JP2629818B2 - MOS dynamic RAM and method of manufacturing the same - Google Patents

MOS dynamic RAM and method of manufacturing the same

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JP2629818B2 JP63112943A JP11294388A JP2629818B2 JP 2629818 B2 JP2629818 B2 JP 2629818B2 JP 63112943 A JP63112943 A JP 63112943A JP 11294388 A JP11294388 A JP 11294388A JP 2629818 B2 JP2629818 B2 JP 2629818B2
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/39DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench
    • H10B12/395DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench the transistor being vertical

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  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、複数のメモリセルを有するMOS型ダイナ
ミックRAM,特に、千鳥格子状をなして相互に配置された
複数のメモリセルを有する1トランジスタ,1キャパシタ
形のMOS型ナミックRAMにおけるメモリセルの構造,およ
びその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a MOS dynamic RAM having a plurality of memory cells, and more particularly to a MOS dynamic RAM having a plurality of memory cells arranged in a staggered pattern. The present invention relates to a structure of a memory cell in a transistor and a one-capacitor type MOS dynamic RAM and a method of manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来によるこの種の複数のメモリセルを有するMOS型
ダイナミックRAMとして、例えば、フォールディッドビ
ット線方式によるMOS型ダイナミックRAMにおいては、第
3図に示されているように、データ線,いわゆるビット
線(以下,BLとも呼ぶ)6に接続されるそれぞれのコン
タクト部4を介して、各メモリセルにデータを転送する
と共に、ワード線(以下,WLとも呼ぶ)5に接続される
スイッチングトランジスタ(以下,Trとも呼ぶ)3のオ
ン,オフ制御によつて、これらのデータを各メモリセル
のキャパシタ領域2に記憶させるようにしている。
As a conventional MOS dynamic RAM having a plurality of memory cells of this kind, for example, in a MOS dynamic RAM based on a folded bit line method, as shown in FIG. 3, a data line, a so-called bit line ( In addition to transferring data to each memory cell via each contact portion 4 connected to a BL 6, a switching transistor (hereinafter Tr) connected to a word line (hereinafter also referred to as WL) 5. These data are stored in the capacitor region 2 of each memory cell by the on / off control of (3).

そして、この構成の場合,前記各メモリセル間にあつ
ては、これらのセル相互を電気的に絶縁分離させるため
に、その分離領域1として、一般的に厚い絶縁膜とか深
い溝,あるいは半導体基板と同一導電形でこれよりも高
濃度の不純物層を形成させている。
In the case of this configuration, in order to electrically insulate and separate these memory cells from each other, a generally thick insulating film, a deep groove, or a semiconductor substrate is used as the isolation region 1. And an impurity layer having a higher concentration than that of this is formed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、前記のように構成されるMOS型ダイナ
ミックRAMにおいては、スイッチングTr3に電位を与えな
い状態,つまり、このスイッチングTr3がオフ状態であ
るにもかゝわらず、分離領域1の端部に沿つて、矢印で
示すようなリーク電流を生じ易く、各メモリセルのキャ
パシタ領域2に記載されたデータが漏れ出してしまうと
云う不都合がしばしば発生しており、また一方では、分
離領域1の端部に対して、素子間分離用の高濃度不純物
層が拡散されてくるために、必然的にスイッチングTr3
のチャネル巾が狭くなり、設定されたしきい値電圧Vth
が変化してしまうと云う問題点もあつた。
However, in the MOS dynamic RAM configured as described above, the potential is not applied to the switching Tr 3, that is, along the edge of the isolation region 1 even though the switching Tr 3 is off. As a result, a leak current as indicated by an arrow is liable to occur, which often causes inconvenience that data described in the capacitor region 2 of each memory cell leaks out. In contrast, the high-concentration impurity layer for element isolation is diffused,
Channel width becomes narrower and the set threshold voltage Vth
There was also a problem that it changed.

この発明は、従来のこのような問題点を解消するため
になされたものであつて、その目的とするところは、分
離領域の端部に沿うリーク電流の発生を阻止し、かつス
イッチングトランジスタのしきい値電圧の変動を防止し
て安定したMOSトランジスタ特性を得ると共に、併せ
て、限られたセル面積内にMOSトランジスタを効率的に
形成し得るようにした,この種のMOS型ダイナミックRA
M,およびその製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and has as its object to prevent generation of a leakage current along an end of an isolation region and to reduce the size of a switching transistor. This type of MOS dynamic RA is designed to prevent fluctuations in the threshold voltage to obtain stable MOS transistor characteristics and to efficiently form MOS transistors within a limited cell area.
M, and its manufacturing method.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前記した目的を達成するために、この発明に係るMOS
型ダイナミックRAMにおいては、複数の各稜角部に丸み
を与えた平面六角形に設定したメモリセルの相互を千鳥
格子状に配置させ、これらの各メモリセルの周端部に
は、上下2段の溝を形成すると共に、その溝の下段部に
キャパシタ領域,同溝の上段部にゲート電極がリング形
状をなすスイッチングトランジスタをそれぞれに設け、
かつ溝底部にキャパシタ領域を囲繞するようにして分離
領域を設けたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, a MOS according to the present invention is provided.
In the dynamic RAM, a plurality of memory cells set in a planar hexagon with a plurality of rounded corners are arranged in a zigzag pattern. And a switching transistor having a gate electrode formed in a ring shape is provided in a lower portion of the groove and a gate electrode is formed in an upper portion of the groove, respectively.
In addition, an isolation region is provided at the bottom of the groove so as to surround the capacitor region.

すなわち,この発明は、1トランジスタ,1キャパシタ
形のMOS型ダイナミックRAMにおいて、半導体基板上に、
稜角部に丸みを与えた平面六角形に設定され、千鳥格子
状にパターン配置される複数のメモリセルと、個々のメ
モリセルを囲繞して周端部に形成された上下2段の溝
と、この溝の下段部に設けられたキャパシタ領域と、前
記溝の上段部に形成されたリング形状のゲート電極,前
記キャパシタ領域に接続されたソース,またはドレイン
となる一方の拡散層,および前記ゲート電極の内側の基
板面に形成され、コンタクトを介してデータ線に接続さ
れたドレイン,またはソースとなる他方の拡散層を有す
るスイッチングトランジスタと、前記溝の溝底部に前記
キャパシタ領域を囲繞するように設けられて、隣接する
メモリセル相互間を分離する分離領域とを備えたことを
特徴とするMOS型ダイナミックRAMであり、また、半導体
基板面に複数のメモリセル部を千鳥格子状にパターン配
置させた1トランジスタ,1キャパシタ形のMOS型ダイナ
ミックRAMであつて、前記個々のメモリセルを囲繞する
周端部に、溝の上段部となる第1の溝部分,および溝の
下段部となる第2の溝部分からなる上下2段の溝を形成
させる工程と、前記第2の溝部分の溝底部に分離領域を
形成させる工程と、前記第2の溝部分の露出された側壁
部に、トランジスタのソース,またはドレインとなる一
方の拡散領域を形成させる工程と、この一方の拡散領域
の表面に薄い絶縁膜を介した状態で、前記第2の溝部分
をキャパシタ領域の一方の電極となる多結晶シリコンに
より埋め込んで、同キャパシタ領域の他方の電極ともな
る一方の拡散領域に対向させる工程と、前記第1の溝部
分の側壁部,あるいは側壁部から基板の表面部にかけた
トランジスタのチャネル領域上に、ゲート酸化膜を介し
てリング状のゲート電極を、前記第1の溝部分の側壁
部,あるいは側壁部から基板の表面部にかけて形成させ
る工程と、前記ゲート電極の内側での基板の表面部に、
トランジスタのドレイン,またはソースとなる他方の拡
散領域を形成させる工程とを、少なくとも含むことを特
徴とするMOS型ダイナミックRAMの製造方法である。
That is, the present invention provides a one-transistor, one-capacitor MOS dynamic RAM on a semiconductor substrate.
A plurality of memory cells which are set in a planar hexagon with rounded ridges and are arranged in a staggered pattern, and two upper and lower grooves formed at the peripheral end surrounding the individual memory cells; A capacitor region provided in a lower part of the groove, a ring-shaped gate electrode formed in an upper part of the groove, one of diffusion layers serving as a source or a drain connected to the capacitor region, and the gate A switching transistor formed on the substrate surface inside the electrode and having the other diffusion layer serving as a drain or a source connected to a data line via a contact, and a switching region surrounding the capacitor region at a groove bottom of the groove; And a separation region for separating adjacent memory cells from each other. A one-transistor, one-capacitor MOS dynamic RAM in which the memory cells are arranged in a staggered pattern, wherein a first groove serving as an upper step of the groove is provided at a peripheral end surrounding each of the memory cells. Forming a two-step upper and lower groove composed of a portion and a second groove part serving as a lower part of the groove, forming an isolation region at a groove bottom of the second groove part, and forming the second groove. Forming one diffusion region serving as a source or a drain of the transistor on the exposed side wall portion; and forming the second trench portion with a thin insulating film interposed on the surface of the one diffusion region. Is buried in polycrystalline silicon to be one electrode of the capacitor region and is opposed to one diffusion region also to be the other electrode of the capacitor region; Surface Forming a ring-shaped gate electrode on the channel region of the transistor through a gate oxide film from the side wall portion of the first groove portion or from the side wall portion to the surface portion of the substrate; On the surface of the substrate inside,
Forming a second diffusion region serving as a drain or a source of the transistor.

〔作用〕[Action]

従つて、この発明においては、複数の各メモリセルの
相互を千鳥格子状に配置させ、これらの各メモリセルの
周端部に上下2段の溝を形成すると共に、その溝の下段
部にキャパシタ領域を、同溝の上段部にゲート電極がリ
ング形状をなすスイッチングトランジスタをそれぞれに
設け、かつ溝底部にキャパシタ領域を囲繞するようにし
て分離領域を設けて構成したから、上下2段の溝に対応
したスイッチングトランジスタとキャパシタ領域との配
置に伴なう実効的に同一セル面積のまゝで、これらのキ
ャパシタ領域,および分離領域の境界線と、スイッチン
グトランジスタのチャネル領域での電流の流れとが平行
でなくなり、これによつて分離領域の端部に沿うリーク
電流の発生を阻止できるのであり、併せて、分離領域の
端部からの素子間分離用の高濃度不純物層のしみ出しに
よるスイッチングトランジスタでのしきい値電圧の変動
を防止し得るのである。
Therefore, in the present invention, a plurality of memory cells are arranged in a staggered pattern with each other, two upper and lower grooves are formed at the peripheral end of each of the memory cells, and Since the capacitor region is formed by providing a switching transistor having a ring-shaped gate electrode at the upper part of the groove and providing an isolation region at the bottom of the groove so as to surround the capacitor region, the two upper and lower grooves are formed. The boundary between the capacitor region and the isolation region, the current flow in the channel region of the switching transistor, and the effective cell area accompanying the arrangement of the switching transistor and the capacitor region corresponding to Are no longer parallel to each other, which can prevent the generation of a leak current along the edge of the isolation region. It is as it can prevent the fluctuation of the threshold voltage of the switching transistor according to exudation of the high concentration impurity layer use.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、この発明に係るMOS型ダイナミックRAMおよびそ
の製造方法の一実施例につき、第1図および第2図を参
照して詳細に説明する。
Hereinafter, an embodiment of a MOS type dynamic RAM according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG.

第1図(a),および(b)はこの実施例を適用した
MOS型ダイナミックRAMメモリセル構造を示す平面パター
ン図,および要部の拡大断面図であり、また、第2図
(a),ないし(f)はこの実施例によるMOS型ダイナ
ミックRAMの製造方法を工程順に示すそれぞれにメモリ
セルの断面図である。
FIGS. 1 (a) and (b) apply this embodiment.
FIGS. 2A and 2F are a plan view showing a MOS dynamic RAM memory cell structure and an enlarged sectional view of a main part. FIGS. 2A to 2F show a method of manufacturing a MOS dynamic RAM according to this embodiment. It is sectional drawing of each memory cell shown in order.

これらの第1図,および第2図に示す各実施例構成に
おいて、前記第3図従来例構成と同一符号は同一または
相当部分を表わしている。
In these embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the same reference numerals as those in the prior art shown in FIG. 3 represent the same or corresponding parts.

すなわち,第1図(a),(b)によるこの実施例で
のMOS型ダイナミックRAMのメモリセル構造において、符
号10はシリコン半導体基板20上にあつて、千鳥格子状の
平面パターンに配置された複数の各メモリセルであり、
また、11はこれらの各メモリセル10を個々に囲繞するよ
うに、その周端部に掘り込まれた上下2段からなる溝を
示している。
That is, in the memory cell structure of the MOS dynamic RAM according to this embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), reference numeral 10 is arranged on a silicon semiconductor substrate 20 and arranged in a staggered plane pattern. Each of the plurality of memory cells,
Reference numeral 11 denotes a two-level groove dug at the peripheral end of each of the memory cells 10 so as to individually surround the memory cells.

そして、1は前記上下2段からなる溝11の溝底部に形
成されて各メモリセル10の相互間を電気的に分離する分
離領域であつて、その中央部に実線で示した部分がこれ
らの各セル相互間の境界部分に相当しており、この溝底
部における分離手段としては、例えば、公知のLOCOS法
による厚い酸化膜,あるいは高濃度不純物層,もしくは
これらの何れか一方を適用してよい。
Reference numeral 1 denotes an isolation region formed at the bottom of the two-stage groove 11 for electrically isolating the memory cells 10 from each other. It corresponds to the boundary between the cells, and as a separating means at the bottom of the groove, for example, a thick oxide film or a high-concentration impurity layer by a known LOCOS method or any one of these may be applied. .

また、2は前記各メモリセル10の相互間での分離領域
1をもつ溝11の下段部内側面に形成されるキャパシタ領
域であつて、このキャパシタ領域2としては、この場
合,プレーナ型のコンデンサ,つまり、シリコン基板20
に掘り込まれた前記溝11での,下段側に絶縁膜を介して
形成されるプレート膜と、基板の側面に逆導電形で形成
されれる不純物層,こゝでは、後述するスイッチングTr
3の一方の拡散領域ともなる不純物領域3cとをそれぞれ
に電極とする構成であつてよい。しかし、そのほかに
も、例えば、スタックド型と呼ばれる導体層と絶縁体層
とを交互に積み上げた構成としてもよく、何れにして
も、このキャパシタ領域2は、上下に重ねられる前記分
離領域1とスイッチングTr3のゲート電極3aとの間の領
域に形成され、これが平面上に現れることはない。
Reference numeral 2 denotes a capacitor region formed on the inner surface of the lower portion of the groove 11 having the isolation region 1 between the memory cells 10. The capacitor region 2 is a planar capacitor, That is, the silicon substrate 20
A plate film formed on the lower side of the groove 11 formed through an insulating film and an impurity layer formed on the side surface of the substrate in a reverse conductivity type.
The structure may be such that the impurity region 3c, which is also one of the three diffusion regions, is used as an electrode. However, in addition to the above, for example, a structure called a stacked type in which conductor layers and insulator layers are alternately stacked may be adopted. In any case, the capacitor region 2 is switched with the isolation region 1 which is vertically stacked. It is formed in a region between Tr3 and gate electrode 3a, and does not appear on a plane.

そしてまた、3は前記分離領域1での溝11の上段部内
側面に形成されるMOS型のスイッチングTrであつて、こ
のスイッチングTr3は、同溝11の上段部内側面にリング
状をなして形成され、ワード線5,こゝでは、WL線5a,ま
たは5bに接続されるゲート電極3aと、このリング状ゲー
ト電極3aの下側に形成された前記キャパシタ領域2の一
方の電極に接続される拡散領域(ソース,あるいはドレ
イン)3cと、このリング状ゲート電極3aの内側で基板20
の表面部側に形成され、ビット線6,こゝでは、BL線6a,
または6bに接続される拡散領域(ドレイン,あるいはソ
ース)3bとからなつており、こゝでは、前記したキャパ
シタ領域2,および分離領域1の境界線(分離端)と、こ
のスイッチングTr3のチャネル領域,換言すると、ソー
ス・ドレイン間の電流通路での電流の流れの方向とが平
行しないようになつている。つまり、第1図(a)に示
されているように、このスイッチングTr3のゲート電極3
aが、個々のメモリセルの中でリング状になつているた
めに、ソースからドレインへの電子の流れが、前記分離
端に対して全く平行せず、これによつて、分離領域1の
端部に沿うリーク電流の発生が阻止されると共に、併せ
て、分離領域1の端部からの素子間分離用の高濃度不純
物層のしみ出しに伴なうスイッチングTr3のしきい値電
圧の変動が防止される。
Reference numeral 3 denotes a MOS switching transistor formed on the inner surface of the upper portion of the groove 11 in the isolation region 1. The switching Tr 3 is formed in a ring shape on the inner surface of the upper portion of the groove 11. In the word line 5, the gate electrode 3a connected to the WL line 5a or 5b and the diffusion connected to one electrode of the capacitor region 2 formed below the ring-shaped gate electrode 3a. Region (source or drain) 3c and substrate 20 inside ring-shaped gate electrode 3a
The bit line 6 is formed on the surface side of the
Or a diffusion region (drain or source) 3b connected to the switching transistor 6b. In this case, the boundary line (separation end) between the capacitor region 2 and the isolation region 1 and the channel region of the switching Tr3 In other words, the direction of the current flow in the current path between the source and the drain is not parallel. That is, as shown in FIG. 1 (a), the gate electrode 3 of this switching Tr3
Since a is in a ring shape in the individual memory cells, the flow of electrons from the source to the drain is not completely parallel to the separation end, and thus the end of the separation region 1 In addition to preventing the generation of a leak current along the portion, the fluctuation of the threshold voltage of the switching Tr3 due to the seepage of the high-concentration impurity layer for element isolation from the end of the isolation region 1 is also reduced. Is prevented.

さらに、4は第1図(a)に見られるように、前記ス
イッチングTr3でのリング状ゲート電極3aの内側の拡散
領域3bに形成されたコンタクト部であり、このコンタク
ト部4を介して拡散領域3bをビット線6に接続されてい
る。また、前記各スイッチングTr3のゲート電極3aは、
ワード線5に接続されているが、その接続態様として
は、隣接するゲート電極3aの相互を接続させてワード線
5を構成させるようにしてもよく、あるいは、Al配線層
などのワード線5をコンタクト部を介してゲート電極3a
の一部に接続させるようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 1 (a), reference numeral 4 denotes a contact portion formed in the diffusion region 3b inside the ring-shaped gate electrode 3a in the switching Tr3. 3b is connected to the bit line 6. Further, the gate electrode 3a of each switching Tr3 is:
Although connected to the word line 5, the word line 5 may be formed by connecting adjacent gate electrodes 3a to each other, or the word line 5 such as an Al wiring layer may be connected. Gate electrode 3a via contact
May be connected.

そしてまた、前記ワード線5およびビット線6の配置
に際しては、これがフォールディッドビット線方式の場
合,BL線6aおよび6bが交互に配置されており、1つのWL
線5a上にあつてこれらのBL線6a,6bのコンタクト部4が
設けられると、同各BL線6a,6bに接続された2つのメモ
リセルが同時に選択されてしまうことになるため、その
何れかを次のWL線5bの下にずらせて配置させる必要があ
り、こゝでは、第1図(a)に示されているように、各
メモリセル10のそれぞれを千鳥格子状に配置させている
のである。しかして、このように千鳥格子状に配置され
る各メモリセル10の形状としては、平面円形状でもく形
状でもよいが、同第1図(a)に見られるように、稜角
部に丸味を与えた平面六角形状に設定するときは、パタ
ーン面積を有効に利用し、かつ鋭角になつた頂点稜部を
もたない点で一つの理想的な形状であると言い得るので
ある。一方、いわゆるオーブンビツト線方式の場合は上
記のように千鳥格子状に配置する必要はなく、従つて各
メモリセルの形状は、く形状が最も高密度の配置とな
る。
When the word lines 5 and the bit lines 6 are arranged in a folded bit line system, the BL lines 6a and 6b are alternately arranged, and one WL
If the contact portions 4 for these BL lines 6a and 6b are provided on the line 5a, two memory cells connected to the respective BL lines 6a and 6b will be simultaneously selected. It is necessary to displace each memory cell 10 below the next WL line 5b. In this case, as shown in FIG. -ing The shape of each of the memory cells 10 arranged in a staggered lattice shape as described above may be a planar circular shape or a rectangular shape. However, as shown in FIG. When a flat hexagonal shape is set, the pattern area can be effectively used, and it can be said that it is one ideal shape in that it has no acute-angled vertex ridge. On the other hand, in the case of the so-called oven bit line method, it is not necessary to arrange the memory cells in a staggered pattern as described above. Therefore, the shape of each memory cell is the highest density arrangement.

次に、第2図(a),ないし(f)に工程順に示した
この実施例によるMOS型ダイナミックRAMの製造方法につ
いて述べる。
Next, a method of manufacturing the MOS type dynamic RAM according to this embodiment shown in FIGS. 2A and 2F in the order of steps will be described.

まず、シリコン半導体基板20の表面部を、シリコン酸
化膜21によつて覆い、かつこれらを所期通りにパターニ
ング開口させてから、このパターニングされた酸化膜21
をマスクにして、反応性イオンエッチング(RIE)によ
り、巾の広い溝,こゝでは、溝11の上段部となる第1の
溝部分11aを選択的に掘り込んで形成する(第2図
(a))。
First, the surface of the silicon semiconductor substrate 20 is covered with a silicon oxide film 21 and these are patterned and opened as expected.
Is formed as a mask by reactive ion etching (RIE) to selectively dig a first groove portion 11a to be an upper step portion of the wide groove, ie, the upper portion of the groove 11 (FIG. 2 ( a)).

ついで、前記第1の溝部分11aを含む全面を、再度,
シリコン酸化膜21によつて覆い、かつこれをRIEにより
第1の溝部分11aの底面が一部露出するまでエッチング
する。すなわち,このエッチングにより、第1の溝部分
11aの側壁部には、酸化膜残渣22が残されてサイドウォ
ールが形成される。そして、この残渣22をマスクにして
第1の溝部分11aの底面を、同様にRIEによつて選択的に
エッチングすることにより、巾の狭い溝,こゝでは、溝
11の下段部となる第2の溝部分11bを掘り込んで形成す
る(第2図(b))。
Next, the entire surface including the first groove portion 11a is again
The silicon oxide film 21 is covered and etched by RIE until the bottom surface of the first groove portion 11a is partially exposed. That is, the first groove portion is formed by this etching.
An oxide film residue 22 is left on the side wall 11a to form a sidewall. Using the residue 22 as a mask, the bottom surface of the first groove portion 11a is selectively etched by RIE in the same manner, so that a narrow groove is formed.
A second groove portion 11b serving as a lower portion of 11 is dug and formed (FIG. 2 (b)).

その後,これらの全面にシリコン窒化膜23,ついで、
シリコン酸化膜を順次に形成させた上で、RIEによつて
エッチングすることにより、前記第1,第2の各溝部分11
a,11bの側壁部にのみ、シリコン酸化膜の残渣24を残し
てサイドウォールが形成される。続いて、この残渣24を
マスクにして第2の溝部分11bの底部でのシリコン窒化
膜23の部分を、同様にRIEによつて選択的にエッチング
除去する(第2図(c))。
Thereafter, a silicon nitride film 23 is formed on these entire surfaces, and then
After a silicon oxide film is sequentially formed, the first and second groove portions 11 are etched by RIE.
Sidewalls are formed only on the side walls of a and 11b except for the residue 24 of the silicon oxide film. Subsequently, using the residue 24 as a mask, the portion of the silicon nitride film 23 at the bottom of the second groove portion 11b is similarly selectively etched away by RIE (FIG. 2 (c)).

また、前記第2の溝部分11bの底部に、基板20と同一
導電形の不純物層25,厚いシリコン酸化膜26を順次に形
成する。これらの不純物層25とシリコン酸化膜26とが、
こゝでの分離領域1に対応する。その後,前記した当初
の酸化膜残渣22を残したまゝで、シリコン酸化膜の残渣
24,およびシリコン窒化膜23を除去して、第2の溝部分1
1bの側壁部を露出させ、ついで、この露出された側壁部
に、シリコン基板20とは逆導電形の不純物をドーピング
して、スイッチングTr3の拡散領域(ソース,あるいは
ドレイン)3cを形成させる(第2図(d))。
Further, an impurity layer 25 of the same conductivity type as the substrate 20 and a thick silicon oxide film 26 are sequentially formed at the bottom of the second groove portion 11b. These impurity layers 25 and silicon oxide film 26
This corresponds to the separation region 1 here. After that, the silicon oxide film residue is left until the original oxide film residue 22 is left.
24 and the silicon nitride film 23 are removed, and the second trench portion 1 is removed.
Then, the side wall of the switching transistor 3b is exposed by doping the exposed side wall with an impurity having a conductivity type opposite to that of the silicon substrate 20, thereby forming a diffusion region (source or drain) 3c of the switching Tr3 (see FIG. FIG. 2 (d).

さらに、前記拡散領域3cの表面に薄い絶縁膜2aを介し
て、前記第2の溝部分11bを多結晶シリコン,こゝで
は、キャパシタ領域2の一方の電極2bとなる多結晶シリ
コンで埋め込む。すなわち,この一方の電極2bを薄い絶
縁膜2aの介在により、他方の電極となる拡散領域3cに対
向させてキャパシタ領域2を構成させる(第2図
(e))。
Further, the second groove portion 11b is buried in the surface of the diffusion region 3c through a thin insulating film 2a with polycrystalline silicon. In this case, the second groove portion 11b is buried with the polycrystalline silicon serving as one electrode 2b of the capacitor region 2. That is, the one electrode 2b is opposed to the diffusion region 3c to be the other electrode by the interposition of the thin insulating film 2a to form the capacitor region 2 (FIG. 2 (e)).

最後に、前記マスクとなつているシリコン酸化膜21,
および残渣22を除去した上で、前記スイッチングTr3で
のしきい値を制御するために、そのチャネル領域3dに不
純物をドーピングすると共に、シリコン酸化膜によるゲ
ート酸化膜3eを介して、リング状のゲート電極3aを、前
記第1の溝部分11aの側壁部,あるいは側壁部から基板2
0の表面部にかけて形成し、かつ拡散領域(ドレイン,
あるいはソース)3bを形成させ(第2図(d))、さら
に、第1図(b)に示されているように、コンタクト部
4,およびワード線5,ビット線6を形成し、かつ全体を保
護膜27で覆つて完了する。
Finally, the silicon oxide film 21 serving as the mask,
In order to control the threshold value in the switching Tr3 after removing the residue 22 and doping the channel region 3d with an impurity, a ring-shaped gate is formed through a gate oxide film 3e of a silicon oxide film. The electrode 3a is connected to the side wall of the first groove portion 11a or the substrate 2 from the side wall.
0 and formed on the diffusion region (drain,
Alternatively, a source) 3b is formed (FIG. 2D), and further, as shown in FIG.
4 and the word line 5 and the bit line 6 are formed, and the whole is covered with the protective film 27, thus completing the process.

以上のようにして、この実施例によるときは、シリコ
ン半導体基板20上にあつて、複数の各メモリセル10の相
互を千鳥格子にパターン配置させると共に、かつこれら
の各メモリセル10の周端部に上下2段の溝11を形成させ
ておき、その溝11の下段部にキャパシタ領域2を、同溝
11の上段部にゲート電極3aをリング形状にしたスイッチ
ングトランジスタ3をそれぞれに設け、かつ溝底部にあ
つてキャパシタ領域2を囲繞するように分離領域1を形
成させたので、複数の各メモリセルの10の千鳥格子状に
よるパターン配置と、上下2段の溝11に対応させたスイ
ッチングトランジスタ3,およびキャパシタ領域2の配置
形成とにより、セル面積の有効な活用を図ることができ
る。
As described above, according to this embodiment, the plurality of memory cells 10 are arranged on the silicon semiconductor substrate 20 in a staggered pattern, and the peripheral ends of these memory cells 10 are arranged. The upper and lower two-stage groove 11 is formed in the portion, and the capacitor region 2 is
A switching transistor 3 having a ring shape of a gate electrode 3a is provided in each upper part of the transistor 11, and an isolation region 1 is formed so as to surround the capacitor region 2 at the bottom of the groove. The cell area can be effectively utilized by the pattern arrangement of ten staggered lattices and the arrangement and formation of the switching transistors 3 and the capacitor regions 2 corresponding to the upper and lower grooves 11.

また一方で、従来例構成の場合とは異なつて、この実
施例においては、前記の構成により、キャパシタ領域2,
および分離領域1の境界線と、スイッチングトランジス
タ3のチャネル領域3dにおける電流の流れとが平行でな
くなるため、これによつて分離領域1の端部に沿うリー
ク電流の発生を確実に阻止でき、同時にこの分離領域1
の端部からの素子間分離用の高濃度不純物層のしみ出し
に影響されることがなくなつて、結果的にスイッチング
トランジスタ3のしきい値電圧の変動をも防止できる。
On the other hand, unlike the conventional configuration, in this embodiment, the capacitor region 2,
In addition, since the boundary between the isolation region 1 and the current flow in the channel region 3d of the switching transistor 3 are not parallel, generation of a leak current along the end of the isolation region 1 can be reliably prevented. This separation area 1
And the threshold voltage of the switching transistor 3 can be prevented from fluctuating as a result.

さらに、この実施例では、前記したような分離併合型
のメモリセル構成において、1つの溝11の中で、個々の
セル10のキャパシタ部2とスイッチングトランジスタ部
3とを上下に作り分けているので、微細化されるセル構
造にとつては、可及的に多きなキャパシタ容量を確保で
きることにもなり極めて効果的である。
Further, in this embodiment, in the above-described separation / merging type memory cell configuration, the capacitor portion 2 and the switching transistor portion 3 of each cell 10 are formed vertically in one groove 11. For a cell structure to be miniaturized, it is possible to secure as much capacitor capacity as possible, which is extremely effective.

なおまた、このような実施例での構成は、1トランジ
スタ,1キャパシタ形のMOS型ダイナミックRAMに限らず、
例えば、高抵抗配線とトランジスタおよびキャパシタな
どを個々のメモリセル内に作り込む形式のスタティック
RAMなどにおけるところの,抵抗とキャパシタへの応用
などのように2種類以上の単体素子の組合せを必要とす
るデバイスなどに対しても、これらの各単体素子を掘り
込まれる溝の上下方向に作り込むことで容易に採用でき
るのは勿論であり、これによつて、この種の装置構成で
の高密度化を比較的簡単に達成し得るのである。
The configuration in such an embodiment is not limited to a one-transistor, one-capacitor type MOS dynamic RAM.
For example, a static type in which high-resistance wiring and transistors and capacitors are built in individual memory cells
For devices that require a combination of two or more single elements, such as applications to resistors and capacitors in RAM, etc., each of these single elements must be formed in the vertical direction of the trench to be dug. Of course, it is possible to easily adopt the device by incorporating it, and thereby, it is possible to relatively easily achieve high density in this type of device configuration.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述したように、この発明によれば、複数の各稜
角部に丸みを与えた平面六角形に設定したメモリセルの
相互を千鳥格子状に配置させ、これらの各メモリセルの
周端部には、上下2段の溝を形成させて、溝の下段部に
キャパシタ領域,溝の上段部にゲート電極がリング形状
をなすスイッチングトランジスタをそれぞれに設け、か
つ溝底部にキャパシタ領域を囲繞するようにして分離領
域を設けて構成したから、複数の各メモリセルの千鳥格
子状によるパターン配置と、上下2段の溝に対応させた
スイッチングトランジスタ,およびキャパシタ領域の配
置とにより、セル面積の有効な活用を図り得て、装置の
高密度化を効果的に達成することができ、また、この構
成によつて、キャパシタ領域,および分離領域の境界線
と、スイッチングトランジスタのチャネル領域での電流
の流れとが平行でなくなるために、分離領域の端部に沿
うリーク電流の発生を良好に阻止でき、かつ分離領域の
端部からの素子間分離用の高濃度不純物層のしみ出しに
よるスイッチングトランジスタのしきい値電圧の変動を
も防止できて、安定したMOSトランジスタ特性が得ら
れ、さらに、各メモリセルの千鳥格子状によるパターン
配置によつて、この構成をフォールディッドビット線方
式でのMOS型ダイナミックRAMに容易に適合させることが
可能となり、かつ各メモリセルを、稜角部に丸味を与え
た平面六角形状に設定するときは、パターン面積を有効
に利用できるほかに、セル端部での電界集中によるセル
相互間のリーク現象をも効果的に抑制し得るなどの優れ
た特長を有するものである。
As described in detail above, according to the present invention, a plurality of memory cells set in a planar hexagon with rounded corners are arranged in a staggered pattern, and the peripheral ends of these memory cells are The upper part of the groove is provided with a capacitor region, the upper part of the groove is provided with a ring-shaped switching transistor having a gate electrode, and the bottom part of the groove surrounds the capacitor region. Since the isolation region is provided as described above, the cell area can be reduced by the pattern arrangement of the plurality of memory cells in a staggered lattice pattern and the arrangement of the switching transistor and the capacitor area corresponding to the two upper and lower grooves. It is possible to achieve effective utilization and achieve high density of the device effectively, and with this configuration, the boundary between the capacitor region and the isolation region and the switching device Since the current flow in the transistor channel region is no longer parallel, the generation of leakage current along the edge of the isolation region can be prevented well, and high-concentration impurities for element isolation from the edge of the isolation region. Variations in the threshold voltage of the switching transistor due to exudation of the layer can be prevented, stable MOS transistor characteristics can be obtained, and this configuration can be folded down by the staggered pattern arrangement of each memory cell. It is possible to easily adapt to MOS dynamic RAM of the bit line type, and when each memory cell is set to a hexagonal shape with rounded corners, the pattern area can be effectively used. In addition, it has an excellent feature that a leak phenomenon between cells due to electric field concentration at a cell edge can be effectively suppressed.

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

第1図(a),および(b)はこの発明の一実施例を適
用したMOS型ダイナミックRAMのメモリセル構造を示す平
面図,および断面図、第2図(a),ないし(f)は同
上MOS型ダイナミックRAMの製造方法を工程順に示すメモ
リセルのそれぞれ断面図であり、また、第3図は従来例
による同上MOS型ダイナミックRAMでのメモリセルの平面
パターンを示す説明図である。 10……メモリセル、11……エモリセルの周端部に掘り込
まれた上下2段の溝、11a,11b……溝の上段部第1の溝
部分,下段部第2の溝部分、20……シリコン半導体基
板。 1……分離領域、2……キャパシタ領域、2a……同キャ
パシタ領域の薄い絶縁膜、2b……同キャパシタ領域の一
方の電極、3……スイッチングトランジスタ、3a……同
トランジスタのリング状ゲート電極、3b……同トランジ
スタのソース,またはドレインとなる拡散領域、3c……
同トランジスタのドレイン,またはソースとなる拡散領
域(前記キャパシタ領域の他方の電極)、3d……同トラ
ンジスタのチャネル領域、3e……同トランジスタのゲー
ト酸化膜、4……コンタクト部、5および5a,5b……ワ
ード線、6および6a,6b……ビット線。
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a sectional view showing a memory cell structure of a MOS type dynamic RAM to which an embodiment of the present invention is applied, and FIGS. FIG. 3 is a sectional view of a memory cell showing a method of manufacturing the same MOS dynamic RAM in the order of steps, and FIG. 3 is an explanatory view showing a plane pattern of the memory cell in the same conventional MOS dynamic RAM. 10: memory cell, 11: upper and lower grooves dug in the peripheral end of the emory cell, 11a, 11b: upper groove first groove portion, lower groove second groove portion, 20 ... ... Silicon semiconductor substrate. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Separation area, 2 ... Capacitor area, 2a ... Thin insulating film of the same capacitor area, 2b ... One electrode of the same capacitor area, 3 ... Switching transistor, 3a ... Ring gate electrode of the same transistor , 3b... Diffusion region serving as source or drain of the transistor, 3c.
A diffusion region (the other electrode of the capacitor region) serving as a drain or a source of the transistor; 3d, a channel region of the transistor; 3e, a gate oxide film of the transistor; 5b: word line, 6 and 6a, 6b: bit line.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】1トランジスタ,1キャパシタ形のMOS型ダ
イナミックRAMにおいて、半導体基板上に、稜角部に丸
みを与えた平面六角形に設定され、千鳥格子状にバター
ン配置される複数のメモリセルと、個々のメモリセルを
囲繞して周端部に形成された上下2段の溝と、この溝の
下段部に設けられたキャパシタ領域と、前記溝の上段部
に形成されたリング形状のゲート電極,前記キャパシタ
領域に接続されたソース,またはドレインとなる一方の
拡散層,および前記ゲート電極の内側の基板面に形成さ
れ、コンタクトを介してデータ線に接続されたドレイ
ン,またはソースとなる他方の拡散層を有するスイッチ
ングトランジスタと、前記溝の溝底部に前記キャパシタ
領域を囲繞するように設けられて、隣接するメモリセル
相互間を分離する分離領域とを備えたことを特徴とする
MOS型ダイナミックRAM。
In a one-transistor, one-capacitor type MOS dynamic RAM, a plurality of memory cells are set on a semiconductor substrate to have a hexagonal shape with rounded corners and are arranged in a staggered pattern. An upper and lower groove formed at the peripheral end surrounding each memory cell, a capacitor region provided at a lower part of the groove, and a ring-shaped gate formed at an upper part of the groove An electrode, one diffusion layer serving as a source or a drain connected to the capacitor region, and another formed on the substrate surface inside the gate electrode and connected to a data line via a contact, or the other serving as a source A switching transistor having a diffusion layer, and a separation region provided at a groove bottom of the groove so as to surround the capacitor region to separate adjacent memory cells from each other. Characterized by comprising a preparative
MOS type dynamic RAM.
【請求項2】半導体基板面に複数のメモリセル部を千鳥
格子状にパターン配置させ、そのメモリセルを稜角部に
丸みを与えた六角形状に設定させた1トランジスタ,1キ
ャパシタ形のMOS型ダイナミックRAMであつて、前記個々
のメモリセルを囲繞する周端部に、溝の上段部となる第
1の溝部分,および溝の下段部となる第2の溝部分から
なる上下2段の溝を形成させる工程と、前記第2の溝部
分の溝底部に分離領域を形成させる工程と、前記第2の
溝部分の露出された側壁部に、トランジスタのソース,
またはドレインとなる一方の拡散領域を形成させる工程
と、この一方の拡散領域の表面に薄い絶縁膜を介した状
態で、前記第2の溝部分をキャパシタ領域の一方の電極
となる多結晶シリコンにより埋め込んで、同キャパシタ
領域の他方の電極ともなる一方の拡散領域に対向させる
工程と、前記第1の溝部分の側壁部,あるいは側壁部か
ら基板の表面部にかけたトランジスタのチャネル領域上
に、ゲート酸化膜を介してリング状のゲート電極を、前
記第1の溝部分の側壁部,あるいは側壁部から基板の表
面部にかけて形成させる工程と、前記ゲート電極の内側
での基板の表面部に、トランジスタのドレイン,または
ソースとなる他方の拡散領域を形成させる工程とを、少
なくとも含むことを特徴とするMOS型ダイナミックRAMの
製造方法。
2. A one-transistor, one-capacitor MOS type in which a plurality of memory cell parts are arranged in a staggered pattern on a semiconductor substrate surface, and the memory cells are set in a hexagonal shape with rounded corners. A dynamic RAM, comprising two upper and lower grooves formed at a peripheral end surrounding the individual memory cells, the first groove being an upper part of the groove and the second groove being a lower part of the groove. Forming a separation region at the bottom of the second groove portion, and forming a source and a transistor of the transistor on the exposed side wall portion of the second groove portion.
Alternatively, a step of forming one diffusion region serving as a drain, and, in a state where a thin insulating film is interposed on the surface of the one diffusion region, the second groove portion is formed of polycrystalline silicon serving as one electrode of a capacitor region. Embedding and opposing one diffusion region which also serves as the other electrode of the capacitor region; and forming a gate on the side wall of the first groove portion or on the channel region of the transistor extending from the side wall to the surface of the substrate. Forming a ring-shaped gate electrode through the oxide film from the side wall of the first groove or from the side wall to the surface of the substrate; and forming a transistor on the surface of the substrate inside the gate electrode. Forming a second diffusion region serving as a drain or a source of the MOS type dynamic RAM.
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