JP2003508915A - トレンチコンデンサと選択トランジスタとを有するメモリおよびその製造方法 - Google Patents
トレンチコンデンサと選択トランジスタとを有するメモリおよびその製造方法Info
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Abstract
Description
するものである。
明する。本発明は、論議対象として、個々のメモリセルの構造に関して記述する
。
が常に必要なタイプのメモリ(DRAM)などの、充電蓄積を目的とするコンデ
ンサを有している。コンデンサの充電状態は、データビットを示す。
と行とに配列されており、ワード線とビット線とにより制御される。適切なワー
ド線とビット線とを活性化することによって、メモリセルからのデータ読み込み
、またはメモリセルへのデータ書き込みを行う。
る。このトランジスタは、特に2つの拡散領域から構成されており、2つの領域
は、チャネルによりそれぞれ分離されている。このチャネルは、ゲートから制御
される。電流の方向により、一方の拡散領域はドレイン、他方の拡散領域はソー
スと呼ばれる。ソース領域はビット線と、ドレイン領域はトレンチコンデンサと
、そしてゲートはワード線と接続されている。ゲートに適切な電圧を供給するこ
とにより、トランジスタを、ドレイン領域とソース領域との間の電流をチャネル
経由でON/OFFするように制御する。
がある閾値未満のレベルに減少する前に、メモリコンデンサを回復しなければな
らないので、メモリは、ダイナミックRAM(DRAM)と呼ばれる。
は、十分に大きな容量のトレンチコンデンサを形成することである。この問題は
、将来、半導体構造素子の小型化が進むにつれより激化するだろう。集積密度の
上昇により、1つのメモリセルの使用面、およびトレンチコンデンサの容量はま
すます減少する。
分な信号レベルが必要である。メモリ容量対ビット線容量の比率は、信号レベル
の決定において重要である。メモリ容量が小さすぎると、上記比率は十分な信号
を発生するのに小さすぎることもある。
チコンデンサに蓄積された充電量は、その容量により制限されており、漏電によ
りさらに減少するからである。メモリコンデンサの最小充電量を下回ると、メモ
リコンデンサに蓄積された情報を、接続された読み取り増幅器により読み取るこ
とはもはや不可能である。情報は失われ、読み取りエラーとなる。
ではトランジスタにより、他方ではコンデンサ絶縁体などの絶縁体により漏電流
を減少することである。この処置により、不適当に短縮された保持時間(retent
ion time)を延長することができる。
る。トレンチコンデンサを有するDRAMメモリセルの例は、米国特許公報第5
,658,816号、4,649,625号、5,512,767号、5,641,69
4号、5,691,549号、5,065,273号、5,736,760号、5,7
44,386号、および5,869,868号に示されている。トレンチコンデン
サは、たとえばシリコン基板に形成されている三次元構造である。コンデンサ電
極面の拡大と、これによるトレンチコンデンサの容量の拡大は、たとえば基板の
より深エッチングと、これによる深いトレンチとによって実現される。このとき
、トレンチコンデンサの容量が拡大しても、メモリセルが必要とする基板表面が
拡大することはない。しかしこの方法も制限されている。なぜなら、トレンチコ
ンデンサの達成できるエッチングの深さは、トレンチの直径次第であり、製造時
には、トレンチの深さとトレンチの直径との間で、特定な最終形式比率(Aspekt
verhaeltnisse)が達成できるだけだからである。
々に減少する。これに関連したトレンチの直径の減少は、トレンチコンデンサの
容量の減少に繋がる。トレンチコンデンサの容量が小さく量られると、蓄積でき
る充電は、問題のない読み取りのために、下流に接続された読み取り増幅器では
不十分であり、読み取りエラーとなる。
M)1988、588頁以下で記載されているように、通常トレンチコンデンサ
の近くにあるトランジスタを、トレンチコンデンサの上部に移転することで解決
される。これにより、トレンチが、従来、トランジスタのために空いていた基板
表面の一部を占める。この配列により、トレンチコンデンサと、トランジスタと
が、基板表面の一部を分担する。この配列は、トレンチコンデンサの上半分に成
長するエピタキシャル層により実現できる。
る。このためにN.C.C.Lou,TEDM1988、588頁以下で示される方法
では、個々のリソグラフィ面のリソグラフィ整合が、それぞれトレンチコンデン
サとトランジスタとの最小間隔を必要とする。これにより、メモリセルアレイの
メモリセルは、比較的大きな表面を必要とし、高集積メモリアレイでの集積には
不適格である。
トレンチコンデンサの直上において、選択トランジスタが引き続き成長するエピ
タキシャルシリコン層内に選択トランジスタが配置された周知のDRAMメモリ
セルを開示している。いわゆる”表面ストラップ”拡散層35が、内側のコンデ
ンサ電極25をソース/ドレイン領域34と電気的に接続するためにある。
ているように、DRAMメモリセルは周知であり、選択トランジスタは、水平な
トレンチコンデンサ上において、補充的に成長したエピタキシャルシリコン層に
ある。
トランジスタと、トレンチコンデンサとを有するメモリセルは周知である。ここ
では、選択トランジスタは、補充で成長したエピタキシャルシリコン層に配置さ
れており、水平にトレンチコンデンサと境界しているので、ソース電極は、外側
のコンデンサ電極と電気的、伝導的に接続されている。
ランジスタと電気的に接続することである。
提示された課題は、請求項8に記載の方法により解決される。
ンデンサをトランジスタと電気的に接続する。自己整合接続を構成するために、
基板上の既存の構造が使用される。
グマスクとして接触トレンチの構成に使用するのが好ましい。接触トレンチでは
自己整合接続が続いて構成される。
接触トレンチの構成に使用するのがさらに好ましい。このとき、自己整合接続が
続いて構成される。
さらに好ましい。
の間の電気的接続のために役立つ導電性材料があることがさらに好ましい。
のがさらに好ましい。このキャップは、同様に、トレンチコンデンサとトランジ
スタとの電気的接続に役立つ。
好ましい。これにより、導電性材料と導電性キャップは、トレンチコンデンサを
放電する漏電を減少するように絶縁されている。
しているのがさらに好ましい。
ジスタは、ドレイン領域、ソース領域、チャネル、およびソース領域とドレイン
領域との間に配列された第1のワード線を、トレンチコンデンサは内部電極、外
部電極、および誘電層を有している。本発明による、上記メモリセルを備えたメ
モリの構造方法は、次のステップを含む;トレンチのある基板を用意し、このト
レンチに、トレンチコンデンサの内部電極を構成するための導電性材料を充填す
る。そして、絶縁被覆層を導電性のトレンチ充填剤の上に形成し、エピタキシャ
ル層を基板の表面に成長させ、エピタキシャル層が、絶縁被覆層を少なくとも部
分的に覆う。そして、隣接し合うメモリセルを絶縁するために、トレンチ絶縁剤
を少なくともエピタキシャル層の中に構成し、エピタキシャル層の上半分に第1
のワード線を、トレンチコンデンサの上半分に第2のワード線を構成する。この
とき、第1のワード線は、第1の絶縁被覆に、第2のワード線は第2の絶縁被覆
に囲まれている。エピタキシャル層の中のソース領域とドレイン領域とを決定し
、エピタキシャル層と、絶縁被覆層により接触トレンチを導電性トレンチ充填剤
までエッチングする。このとき、第1のワード線は、第1の絶縁被覆と共に、第
2のワード線は、第2の絶縁被覆と共に、エッチングマスクとして、接触トレン
チのエッチングに使用される。接触トレンチの中に自己整合された接続を用意し
、この接触トレンチが、導電性トレンチ充填剤をドレイン領域と電気的に接続す
る。
形成される。つまり、第1、および第2のワード線は、第1、もしくは第2の絶
縁被覆と共にエッチングマスクとして接触トレンチの形成のために使用される。
成するために形成されている。
ンチには、少なくとも1つの導電性材料が充填されてトレンチコンデンサとトラ
ンジスタとの間の電気的接触に役立つ。
の上半分に、導電性キャップが形成されていることが望ましく、このキャップは
、同様に電気的接続のために役立つ。
タキシャル層と電気的に接続されるように形成されているのが好ましい。これに
より、トレンチコンデンサを放電する漏電が減少される。
により、トランジスタのチャネルのドーピング、および穴のドーピングは、エピ
タキシャル層の成長においてまず使用される。さらに、急峻なドーピング側面の
構成が可能で、小さな漏電に繋がり、構造素子を等級付けできるようになる。
hliessfuge)がエピタキシャル層に形成されている。エピタキシャル層は、トレ
ンチ絶縁剤、および/または接触トレンチにより少なくとも部分的に取り除かれ
ている。トレンチのレイアウトを、エピタキシャル閉鎖継ぎ目ができる限り小さ
いように、基板の結晶定位に調節することがさらに好ましい。
の除去前に形成することがさらに好ましい。このことにより、トレンチに絶縁被
覆層を選択的に、導電性トレンチ充填剤の上へ形成することが可能である。
ピタキシャル層における欠陥を減少し、エピタキシャル閉鎖継ぎ目をアニール処
理する。このとき、エピタキシャル閉鎖継ぎ目の結晶構造は、可能な限り完全に
再形成される。
程は、エピタキシャル層の表面を平坦にし、部分的にエッチバックする。
てトレンチ絶縁剤の側面に形成する。これはワード線が、最小リソグラフィ寸法
F未満の幅であるという利点がある。
いる。
ンサ110と、トランジスタ160とからなる。トレンチコンデンサ110は、
表面106を備える基板105内に形成される。埋込ウェル155は、たとえば
、基板105がpドープドシリコンで形成されていれば、nドープドシリコンで
形成される。ホウ素、ヒ素、あるいはリンが、シリコンをドープするドーパント
として適している。トレンチコンデンサ110は、上部領域120と下部領域1
25とを備えているトレンチ115を備えている。大きな絶縁カラー150が、
トレンチ115の上部領域120に配置されている。トレンチの下部領域125
は、少なくとも部分的に埋込ウェル155を貫通する。埋込プレート145は、
トレンチ115の下部領域125の周りに配置されており、トレンチコンデンサ
110の外側コンデンサ電極を形成する。隣接するメモリセルの埋込プレートは
、埋込ウェル155により相互に電気的に接続されている。埋込プレート145
は、たとえば、nドープドシリコンにより形成される。
ンデンサ110の誘電蓄電(storage dielectric)を形成している。誘電層14
0は、酸化シリコン、窒化シリコンあるいは酸化窒素シリコンにより形成するこ
とができる。高誘電定数を持つ誘電蓄電を用いることも可能であり、たとえば、
酸化タンタル、酸化チタニウム、BST(チタン酸ストロンチウムバリウム)、
および他の好適な誘電体を用いることができる。
部コンデンサ電極を形成するとともに、たとえばドープされたポリシリコンによ
り形成される。絶縁被覆層135は、たとえば酸化シリコンにより形成されてお
り、導電性のトレンチ充填剤130の上に配置されている。さらに、自己整合接
続220は、導電性のトレンチ充填剤130の上に配置されており、上部領域2
15と下部領域210とを有する接触トレンチ205の中に配置されている。接
触トレンチ205の下部領域は、絶縁カラー235が並んで形成されていると同
時に、導電性のトレンチ充填剤130上に配置された導電性材料225を囲んで
いる。導電性キャップ230は、絶縁カラー235と、接触トレンチ205の導
電性材料225との上に配置されている。
シリコンにより形成される。絶縁カラー235は、たとえば酸化シリコンにより
形成される。
ている。トランジスタ160は、導電性キャップ230に接続されたドレイン領
域165を備えている。さらに、トランジスタ160は、ソース領域170とチ
ャネル175とを備えており、これらは同様にエピタキシャル層245内に形成
される。ソース領域170およびドレイン領域165は、たとえばドープされた
シリコンより形成される。
ド線180であり、たとえば窒化シリコンにより形成されている第1の絶縁被覆
185に沿うように形成されている。トレンチ絶縁剤250は、本実施の形態で
は酸化シリコンにより形成される。トレンチ絶縁剤の配置は、図2により詳細に
示されている。第2のワード線190は、第2の絶縁被覆が沿うように形成され
ており、トレンチ絶縁剤250の上に配置されている。第3のワード線200は
、第1のワード線180の隣に配置されている。阻止層240は、上記ワード線
およびソース領域170の上に配置されており、第1と第2のワード線との間の
層は除去されている。阻止層は、第1のワード線180と第3のワード線200
との間の領域を保護している。
、エピタキシャル層245内に配置されている。
クティブ領域270はトレンチ絶縁剤250全周を囲むように形成される。トレ
ンチ115はアクティブ領域270の端部に配置される。
、トレンチ115は図示していないが、図2に示したような位置に配置されてい
る。図3では、第1の絶縁被覆185を備える第1のワード線180がアクティ
ブ領域270に配置されている。第2の絶縁被覆を備える第2のワード線190
は、トレンチ絶縁剤250に配置されている。自己整合接続220は、第1の絶
縁被覆185を備える第1のワード線180、第2の絶縁被覆195を備える第
2のワード線190、およびトレンチ絶縁剤250により区切られている。さら
に、ソース領域170は、トレンチ絶縁剤250と、第1のワード線180と、
第3のワード線200との間に配置されている。
115の位置を示している。
フレームにより示されている。これは、8F2セルであり、Fは実現可能なリト
グラフィ次元の最小値である。メモリセル100を示すフレーム内では、基板表
面106の大部分がトレンチ115により用いられている。図4と比較すると、
絶縁被覆層135上に形成されたエピタキシャル閉鎖継ぎ目275の位置が示さ
れている。
線200により制御される隣接トランジスタとは、これら2つのワード線の間に
配置された共通ソース領域170を用いる。
されるワード線を除いて、トレンチ絶縁剤250を示している。
AMメモリセルが内部あるいは上部に製造される基板105が提供されている。
現在の変形例では、基板105は、たとえばホウ素であるp型ドーパントにより
わずかにドープされている。nドープドである埋込ウェル155は、基板105
内における好適な深さに形成されている。たとえば、リンあるいはヒ素を、埋込
ウェル155をドープするドーパントとして用いることができる。埋込ウェル1
55は、たとえば、注入によっても製造することが可能であり、隣接するコンデ
ンサの埋込プレートの間における導電的な接続を形成する。他には、埋込ウェル
155は、エピタキシャル成長、ドープドシリコン層、あるいは結晶成長(エピ
タキシャル成長)と注入法とを組み合わせることによっても形成することができ
る。この技術は、ブロナーらによる米国特許5,250,829号に開示されている。
テップ(RIE)のためのエッチングマスクとして形成される。引き続き、大き
な絶縁カラー150は、たとえば酸化シリコンで形成されていれば、トレンチ1
15の上部領域120に形成される。埋込プレート145は、たとえば、ヒ素あ
るいはリンであるn型ドーパントを用いて、外側コンデンサ電極として引き続き
形成される。この場合、大きな絶縁カラー150は、トレンチ108の下部領域
125にドープするのを制限するドーピングマスクとしての役割を果たす。気相
ドーピング、プラズマドーピング、あるいはプラズマ浸漬イオン注入(PIII
)により埋込プレート145を形成することができる。これらの技術は、たとえ
ば、ランソムらによる「J Electrochemical. Soc., Volume 141, No.5(1994)」
の1378頁からの部分、米国特許第5,344,381号、米国特許第4,937,205号に記
載されている。ドーピングマスクとして大きな絶縁カラー150を用いるイオン
注入も同様に可能である。他に、埋込プレート145は、たとえばASG(ヒ素
珪酸ガラス)であるドープされた珪酸ガラスをドーパント源として用いることで
形成される。変化物は、たとえばベッカーらによる「J Electrochemical. Soc.,
Volume 136(1989)」の3033頁からの部分に記載されている。ドープされた
珪酸ガラスがドーピングに用いられる場合、埋込プレート145の製造後に除去
される。
5の層を形成する。誘電層140は、コンデンサ電極を分離する蓄電誘電(Spei
cherdielektrikum)としての役割を果たす。誘電層140は、たとえば、酸化シ
リコン、窒化シリコン、オキシニトリド、あるいは酸化シリコンと窒化シリコン
との層からなる積層とすることができる。高誘電定数を有する材料、たとえば酸
化タンタルあるいはBSTを用いることができる。
はアモルファスシリコンで形成することができ、その後、トレンチ115を充填
するために成長される。たとえば、CVDあるいは他の公知のプロセス技術をこ
の目的のために用いることができる。
たとえば導電性のトレンチ充填剤130を熱酸化することによって実現すること
ができる。導電性のトレンチ充填剤130の上に絶縁被覆層135を堆積するこ
とも可能である。たとえば、CVD堆積法をこの目的のために用いることができ
る。導電性のトレンチ充填剤161の上に選択的に絶縁被覆層135を形成する
ことが特に有利である。この時点において、トレンチ115をエッチングするた
めに用いられる硬い被覆層は、現在基板表面上にあり、絶縁被覆層135が形成
される領域を残しているのみであるため、絶縁被覆層135を製造することは実
現可能である この時点において、基板105の表面106に配置された層は全て除去される
とともに、基板105は洗浄される。その後、エピタキシャル層245は、基板
105の上において、エピタキシャル的かつ選択的に形成される。エピタキシャ
ル層245の成長中において、絶縁被覆層135はモノクリスタルシリコンと伴
に成長される。絶縁被覆層135は、図5に示すように、あらゆる方向からモノ
クリスタルシリコンと伴に成長される。エピタキシャル閉鎖継ぎ目275は、こ
のプロセスにおいて製造される。
1988」の588頁からに記載されているが、エピタキシャル層はエピタキシ
ャルの中断を伴う2つのステップにより成長される。中断中において、酸化層に
ウィンドウをエッチングするようなプロセスステップは実行される。プロセス中
においてエッチングによるダメージが発生するとともに、エピタキシャル層を欠
損する危険性が高まり、漏電流が発生する。さらに、第2エピタキシャルステッ
プのパフォーマンスにおいても、成長がモノクリスタルシリコンとポリシリコン
との両方に影響を受けるという問題がある。これは、ポリクリスタル領域からモ
ノクリスタル領域へと伝播する。エピタキシャルは、モノクリスタルシリコンと
、ポリクリスタルシリコンとの両方により実行されるので、クリスタルの欠陥が
生じる。なお、ここでは、成長したポリクリスタルの”ネック”は、メモリセル
構造で機能的な部分となるので、クリスタルの欠陥は避けることができない。本
発明に係る欠点は、エピタキシャル閉鎖継ぎ目275を少なくとも部分的に除去
することにより解決される。
とともに、エッチバック方法およびCMP(化学機械研磨:Chemical Mechanica
l Polishing)法により平坦化(planarisiert)される。
たトレンチ絶縁剤の領域は、エッチングされるとともに、たとえば酸化シリコン
である誘電材料により充填され、その後平坦化される。この場合、アクティブ領
域270は、トランジスタ160の製造後においても残存している。トレンチ絶
縁剤250は、好ましくはエピタキシャル閉鎖継ぎ目275の一部が除去される
ような方法で形成されることが好ましい。
ード線が形成されたものから、ドープされたポリシリコン層が堆積される。この
場合、第1のワード線180はアクティブ領域270に形成され、第2のワード
線190がトレンチ絶縁剤250に形成される。第1のワード線180は第1の
絶縁被覆185により囲まれ、一方で第2のワード線190は第2の絶縁被覆1
95により囲まれている。これらの絶縁被覆は、たとえば窒化シリコンにより形
成することができる。
される。この場合、ワード線は、注入マスクとしての絶縁被覆とともにポリシリ
コンから形成される。第1のワード線180は、絶縁被覆層135の上を直角に
走るように配置されるので、トランジスタ160のチャネル175の一部は、絶
縁被覆層135の直上に配置され、その結果、トランジスタ160は部分SOI
トランジスタとして形成される。
覆うこととなる。阻止層240はたとえば窒化シリコンから形成される。その後
、阻止層240の位置まで酸化層が堆積されるとともに平坦化され、たとえば第
1のワード線180と第3のワード線200との間における絶縁性充填剤280
を形成する。その後、フォトリソグラフィとエッチングとにより阻止層240に
窓が開かれる。この場合、阻止層240は、第1のワード線180と第2のワー
ド線190との間、ドレイン領域165の上において除去される。酸化シリコン
より形成されたトレンチ絶縁剤250と、窒化シリコンからなる第1の絶縁被覆
185と第2の絶縁被覆195とに関して選択である異方性プラズマエッチング
により、ドレイン領域165とエピタキシャル層245とは、絶縁被覆層135
の位置までエッチングされる。エッチングは、選択的であるので、絶縁被覆層1
35の位置において停止する。さらに、エッチングは、ワードラインの絶縁被覆
とトレンチ絶縁剤250とによって外部を区切られており、自己整合(selbstjus
tiert)される。エピタキシャル閉鎖継ぎ目275の残留物がこのエッチング仮定
において好ましくは除去される。
は、酸化シリコンからなる絶縁被覆層135を選択的に除去する選択的なエッチ
ングによって実行される。この選択性は、ドープされたシリコンからなる導電性
のトレンチ充填剤130に関するものであるとともに、シリコンからなるエピタ
キシャル層245に関するものであり、窒化シリコンからなる第1および第2の
絶縁被覆185および195に関するものである。
る。このため、異方性エッチングバック(スペーサ技術)により形成された絶縁
カラー235から、熱酸化が実行され、酸化シリコン層が堆積される。その後、
導電性材料225が絶縁カラー235に形成される。導電性材料はドープされた
ポリシリコンからなり、たとえばCVD方法を用いて堆積される。
れる。清掃工程の後、導電性キャップ230が堆積されて、ドレイン領域165
と導電性材料225との間を接続する。その結果、導電性のトレンチ充填剤13
0は導電性材料225を介してドレイン領域165と電気的に接続される。この
構成により、導電性キャップ230と導電性材料225とは、絶縁カラー235
により、エピタキシャル層245から絶縁されるので、その結果、トレンチコン
デンサは漏電流によっては放電されない。
た通りである。後述するプロセスステップは、通常の方法における従来技術に対
して公知の機能的要素を備えるメモリを完成させる。
れは、トレンチコンデンサと部分SOIトランジスタとを備えるオープンビット
ライン構造を有する4F2セルレイアウトを備える単一トランジスタメモリセル
構成である。図示されたメモリセル100は、トレンチコンデンサ110とトラ
ンジスタ160とを備える。トレンチコンデンサ110は、基板105上および
基板105内に形成される。埋込ウェル155は、たとえばnドープドシリコン
からなり、基板105に導入される。トレンチコンデンサ110は、上部領域1
20と下部領域125とを有するトレンチ115を備えている。大きな絶縁カラ
ー150は、トレンチ115の上部領域120に配置されている。トレンチ11
5の下部領域125は、埋込ウェル155を少なくとも部分的に貫通する。埋込
プレート145は、トレンチ115の下部領域125の周りに配置され、該プレ
ートは外側コンデンサ電極を形成する。隣接するメモリセルの埋込プレート14
5は埋込ウェル155により相互に電機的に接続されている。
り、トレンチコンデンサの蓄電誘電を形成する。誘電層140は、複数の層ある
いは積層から形成され、酸化シリコン、窒化シリコンあるいは酸化窒素シリコン
により形成することができる。トレンチ115は、導電性のトレンチ充填剤13
0により充填され、内部コンデンサ電極を形成する。絶縁被覆層135は導電性
トレンチ充填剤130の上で、大きな絶縁カラー150の内部に配置される。
ー150の上であって、基板101の上に配置されている。トランジスタ160
は、エピタキシャル層245内に形成されるとともに、ソース領域170と、ド
レイン領域165と、チャネル175とを備えている。さらに、トランジスタ1
60は、チャネル175を制御する第1のワード線180を備えている。第1の
ワード線180は、第1の絶縁被覆185に沿うように配置されており、たとえ
ば窒化シリコンからなるものである。ドレイン領域165は、自己整合接続22
0により導電性のトレンチ充填剤130に電気的に接続されている。自己整合接
続220は、絶縁カラー235と、絶縁カラー235の内部に配置された導電性
材料225と、導電性材料225をドレイン領域165に接続する導電性キャッ
プ230とを備えている。絶縁カラー235は、導電性トレンチ充填剤130、
導電性材料225、あるいは導電性キャップ230からエピタキシャル層245
に漏電流が流れないような方法で配置される。
ルを互いに電気的に絶縁する。トレンチ絶縁剤250の構成は、図8を参照しつ
つ、より詳細に説明する。
るトレンチ絶縁剤250は、すなわちワード線の方向に延びる第2のトレンチ絶
縁剤260である。エピタキシャル層245の表面では終わらないトレンチ絶縁
剤260の両側には、酸化シリコンなどから構成される犠牲間隔板(Opferabsta
ndsstege)265がある。
、メモリセル100の寸法は4F2である。メモリセル100は、特にトレンチ
コンデンサ110のあるトレンチ115から構成されている。トレンチ115の
上に、第1の絶縁被覆185に囲まれた第1のワード線180が延びる。第1の
ワード線の一方の側にソース領域170が、他方の側にドレイン領域165が、
そして接触トレンチ205に自己整合接続220が配列されている。トレンチ絶
縁剤250は、隣接し合うメモリセルの間に延びる。アクティブ領域270は、
トランジスタの処理に使用される。本実施例において、トレンチ絶縁剤250は
、ビット線に平行に延びる第1トレンチ絶縁剤255から構成されている。この
第1トレンチ絶縁剤255は、ワード線に平行に延びる第2のトレンチ絶縁剤2
60から構成されている。
閉鎖継ぎ目275がある。
ル配列の製造は、トレンチコンデンサ110を4F2レイアウトに実現すること
から始まる。このとき、トレンチ115を基板105にまずエッチングする。ト
レンチ115の上部領域120には、大きな絶縁カラー150が形成される。そ
して、トレンチ115の周りの下部領域に埋込プレート145を形成するように
ドープする。トレンチ115の下部領域125には、誘電層140が続いて形成
される。トレンチを、導電性のトレンチ充填剤130で充填し、そして、埋込ウ
ェル155をドーピング剤の使用により形成する。続いて導電性のトレンチ充填
剤130を、熱酸化によって酸化し、絶縁被覆層135をトレンチ115の開口
部上に形成する。これは自己整合的に行われる。なぜなら、基板表面の残留物は
、トレンチ115の形成に使用されたハードマスクによってこの時機に覆われる
からである。
135、大きな絶縁カラー150、および基板105からこの時機に構成される
。拡散酸化層の酸化の後、埋込ウェル155がドーピング剤の埋め込みによって
形成され、隣接し合うメモリセルの埋込プレートを接続する。
5が選択的に成長する。このとき、エピタキシャル層245の成長は、露出した
基板105上で始まり、絶縁被覆層135で閉鎖されたトレンチ115へ全ての
方向から側面に完全に成長する。このとき、エピタキシャル閉鎖継ぎ目275が
、絶縁被覆層135の中央上に形成される。
線の方向に延びる第1トレンチ絶縁剤255を、エピタキシャル層245とその
表面で平坦に接続するように従来技術で製造する。
、比較的厚いマスク堆積が形成され、選択的プラズマエッチングによりエピタキ
シャル層245と基板105とに転移される。続いて、形成されたトレンチを、
酸化シリコンで充填されたマスク堆積の表面まで平坦にエッチバックする。そし
て、マスク堆積を選択的に取り除き、図7に示す第2のトレンチ絶縁剤260が
残る。トレンチコンデンサ110は、このとき第2のトレンチ絶縁剤260から
絶縁被覆層135まで重複し、エピタキシャル層245を、この領域で除去する
。続いて、酸化シリコンから犠牲間隔板265を第2のトレンチ絶縁剤260の
側面に構成する。そして、第1のワード線180は、その第1の絶縁被覆185
と共に、側面のへり板(スペーサ)として間隔板265に生成される。このこと
は、等方性層析出と異方性選択的エッチバック(スペーサ技術)とによって行わ
れる。
るので、トランジスタ160は、部分的なSOIトランジスタとして形成されて
いる。続いて、ソース領域170を、埋め込みによって形成する。第1のワード
線180と第3のワード線200との間隙が、ソース領域170の上にあり、絶
縁性充填剤280で充填されている。第2のワード線190は、第1のワード線
に対して平行に第2のトレンチ絶縁剤260の隣接するする構造に形成されてい
る。
にエッチバックする。第1の絶縁被覆185、および第2の絶縁被覆195とを
完成するために、エッチバックによって生じるトレンチを、層析出と、平坦化と
によって、窒化シリコンからなる絶縁体で充填する。
露出し、エピタキシャル層245の表面までプラズマエッチングにより選択的に
エッチバックする。このとき、ソース領域170がある領域は被覆される。低い
エッチング率のため、第2のトレンチ絶縁剤260がこのとき同時に部分的にエ
ッチバックされる。続いて、ドレイン領域165をドーピング剤の埋め込みによ
り形成する。
60、および第1のワード線の第1の絶縁被覆の間に形成される。自己整合接続
220は、まず既存の構造を使用することで形成される。このため、自己整合と
呼ばれる。このとき、ソース領域170がある領域は、阻止層240で被覆され
る。
レイン領域の一部と、エピタキシャル層245の一部とをこの領域で除去する。
選択的エッチングは、窒化シリコンから形成されている絶縁被覆層135の上で
停止する。接触トレンチ205のエッチングによって、エピタキシャル閉鎖継ぎ
目275を除去する。
工程を、第1の絶縁被覆185とトレンチ絶縁剤250とに対して選択的に行う
。続いて、絶縁カラー235を、酸化、酸化シリコンの析出、および異方性エッ
チバック(スペーサ技術)によって形成する。絶縁カラー235に、ドープされ
たポリシリコンから導電性材料225が析出される。
工程の後、導電性キャップ230が析出される。本実施例の導電性キャップ23
0は、ドープされたポリシリコンから形成される。このことにより、導電性のト
レンチ充填剤130は、導電性材料225と導電性キャップ230とを経由して
ドレイン領域165へ電気的に接続される。さらに絶縁カラー235は、導電性
のトレンチ充填剤130、導電性材料225、および導電性キャップ230がエ
ピタキシャル層245に対して電気的接点を持たないように形成されている。こ
の配列により、トレンチコンデンサ110を放電させる漏電が防止される。
機能素子で従来技術から周知のように完成される。
の実施形態に係る。
第2の実施形態に係る。
提示された課題は、請求項7に記載の方法により解決される。
たとえば導電性のトレンチ充填剤130を熱酸化することによって実現すること
ができる。導電性のトレンチ充填剤130の上に絶縁被覆層135を堆積するこ
とも可能である。たとえば、CVD堆積法をこの目的のために用いることができ
る。導電性のトレンチ充填剤130の上に選択的に絶縁被覆層135を形成する
ことが特に有利である。この時点において、トレンチ115をエッチングするた
めに用いられる硬い被覆層は、現在基板表面上にあり、絶縁被覆層135が形成
される領域を残しているのみであるため、絶縁被覆層135を製造することは実
現可能である
る。このため、異方性エッチングバック(スペーサ技術)により形成された絶縁
カラー235から、熱酸化が実行され、酸化シリコン層が堆積される。その後、
導電性材料225が絶縁カラー235に形成される。導電性材料はドープされた
ポリシリコンからなり、たとえばCVD方法を用いて堆積される。
Claims (16)
- 【請求項1】 基板(105)に少なくとも部分的に配置されている一方で、ドレイン領域(
165)と、ソース領域(170)と、ソース領域(170)とドレイン領域(
165)との間に配置されたチャネル(175)および第1のワード線(180
)とを有するトランジスタ(160)を有しているとともに、内部電極(130
)と、外部電極(145)と、誘電層(140)とが挟まれているトレンチコン
デンサ(110)を有しているメモリセル(100)を備えているメモリにおい
て、 導電性トレンチ充填剤(130)により充填されることにより、トレンチコン
デンサ(110)の内部電極(130)を形成するトレンチ(115)を基板(
105)内に備えているとともに、 導電性トレンチ充填剤(130)に配置される絶縁性被覆層(135)と、 基板(105)上および絶縁被覆層(135)上に少なくとも部分的に配置さ
れ、内部にトランジスタのソース領域(170)と、ドレイン領域(165)と
、チャネル(175)とが形成されたエピタキシャル層(245)と、 隣接するメモリセル(100)を互いに絶縁するトレンチ絶縁剤(250)と
、 エピタキシャル層(245)上に配置され、トレンチ(115)を部分的に被
覆し、第1の絶縁被覆(185)により囲まれている第1のワード線(180)
と、 トレンチ絶縁剤(250)上に配置され、第2の絶縁被覆(195)により囲
まれている第2のワード線(190)と、 導電性トレンチ充填剤(130)をドレイン領域(165)に電気的に接続す
る自己整合接続(220)が配置されるとともに、第1の絶縁被覆(185)を
有する第1のワード線(180)と第2の絶縁被覆(195)を有する第2のワ
ード線(195)との間に形成されている接触トレンチ(205)とを備えてい
ることを特徴とするメモリ。 - 【請求項2】 接触トレンチ(205)は、トレンチ絶縁剤(205)によって仕切られてい
ることを特徴とする請求項1に記載のメモリ。 - 【請求項3】 絶縁カラー(235)は、接触トレンチ(205)の下部領域(210)内に
配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のメモリ。 - 【請求項4】 導電性材料(225)は、接触トレンチ(105)のトレンチ充填剤(130
)上に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載
のメモリ。 - 【請求項5】 導電性キャップ(230)は、接触トレンチ(205)の導電性材料(225
)上に配置されていることを特徴とする請求項4に記載のメモリ。 - 【請求項6】 絶縁カラー(235)は、絶縁被覆層(135)から少なくともドレイン領域
(165)まで延びており、その結果、導電性材料(225)および導電性キャ
ップ(230)は、基板(105)あるいはエピタキシャル層(245)と直接
接続されていないことを特徴とする請求項5に記載のメモリ。 - 【請求項7】 トレンチ絶縁剤(250)は、絶縁被覆層(135)の深さよりも深い位置ま
で基板(105)内に延びていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか
1項に記載のメモリ。 - 【請求項8】 ドレイン領域(165)と、ソース領域(170)と、ソース領域(170)
とドレイン領域(165)との間に配置されたチャネル(175)および第1の
ワード線(180)とを有するトランジスタ(160)を有しているとともに、
内部電極(130)と、外部電極(145)と、誘電層(140)とが挟まれて
いるトレンチコンデンサ(110)を有している複数のメモリセル(100)を
備えているメモリを形成するための方法において、 基板(105)にトレンチ(115)を設けるステップと、 トレンチ(115)を導電性トレンチ充填剤(130)により充填することに
よりトレンチコンデンサ(110)の内部電極(130)を形成するステップと
、 導電性トレンチ充填剤(130)上に絶縁性被覆層(135)を形成するステ
ップと、 基板(105)の表面(106)上にエピタキシャル層(245)を成長させ
ることにより、絶縁被覆層(135)を少なくとも部分的にエピタキシャル層(
245)で覆うステップと、 少なくともエピタキシャル層(245)内にトレンチ絶縁剤(250)を形成
することにより、隣接するメモリセル(100)を互いに絶縁するステップと、 第1の絶縁被覆(185)により囲まれている第1のワード線(180)をエ
ピタキシャル層(245)上に形成し、第2の絶縁被覆(195)により囲まれ
ている第2のワード線(190)をトレンチ絶縁剤(250)上に形成するステ
ップと、 エピタキシャル層(245)内にソース領域(170)とドレイン領域(16
5)とを画定するステップと、 第1の絶縁被覆(185)を有する第1のワード線(180)と第2の絶縁被
覆(195)を有する第2のワード線(195)とを接触トレンチのエッチング
のためのエッチングマスクとして用いて、エピタキシャル層(245)および絶
縁被覆層(135)を介して導電性トレンチ充填剤(130)の位置まで接触ト
レンチ(205)をエッチングするステップと、 導電性トレンチ充填剤(130)をドレイン領域(165)に電気的に接続す
る自己整合接続を接触トレンチ(205)に設けるステップとを備えていること
を特徴とする方法。 - 【請求項9】 接触トレンチ(205)の自己整合を形成するためのエッチングマスクとして
トレンチ絶縁剤(250)を用いることを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 絶縁カラー(235)が、接触トレンチ(205)の下部領域(210)内に
形成されていることを特徴とする請求項8または9に記載の方法。 - 【請求項11】 少なくとも1つの導電性材料(225)が、接触トレンチ(205)に注入さ
れていることを特徴とする請求項8ないし10のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項12】 導電性キャップ(230)が、導電性材料(225)上および絶縁カラー(2
35)上の接触トレンチ(205)内に形成されていることを特徴とする請求項
11に記載の方法。 - 【請求項13】 導電性材料(225)および導電性キャップ(230)が、ドレイン領域(1
65)を介してのみエピタキシャル層(245)と電気的に接続されるように、
絶縁カラー(235)が形成されていることを特徴とする請求項12に記載の方
法。 - 【請求項14】 エピタキシャル層(245)の処理後に、加熱ステップが実行されることを特
徴とする請求項8ないし13のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項15】 エピタキシャル層(245)の処理後に、平坦化ステップが実行されることを
特徴とする請求項8ないし14のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項16】 エピタキシャル層(245)は、成長中に原位置においてドープされているこ
とを特徴とする請求項8ないし15のいずれか1項に記載の方法。
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