JP2785191B2 - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JP2785191B2 JP63274024A JP27402488A JP2785191B2 JP 2785191 B2 JP2785191 B2 JP 2785191B2 JP 63274024 A JP63274024 A JP 63274024A JP 27402488 A JP27402488 A JP 27402488A JP 2785191 B2 JP2785191 B2 JP 2785191B2
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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
    • H10B12/373DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate the capacitor extending under or around the transistor

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本願の発明を説明する。
A 産業上の利用分野 B 発明の概要 C 従来の技術 D 発明が解決しようとする課題 E 課題を解決するための手段 F 作用 G 実施例及び参考例 G1参考例(第1図、第2図) G2参考例(第3図、第4図) H 発明の効果 A 産業上の利用分野 本願の発明は、スイッチング用のトランジスタとキャ
パシタとでメモリセルが構成されており、半導体基板上
の柱状突起に前記メモリセルが形成されている半導体メ
モリに関するものである。
B 発明の概要 本願の発明は、上記の様な半導体メモリにおいて、ワ
ード線の延びる方向における第1の列と第2の列とで柱
状突起を互い違いに配し、第1及び第2の列における柱
状突起の天面のうちで第2及び第1の列側の部分を1本
のワード線で覆い且つワード線に覆われていない部分に
トランジスタの一方のソース・ドレイン領域を形成する
ことによって、高い集積度と速い動作速度とを得ること
ができる様にしたものである。
C 従来の技術 メモリセルの平面的な占有面積を少なくして集積度の
高いメモリを得るために、半導体基板上の柱状突起にメ
モリセルを立体的に形成した半導体メモリが各種提案さ
れている。
例えば特開昭60−152056号公報の第6図及び第7図に
は、柱状突起の天面の一側端側に懸垂する様にワード線
を配した半導体メモリが開示されている。
また上記公報の第11図及び第12図には、柱状突起の天
面上にワード線を配し、このワード線のうちで天面の中
央部に対応する位置にビット線を接続させるための開口
を形成し、柱状突起の天面のうちで開口の周端から天面
の周端までをトランジスタのチャネル領域とした半導体
メモリが開示されている。
D 発明が解決しようとする課題 ところが、上記公報に開示された何れの半導体メモリ
でも、柱状突起の1つの列に1本のワード線が対応して
いるので、全体として長いワード線が必要である。従っ
て、ワード線の抵抗が高く、必ずしも十分な高速動作を
得ることができない。
E 課題を解決するための手段 本願の発明の半導体メモリでは、ワード線27の延びる
方向に配されている複数の柱状突起13の第1の列に隣接
している第2の列の前記柱状突起13は、前記第1の列中
で互いに隣接している2つの前記柱状突起13同士の中間
を通る線上に配されており、前記第1の列における前記
柱状突起13の天面のうちで前記第2の列側の部分と前記
第2の列における前記柱状突起13の天面のうちで前記第
1の列側の部分とを1本の前記ワード線27が覆ってお
り、前記第1及び第2の列における前記柱状突起13の前
記天面のうちで前記ワード線27に覆われていない部分に
トランジスタ36の一方のソース・ドレイン領域32が形成
されている。
F 作用 本願の発明の半導体メモリでは、第1の列の柱状突起
13同士の間及び第2の列の柱状突起13同士の間にビット
線35を延ばせば、各々のメモリセル39を独立にアクセス
することができる。このため、1本のワード線27で2列
のメモリセル39をアクセスすることができて、集積度を
高くしても1本のワード線27の巾を広くすることができ
ると共に、ワード線27が短くてよい。従って、集積度を
高くしても、ワード線27の抵抗を低くすることができ、
また、ワード線27用の金属シャントを容易に形成するこ
とができる。
G 実施例及び参考例 以下、本願の発明の参考例及び一実施例を、第1図〜
第4図を参照しながら説明する。
G1 参考例(第1図、第2図) 第1図及び第2図が、参考例とその製造方法とを示し
ている。この参考例を製造するには、第1A図に示す様
に、p-型のSi基板11の表面に厚さ5000Å程度のSiO2を堆
積や酸化等によって形成し、このSiO2膜12をRIEして、
柱状突起13を形成すべき位置に四角形のSiO2膜12を残
す。
その後、SiO2膜12をマスクにしてSi基板11を比較的浅
くRIEして、低い柱状突起13を形成する。そしてこの状
態で、柱突起13の1つの側面に対して斜め上方からAs+1
4やP+等をイオン注入してn+層15を形成し、残り3つの
側面に対して斜め上方からB+16等をイオン注入してp+
17を形成する。
次に、柱状突起13を酸化するかまたは柱状突起13の周
囲にSiO2の側壁を形成することによって、第1B図に示す
様に、n+層15及びp+層17をSiO2膜18で覆う。
そして、この状態でSi基板11を更にRIEして柱状突起1
3を高くし、この高くした柱状突起13に対して上述と同
様な斜め上方からのイオン注入を行って、今度は4つの
側面の総てにn+層21を形成する。このとき、SiO2膜18に
覆われているp+層17等へはイオンは注入されない。
その後、Si基板11に対して垂直な方向からB+等をイオ
ン注入して、チャネルストッパとなるp+層22を柱状突起
13の周囲に形成する。
次に、第1C図に示す様に、柱状突起13及びSi基板11を
酸化して、これらの表面にSiO2膜23を形成する。
そして、p型の不純物を添加した多結晶Si層24を堆積
させ、レジスト(図示せず)の塗布及びエッチバックを
行って、柱状突起13の天面近傍までを多結晶Si層24で埋
める。
次に、SiO2膜25の堆積、レジスト(図示せず)の塗布
及びエッチバックを行って、第1D図に示す様に、SiO2
12を除去すると共に多結晶Si層24をSiO2膜25で覆う。
その後、柱状突起13の天面を酸化してSiO2膜26を形成
するが、この酸化はSiO2をエッチングしてから行う。こ
れは、柱状突起13の天面上に自然酸化膜等が形成されて
いる可能性があるからであり、且つSiO2膜26はゲート酸
化膜として用いられるので正確な膜厚制御が必要だから
である。
その後、不純物を添加した多結晶Si層27及びSiO2膜28
を堆積させ、柱状突起13の天面の半分程度を覆って延び
るワード線のパターンに、SiO2膜28及び多結晶Si層27を
パターニングする。
そして更にSiO2膜31の堆積及び前面RIEを行って、多
結晶Si層27及びSiO2膜28の両側方に自己整合的にSiO2
31の側壁を形成する。なお、多結晶Si層27の代わりにポ
リサイド層等を形成してもよい。
その後、SiO2膜28、31及び多結晶Si層27をマスクにし
て柱状突起13中へn型不純物をイオン注入し且つアニー
ルを行って、柱状突起13の天面の一側端側に自己整合的
にn+層32を形成する。
次に、第1E図に示す様にSiO2膜33等の層間絶緑膜を堆
積させ、第2図に示す様な開口34を有するレジストを用
いてSiO2膜33にコンタクト窓33aを開ける。そしてこの
状態でAl層35を堆積させ、このAl層35をビット線のパタ
ーンにパターニングし、更にシンタを行う。
この様な参考例では、n+層15、21、32と多結晶Si層27
とでスイッチング用のトランジスタ36が構成されてお
り、柱状突起13の天面のうちでn+層15とn+層32との間の
領域37がトランジスタ36のチャネル領域となっている。
また、n+層15、21とSiO2膜23と多結晶Si層24とでキャ
パシタ38が構成されており、p+層17がn+層32とキャパシ
タ38との間のチャネルストッパとなっている。つまりこ
の参考例では、1つの柱状突起13におけるトランジスタ
36とキャパシタ38とで1つのメモリセル39が構成されて
いる。
以上の様な参考例では、n+層15、21、32及びp+層17、
22の何れもがイオンの打ち分けで形成されているので、
製造工程が簡単である。
また、多結晶Si層27がSiO2膜28、31に覆われているの
で、第2図に示した様にレジストの開口34の一部が多結
晶Si層27上に位置していても、柱状突起13に達するコン
タクタ窓33aはSiO2膜31の側方にのみ形成される。従っ
て、開口34を形成するためのマスク(図示せず)を厳密
に位置合せする必要がない。
G2 実施例(第3図、第4図) この実施例は、1つのメモリセル39自体は上述の参考
例と実質的に同様の構成を有しているが、以下の点で参
考例と相違している。
即ち、第3図から明らかな様に、ワード線である多結
晶Si層27の1本が2列の柱状突起13同士を接続して延び
ており、このため、第4A図及び第4B図から明らかな様
に、互いに隣接している2列の柱状突起13同士の間とは
反対側にn+層32が形成されている。
また、この様に多結晶Si層27の1本が2列の柱状突起
13同士を接続して延びていても各々の柱状突起13に別個
のAl層35を接続して各々のメモリセル39を独立にアクセ
スすることができる様に、互いに隣接している2列の柱
状突起13は互い違いに配されている。
更にまた、多結晶Si層27は段階状になって柱状突起13
の天面の半分程度を覆っている。但し、多結晶Si層27が
段階状になっていることは必ずしも必要ではなく、上述
の参考例の様に平坦状になっていてもよい。
以上の様な実施例では、柱状突起13の各8列に1本ず
つの多結晶Si層27を配する場合に比べて、集積度を高く
しても1本の多結晶Si層27の平面的な巾を広くすること
ができる。従って、多結晶Si層27自体の抵抗を低くする
ことができると共に、多結晶Si層27用の金属シャント
(図示せず)を容易に形成することができる。
これに対して、シャント用のAl等は多結晶Siやポリサ
イド等よりも緩いデザインルールでなければ加工するこ
とができず、またAl等とポリサイド等とのコンタクトも
ポリサイド等と同様のデザインル−ルではできない。従
って、多結晶Si層27の平面的な巾が狭ければ、金属シャ
ントを形成することができない。
また、ワード線である多結晶Si層27の1本で2列の柱
状突起13をアクセスすることができるので、多結晶Si層
27の全体的な長さが短くてよく、このことによっても多
結晶Si層27自体の抵抗を低くすることできる。
以上の様に、多結晶Si層27自体のて抵抗を低くするこ
とができ、また多結晶Si層27用の金属シャントを形成す
ることができるので、ビット線よりも動作の遅延に対す
る影響が大きいワード線の抵抗が低く、速い動作速度を
得ることができる。
H 発明の効果 本願の発明の半導体メモリでは、集積度を高くして
も、ワード線の抵抗を低くすることができ、また、ワー
ド線用の金属シャントを容易に形成することができるの
で、高い集積度と速い動作速度とを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願の発明の参考例の製造方法を順次に示す側
断面図、第2図は参考例の平面図、第3図は一実施例の
平面図、第4A図及び第4B図は第3図のそれぞれIV A−IV
A線及びIV B−IV B線に沿う側断面図である。 なお、図面に用いた符号において、 13……柱状突起 17……p+層 24,27……多結晶Si層 32……n+層 35……Al層 36……トランジスタ 37……領域 38……キャパシタ 39……メモリセル である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/108 H01L 21/8242

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スイッチング用のトランジスタとキャパシ
    タとでメモリセルが構成されており、半導体基板上の柱
    状突起に前記メモリセルが形成されている半導体メモリ
    において、 ワード線の延びる方向に配されている複数の前記柱状突
    起の第1の列に隣接している第2の列の前記柱状突起
    は、前記第1の列中で互いに隣接している2つの前記柱
    状突起同士の中間を通る線上に配されており、 前記第1の列における前記柱状突起の天面のうちで前記
    第2の列側の部分と前記第2の列における前記柱状突起
    の天面のうちで前記第1の列側の部分とを1本の前記ワ
    ード線が覆っており、 前記第1及び第2の列における前記柱状突起の前記天面
    のうちで前記ワード線に覆われていない部分に前記トラ
    ンジスタの一方のソース・ドレイン領域が形成されてい
    る半導体メモリ。
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