JP2671903B2 - Dynamic random access memory device - Google Patents

Dynamic random access memory device

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JP2671903B2
JP2671903B2 JP63148241A JP14824188A JP2671903B2 JP 2671903 B2 JP2671903 B2 JP 2671903B2 JP 63148241 A JP63148241 A JP 63148241A JP 14824188 A JP14824188 A JP 14824188A JP 2671903 B2 JP2671903 B2 JP 2671903B2
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 DRAM装置、特に、該装置に用いられるキャパシタセル
の構造に関し、 ソフトエラーの発生を防止して動作信頼性を高めるこ
とを目的とし、 一導電型の半導体基板と、該半導体基板中に形成され
たトレンチの内部に形成されたキャパシタと、該半導体
基板に形成され該キャパシタに対し電荷の充放電のスイ
ッチングを行うMISトランジスタとを具備し、該キャパ
シタは、該トレンチの底部の周辺部分および側壁部を覆
って形成された第1の誘電体層と、該第1の誘電体層を
覆ってトレンチ内に埋込み形成され該MISトランジスタ
のソース領域またはドレイン領域のいずれか一方の領域
にオーミックに接続された第1の導電層と、該第1の導
電層を覆って形成された第2の誘電体層と、該第2の誘
電体層を覆ってトレンチ内に埋め込まれ、且つ、前記半
導体基板上に延在して形成された、前記半導体基板と反
対導電型の第2の導電層とを有し、該第2の導電層が前
記トレンチの底部の中央部分を貫通して前記半導体基板
に導通可能に形成されるよう構成する。
The present invention relates to a DRAM device, and more particularly, to a structure of a capacitor cell used in the device, for the purpose of preventing the occurrence of soft errors and improving operation reliability. A substrate; a capacitor formed inside a trench formed in the semiconductor substrate; and a MIS transistor formed in the semiconductor substrate for switching charge / discharge of electric charge for the capacitor, the capacitor comprising: A first dielectric layer formed so as to cover a peripheral portion of a bottom portion of the trench and a side wall portion; and a source region or a drain region of the MIS transistor formed to be embedded in the trench so as to cover the first dielectric layer. A first conductive layer ohmic-connected to either one of the regions, a second dielectric layer formed to cover the first conductive layer, and a trace to cover the second dielectric layer. A second conductive layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, the second conductive layer being embedded in the semiconductor substrate and extending over the semiconductor substrate, the second conductive layer being a bottom portion of the trench. Is formed so as to penetrate the central part of the semiconductor substrate so as to be conductive with the semiconductor substrate.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ
リ(以下DRAMと称する)装置に関し、特に、該装置に用
いられるキャパシタセルの構造に関する。
The present invention relates to a dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM) device, and more particularly to the structure of a capacitor cell used in the device.

DRAMセルは高集積化の要求から年々微細化されてきて
いる。それに伴い、電荷蓄積容量は減少しており、ソフ
トエラー、出力電圧の低下等が問題となっている。この
ため、より小さなセル面積でより大きな蓄積容量を実現
する一方で、ソフトエラー等に起因する誤動作を防止し
得るDRAM装置が必要となってきている。
DRAM cells have been miniaturized year by year due to the demand for high integration. Along with this, the charge storage capacity is decreasing, and there are problems such as soft error and decrease in output voltage. For this reason, there is a need for a DRAM device that can realize a larger storage capacity with a smaller cell area while preventing a malfunction due to a soft error or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図には従来形の一例としてのDRAM装置におけるメ
モリセルの構造が断面的に示される。第4図の例示は埋
込みおよび積層型キャパシタセル(Buried and Stacked
Capacitor Cell;BSCC、第46回応物予稿集P.423,1985年
10月)を有するDRAMの場合を示す。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a memory cell in a conventional DRAM device. The example shown in FIG. 4 is a buried and stacked capacitor cell.
Capacitor Cell; BSCC, 46th Annual Proposal Proceedings P.423, 1985
The case of DRAM with October) is shown.

図中、1はp型の半導体基板、2はセル領域を画定す
るためのフィールド絶縁層、3はゲート絶縁層、4はワ
ード線(ゲート電極)、5および6はそれぞれ高濃度
(n+型)のソース領域およびドレイン領域、7は基板内
に形成される寄生トランジスタの動作を阻止するための
高濃度(p+型)の領域、8は基板中に形成されたトレン
チ、9aはトレンチ側面に形成されたキャパシタの誘電体
層、10aはキャパシタの蓄積電極、11aはキャパシタの誘
電体層、12aはキャパシタの対向電極(セルプレー
ト)、13は層間絶縁層、そして14はソース領域5にコン
タクトするように層間絶縁層13上に形成されたビット線
を示す。
In the figure, 1 is a p-type semiconductor substrate, 2 is a field insulating layer for defining a cell region, 3 is a gate insulating layer, 4 is a word line (gate electrode), 5 and 6 are high-concentration (n + -type). ) Source and drain regions, 7 is a high-concentration (p + -type) region for blocking the operation of a parasitic transistor formed in the substrate, 8 is a trench formed in the substrate, and 9a is a trench side surface. The formed capacitor dielectric layer, 10a is a storage electrode of the capacitor, 11a is a dielectric layer of the capacitor, 12a is a counter electrode (cell plate) of the capacitor, 13 is an interlayer insulating layer, and 14 is in contact with the source region 5. The bit line thus formed on the interlayer insulating layer 13 is shown.

第4図の構成において、半導体基板1と、ゲート絶縁
層3と、ワード線(ゲート電極)4と、ソース領域5お
よびドレイン領域6とによりメモリセルの金属・酸化物
・半導体(MOS)トランジスタ、より広くは金属・絶縁
物・半導体(MIS)トランジスタ、が形成される。ま
た、対向電極として機能する半導体基板1と、誘電体層
9aと、蓄積電極10aとによりメモリセルの第1のキャパ
シタが形成され、一方、蓄積電極10aと、誘電体層11a
と、対向電極(セルプレート)12aとによりメモリセル
の第2のキャパシタが形成される。このように、埋込み
構造および積層構造の双方を利用して2つのキャパシタ
を形成することにより、メモリセル単位の面積を増大さ
せることなくキャパシタ容量を増大させている。
In the structure shown in FIG. 4, the semiconductor substrate 1, the gate insulating layer 3, the word line (gate electrode) 4, the source region 5 and the drain region 6 form a metal / oxide / semiconductor (MOS) transistor of a memory cell, More broadly, metal-insulator-semiconductor (MIS) transistors are formed. Further, the semiconductor substrate 1 functioning as a counter electrode, and the dielectric layer
9a and the storage electrode 10a form a first capacitor of the memory cell, while the storage electrode 10a and the dielectric layer 11a are formed.
And the counter electrode (cell plate) 12a form a second capacitor of the memory cell. By thus forming the two capacitors by utilizing both the buried structure and the laminated structure, the capacitance of the capacitors is increased without increasing the area of the memory cell unit.

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

上述した従来形の構造において、図中矢印で示される
ようにα線が基板内に入射したものとする。このような
α線(α粒子)は、多くの場合、パッケージ材料やICメ
モリ材料に含有されるウランやトリウム等の放射性元素
から放出されるが、該α粒子が基板内に入射されると、
第4図に示されるように電子・正孔対(キャリア)が生
じる。
In the above-mentioned conventional structure, it is assumed that α rays are incident on the substrate as indicated by the arrow in the figure. Such α rays (α particles) are often emitted from radioactive elements such as uranium and thorium contained in package materials and IC memory materials, but when the α particles enter the substrate,
Electron-hole pairs (carriers) are generated as shown in FIG.

図示の例示では、蓄積電極10aは誘電体層9aによって
覆われているので、基板内に生じたキャリア(この場合
には電子)が蓄積電極10aに収集されることはない。そ
のため、α粒子の入射によって基板内に発生した過剰キ
ャリア、すなわち電子は、同図に矢印で示されるように
n+型のドレイン領域6およびソース領域5に収集され
る。
In the illustrated example, since the storage electrode 10a is covered with the dielectric layer 9a, carriers (electrons in this case) generated in the substrate are not collected by the storage electrode 10a. Therefore, the excess carriers, that is, the electrons generated in the substrate due to the incidence of α particles are as shown by the arrows in the figure.
Collected in the n + type drain region 6 and the source region 5.

特に、ドレイン領域6はキャパシタの蓄積電極10aに
接続される部分であるので、この領域にキャリアが過度
に収集されると、該領域のポテンシャルが低下し、それ
によって記憶情報が喪失する可能性が生じる。つまり、
ソフトエラーが発生し、それによってDRAMが誤動作する
という不都合が生じる。
In particular, since the drain region 6 is a portion connected to the storage electrode 10a of the capacitor, if carriers are excessively collected in this region, the potential of the region is lowered, which may cause loss of stored information. Occurs. That is,
A soft error occurs, which causes an inconvenience that the DRAM malfunctions.

本発明は、上述した従来技術における課題に鑑み創作
されたもので、ソフトエラーの発生を防止して動作信頼
性を高めることができるDRAM装置を提供することを目的
としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a DRAM device capable of preventing the occurrence of a soft error and improving operation reliability.

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

上述した従来技術における課題は、α粒子の入射等に
よって基板内に発生した過剰キャリアがトランジスタの
ソース・ドレイン領域に過度に収集されないようにセル
の構造を工夫することにより、解決される。
The above-mentioned problems in the conventional technique can be solved by devising the structure of the cell so that excessive carriers generated in the substrate due to incidence of α particles and the like are not excessively collected in the source / drain regions of the transistor.

従って、本発明によれば、一導電型の半導体基板と、
該半導体基板中に形成されたトレンチの内部に形成され
たキャパシタと、該半導体基板に形成され該キャパシタ
に対し電荷の充放電のスイッチングを行うMISトランジ
スタとを具備し、該キャパシタは、該トレンチの底部の
周辺部分および側壁部を覆って形成された第1の誘電体
層と、該第1の誘電体層を覆ってトレンチ内に埋込み形
成され該MISトランジスタのソース領域またはドレイン
領域のいずれか一方の領域にオーミックに接続された第
1の導電層と、該第1の導電層を覆って形成された第2
の誘電体層と、該第2の誘電体層を覆ってトレンチ内に
埋め込まれ、且つ、前記半導体基板上に延在して形成さ
れた、前記半導体基板と反対導電型の第2の導電層とを
有し、該第2の導電層が前記トレンチの底部の中央部分
に貫通して前記半導体基板に導通可能に形成されている
ことを特徴とするDRAM装置が提供される。
Therefore, according to the present invention, a semiconductor substrate of one conductivity type,
A capacitor formed inside a trench formed in the semiconductor substrate; and a MIS transistor formed in the semiconductor substrate for performing charge / discharge switching for the capacitor. A first dielectric layer formed so as to cover a peripheral portion of the bottom portion and a side wall portion, and one of a source region and a drain region of the MIS transistor formed to be embedded in a trench so as to cover the first dielectric layer. A first conductive layer ohmic-connected to the region of the second conductive layer, and a second conductive layer formed to cover the first conductive layer.
Dielectric layer and a second conductive layer that is embedded in the trench to cover the second dielectric layer and extends over the semiconductor substrate and has a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. And a second conductive layer penetrating a central portion of a bottom portion of the trench so as to be conductive with the semiconductor substrate.

〔作 用〕(Operation)

上述した構成によれば、α粒子の入射によって半導体
基板内に生じた過剰キャリアは、トレンチの底部の中央
部分を貫通して該基板に導通可能に形成されている第2
の導電層に積極的に流れ込む。そのため、トランジスタ
のソースまたはドレイン領域に収集されるキャリアの量
は相対的に低減され、該領域のポテンシャルの変動は抑
制されるので、記憶情報が喪失する可能性を回避するこ
とができる。つまり、ソフトエラーの発生を防止してDR
AMの動作信頼性を高めるこができる。
According to the above-mentioned structure, the excess carriers generated in the semiconductor substrate due to the incidence of the α particles penetrate the central portion of the bottom of the trench and are conducted to the substrate.
Positively flows into the conductive layer of. Therefore, the amount of carriers collected in the source or drain region of the transistor is relatively reduced and the potential variation in the region is suppressed, so that the possibility of loss of stored information can be avoided. In other words, prevent the occurrence of soft error and DR
The operational reliability of AM can be improved.

なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細に
ついては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施
例を用いて説明する。
The details of other structural features and operations of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings and embodiments described below.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には本発明の一実施例としてのDRAM装置に用い
られるメモリセルの構造が示され、同図において(a)
は該メモリセルの断面、(b)はその等価回路を示す。
FIG. 1 shows the structure of a memory cell used in a DRAM device as an embodiment of the present invention.
Shows a cross section of the memory cell, and (b) shows an equivalent circuit thereof.

第1図において、1はp型シリコン(Si)からなる半
導体基板、2はセル領域を画定するための二酸化珪素
(SiO2)からなるフィールド絶縁層、3はSiO2からなる
ゲート絶縁層、4はチタンシリサイド(TiSi2)等から
なるワード線(ゲート電極)、5および6はそれぞれ高
濃度(n+型)のソース領域およびドレイン領域を示す。
また、7は高濃度(p+型)の領域であって、基板内に形
成される寄生MOSトランジスタが動作するのを阻止す
る、すなわちチャネルストッパとして機能する領域を示
す。
In FIG. 1, 1 is a semiconductor substrate made of p-type silicon (Si), 2 is a field insulating layer made of silicon dioxide (SiO 2 ) for defining a cell region, 3 is a gate insulating layer made of SiO 2 , 4 Represents a word line (gate electrode) made of titanium silicide (TiSi 2 ) or the like, and 5 and 6 represent a high concentration (n + type) source region and drain region, respectively.
Further, 7 is a high-concentration (p + -type) region, which indicates a region that prevents a parasitic MOS transistor formed in the substrate from operating, that is, functions as a channel stopper.

8はフィールド領域を含んで基板中に形成されたトレ
ンチ、9はトレンチ側面に形成されたSiO2からなる絶縁
層であって、キャパシタの誘電体として機能する領域、
10はポリSiからなるキャパシタの蓄積電極、11はSiO2
らなる絶縁層であって、キャパシタの誘電体として機能
する領域、12は高濃度(n+型)のポリSiからなるキャパ
シタの対向電極(セルプレート)13はSiO2からなる層間
絶縁層、14はソース領域5にコンタクト孔を介してコン
タクトし、層間絶縁層13上にワード線(ゲート電極)4
と直交する方向に延びるアルミニウム(A1)等のビット
線を示す。そして、15は対向電極(セルプレート)12と
基板1との間に形成されたn+型領域であって、該領域
は、対向電極(セルプレート)内のポリSiからn型不純
物が拡散することによって形成される。
8 is a trench formed in the substrate including the field region, 9 is an insulating layer made of SiO 2 formed on the side surface of the trench, and is a region functioning as a capacitor dielectric,
10 is a storage electrode of a capacitor made of poly-Si, 11 is an insulating layer made of SiO 2, and functions as a dielectric of the capacitor, 12 is a counter electrode of the capacitor made of high-concentration (n + -type) poly-Si (Cell plate) 13 is an interlayer insulating layer made of SiO 2 , and 14 is in contact with the source region 5 through a contact hole, and a word line (gate electrode) 4 is provided on the interlayer insulating layer 13.
A bit line of aluminum (A1) or the like extending in a direction orthogonal to is shown. Reference numeral 15 denotes an n + type region formed between the counter electrode (cell plate) 12 and the substrate 1, in which n type impurities are diffused from poly-Si in the counter electrode (cell plate). Formed by.

同図(b)の等価回路に示されるように、半導体基板
1と、ゲート絶縁層3と、ワード線(ゲート電極)4
と、ソース領域5およびドレイン領域6とによりメモリ
セルのMOSトランジスタ(nチャネル型)Qが形成さ
れ、また、対向電極(セルプレート)として機能する半
導体基板1と、誘電体層9と、蓄積電極10とによりメモ
リセルの第1のキャパシタC1が形成され、一方、蓄積電
極10と、誘電体層11と、対向電極(セルプレート)12と
によりメモリセルの第2のキャパシタC2が形成される。
As shown in the equivalent circuit of FIG. 1B, the semiconductor substrate 1, the gate insulating layer 3, and the word line (gate electrode) 4
And the source region 5 and the drain region 6 form a MOS transistor (n-channel type) Q of a memory cell, and also functions as a counter electrode (cell plate), the semiconductor substrate 1, the dielectric layer 9, and the storage electrode. 10 forms the first capacitor C1 of the memory cell, while the storage electrode 10, the dielectric layer 11 and the counter electrode (cell plate) 12 form the second capacitor C2 of the memory cell.

なお、本実施例では半導体基板1に−3Vのバイアス電
圧が印加され、対向電極(セルプレート)12に2.5Vの電
圧が印加され、蓄積電極10の電位は5Vとなるように設定
されている。
In this embodiment, a bias voltage of -3V is applied to the semiconductor substrate 1, a voltage of 2.5V is applied to the counter electrode (cell plate) 12, and the potential of the storage electrode 10 is set to 5V. .

次に、第1図に示されるセルの主要部、すなわちキャ
パシタセルの製造方法について第2図(a)〜(h)の
工程図を参照しながら説明する。
Next, a method of manufacturing a main part of the cell shown in FIG. 1, that is, a method of manufacturing a capacitor cell will be described with reference to the process diagrams of FIGS. 2 (a) to 2 (h).

まず工程(a)では、p型Si基板1上に熱酸化によっ
てパッド用SiO2絶縁層を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法を用いて、フィールド絶縁層が形成されるべき領域
上にp型不純物、例えばボロン(B)をイオン注入し、
チャネルストッパ領域7を形成する。次いで、該領域7
の表面を酸化してフィールド絶縁層2を形成し、その
後、パッド用SiO2絶縁層除去後、SiO2絶縁層(ゲート絶
縁層3に相当)を形成し、さらにSiO2絶縁層上にゲート
電極(第2図には図示せず)を形成した後、n型不純物
を高濃度でイオン注入し、ソース領域(第2図には図示
せず)およびドレイン領域6を形成する。
First, in step (a), a SiO 2 insulating layer for a pad is formed on the p-type Si substrate 1 by thermal oxidation, and then a p-type impurity is formed on a region where a field insulating layer is to be formed by photolithography. For example, boron (B) is ion-implanted,
The channel stopper region 7 is formed. Then, the area 7
The surface of the is oxidized to form the field insulating layer 2, then the SiO 2 insulating layer for the pad is removed, the SiO 2 insulating layer (corresponding to the gate insulating layer 3) is formed, and the gate electrode is further formed on the SiO 2 insulating layer. After forming (not shown in FIG. 2), n-type impurities are ion-implanted at a high concentration to form a source region (not shown in FIG. 2) and a drain region 6.

次の工程(b)では、通常のリソグラフィと反応性イ
オン・エッチング(RIE)法を用いて、フィールド絶縁
層2の所定の領域においてSi基板1中に約4μmの深さ
でトレンチ8を形成する。
In the next step (b), the trench 8 is formed in the Si substrate 1 at a predetermined region of the field insulating layer 2 to a depth of about 4 μm by using ordinary lithography and reactive ion etching (RIE). .

次の工程(c)では、熱酸化によってトレンチ8の内
面およびフィールド絶縁層2の表面に約200Å(20nm)
の厚さでSiO2絶縁層9を形成する。これは、第1のキャ
パシタC1の誘電体に相当する。
In the next step (c), approximately 200 Å (20 nm) is applied to the inner surface of the trench 8 and the surface of the field insulating layer 2 by thermal oxidation.
The SiO 2 insulating layer 9 is formed to a thickness of. This corresponds to the dielectric of the first capacitor C1.

次の工程(d)では、化学気相成長(CVD)法を用い
て、トレンチ8の内面を含む基板面全面に約0.2〜0.3μ
mの厚さでポリSi層を形成する。次いで、フォトリソグ
ラフィを用いて、該ポリSi層のうちトレンチ周囲の領域
が残るように、かつ、トランジスタのドレイン領域6に
オーミック接続される領域が残るように、他のポリSi層
の領域を除去する。これによって、キャパシタの蓄積電
極10が形成される。
In the next step (d), a chemical vapor deposition (CVD) method is used to cover the entire surface of the substrate including the inner surface of the trench 8 by about 0.2 to 0.3 μm.
Form a poly-Si layer with a thickness of m. Then, using photolithography, the regions of the other poly-Si layer are removed so that the region around the trench of the poly-Si layer remains and the region that is ohmic-connected to the drain region 6 of the transistor remains. To do. This forms the storage electrode 10 of the capacitor.

次の工程(e)では、RIE法を用いて、トレンチの底
部の中央部分においてポリSi層10の部分とSiO2層9の部
分を除去する。これによって、トレンチの底部はいった
ん半導体基板(p型導電領域)に接触する。
In the next step (e), the portion of the poly-Si layer 10 and the portion of the SiO 2 layer 9 are removed by the RIE method in the central portion of the bottom of the trench. As a result, the bottom of the trench once contacts the semiconductor substrate (p-type conductive region).

次の工程(f)では、工程(c)と同様にして、熱酸
化によりトレンチの底部および蓄積電極10の表面に約20
0Å(20nm)の厚さでSiO2絶縁層11を形成する。これ
は、第2のキャパシタC2の誘電体に相当する。
In the next step (f), similar to step (c), about 20 is formed on the bottom of the trench and the surface of the storage electrode 10 by thermal oxidation.
The SiO 2 insulating layer 11 is formed with a thickness of 0Å (20 nm). This corresponds to the dielectric of the second capacitor C2.

次の工程(g)では、工程(e)と同様にして、RIE
法によりトレンチの底部の中央部分においてSiO2層11の
部分を除去する。これによって、トレンチの底部は半導
体基板(p型導電領域)に接触する。
In the next step (g), RIE is performed in the same manner as in step (e).
The SiO 2 layer 11 is removed in the central portion of the bottom of the trench by the method. As a result, the bottom of the trench contacts the semiconductor substrate (p-type conductive region).

最後の工程(h)では、CVD法を用いて誘電体層11の
表面に、トレンチを充分に埋める程度に、例えば砒素
(As)または燐(P)を高濃度にドープしたn+型ポリSi
層を成長させ、キャパシタの対向電極(セルプレート)
12を形成する。次いで、約1000℃の熱を加えると、該ポ
リSi層に含まれているn型不純物が基板中に拡散し、そ
れによってトレンチの底部の近傍にn+型領域15が形成さ
れる。その結果、対向電極(セルプレート)12と基板1
は該n+型領域15を介して導通状態となる。
In the final step (h), n + -type poly-Si that is highly doped with arsenic (As) or phosphorus (P) on the surface of the dielectric layer 11 by CVD, for example, to the extent that the trench is sufficiently filled is used.
Growing layer, counter electrode of capacitor (cell plate)
Form 12. Then, when heat of about 1000 ° C. is applied, the n-type impurity contained in the poly-Si layer diffuses into the substrate, thereby forming the n + -type region 15 near the bottom of the trench. As a result, the counter electrode (cell plate) 12 and the substrate 1
Becomes conductive via the n + type region 15.

後は通常の工程に従い、基板全面に層間絶縁層13を形
成し、ソース領域5上に配線用のコンタクト窓を明け、
Alからなるビット線14を形成する。
After that, according to a normal process, an interlayer insulating layer 13 is formed on the entire surface of the substrate, and a contact window for wiring is opened on the source region 5.
A bit line 14 made of Al is formed.

次に、第1図のセル構造による効果について第3図を
参照しながら説明する。
Next, the effect of the cell structure of FIG. 1 will be described with reference to FIG.

前述したように本実施例では、蓄積電極すなわちポリ
Si層10の電位は高く設定されているので、第3図に示さ
れるようにキャパシタの誘電体層9の周囲にはチャネル
16および空乏層17が形成される。
As described above, in this embodiment, the storage electrode, that is, the poly
Since the electric potential of the Si layer 10 is set high, a channel is formed around the dielectric layer 9 of the capacitor as shown in FIG.
16 and a depletion layer 17 are formed.

この状態で、図中矢印で示されるようにα線すなわち
α粒子が基板内に入射されると、電子・正孔対(キャリ
ア)が生じる。α粒子の入射によって生じたキャリアの
うち過剰キャリア(この場合には電子)は、もちろんそ
の一部はトランジスタのドレイン領域6あるいはソース
領域5にも流れ込むが、大部分は、空乏層17の電界によ
ってチャネル16へ流れ込む(矢印で図示)。この電子
は、チャネル内を流れ、トレンチ底部のn+型領域15に流
れ込む(矢印で図示)。また、基板から該n+型領域15
に直接流れ込む経路もある(矢印で図示)。
In this state, when α-rays, that is, α-particles enter the substrate as indicated by arrows in the figure, electron-hole pairs (carriers) are generated. Of the carriers generated by the incidence of α particles, excess carriers (electrons in this case) will of course partially flow into the drain region 6 or the source region 5 of the transistor, but most of them will be affected by the electric field of the depletion layer 17. Flows into channel 16 (illustrated by arrow). The electrons flow in the channel and into the n + type region 15 at the bottom of the trench (illustrated by the arrow). Also, from the substrate to the n + type region 15
There is also a route that directly flows into (illustrated by the arrow).

このように、α粒子の入射によって半導体基板1内に
生じた過剰キャリアは、経路、およびを介してn+
型領域15、すなわちキャパシタの対向電極(セルプレー
ト)12内に積極的に流れ込む。そのため、トランジスタ
のドレイン領域6あるいはソース領域5に収集されるキ
ャリアの量は相対的に低減され、その結果、該領域のポ
テンシャルの変動は抑制される。従って、ソフトエラー
の発生を防止することが可能となり、ひいてはDRAMの動
作信頼性を高めることができる。
As described above, the excess carriers generated in the semiconductor substrate 1 due to the incidence of α particles are n +
It positively flows into the mold region 15, that is, into the counter electrode (cell plate) 12 of the capacitor. Therefore, the amount of carriers collected in the drain region 6 or the source region 5 of the transistor is relatively reduced, and as a result, fluctuations in the potential of the region are suppressed. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a soft error, which in turn can improve the operational reliability of the DRAM.

なお、上述した実施例においてはnチャネル型のセル
について説明したが、本発明はそれに限らず、逆のpチ
ャネル型のセルについても同様に適用され得ることは明
らかであろう。
Although the n-channel type cell has been described in the above-described embodiments, it is obvious that the present invention is not limited to this and can be similarly applied to an opposite p-channel type cell.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、α粒子の入射等
によって基板内に発生した過剰キャリアがトランジスタ
のソース・ドレイン領域に過度に収集されないようにセ
ルの構造を工夫することにより、ソフトエラーの発生を
防止し、それによって動作信頼性を高めることができ
る。
As described above, according to the present invention, by devising the cell structure so that excessive carriers generated in the substrate due to incidence of α particles or the like are not excessively collected in the source / drain regions of the transistor, soft error Occurrence can be prevented, and thereby operational reliability can be improved.

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

第1図(a)および(b)は本発明の一実施例としての
DRAM装置に用いられるメモリセルの構造を示す図であっ
て、(a)は断面図、(b)は等価回路図、 第2図(a)〜(h)は第1図のセルの主要部の製造工
程図、 第3図は第1図のセル構造による効果を説明するための
断面図、 第4図は従来形の一例としてのDRAM装置におけるメモリ
セルの構造を示す断面図、 である。 (符号の説明) 1……半導体基板(p型)、2……フィールド絶縁層、
3……ゲート絶縁層、4……ワード線(ゲート電極)、
5……ソース領域(n+型)、6……ドレイン領域(n
+型)、7……チャネルストッパ領域(p+型)、8……
トレンチ、9……絶縁層(キャパシタの誘電体層)、10
……キャパシタの蓄積電極、11……絶縁層(キャパシタ
の誘電体層)、12……キャパシタの対向電極(セルプレ
ート)、13……層間絶縁層、14……ビット線、15……n+
型領域、Q……トランジスタ、C1,C2……キャパシタ。
1 (a) and 1 (b) show an embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams showing the structure of a memory cell used in a DRAM device, in which FIG. 2A is a sectional view, FIG. 2B is an equivalent circuit diagram, and FIGS. 2A to 2H are main parts of the cell of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the effect of the cell structure of FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a memory cell in a DRAM device as an example of a conventional type. (Explanation of symbols) 1 ... Semiconductor substrate (p-type), 2 ... Field insulating layer,
3 ... Gate insulating layer, 4 ... Word line (gate electrode),
5 ... Source region (n + type), 6 ... Drain region (n
+ Type), 7 ... Channel stopper region (p + type), 8 ...
Trench, 9 ... Insulating layer (capacitor dielectric layer), 10
...... Capacitor storage electrode, 11 …… Insulation layer (capacitor dielectric layer), 12 …… Capacitor counter electrode (cell plate), 13 …… Interlayer insulation layer, 14 …… Bit line, 15 …… n +
Mold area, Q ... Transistor, C1, C2 ... Capacitor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一導電型の半導体基板と、 該半導体基板中に形成されたトレンチの内部に形成され
たキャパシタと、 該半導体基板に形成され該キャパシタに対し電荷の充放
電のスイッチングを行うMISトランジスタとを具備し、 該キャパシタは、該トレンチの底部の周辺部分および側
壁部を覆って形成された第1の誘電体層と、該第1の誘
電体層を覆ってトレンチ内に埋込み形成され該MISトラ
ンジスタのソース領域またはドレイン領域のいずれか一
方の領域にオーミックに接続された第1の導電層と、該
第1の導電層を覆って形成された第2の誘電体層と、該
第2の誘電体層を覆ってトレンチ内に埋め込まれ、且
つ、前記半導体基板上に延在して形成された、前記半導
体基板と反対導電型の第2の導電層とを有し、 該第2の導電層が前記トレンチの底部の中央部分を貫通
して前記半導体基板に導通可能に形成されていることを
特徴とするダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ
装置。
1. A MIS semiconductor substrate of one conductivity type, a capacitor formed inside a trench formed in the semiconductor substrate, and a MIS formed in the semiconductor substrate for switching charge / discharge of charges. A first dielectric layer formed to cover a peripheral portion of a bottom portion of the trench and a sidewall portion, and a capacitor formed to be embedded in the trench to cover the first dielectric layer. A first conductive layer ohmic-connected to either one of a source region and a drain region of the MIS transistor, a second dielectric layer formed to cover the first conductive layer, A second conductive layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, the second conductive layer covering the second dielectric layer and being embedded in the trench, and extending over the semiconductor substrate. The conductive layer of the train A dynamic random access memory device, which is formed so as to be able to conduct to the semiconductor substrate by penetrating a central portion of a bottom portion of the switch.
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