JP2007080854A - Semiconductor memory device and its manufacturing method - Google Patents
Semiconductor memory device and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007080854A JP2007080854A JP2005262845A JP2005262845A JP2007080854A JP 2007080854 A JP2007080854 A JP 2007080854A JP 2005262845 A JP2005262845 A JP 2005262845A JP 2005262845 A JP2005262845 A JP 2005262845A JP 2007080854 A JP2007080854 A JP 2007080854A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- film
- forming
- insulating film
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
本発明は半導体記憶装置およびその製造方法に係わり、特にDRAM(Dynamic Random Access Memory:記憶保持が必要な随時書き込み読み出しメモリ)あるいはDRAM機能を搭載したDRAM混載装置およびその製造方法に好適なものに関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or a DRAM mixed device having a DRAM function and a device suitable for the manufacturing method thereof.
DRAMは1つのトランジスタ(T)と1つのキャパシタ(C)から構成され、電荷をキャパシタに蓄積することによって情報を記憶している。近年、DRAMの微細化・集積化にともない、単位メモリセルあたりにおけるキャパシタ面積も微細化されている。DRAMを安定に動作させるためには、キャパシタの容量を十分に確保する必要があるが、メモリセルの微細化によりキャパシタの蓄積電荷容量が小さくなる傾向にある。トレンチ型キャパシタを備えるDRAMでは、キャパシタのトレンチ径が微細化される一方、トレンチの深さには加工限界がある。そこで、DRAMの集積化にともなうメモリセルの微細化とともに、キャパシタ絶縁膜への高誘電体材料の導入など、容量を確保するための工夫が行われている。しかし、さらに微細化が進むことにより上記の工夫を施しても、十分な容量を持ったキャパシタを形成することが困難になると予測されている。 The DRAM is composed of one transistor (T) and one capacitor (C), and stores information by accumulating electric charge in the capacitor. In recent years, with the miniaturization and integration of DRAMs, the capacitor area per unit memory cell is also miniaturized. In order to operate the DRAM stably, it is necessary to secure a sufficient capacity of the capacitor, but the accumulated charge capacity of the capacitor tends to be reduced due to miniaturization of the memory cell. In a DRAM including a trench type capacitor, the trench diameter of the capacitor is miniaturized, but the depth of the trench has a processing limit. Therefore, in order to ensure the capacity, such as the miniaturization of memory cells accompanying the integration of DRAMs and the introduction of a high dielectric material into the capacitor insulating film. However, it is predicted that it will be difficult to form a capacitor having a sufficient capacity even if the above-described device is applied due to further miniaturization.
そこで、トレンチ型キャパシタとスタック型キャパシタを組み合わせることにより、蓄積電荷容量を確保する方法があるが、トレンチ型キャパシタに加えてスタック型キャパシタを形成するためにはリソグラフィーおよびエッチング等の工程が劇的に増加し、構造が複雑になるとともに生産コストが増加する。(例えば特許文献1参照。)。
本発明は、蓄積電荷容量を増加させ、微細化に適した半導体装置およびその製造方法を提供する。 The present invention provides a semiconductor device suitable for miniaturization by increasing the accumulated charge capacity and a method for manufacturing the same.
本発明の一態様は、半導体基板と、前記半導体基板内の拡散層からなるプレート電極と、前記半導体基板表面から前記プレート電極に達するトレンチ内に形成されるストレージノード電極と、前記プレート電極と前記ストレージノードを絶縁する第一の絶縁膜からなるトレンチキャパシタと、前記基板上に備えられたゲート電極と、前記ゲート電極から前記トレンチに向かって基板に沿って延びる第一の拡散層と、前記ゲート電極を挟んで前記第一の拡散層と反対側に延びる第二の拡散層と、前記第一の拡散層上部の基板上に形成され、前記第一の拡散層と前記ストレージノード電極とを電気的に接続するサーフェスストラップと、前記サーフェスストラップを第一の電極とし、前記第一の電極の上部に第二の絶縁膜を介して形成された上部電極からなる第二のキャパシタとを備えることを特徴としている。 One aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a plate electrode made of a diffusion layer in the semiconductor substrate, a storage node electrode formed in a trench reaching the plate electrode from the surface of the semiconductor substrate, the plate electrode, A trench capacitor comprising a first insulating film for insulating the storage node; a gate electrode provided on the substrate; a first diffusion layer extending along the substrate from the gate electrode toward the trench; and the gate A second diffusion layer extending on the opposite side of the first diffusion layer across an electrode; and a substrate on the first diffusion layer, the first diffusion layer and the storage node electrode being electrically connected A surface strap to be connected to each other, and the surface strap as a first electrode, and an upper portion formed on the first electrode via a second insulating film It is characterized in that it comprises a second capacitor consisting of poles.
また、本発明の一態様は、半導体基板に素子分離領域を形成する工程と、前記半導体基板にトレンチ溝を形成する工程と、前記トレンチ溝の底部基板側に不純物を拡散しプレート電極を形成する工程と、前記トレンチ溝内に第一の絶縁膜を形成する工程と、前記トレンチ溝内にストレージノード電極を形成する工程と、ゲート電極を形成する工程と、第一および第二の拡散層を形成する工程と、前記第一の拡散層上部の基板上にサーフェスストラップを形成する工程と、前記サーフェスストラップ上部に第二の絶縁膜を形成する工程と、前記第二の絶縁膜上に上部電極を形成する工程と、ビット線コンタクトおよびビット線を形成する工程とを備えることを特徴とする According to one embodiment of the present invention, a step of forming an element isolation region in a semiconductor substrate, a step of forming a trench groove in the semiconductor substrate, and a plate electrode are formed by diffusing impurities on the bottom substrate side of the trench groove. Forming a first insulating film in the trench groove; forming a storage node electrode in the trench groove; forming a gate electrode; and first and second diffusion layers. Forming, a step of forming a surface strap on the substrate above the first diffusion layer, a step of forming a second insulating film on the surface strap, and an upper electrode on the second insulating film And a step of forming a bit line contact and a bit line.
本発明によれば、蓄積電荷容量を増加させることにより、微細化に適した半導体装置およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device suitable for miniaturization and a method for manufacturing the same by increasing the accumulated charge capacity.
以下に本発明による実施例を説明する。 Examples according to the present invention will be described below.
図1から図26を用いて本発明の実施例1について説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の実施例1における半導体記憶装置の構成を概略的に示す平面図である。ワード線WLとビット線BLの交差する領域に、第一のキャパシタが形成されるディープトレンチDTとゲート電極が形成されているチャネル領域CAが隣り合い、チャネル領域CAとディープトレンチDTに挟まれたビット線上にはサーフェスストラップ領域SSが形成されている。このサーフェスストラップ領域SS内にサーフェスストラップキャパシタが形成されている。また、チャネル領域CAを挟んでサーフェスストラップ領域SSと反対側のビット線上にはビット線コンタクトBCが形成され、1素子が形成されている。本構成による素子の面積は、最小加工寸法Fを用いて8F2と表される。ビット線方向に隣り合う素子はビット線コンタクトを共有している。これにより、ビット線方向に隣り合う素子のディープトレンチが、素子分離領域を介して隣り合う。また、ワード線方向に隣り合う素子は、1素子分の位相をもって並んでいる。また、素子の周辺部にはプレート線PLのコンタクトが形成されている。 FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a semiconductor memory device according to Embodiment 1 of the present invention. A deep trench DT in which the first capacitor is formed and a channel region CA in which the gate electrode is formed are adjacent to each other in a region where the word line WL and the bit line BL intersect, and is sandwiched between the channel region CA and the deep trench DT. A surface strap region SS is formed on the bit line. A surface strap capacitor is formed in the surface strap region SS. A bit line contact BC is formed on the bit line opposite to the surface strap region SS across the channel region CA, and one element is formed. The area of the element according to this configuration is expressed as 8F 2 using the minimum processing dimension F. Elements adjacent in the bit line direction share a bit line contact. Thereby, the deep trenches of the elements adjacent in the bit line direction are adjacent to each other via the element isolation region. In addition, elements adjacent in the word line direction are arranged with a phase of one element. Further, a contact of a plate line PL is formed in the peripheral portion of the element.
図2は、図1におけるA−a線に沿った断面を示す断面構成図である。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みや比率は現実のものとは異なることに留意すべきである。 FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram showing a cross section taken along line Aa in FIG. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, and the thickness and ratio of each layer are different from the actual ones.
実施例1における半導体記憶装置は、図2に示すように、たとえばp型シリコンからなる半導体の基板100上中に形成された情報蓄積用のディープトレンチキャパシタCDTと、基板上に形成された情報転送用のMOSトランジスタからなる。
As shown in FIG. 2, the semiconductor memory device according to the first embodiment includes a deep trench capacitor C DT for information storage formed on a
深さ6μm程度ディープトレンチキャパシタCDTは、プレート電極320、キャパシタ絶縁膜325および導電型ポリシリコンからなるストレージ電極330からなる。隣り合うディープトレンチキャパシタCDTは、素子分離領域430で素子分離されている。なお、プレート電極320はなくてもかまわない。この場合は、ストレージ電極330に電圧がかかった時に、p型シリコンの基板100のディープトレンチキャパシタCDTに隣接した領域にプレート電極に相当するものが形成されることになる。ディープトレンチキャパシタCDTの上部側面には、例えばシリコン酸化膜からなる側壁酸化膜340が形成されている。
Depth 6μm about deep trench capacitor C DT consists
MOSトランジスタTは、p型シリコンの基板100上に形成されたゲート絶縁膜110、ゲート絶縁膜110上に形成されたゲート電極450、およびゲート電極からディープトレンチキャパシタ側にのびるソース拡散領域S、反対側に伸びるドレイン拡散領域Dからなる。MOSトランジスタTのソース拡散領域Sは、基板上に形成された第一の電極(サーフェスストラップ)520を介してストレージ電極330と電気的に接続されている。第一の電極(サーフェスストラップ)520は例えば導電型ポリシリコンにより形成されている。また、ドレイン拡散領域Dはビット線コンタクト570を介してビット線BLに接続されている。これによりMOSトランジスタTはディープトレンチキャパシタCDTに蓄積された情報をビット線BLに転送することが可能となる。ここで、ビット線BLとビット線コンタクト570は同時に形成されたものであってもかまわない。
The MOS transistor T includes a gate insulating film 110 formed on a p-
サーフェスストラップを第一の電極520とし、その上部には絶縁膜を介して上部電極540が形成されサーフェスストラップキャパシタCSSが形成されている。サーフェスストラップキャパシタCSSの上部電極540は、素子の端部など(図示せず)で基板中のプレート電極320と電気的に接続され、プレート電極320と同電位に保たれプレート線PLに接続されている。また、トレンチの上端部のうち、第一の電極(サーフェスストラップ)520とソース拡散層領域が接する側の側壁酸化膜が形成されず、ソース拡散層領域S、第一の電極(サーフェスストラップ)520およびストレージ電極330とが直接接している。これにより第一の電極(サーフェスストラップ)520とストレージ電極330とのコンタクト抵抗をより抑制する効果がある。
Surface strap to the
ディープトレンチキャパシタCDTとサーフェスストラップキャパシタCSSを含む回路を図3を用いて説明する。トレンチキャパシタCDPのプレート線PLとサーフェスストラップキャパシタCssの上部電極540は電気的に接続される。また、ディープトレンチキャパシタCDTのストレージ電極330とサーフェスストラップキャパシタCSSの下部電極520は電気的に接続され、MOSトランジスタTを介してビット線BLに接続されている。この結果、サーフェスストラップキャパシタCssを備えることにより、総電荷蓄積容量を増加させることが可能となる。サーフェスストラップキャパシタCssのキャパシタ絶縁膜にシリコン窒素酸化膜ベース膜を用いた場合、ディープトレンチキャパシタCDTのキャパシタのみからなる容量と比較して、約10%から約30%容量を増加させる効果がある。また、サーフェスストラップキャパシタCss絶縁膜にたとえば比誘電率約11から30程度のアルミニウム酸化膜およびハフニウム酸化膜の混合膜を用いた場合には、約20%から約70%程度総容量を増加させる効果がある。さらに、総容量を増加できることにより、データ保持特性が向上し、書き込み/読み出し動作速度を向上させることができる。
It will be described with reference to FIG. 3 a circuit including a deep trench capacitor C DT and surfaces strap capacitor C SS.
次に、本発明の第一の実施例に係る半導体装置の製造方法について、図4から図23を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図4から図23における各図は、それぞれ図1におけるA−a線に沿った断面図、すなわちビット線に沿った断面における製造工程を示す断面構造図である。 Each of FIGS. 4 to 23 is a sectional view taken along the line Aa in FIG. 1, that is, a sectional view showing a manufacturing process in the section along the bit line.
まず、p型シリコンの基板100の主表面上に、たとえば熱酸化によってシリコン酸化膜110aをたとえば2nm程度の厚さで堆積形成する。さらに、このシリコン酸化膜110a上に、シリコン窒化膜200をたとえば100nm程度の厚さで堆積形成する。上記シリコン窒化膜120の上にマスク材となるBSG膜210を1600nm程度、ハードマスク膜220を700nm程度、およびSOG(Spin on Glass)膜230を10nm程度、順次形成する。
First, a
さらに、上記SOG膜230上にレジスト240を塗布し、このレジスト240を通常のフォトレジスト法によりディープトレンチを形成するためのマスクパターンを形成する。(図4参照)なお、上記ハードマスク膜220およびSOG膜230は、BSG膜210を正確にエッチングするために用いられている。
Further, a
次に上記レジスト240をマスクとして、例えばRIE(ReactiveIon Etching)法により、SOG膜230、ハードマスク膜220、BSG膜210、シリコン窒化膜200、およびシリコン酸化膜110を順次エッチングして、ディープトレンチを形成するためのマスクを形成する。(図5参照)。
Next, using the
続いてこのマスクを用い、RIE法などによって基板100をエッチングし、ディープトレンチ溝300を形成する。(図6参照)。さらに、ポストクリーニングを行う。ここで、上記ディープトレンチ溝300の深さは、例えば6μmから7μm程度である。その後、上記レジスト240、SOG膜230、ハードマスク膜220、BSG膜210を除去する。
Subsequently, using this mask, the
次に、ディープトレンチ内壁に、たとえばシリコン酸化膜からなるキャパシタ絶縁膜325を形成する。ここで、キャパシタ絶縁膜325はシリコン窒化膜あるいはシリコン窒素酸化膜などを用いてもよい。また、シリコン酸化膜よりも比誘電率の高い、アルミニウム酸化膜、ハフニウム酸化膜、あるいはこれらを混合した膜や積層にした膜などを用いることにより、さらに電気容量を増大させる効果があり好ましい。続いて、ディープトレンチ内壁上部にたとえばシリコン酸化膜からなる側壁酸化膜340を形成する。(図7参照)
次に、上記ディープトレンチ溝300の底部を例えばCDE(Chemical Dry Etching)法などを用い30nm程度エッチングし、ディープトレンチDTの底部を広くする。(図示せず)。続いて固層拡散法を用いて、ディープトレンチDT内部にAs(砒素)もしくはP(燐)を吸着および拡散させ、シリコン基板11内にn+型拡散領域を形成する。固層拡散のかわりに気相拡散法をもちいてもかまわない。このn+型拡散領域はディープトレンチキャパシタCDTのプレート電極320となる。
Next, a
Next, the bottom of the deep trench pit 300 is etched by about 30 nm using, for example, a CDE (Chemical Dry Etching) method to widen the bottom of the deep trench DT. (Not shown). Subsequently, As (arsenic) or P (phosphorus) is adsorbed and diffused in the deep trench DT by using a solid layer diffusion method, and an n + type diffusion region is formed in the silicon substrate 11. A vapor phase diffusion method may be used instead of solid layer diffusion. This n + type diffusion region becomes the
続いて、ディープトレンチ溝300底部の内壁に沿ってキャパシタ絶縁膜(図示せず)を形成する。これがディープトレンチキャパシタのキャパシタ絶縁膜となる。 Subsequently, a capacitor insulating film (not shown) is formed along the inner wall of the bottom of the deep trench groove 300. This becomes a capacitor insulating film of the deep trench capacitor.
次に、このディープトレンチ溝300内にポリシリコン層330aを埋め込む。このトレンチ内のポリシリコン330aはディープトレンチキャパシタCDTのストレージ電極330となる。その後、上面を例えばCMP法により平坦化する。(図8参照)。
Next, a polysilicon layer 330 a is embedded in the deep trench groove 300. Polysilicon 330a within the trench is a
次に、反応ガスにTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)を用いたCVD(Chemical Vapor Deposition)法によってTEOS膜410を例えば550nm程度の厚さに堆積形成する。さらに、上記TEOS膜410上に、絶縁膜からなるハードマスク420を例えば300nm程度形成する。(図9参照)。これらのハードマスク膜420は、後の工程でTEOS膜中にトレンチを正確に形成するためのものである。
Next, a
次に、上記ハードマスク膜420上にフォトレジスト(図示せず)を塗布し、露光および現像を行ってこのレジストにパターンを形成する。このパターンは後の工程で素子分離領域を形成するために用いられる。上記素子分離領域の幅および隣り合う素子分離領域間の距離は、DRAMのメモリ容量および世代によっても異なるが、たとえば素子分離領域の幅を70〜110nm、隣り合う素子分離領域の距離を45〜110nmで配置する。
Next, a photoresist (not shown) is applied on the
次に、上記レジストをマスクにして、ハードマスク膜420、TEOS膜410を順次RIE(Reactive Ion Etching)法などによってエッチングし、溝425を形成する。(図10参照)。
Next, using the resist as a mask, the
続いて、ハードマスク420をマスクとして用い、基板100を、RIE法などを用いてエッチングし、幅30nm〜130nm、深さ250nm程度の素子分離領域を形成するための素子分離溝435を形成する。(図11参照)。その後、上記レジストおよびハードマスク420を除去する。
Subsequently, using the
続いて、上記素子分離溝435の内壁に例えば熱酸化によって酸化膜を形成する。(図示せず)。さらに、例えばCVD法により、SiO2膜を埋め込んだ後、CMP法によって表面を平坦化する。以上の工程によって素子分離領域430が形成される。(図12参照)
次に、トランジスタTの形成工程に入る。まず、ゲート絶縁膜110となるシリコン絶縁膜110a上にゲート電極450を堆積し、その上部に例えばタングステンシリサイド460、シリコン窒化膜470などを順次堆積形成する。さらにその上部にレジスト(図示せず)を形成し、通常のフォトレジスト法によりパターニングし、トランジスタのゲート構造を形成する。
Subsequently, an oxide film is formed on the inner wall of the element isolation trench 435 by, for example, thermal oxidation. (Not shown). Further, after embedding the SiO 2 film by, for example, the CVD method, the surface is flattened by the CMP method. The
Next, the process for forming the transistor T is started. First, the
次に、ゲート電極上部全面にシリコン窒化膜を堆積形成し、例えばRIE法により全面をエッチバックする。この工程により、ゲート電極の側壁に窒化膜のゲート側壁480を形成する。(図13参照)。
Next, a silicon nitride film is deposited on the entire upper surface of the gate electrode, and the entire surface is etched back by, for example, the RIE method. By this step, a
ここで、基板100の導電型と逆導電型の不純物イオンとして、例えばAs(砒素)あるいはP(燐)をイオン注入法によりシリコンの基板100中に導入する。その後、アニールにより拡散させることによって、トランジスタの活性化領域であるソース領域Sおよびドレイン領域Dを形成する。。 次に、例えばCVD法により絶縁膜である層間膜500を例えば220nm程度堆積し、上記層間膜500の表面を例えばCMP法により平坦化する。
Here, As (arsenic) or P (phosphorus), for example, is introduced into the
次に、層間膜500上にレジスト(図示せず)を塗布し、通常のフォトレジスト法によってレジストがソース拡散領域Sに開口部を形成するようにパターンを形成する。次に、上記レジストをマスクにして、例えばRIE法により層間膜500をエッチングし、溝505を形成する。このときディープトレンチの側壁酸化膜340およびストレージ電極330の上端部の一部を除去する。その後、レジストを除去する。(図14参照)。
Next, a resist (not shown) is applied on the
次に、溝505を完全に埋め込むようにポリシリコン540を堆積する。このときポリシリコン540はあらかじめ不純物を添加した導電型ポリシリコン膜であってもよいし、たとえばアモルファスシリコンを堆積し、その後固相あるいは気相から不純物を添加してもよい。このようにして形成された導電型ポリシリコン膜は、ソース領域S上面およびストレージ電極330と電気的に接するように形成されている。(図15参照)。このポリシリコン部がサーフェスストラップ領域SSとなる。
Next,
ここで、サーフェスストラップ領域SS内に第二のキャパシタを形成する工程に入る。まず、サーフェスストラップ領域SSに形成されたポリシリコン540の一部をエッチングする。(図16参照)。このとき残されたポリシリコンがサーフェスストラップキャパシタCSSの第一の電極520となる。このとき、ポリシリコンのエッチングにはレジストを塗布して通常のフォトリソグラフィー法を用いてもよいし、フォトリソグラフィー法を用いずにリセス法を用いてもよい。リセス法を用いる場合には、リソグラフィー工程が増加せずプロセスを簡易化することができる。ここでリセス法とは、CMP法により表面を平坦化した後にRIE法を用いてエッチングする方法を指す。もしくは、RIE法、あるいはウェットエッチング法を用いて表面の一部を除去する方法を用いることもできる。これらの方法を用いて第一の電極520の上面を下に凸の形状にすることにより、サーフェスストラップキャパシタCssの電極面積が増大し、それによって電気容量が増大する効果がある。
Here, the process of forming the second capacitor in the surface strap region SS is started. First, a part of the
続いて、窒素を含むガス雰囲気中で熱処理を行い、ポリシリコン上に形成された溝の表面を窒化し、シリコン窒化膜あるいはシリコン窒素酸化膜からなる絶縁膜530を表面領域に形成する。(図17参照)。このとき、窒素を含むガスとして、NO、N2O、あるいはアンモニアを含むガス用いることができる。また、別の方法として、窒素ガスを励起して形成される窒素ラジカルに晒す方法を用いることができる。また、シリコン窒化膜を堆積することもできる。さらに、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜からなる複数の積層構造にする方法や、上記の方法を適宜組み合わせることもできる。この絶縁膜が、サーフェスストラップSSのキャパシタ絶縁膜530となる。
Subsequently, heat treatment is performed in a gas atmosphere containing nitrogen to nitride the surface of the groove formed on the polysilicon, and an insulating
続いて、キャパシタ絶縁膜530上の溝を完全に埋め込むように、不純物を添加したポリシリコンを堆積し、CMP法などを用いて表面を平坦化する。このとき、ポリシリコンを堆積して熱処理により不純物を添加してもよいし、不純物を添加しないアモルファスシリコンあるいはポリシリコンを堆積し、その後で気相あるいは固相から不純物を拡散する方法でもよい。このポリシリコンがサーフェスストラップキャパシタCSSの上部電極520となる。(図18参照)。また、この上部電極520は、図示しないセル端において、プレート線PLと電気的に接続されている。
Subsequently, polysilicon doped with impurities is deposited so as to completely fill the trench on the
次に、SOG膜からなる層間膜560を全面に堆積形成し、たとえばCMP法によってこの層間膜560の表面を平坦化する。(図19参照)。なお、層間膜560はBPSG膜などを用いることも可能である。
Next, an
次に、ビット線コンタクトの形成工程に入る。まず、層間膜560上にレジスト(図示せず)を堆積し、トランジスタのドレイン拡散層領域Dの上部に開口部を設けるようにマスクを形成する。このマスクを用いて層間膜560、上部電極の一部であるポリシリコン膜520、層間膜500、ポリシリコン膜540を順次エッチングし、ビット線コンタクト溝575を形成する。(図20参照)。
Next, a bit line contact forming process is started. First, a resist (not shown) is deposited on the
次に、ビット線コンタクト溝575の内壁を含む全面にスペーサ絶縁膜580を堆積形成する。このスペーサ絶縁膜580はビット線コンタクトを周囲から絶縁するために形成する。(図21参照)。
Next, a
次に、層間膜560の上部に堆積されたスペーサ絶縁膜580をエッチングにより除去する。(図22参照)。
Next, the
次に、ビット線コンタクト溝575内にたとえばタングステン等からなる導電体を埋め込みビット線コンタクト570形成する。さらに上部にビット線BLを形成する。(図23参照)。このとき、ビット線コンタクトはドレイン拡散領域Dと電気的に接続している。また、ビット線コンタクト570とビット線BLは連続して形成してもかまわない。以上の製造工程により、図23に示したDRAM構造を形成する。
Next, a conductor made of tungsten or the like is embedded in the bit line contact groove 575 to form the
このように、従来のディープトレンチキャパシタ型DRAMのプロセスに非常に簡易なプロセスを付加することによりディープトレンチキャパシタのほかに、サーフェスストラップ部にも第二のキャパシタを形成することにより、総キャパシタ容量を増加させることができ、データ保持特性を向上させ、書き込み/読み出し動作速度を向上させることが可能となる。 In this way, by adding a very simple process to the conventional deep trench capacitor type DRAM process, in addition to the deep trench capacitor, a second capacitor is formed in the surface strap portion, thereby increasing the total capacitor capacity. The data retention characteristics can be improved, and the write / read operation speed can be improved.
なお、本実施例では、サーフェスストラップキャパシタCSSの絶縁膜が下に凸な形状について説明したが、例えば図24に示すように下部電極を形成する際に平坦な形状とし、その表面に絶縁膜を形成することもできる。また、図25に示すように、下部電極を凸形状にしても同様の効果が得られる。さらに、図26に示すように、例えばキャパシタ絶縁膜の上面がゲート電極上部のシリコン窒化膜470よりも高い構造であってもかまわない。下部電極をこのような上に凸な形状するためには、たとえば下部電極の一部に砒素などの不純物をあらかじめ添加しておくことにより、下部電極の中央部に比較して両端部のエッチング速度が速くなることなどを利用することができる。
In this embodiment, the insulating film surfaces strap capacitor C SS has been described convex shape in the lower, and a flat shape in forming the lower electrode as shown in FIG. 24, the insulating film on the surface thereof Can also be formed. Also, as shown in FIG. 25, the same effect can be obtained even if the lower electrode is convex. Furthermore, as shown in FIG. 26, for example, the upper surface of the capacitor insulating film may be higher than the
また、本実施例における製造方法ではサーフェスストラップ領域SSに形成するキャパシタ絶縁膜はシリコン窒素酸化膜をベースにしたが、アルミニウム酸化膜あるいはハフニウム酸化膜などのいわゆる高誘電体膜を用いることもできる。この場合、高誘電体膜はシリコン窒素酸化膜と比較して2倍から8倍程度高い比誘電率をもつため、同じ表面積のキャパシタ絶縁膜を形成した場合には、その容量が2倍から8倍程度高くすることが可能となる。また、シリコン酸化膜、アルミニウム酸化膜、ハフニウム酸化膜を混合した膜や、これらを積層にした膜、あるいはこれらの膜にさらに窒素を添加した膜などを用いることもできる。 In the manufacturing method of the present embodiment, the capacitor insulating film formed in the surface strap region SS is based on a silicon nitrogen oxide film, but a so-called high dielectric film such as an aluminum oxide film or a hafnium oxide film can also be used. In this case, since the high dielectric film has a relative dielectric constant that is about 2 to 8 times higher than that of the silicon nitrogen oxide film, when a capacitor insulating film having the same surface area is formed, the capacitance is 2 to 8 times. It becomes possible to make it about twice as high. Alternatively, a film in which a silicon oxide film, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film is mixed, a film in which these films are stacked, or a film in which nitrogen is further added to these films can be used.
WL ワード線
BL ビット線
DT ディープトレンチ
CA チャネル領域
SS サーフェスストラップ領域
BC ビット線コンタクト
PL プレート線
CDT ディープトレンチキャパシタ
CSS サーフェスストラップキャパシタ
T MOSトランジスタ
S ソース拡散領域
D ドレイン拡散領域
100 基板
110 ゲート絶縁膜
110a シリコン酸化膜
200 シリコン窒化膜
210 BSG膜
220 ハードマスク膜
230 SOG膜
240 レジスト
300 ディープトレンチ溝
320 プレート電極
325 キャパシタ絶縁膜
330 ストレージ電極
330a ポリシリコン
340 側壁酸化膜
410 TEOS膜
420 ハードマスク
425 溝
430 素子分離領域
435 素子分離領域溝
440 ポリシリコン
450 ゲート電極
460 タングステンシリサイド
470 シリコン窒化膜
480 ゲート側壁
500 層間膜
505 溝
515 サーフェスストラップ(SS)領域
520 520a〜520c 第一の電極(サーフェスストラップ)
530 第二の絶縁膜
530a〜530c 第二の絶縁膜
540 上部電極
540a〜540c 上部電極
560 層間膜
570 ビット線コンタクト
575 ビット線コンタクト溝
580 スペーサー絶縁膜
590 ビット線
WL word line BL bit line DT deep trench CA channel region SS surface strap region BC bit line contact PL plate line C DT deep trench capacitor C SS surface strap capacitor T MOS transistor S source diffusion region D
530 Second insulating film 530a to 530c
Claims (5)
前記半導体基板内の拡散層からなるプレート電極と、前記半導体基板表面から前記プレート電極に達するトレンチ内に形成されるストレージノード電極と、前記プレート電極と前記ストレージノードを絶縁する第一の絶縁膜からなるトレンチキャパシタと、
前記基板上に備えられたゲート電極と、
前記ゲート電極から前記トレンチに向かって基板に沿って延びる第一の拡散層と、
前記ゲート電極を挟んで前記第一の拡散層と反対側に延びる第二の拡散層と、
前記第一の拡散層上部の基板上に形成され、前記第一の拡散層と前記ストレージノード電極とを電気的に接続するサーフェスストラップと、
前記サーフェスストラップを第一の電極とし、前記第一の電極の上部に第二の絶縁膜を介して形成された上部電極からなる第二のキャパシタと
を備えることを特徴とする半導体記憶装置。 A semiconductor substrate;
A plate electrode formed of a diffusion layer in the semiconductor substrate, a storage node electrode formed in a trench reaching the plate electrode from the surface of the semiconductor substrate, and a first insulating film that insulates the plate electrode and the storage node A trench capacitor,
A gate electrode provided on the substrate;
A first diffusion layer extending along the substrate from the gate electrode toward the trench;
A second diffusion layer extending on the opposite side of the first diffusion layer across the gate electrode;
A surface strap formed on the substrate above the first diffusion layer and electrically connecting the first diffusion layer and the storage node electrode;
A semiconductor memory device comprising: the surface strap as a first electrode; and a second capacitor comprising an upper electrode formed on the first electrode via a second insulating film.
前記半導体基板にトレンチ溝を形成する工程と、
前記トレンチ溝の底部基板側に不純物を拡散しプレート電極を形成する工程と、
前記トレンチ溝内に第一の絶縁膜を形成する工程と、
前記トレンチ溝内にストレージノード電極を形成する工程と、
ゲート電極を形成する工程と、
第一および第二の拡散層を形成する工程と、
前記第一の拡散層上部の基板上にサーフェスストラップを形成する工程と、
前記サーフェスストラップ上部に第二の絶縁膜を形成する工程と、
前記第二の絶縁膜上に上部電極を形成する工程と、
ビット線コンタクトおよびビット線を形成する工程と
を備えることを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。 Forming an element isolation region in a semiconductor substrate;
Forming a trench groove in the semiconductor substrate;
Diffusing impurities on the bottom substrate side of the trench groove to form a plate electrode;
Forming a first insulating film in the trench groove;
Forming a storage node electrode in the trench groove;
Forming a gate electrode;
Forming first and second diffusion layers;
Forming a surface strap on the substrate above the first diffusion layer;
Forming a second insulating film on the surface strap; and
Forming an upper electrode on the second insulating film;
And a step of forming a bit line contact and a bit line.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005262845A JP2007080854A (en) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | Semiconductor memory device and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005262845A JP2007080854A (en) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | Semiconductor memory device and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007080854A true JP2007080854A (en) | 2007-03-29 |
Family
ID=37940887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005262845A Pending JP2007080854A (en) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | Semiconductor memory device and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007080854A (en) |
-
2005
- 2005-09-09 JP JP2005262845A patent/JP2007080854A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7582925B2 (en) | Integrated circuit devices including insulating support layers | |
US8390062B2 (en) | Vertical channel transistor array and manufacturing method thereof | |
US7799643B2 (en) | Method of fabricating semiconductor device having self-aligned contact plug | |
US20050186740A1 (en) | Vertical transistor structure for use in semiconductor device and method of forming the same | |
KR100950472B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device having 4F2 transistor | |
US9076758B2 (en) | Rectangular capacitors for dynamic random access (DRAM) and dual-pass lithography methods to form the same | |
JP4964407B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2005005465A (en) | Semiconductor storage device and manufacturing method therefor | |
JP2005197404A (en) | Semiconductor storage device and manufacturing method therefor | |
US8581315B2 (en) | Semiconductor device having cylindrical lower electrode of capacitor and manufacturing method thereof | |
JP4627977B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4552946B2 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method of semiconductor memory device | |
JP2006295048A (en) | Semiconductor device | |
JP2012054453A (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
US6844229B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device having storage electrode of capacitor | |
JP3961223B2 (en) | Memory cell device and manufacturing method thereof | |
US7332390B2 (en) | Semiconductor memory device and fabrication thereof | |
JP2007080854A (en) | Semiconductor memory device and its manufacturing method | |
KR100632058B1 (en) | High density memory device and method for manufacturing thereof | |
US6727541B2 (en) | Semiconductor memory device having a trench capacitor | |
JP5253460B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US20230320080A1 (en) | Semiconductor memory device | |
KR20070038225A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2006032647A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR20060009995A (en) | Method for manufacturing a capacitor |