diagram showing an embodiment of a method for manufacturing a DRAM according to the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

522 ソース 400a トレンチキャパシタ 400b トレンチキャパシタ 404 ワード線 406 ビット線 508 保存電極 500 基板 510 キャパシタ誘電体膜 512 カラー絶縁膜 514a 上電極 515 導電膜 518 第1ポリシリコン膜 518b 酸化膜 526,536 ゲート酸化膜 528 第2ポリシリコン膜 532 隔離構造 534 コモンドレイン 544,548 絶縁膜 546 ゲート接触窓 550 ビット線接触窓 522 Source 400a Trench capacitor 400b Trench capacitor 404 Word line 406 Bit line 508 Storage electrode 500 Substrate 510 Capacitor dielectric film 512 Color insulating film 514a Upper electrode 515 Conductive film 518 First polysilicon film 518b Oxide film 526,536 Gate oxide film 528 Second polysilicon film 532 Isolation structure 534 Common drain 544, 548 Insulating film 546 Gate contact window 550 Bit line contact window

フロントページの続き (72)発明者 蕭 家順 台湾新竹市香山区柑林溝213巷95弄50號 (72)発明者 李 智▲ユイ▼ 台湾宜蘭縣冬山郷珍珠村幸福三路405巷12 號 (72)発明者 呉 兆爵 台湾新竹縣新埔鎮文山里犁頭山439巷8樓 −1 Fターム(参考) 5F083 AD04 AD17 AD60 GA09 JA35 JA39 JA53 KA01 KA05 Continuing on the front page (72) Inventor Xiao Jianjun, No. 50, No. 95, 213, 213, Crim Forest Cove, Xiangshan District, Hsinchu, Taiwan (72) Inventor Wu Zhaolu 8F, 439 Street, Lishan Mountain, Lishan, Xinpu Town, Hsinchu County, Taiwan -1 F term (reference) 5F083 AD04 AD17 AD60 GA09 JA35 JA39 JA53 KA01 KA05

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板にトレンチを形成する工程と、 前記トレンチ中に十分に深く、保存電極とキャパシタ誘
電体膜と上電極からなるトレンチキャパシタを形成する
工程と、 前記トレンチ中に前記上電極に導通接続して第1ポリシ
リコン膜を形成し、この第1ポリシリコン膜と隣接する
基板側壁にドーピング領域を垂直トランジスタのソース
として形成する工程と、 前記トレンチ中に前記第1ポリシリコン膜と絶縁して、
かつゲート酸化膜により基板側壁と絶縁してゲートとし
ての第2ポリシリコン膜を形成する工程と、 前記第2ポリシリコン膜より上の基板表面部分にドーピ
ングにより垂直トランジスタのコモンドレインを形成す
る工程と、 前記基板上にワード線を前記コモンドレインと平行の方
向で、かつ前記トレンチキャパシタ上にて形成し、ゲー
ト接触窓により前記第2ポリシリコン膜と導通接続する
工程と、 前記基板上にビット線を前記ワード線と垂直の方向で形
成し、ビット線接触窓により前記コモンドレインと導通
接続する工程とを具備することを特徴とするDRAMの
製造方法。
A step of forming a trench in the substrate; a step of forming a trench capacitor deep enough in the trench and including a storage electrode, a capacitor dielectric film, and an upper electrode; Forming a first polysilicon film by conducting connection, forming a doping region as a source of a vertical transistor on a side wall of the substrate adjacent to the first polysilicon film; insulating the first polysilicon film in the trench with the first polysilicon film; do it,
Forming a second polysilicon film as a gate insulated from a substrate sidewall by a gate oxide film; and forming a common drain of a vertical transistor by doping in a substrate surface portion above the second polysilicon film. Forming a word line on the substrate in a direction parallel to the common drain and on the trench capacitor, and electrically connecting the second polysilicon film with a gate contact window; and forming a bit line on the substrate. In the direction perpendicular to the word line, and electrically connected to the common drain through a bit line contact window.
【請求項2】 前記トレンチ中にポリシリコン膜を充填
した後、ポリシリコン膜中に第1凹所を形成することに
より前記上電極を形成し、 前記第1凹所にポリシリコン膜を形成してから、ポリシ
リコン膜に第2凹所を形成することにより前記第1ポリ
シリコン膜を形成し、 この第1ポリシリコン膜上に絶縁膜を形成してから、前
記絶縁膜上にポリシリコン膜を形成することにより前記
第2ポリシリコン膜を形成することを特徴とする請求項
1に記載のDRAMの製造方法。
2. After filling the trench with a polysilicon film, a first recess is formed in the polysilicon film to form the upper electrode, and a polysilicon film is formed in the first recess. Forming the first polysilicon film by forming a second recess in the polysilicon film; forming an insulating film on the first polysilicon film; and then forming a polysilicon film on the insulating film. 2. The method according to claim 1, wherein the second polysilicon film is formed by forming the second polysilicon film.
【請求項3】 前記ワード線を隔離構造により前記第2
ポリシリコン膜と絶縁し、前記隔離構造中に深度が十分
な接触窓開口を形成し、この接触窓開口中にポリシリコ
ン膜を充填することにより前記ゲート接触窓を形成する
ことを特徴とする請求項1に記載のDRAMの製造方
法。
3. The word line according to claim 2, wherein the word line is separated by an isolation structure.
The gate contact window is formed by insulating a polysilicon film, forming a contact window opening having a sufficient depth in the isolation structure, and filling the contact window opening with a polysilicon film. Item 2. A method for manufacturing a DRAM according to Item 1.
【請求項4】 トレンチを有する基板を用意する工程
と、 前記トレンチ底部の前記基板にドーピング領域を形成し
て、トレンチキャパシタの保存電極を形成する工程と、 前記保存電極の前記トレンチ側壁面にキャパシタ誘電体
膜を形成する工程と、 前記トレンチ内に導電膜を形成して、前記キャパシタ誘
電体膜で覆われた上電極を形成する工程と、 前記上電極上に、周囲のカラー絶縁膜によって基板側壁
と絶縁して導電膜を形成する工程と、 前記導電膜上に第1ポリシリコン膜を形成し、この第1
ポリシリコン膜と接触する前記トレンチ側壁部の基板に
第1ドーピング領域を形成する工程と、 前記第1ポリシリコン膜上に絶縁膜を形成し、それより
上の露出した前記トレンチ側壁にゲート酸化膜を形成す
る工程と、 前記絶縁膜上に第2ポリシリコン膜を形成する工程と、 前記基板表面側を選択的に隔離構造に変えて、二つのト
レンチキャパシタと二つの垂直トランジスタを含む能動
領域を定義する工程と、 前記能動領域の基板表面部にドーピングにより、前記二
つの垂直トランジスタのコモンドレインを形成する工程
と、 前記隔離構造上にワード線を形成する工程と、 前記基板上の表面に第1絶縁膜を形成する工程と、 前記隔離構造にゲート接触窓を形成して、このゲート接
触窓でワード線を前記第2ポリシリコン膜と導通させる
工程と、 前記基板上の全表面を第2絶縁膜で覆った後、ビット線
とビット線接触窓を形成し、ビット線を前記コモンドレ
インに接触させる工程とを具備することを特徴とするD
RAMの製造方法。
Providing a substrate having a trench, forming a doping region in the substrate at the bottom of the trench to form a storage electrode of the trench capacitor, and forming a capacitor on a sidewall surface of the trench of the storage electrode. Forming a dielectric film, forming a conductive film in the trench, and forming an upper electrode covered with the capacitor dielectric film; and forming a substrate on the upper electrode by a surrounding color insulating film. Forming a conductive film insulated from the side wall; forming a first polysilicon film on the conductive film;
Forming a first doping region on the substrate at the trench sidewall portion in contact with the polysilicon film; forming an insulating film on the first polysilicon film; and forming a gate oxide film on the exposed trench sidewall above the first polysilicon film. Forming a second polysilicon film on the insulating film; and selectively transforming the substrate surface side into an isolation structure to form an active region including two trench capacitors and two vertical transistors. Defining, forming a common drain of the two vertical transistors by doping a substrate surface portion of the active region; forming a word line on the isolation structure; 1) forming an insulating film, forming a gate contact window in the isolation structure, and conducting a word line with the second polysilicon film through the gate contact window. And forming a bit line and a bit line contact window after covering the entire surface of the substrate with a second insulating film, and contacting the bit line with the common drain.
Manufacturing method of RAM.
【請求項5】 前記トレンチは、前記基板上に順次パッ
ド酸化膜とハードマスク膜を形成した後、フォトリソグ
ラフィ・エッチング法で前記パッド酸化膜と前記ハード
マスク膜を定義し、異方性エッチング法で前記基板をエ
ッチングすることにより形成することを特徴とする請求
項4に記載のDRAMの製造方法。
5. The trench is formed such that a pad oxide film and a hard mask film are sequentially formed on the substrate, and the pad oxide film and the hard mask film are defined by a photolithography etching method. The method according to claim 4, wherein the substrate is formed by etching the substrate.
【請求項6】 前記隔離構造を形成後、前記ハードマス
ク膜と前記パッド酸化膜を除去するステップを更に含む
こと特徴とする請求項5に記載のDRAMの製造方法。
6. The method according to claim 5, further comprising removing the hard mask film and the pad oxide film after forming the isolation structure.
【請求項7】 前記導電膜は、前記トレンチ側壁にカラ
ー絶縁膜を形成してから、前記上電極上にポリシリコン
膜材料を形成し、このポリシリコン膜材料をトレンチ内
に所定深さまでエッチングすることにより形成されるこ
とを特徴とする請求項4に記載のDRAMの製造方法。
7. In the conductive film, after forming a collar insulating film on the side wall of the trench, a polysilicon film material is formed on the upper electrode, and the polysilicon film material is etched into the trench to a predetermined depth. 5. The method for manufacturing a DRAM according to claim 4, wherein said method is formed by:
【請求項8】 前記第1ポリシリコン膜は、前記導電膜
上にポリシリコン膜を形成した後、このポリシリコン膜
中に、前記導電膜のエッチング深さより浅い凹所を形成
することにより形成されることを特徴とする請求項7に
記載のDRAMの製造方法。
8. The first polysilicon film is formed by forming a polysilicon film on the conductive film and then forming a recess in the polysilicon film that is shallower than an etching depth of the conductive film. 8. The method of manufacturing a DRAM according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記第2ポリシリコン膜は、前記第1ポ
リシリコン膜上の絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、
このポリシリコン膜に深度が前記凹所より浅い第2凹所
を形成することにより形成されることを特徴とする請求
項8に記載のDRAMの製造方法。
9. The second polysilicon film, comprising: forming a polysilicon film on an insulating film on the first polysilicon film;
9. The method according to claim 8, wherein the polysilicon film is formed by forming a second recess having a depth shallower than the recess.
【請求項10】 前記第1ドーピング領域は、前記第1
ポリシリコン膜へのイオン打ち込みと、熱処理工程でイ
オンを前記基板に拡散させることにより形成されること
を特徴とする請求項4に記載のDRAMの製造方法。
10. The first doping region includes the first doping region.
5. The method according to claim 4, wherein the substrate is formed by implanting ions into a polysilicon film and diffusing ions into the substrate in a heat treatment step.
【請求項11】 露出した前記トレンチ側壁にカバー膜
を形成した状態で、前記第1ポリシリコン膜を酸化する
ことにより、その上の前記絶縁膜を形成することを特徴
とする請求項4に記載のDRAMの製造方法。
11. The insulating film according to claim 4, wherein the first polysilicon film is oxidized in a state where a cover film is formed on the exposed side wall of the trench, thereby forming the insulating film thereon. DRAM manufacturing method.
【請求項12】 前記絶縁膜の形成後、前記カバー膜を
除去するステップを更に含むことを特徴とする請求項1
1に記載のDRAMの製造方法。
12. The method according to claim 1, further comprising removing the cover film after forming the insulating film.
2. The method for manufacturing a DRAM according to 1.
【請求項13】 前記ゲート酸化膜形成前に、ゲート酸
化膜形成部分の基板側壁にイオン打ち込みを行い、垂直
トランジスタのチャネルを形成することを特徴とする請
求項4に記載のDRAMの製造方法。
13. The method of manufacturing a DRAM according to claim 4, wherein prior to forming the gate oxide film, ion implantation is performed on a side wall of the substrate at a portion where the gate oxide film is formed to form a channel of a vertical transistor.
【請求項14】 先にフォトリソグラフィ・エッチング
法で開口を定義して、開口中に絶縁材料を充填すること
により前記隔離構造を形成することを特徴とする請求項
4に記載のDRAMの製造方法。
14. The method according to claim 4, wherein an opening is first defined by a photolithographic etching method, and the isolation structure is formed by filling the opening with an insulating material. .
【請求項15】 前記ワード線上と前記隔離構造中に開
口を定義して、開口中に前記第2ポリシリコン膜を露出
させ、その開口中にポリシリコン膜を充填させることに
より前記ゲート接触窓を形成することを特徴とする請求
項4に記載のDRAMの製造方法。
15. The gate contact window is defined by defining an opening on the word line and in the isolation structure, exposing the second polysilicon film in the opening, and filling the opening with a polysilicon film. The method for manufacturing a DRAM according to claim 4, wherein the DRAM is formed.
【請求項16】 前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜中に
開口を形成して前記コモンドレインを露出させ、その開
口中にポリシリコン膜を充填することにより前記ビット
線接触窓を形成することを特徴とする請求項4に記載の
DRAMの製造方法。
16. The bit line contact window is formed by forming an opening in the first insulating film and the second insulating film to expose the common drain and filling the opening with a polysilicon film. 5. The method for manufacturing a DRAM according to claim 4, wherein:
【請求項17】 基板を用意する工程と、 ハードマスク膜で前記基板を定義してトレンチを形成す
る工程と、 前記トレンチ底部の前記基板にドーピング領域を形成
し、トレンチキャパシタの保存電極を形成する工程と、 前記保存電極の前記トレンチ側壁にキャパシタ誘電体膜
を形成する工程と、 前記キャパシタ誘電体膜内側のトレンチ内にトレンチキ
ャパシタの上電極を形成し、さらにその上に、カラー絶
縁膜で前記基板と絶縁された導電膜を形成する工程と、 前記導電膜上に第1ポリシリコン膜を形成する工程と、 前記第1ポリシリコン膜と接触する前記トレンチ側壁の
基板部に第1ドーピング領域を垂直トランジスタのソー
スとして形成する工程と、 前記第1ポリシリコン膜より上の前記トレンチ側壁にカ
バー膜を形成して、前記第1ポリシリコン膜上面を露出
させる工程と、 前記第1ポリシリコン膜を酸化させて、酸化膜を前記第
1ポリシリコン膜の上面に形成する工程と、 前記カバー膜を除去して、前記酸化膜より上の前記トレ
ンチ側壁を露出させる工程と、 前記酸化膜より上の前記トレンチ側壁にゲート酸化膜を
形成する工程と、 前記ゲート酸化膜内側のトレンチ内に第2ポリシリコン
膜を形成し、ゲートを形成する工程と、 前記基板の表面側に開口を定義し、その開口中に絶縁材
料を充填して、二つのトレンチキャパシタと対応する二
つのトランジスタを含む能動領域を定義する隔離構造を
形成する工程と、 前記ハードマスク膜を除去する工程と、 前記能動領域の基板表面に第2ドーピング領域を形成
し、前記二つの垂直トランジスタのコモンドレインを形
成する工程と、 前記隔離構造上にワード線を形成する工程と、 前記基板上の表面に第1絶縁膜を形成する工程と、 前記隔離構造にゲート接触窓を形成して、このゲート接
触窓でワード線を前記第2ポリシリコン膜と導通させる
工程と、 前記基板上の全表面を第2絶縁膜で覆った後、ビット線
とビット線接触窓を形成し、ビット線を前記コモンドレ
インに接触させる工程とを具備することを特徴とするD
RAMの製造方法。
17. A step of preparing a substrate, forming a trench by defining the substrate with a hard mask film, forming a doping region in the substrate at the bottom of the trench, and forming a storage electrode of a trench capacitor. Forming a capacitor dielectric film on the trench sidewall of the storage electrode; forming an upper electrode of a trench capacitor in a trench inside the capacitor dielectric film; and further forming a collar insulating film thereon. Forming a conductive film insulated from the substrate; forming a first polysilicon film on the conductive film; forming a first doping region in a substrate portion of the trench sidewall in contact with the first polysilicon film. Forming as a source of a vertical transistor; forming a cover film on the trench sidewall above the first polysilicon film; Exposing the top surface of the polysilicon film; oxidizing the first polysilicon film to form an oxide film on the top surface of the first polysilicon film; removing the cover film; Exposing the upper trench sidewall; forming a gate oxide film on the trench sidewall above the oxide film; forming a second polysilicon film in the trench inside the gate oxide film; Forming an opening on the front side of the substrate and filling the opening with an insulating material to form an isolation structure defining an active region including two transistors corresponding to the two trench capacitors. Removing the hard mask film; forming a second doping region on the substrate surface of the active region; forming a common drain of the two vertical transistors Forming a word line on the isolation structure; forming a first insulating film on a surface of the substrate; forming a gate contact window in the isolation structure; Forming a word line and a bit line contact window after the entire surface on the substrate is covered with a second insulating film, and contacting the bit line with the common drain; D.
Manufacturing method of RAM.
【請求項18】 前記第1ポリシリコン膜にイオンを打
ち込んだ後、第1ポリシリコン膜に対して熱処理工程を
実施して、イオン拡散を前記第1ポリシリコン膜から隣
接の前記基板に進めることにより前記第1ドーピング領
域を形成することを特徴とする請求項17に記載のDR
AMの製造方法。
18. After implanting ions into the first polysilicon film, performing a heat treatment process on the first polysilicon film to advance ion diffusion from the first polysilicon film to the adjacent substrate. 18. The DR according to claim 17, wherein the first doping region is formed by:
Manufacturing method of AM.
【請求項19】 前記カバー膜は前記第1ポリシリコン
膜上には形成しないことを特徴とする請求項17に記載
のDRAMの製造方法。
19. The method according to claim 17, wherein the cover film is not formed on the first polysilicon film.
【請求項20】 トレンチキャパシタ、垂直トランジス
タ、ワード線およびビット線を有し、 トレンチキャパシタは、 基板のトレンチ内に形成した上電極と、 この上電極の周囲を包囲するキャパシタ誘電体膜と、 このキャパシタ誘電体膜を包囲する保存電極とからな
り、 垂直トランジスタは、 前記トレンチ内に形成されて、絶縁膜で前記上電極と絶
縁されたゲートと、 このゲートと前記上電極間の前記基板に形成され、前記
上電極と導通接続されるソースと、 前記ゲートより上の基板表面部分に形成されたコモンド
レインとからなり、 ワード線は、前記コモンドレインと平行の方向に配置さ
れて基板表面の隔離構造上に形成され、ゲート接触窓に
より前記ゲートと導通接続され、 ビット線は、基板上を覆う絶縁膜上に形成されて前記ワ
ード線と垂直の方向に配列され、ビット線接触窓により
前記コモンドレインと導通接続されることを特徴とする
DRAM。
20. A semiconductor device comprising a trench capacitor, a vertical transistor, a word line and a bit line, wherein the trench capacitor includes an upper electrode formed in a trench of the substrate, a capacitor dielectric film surrounding a periphery of the upper electrode, A storage transistor surrounding the capacitor dielectric film, wherein the vertical transistor is formed in the trench and is insulated from the upper electrode by an insulating film, and formed on the substrate between the gate and the upper electrode. A source electrically connected to the upper electrode; and a common drain formed on the surface of the substrate above the gate. The word line is disposed in a direction parallel to the common drain to isolate the surface of the substrate. A bit line is formed on the structure, is electrically connected to the gate by a gate contact window, and is formed on an insulating film covering a substrate. DRAM, characterized in that arranged in the direction of the word line and the vertical, is electrically connected to the common drain by a bit line contact window.
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