JP2805702B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JP2805702B2
JP2805702B2 JP62185080A JP18508087A JP2805702B2 JP 2805702 B2 JP2805702 B2 JP 2805702B2 JP 62185080 A JP62185080 A JP 62185080A JP 18508087 A JP18508087 A JP 18508087A JP 2805702 B2 JP2805702 B2 JP 2805702B2
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columnar
insulating film
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capacitor
switching transistor
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英晴 中嶋
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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
    • H10B12/39DRAM 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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体メモリ装置、特にスイッチングトラ
ンジスタと情報のメモリ用キャパシタとを有して成るダ
イナミック・ランダム・アクセス・メモリD-RAMに関わ
る。 本発明は、半導体メモリ装置、特にD-RAMにおいてそ
のメモリ用キャパシタが、半導体基板に形成された複数
の柱状突起部の各下部側壁に形成され、この柱状突起部
の上部においてスイッチングトランジスタが形成される
ようにしたメモリセルを互いに直交する行及び列方向に
最密充填配置し、斜め方向に関して最短距離をもって配
列されたセルについてワード線の導出を行うという構成
をとることによって最密配列をもっていわゆるフォルデ
ッド・ビット・ライン(Folded Bit Line)構成をとる
ことができるようにする。 〔従来の技術〕 D-RAM装置については例えば特公昭60-19596号公報及
び特公昭60-19597号公報等に開示されているところであ
る。 このD-RAM装置、特にいわゆるフォルデッド・ビット
・ライン構成によるD-RAM装置は、第3図にその回路図
の一例を示すように、所定方向に折り返して平行に走る
対のビット線B及びを複数対有し、これらビット線B
及びと、これらと交わる方向に延長して配列された隣
合う互いに異るワード線Wとの間に、夫々トランジスタ
Qと情報のメモリキャパシタCとからなるメモリセルM
が接続されてなる。Dはダミーセル、APはアクティブプ
ルアップ回路、PCはプリチャージ回路、COはコラム出力
回路を示す。 このようなD-RAMにおけるメモリセルMとしてその高
集積度化をはかるに第4図に示すように絶縁ゲート型電
界効果トランジスタ(MIS-Tr)によるスイッチングトラ
ンジスタQとともに形成するメモリキャパシタCをいわ
ゆるトレンチキャパシタとして構成するものが提案され
ている。 このトレンチキャパシタ型D-RAMは、半導体基板
(1)の一主面に望んで所要の間隔を保持してソース/
ドレイン領域(2)とドレイン/ソース領域(3)が選
択的に形成され、両者間にゲート絶縁膜(4)を介して
例えば多結晶シリコンよりなるゲート電極(5)が形成
されたスイッチングトランジスタQとしてのMIS-Trが形
成され、これに隣接して半導体基板(1)の主面に溝
(6)が形成され、この溝(6)の内周面に例えばSiO2
酸化膜より成る絶縁膜(誘電体膜)(7)が被着形成さ
れ、これの上の溝(6)内に例えば低抵抗すなわち不純
物がドープされた多結晶シリコン層よりなるキャパシタ
電極(8)が被着されて、基板(1)の主として溝
(6)において例えば反転層によるMIS構造のキャパシ
タが形成される。(9)はキャパシタ電極(8)の表面
及びドレイン/ソース領域(3)上等に、例えば熱酸化
によって形成されたSiO2等の絶縁膜で、(10)及び(1
1)はソース/ドレイン領域(2)とキャパシタ電極
(8)からの端子導出の金属電極ないしは配線層を示
す。 このようなトレンチキャパシタ型D-RAMにおいては、
そのキャパシタがトレンチ型構成をとることによって小
占有面積において大容量を形成し得ることから高集積度
化を助成するという利点を有する(特公昭59-48547号公
報参照)。 また、特開昭60-23506号公報にはトレンチキャパシタ
型D-RAMにおいて、さらにそのキャパシタ絶縁膜とゲー
ト絶縁膜の材料を異ならせることによって集積密度をさ
らに向上させるようにした発明の開示がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述したトレンチキャパシタ型D-RAMによれば、小占
有面積において大容量の容量部形成が可能となって高集
積密度の改善が図られるものではあるが、この構成によ
ってもスイッチングトランジスタQ(MIS-Tr)とキャパ
シタC部とが並置配列された構成をとることによって充
分な高集積密度化が図られない。 本発明においては、メモリセルの小占有面積化をはか
るように各メモリセルを、半導体基板に形成した柱状突
起部に構成し、このような構成にもかかわらずフォルデ
ッドビットライン構成を占有面積の増大化を招来するこ
となく形成できるようにした半導体メモリ装置を提供す
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は第3図で説明したように、所定方向に折返し
て平行に走る対のビット線B及びを複数対有し、これ
らビット線B及びと1つおきのワード線との間にキャ
パシタCと、スイッチングトランジスタQとからなるメ
モリセルMが接続されてなるD-RAM装置において、第1
図にその配置パターン図を示し、第2図−Lにその一部
を断面とした斜視図を示すように半導体基板(21)上に
互いにほぼ直交するそれぞれ所定間隔の複数の行X及び
列Yに関してその各行X及び列Yの交叉部に夫々柱状突
起部(22)を配列形成する。 そして各柱状突起部(22)の下部側壁に絶縁膜(誘電
体膜)(27)を介してキャパシタ電極(35)が被着され
たMIS構造のキャパシタCを構成し、柱状突起部(22)
の上部すなわち頂部に不純物が導入された領域より成る
ソース/ドレイン領域(29)を形成し、これら柱状突起
部(22)の上部側壁にゲート絶縁膜(30)を介してゲー
ト電極(32)が被着されてなるMISトランジスタ構成に
よるスイッチングトランジスタQを形成し、各柱状突起
部(22)について夫々メモリセルMを構成する。 そして、これら柱状突起部(22)の不純物導入領域、
すなわちソース/ドレイン領域(29)を、フォルデット
構成のビット線B及びに接続するものであるが、特に
各行X及び列Yの方向と斜めに交叉し、しかも最短距離
で隣接する柱状突起部(22)について共通のビット線B
及びに接続する。つまり、各行X間の間隔と各列Y間
の間隔が共に同じであるときは、これら行及び列と45°
をもって交る直線上に配列された柱状突起部(22)に対
してこの方向に延長させた共通のAl等の導電層(34)
に、各領域(29)をオーミックにコンタクトして隣り合
う対の導電層(34)をビット線B及びとする。そし
て、これら導電層(34)、すなわちビット線B及びの
延長方向とほぼ直交する線上に配列された柱状突起部
(22)に関するメモリセルMのゲート電極(32)を互い
に連結することによって夫々共通のワード線Wを導出す
る。 〔作用〕 上述したように本発明によれば、柱状突起部(22)の
高さ方向に関してすなわち半導体基板(21)の厚さ方向
にスイッチングトランジスタQとキャパシタCとを配置
したので各メモリセルMの基板(21)の板面での占有面
積の縮小化がはかられるとともに、柱状突起部(22)を
行X及び列Yの交叉部で、つまりいわば最密充填をもっ
て配列したことによって装置全体の小型、高密度化をは
かることができる。しかもこのように縦及び横方向、す
なわち行及び列方向に配列したにもかかわらず柱状突起
部(22)すなわち各メモリセルMに関して斜め方向の線
上に位置するメモリセルMについてビット線B及びの
導出を行うようにしたので、これら線上と直交する線上
に位置するメモリセルMについてワード線Wの導出を行
えば、共通の例えば行X上に配列されたメモリセルMが
複数対のビット線B及びに夫々接続され、しかも隣り
合う異るワード線Wに接続されることになるので、夫々
ビット線B,とワード線Wとを第1図に示すように直線
的パターンに配置した状態で第3図で説明したフォルデ
ッド・ビット・ライン構成とすることができる。 因みに、第5図に示すように、各メモリセルM、すな
わち柱状突起部(22)を所定の間隔を有する各行X及び
列Yの互いの交叉部上に配列した場合において、フォル
デッド・ビット・ライン構成とするに、例えば共通の列
上のメモリセルMについてワード線Wの導出を行う場
合、共通の列上で隣り合うメモリセルがそれぞれ対のビ
ット線B及びの各一方に接続するためには、これらビ
ット線B及びを、各行上で1つ置きのセルM上を避け
るようにまわり込むジグザグパターンとする必要が生
じ、この場合には、このビット線B及びがまわり込む
ことのできるように、同一列上のセル間隔を大にする必
要が生じ、このために、メモリセルMを構成する柱状突
起部(22)は長方形パターンとする必要があり、小型高
密度化を図る場合には、より細長いパターンとなって精
度や、信頼性に問題が生じてくる。また第6図に示すよ
うに、各ビット線B,及びワード線Wを直線的に形成で
きるように、各メモリセルMすなわち柱状突起部(22)
を千鳥配列することも考えられるが、この場合には柱状
突起部(22)の配列が最密充填配列を採ることができな
いことから、小型,高密度化がはかられない。そこで、
この種の柱状突起部(22)を有するメモリ装置とすると
きは、フォルデッド・ビット・ライン構成によらず、い
わゆるオープン・ビット・ライン構成をとることにな
り、ノイズの問題が生じる。 ところが本発明では、柱状突起部(22)を最密充填配
列とすることができ、しかもフォルデッド・ビット・ラ
イン構成をとることができるのである。 〔実施例〕 本発明によるメモリ装置の一例を説明する。 まず、第2図−Aに示すように、例えばp型のシリコ
ン半導体基板(21)を用意し、その一主面に表面熱酸化
等によって例えばSiO2のマスク層(25)を全面的に形成
し、このマスク層(25)と共に基板(21)を選択的に化
学的エッチング,ドライエッチング等によってパターン
化して複数の例えば正方形状の島状パターンの、マスク
層(25)とこのマスク層(25)下に柱状突起部(22)を
複数の列Y及び行Xの各交叉部に形成し、これら突起部
(22)間に谷部(23)を形成する。次いで例えば基板
(21)と同導電型の不純物をマスク層(25)をマスクと
してイオン注入して谷部(23)の底部に比較的不純物濃
度の低いチャンネルストップ領域部(24B)を形成す
る。 第2図−Bに示すように、各柱状突起部(22)の周側
壁面を含んで所要の厚さtをもって例えばSiO2を化学的
気相成長法(CVD法)によって全面的に被着してマスク
層(26)を形成する。 第2図−Cに示すように、マスク層(26)に対してサ
イドウォールエッチングを行う。すなわちこのマスク層
(26)に対して異方性エッチング例えば反応性イオンエ
ッチングRIEによって、その厚さtに相当するエッチン
グを行って谷部(23)の底部中央に厚みtをもって形成
されたマスク層(26)を除去し、此処に窓(26a)を穿
設し、このように窓(26a)が穿設された状態でエッチ
ングを停止するいわゆるサイドウォールエッチングを行
うことによって各柱状突起部(22)の周側壁面にマスク
層(26)によるサイドウォール(26b)を形成する。次
にこのサイドウォール(26b)をマスクとしてp型の不
純物をイオン注入して窓(26a)下に高不純物濃度のチ
ャンネルストップ領域部(24A)を選択的に形成する。
このようにしてこの領域(24A)の外側すなわち突起部
(22)の基部側周縁部に高不純物濃度のチャンネルスト
ップ領域(24A)が形成されずに残存する低不純物濃度
のチャンネルストップ領域部(24B)を形成する。 次に第2図−Dに示すようにマスク層(26)及び(2
5)をエッチング除去する。 第2図−Eに示すように、突起部(22)の頂面周側壁
面及び谷部(23)の底面等を含んで基板(21)の表面に
熱酸化等によって例えば厚さ100Å以上のSiO2酸化膜よ
りなるキャパシタ絶縁膜(27)を形成する。 第2図−Fに示すように、基板(21)上に谷部(23)
を埋め込むように不純物がドープされた低比抵抗の第1
の多結晶半導体層例えば多結晶シリコン層(28)をCVD
法等によって形成する。 第2図−Gに示すように、第1の多結晶半導体層(2
8)を等方性エッチング例えば化学的エッチングあるい
は等方性を示すRIE法によってその表面からエッチング
して谷部(23)内の底部から所要の厚さに第1の多結晶
半導体層(28)を残して柱状突起部(22)の頂面上とそ
の頂面側の周側壁部の多結晶半導体層(28)をエッチン
グ除去する。さらに、この第1の多結晶半導体層(28)
が除去された各柱状突起部(22)の頂面に基板(21)と
は異なる導電型のn型の不純物をイオン注入して不純物
導入領域、すなわちソース/ドレイン領域(29)を選択
的に形成する。 次に第2図−Hに示すように多結晶半導体層(28)を
マスクとしてこの多結晶半導体層(28)が被着形成され
ていない突起部(22)の頂面とその頂面側周面上のキャ
パシタ絶縁膜(27)をエッチング除去する。 次に第2図−Iに示すようにキャパシタ絶縁膜(27)
が除去されて外部に露呈した突起部(22)の頂面,周側
壁面及び多結晶半導体層(28)の表面を熱酸化してSiO2
酸化膜等よりなる絶縁膜(40)を形成する。 第2図−Jに示すように、絶縁膜(40)上に不純物が
ドープされて低比抵抗とされた第2の多結晶半導体層例
えば多結晶シリコン層(31)をCVD法等によって被着形
成する。 第2図−Kに示すように、この第2の多結晶半導体層
(31)に対してサイドウォールエッチングとフォトリソ
グラフィーによる選択的エッチングを行って互いに隣り
合う行X上で且つ隣り合う列Y上の最短位置に配列され
た突起部(22)の周側面を共通に包み、かつこれら突起
部(22)間の平面を這うように形成した配線部を構成す
るストライプ状の斜めパターンをもって複数の帯状の第
2の多結晶半導体層(31)の一部よりなるワード線Wと
なるゲート電極(32)を形成する。 ゲート電極(32)すなわちワード線Wの表面を熱酸化
等によって酸化して層間絶縁膜(33)を被着形成し、突
起部(22)の領域(29)上に絶縁膜(40)に対するエッ
チングによって電極窓(40a)の穿設を行う。その後、
各柱状突起部(22)について共通のゲート電極(32)が
接続された斜め方向とは逆の斜め方向に関して隣り合う
突起部(22)に関して、共通の帯状の導電層(34)すな
わちビット線B,を形成する。これら導電層(34)は、
例えばAl金属を先ず全面蒸着し、その後フォトリンソグ
ラフィの工程を経ることによって所要のパターンに形成
する。 このようにすれば、各突起部(22)の周壁面の谷部
(23)の底部側の一部にキャパシタ絶縁膜(27)を介し
て第1の多結晶半導体層(28)よりなるキャパシタ電極
(35)が形成されて、いわゆるMIS構造のキャパシタC
が形成され、このキャパシタCと、各突起部(22)の頂
部に形成されたソース/ドレイン領域(29)との間の突
起部(22)の頂面から周側壁面に跨って形成された絶縁
膜(40)の一部からなるすなわちゲート絶縁膜(30)を
介してゲート電極(32)が形成されたMIS-Trによるスイ
ッチングトランジスタQが構成され、かつフォルデッド
・ビット・ライン構成によるメモリ装置が得られる。 〔発明の効果〕 上述したように本発明によるメモリ装置によれば柱状
突起部(22)の頂面にスイッチングトランジスタQとし
てのMIS-Trを形成しその周囲の谷部の底部側に情報メモ
リ用のキャパシタCを形成することによって全体の占有
面積が縮小化されて高密度化され、これに伴いα線の照
射確率の低減化がはかられたメモリ装置を構成し得る。
そして、各メモリセルMすなわち柱状突起部(22)を行
X及び列Yの交叉部で、つまりいわば最密充填をもって
配列したことによって装置全体の小型、高密度化をはか
ることができる。しかもこのように縦及び横方向、すな
わち行及び列方向に配列したにもかかわらず柱状突起部
(22)すなわち各メモリセルMに関して斜め方向の線上
に位置するメモリセルMについてビット線B及びの導
出を行うようにしたので、これら線上と直交する線上に
位置するメモリセルMについてワード線Wの導出を行え
ば、共通の例えば行X上に配列されたメモリセルMが複
数対のビット線B及びに夫々接続され、しかも隣り合
う異るワード線Wに接続されることになるので、夫々ビ
ット線B,とワード線Wとを直線的パターンに配置した
状態で第3図で説明したフォルデッド・ビット・ライン
構成とすることができることによってより小型高密度化
をはかることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a dynamic random access memory D-RAM having a switching transistor and a capacitor for storing information. According to the present invention, in a semiconductor memory device, particularly a D-RAM, a memory capacitor is formed on each lower side wall of a plurality of columnar protrusions formed on a semiconductor substrate, and a switching transistor is formed on an upper portion of the columnar protrusion. Memory cells are arranged in a row and a column direction orthogonal to each other in a close-packed arrangement, and a word line is derived for a cell arranged in the diagonal direction with the shortest distance. To enable the configuration of a dead bit line (Folded Bit Line). 2. Description of the Related Art A D-RAM device is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 60-19596 and Japanese Patent Publication No. 60-19597. This D-RAM device, in particular, a D-RAM device having a so-called folded bit line configuration, has a pair of bit lines B that run parallel in a predetermined direction as shown in FIG. And the bit lines B
And a memory cell M comprising a transistor Q and a memory capacitor C for information between adjacent different word lines W arranged so as to extend in a direction intersecting these.
Is connected. D indicates a dummy cell, AP indicates an active pull-up circuit, PC indicates a precharge circuit, and CO indicates a column output circuit. In order to increase the degree of integration of the memory cell M in such a D-RAM, a memory capacitor C formed together with a switching transistor Q of an insulated gate field effect transistor (MIS-Tr) as shown in FIG. An arrangement configured as a capacitor has been proposed. This trench capacitor type D-RAM is provided on a main surface of a semiconductor substrate (1) while maintaining a desired interval as desired.
A switching transistor Q in which a drain region (2) and a drain / source region (3) are selectively formed, and a gate electrode (5) made of, for example, polysilicon is formed between the two via a gate insulating film (4). MIS-Tr as are formed, which groove (6) on the main surface of the semiconductor substrate (1) adjacent to the formed, the groove (6) of the inner peripheral surface, for example, SiO 2
An insulating film (dielectric film) (7) made of an oxide film is formed thereon, and a capacitor electrode (8) made of, for example, a low-resistance or impurity-doped polycrystalline silicon layer is formed in a groove (6) thereon. Is applied, and a capacitor having an MIS structure with an inversion layer is formed mainly in the groove (6) of the substrate (1). (9) is an insulating film such as SiO 2 formed by thermal oxidation on the surface of the capacitor electrode (8) and on the drain / source region (3).
Reference numeral 1) denotes a metal electrode or a wiring layer derived from terminals from the source / drain region (2) and the capacitor electrode (8). In such a trench capacitor type D-RAM,
The capacitor has a trench-type configuration, which can form a large capacity in a small occupied area, and thus has the advantage of promoting high integration (see Japanese Patent Publication No. 59-48547). Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-23506 discloses an invention in a trench capacitor type D-RAM in which the material of the capacitor insulating film and that of the gate insulating film are made different to further improve the integration density. . [Problems to be Solved by the Invention] According to the above-described trench capacitor type D-RAM, it is possible to form a large-capacity portion in a small occupied area and improve the high integration density. Even with this configuration, a sufficiently high integration density cannot be achieved by adopting a configuration in which the switching transistor Q (MIS-Tr) and the capacitor C are arranged side by side. In the present invention, each memory cell is formed in a columnar projection formed on a semiconductor substrate so as to reduce the occupied area of the memory cell, and despite this configuration, the folded bit line configuration is used to reduce the occupied area. Provided is a semiconductor memory device that can be formed without increasing the size. [Means for Solving the Problem] As described with reference to FIG. 3, the present invention has a plurality of pairs of bit lines B and In a D-RAM device in which a memory cell M including a capacitor C and a switching transistor Q is connected between every other word line,
FIG. 2 shows a layout pattern diagram, and FIG. 2-L shows a perspective view with a part of the cross section shown in FIG. 2 -L. , Columnar projections (22) are arranged and formed at the intersections of the respective rows X and columns Y. A capacitor C having an MIS structure in which a capacitor electrode (35) is attached to the lower side wall of each columnar projection (22) via an insulating film (dielectric film) (27) is formed.
A source / drain region (29) consisting of a region into which impurities are introduced is formed on the top, that is, on the top, and a gate electrode (32) is formed on the upper side wall of these columnar projections (22) via a gate insulating film (30). A switching transistor Q having a MIS transistor configuration is formed, and a memory cell M is formed for each columnar projection (22). And the impurity introduction region of these columnar projections (22),
In other words, the source / drain region (29) is connected to the bit line B and the folded bit line. In particular, the columnar projections (22) which obliquely intersect the directions of the rows X and columns Y and are adjacent to each other at the shortest distance. ) Common bit line B
And to That is, when the interval between each row X and the interval between each column Y are the same, 45 °
A common conductive layer (34) of Al or the like extended in this direction with respect to the columnar protrusions (22) arranged on a straight line intersecting with
Next, the respective regions (29) are in ohmic contact with each other, and the adjacent pair of conductive layers (34) is referred to as a bit line B. By connecting these conductive layers (34), that is, the gate electrodes (32) of the memory cells M related to the columnar projections (22) arranged on a line substantially perpendicular to the extending direction of the bit lines B and the bit lines B, respectively, they are connected to each other. Is derived. [Operation] As described above, according to the present invention, the switching transistor Q and the capacitor C are arranged in the height direction of the columnar protrusion (22), that is, in the thickness direction of the semiconductor substrate (21). The area occupied by the substrate (21) on the plate surface can be reduced, and the columnar projections (22) are arranged at the intersections of the rows X and the columns Y, that is, in a so-called close-packed manner. The size and density of the device can be increased. In addition, the bit line B and the derivation of the columnar projections (22), that is, the memory cells M located on the oblique line with respect to each memory cell M despite the arrangement in the vertical and horizontal directions, that is, the row and column directions, are derived. Therefore, if the word line W is derived for the memory cells M located on a line perpendicular to these lines, a plurality of pairs of the bit lines B and Are connected to different word lines W adjacent to each other, so that the bit lines B and the word lines W are arranged in a linear pattern as shown in FIG. The folded bit line configuration described in the figure can be used. By the way, as shown in FIG. 5, when each memory cell M, that is, the columnar protrusion (22) is arranged on the intersection of each row X and each column Y having a predetermined interval, the folded bit In a line configuration, for example, when deriving the word line W for the memory cells M on a common column, it is necessary to connect adjacent memory cells on the common column to respective ones of the pair of bit lines B and Needs to be a zigzag pattern that wraps around these bit lines B and so as to avoid every other cell M on each row. In this case, the bit lines B and In addition, it is necessary to increase the cell interval on the same column. For this reason, the columnar projections (22) constituting the memory cells M need to be formed in a rectangular pattern. , More slender This leads to problems with accuracy and reliability. Also, as shown in FIG. 6, each memory cell M, that is, the columnar protrusion (22) is formed so that each bit line B and each word line W can be formed linearly.
It is conceivable that the staggered arrangement is used, but in this case, since the arrangement of the columnar projections (22) cannot take the close-packed arrangement, it is not possible to reduce the size and increase the density. Therefore,
In the case of a memory device having such columnar projections (22), a so-called open bit line configuration is adopted regardless of the folded bit line configuration, which causes a problem of noise. However, in the present invention, the columnar projections (22) can be arranged in a close-packed arrangement, and a folded bit line configuration can be adopted. [Example] An example of a memory device according to the present invention will be described. First, as shown in FIG. 2A, for example, a p-type silicon semiconductor substrate (21) is prepared, and a mask layer (25) of, for example, SiO 2 is entirely formed on one main surface by surface thermal oxidation or the like. Then, the substrate (21) is selectively patterned together with the mask layer (25) by chemical etching, dry etching, or the like to form a plurality of, for example, square island-shaped mask layers (25) and the mask layer (25). ) Below, columnar projections (22) are formed at the intersections of a plurality of columns Y and rows X, and valleys (23) are formed between these projections (22). Then, for example, an impurity of the same conductivity type as that of the substrate (21) is ion-implanted using the mask layer (25) as a mask to form a channel stop region (24B) having a relatively low impurity concentration at the bottom of the valley (23). As shown in FIG. 2B, for example, SiO 2 is entirely deposited by a chemical vapor deposition method (CVD method) with a required thickness t including the peripheral side wall surface of each columnar projection (22). Then, a mask layer (26) is formed. As shown in FIG. 2C, sidewall etching is performed on the mask layer (26). That is, the mask layer (26) is anisotropically etched, for example, by reactive ion etching RIE, to perform etching corresponding to its thickness t, and to form a mask layer having a thickness t at the bottom center of the valley (23). (26) is removed, a window (26a) is formed here, and etching is stopped in a state where the window (26a) is formed. The side wall (26b) of the mask layer (26) is formed on the peripheral side wall surface of (2). Next, a p-type impurity is ion-implanted using the sidewall (26b) as a mask to selectively form a channel stop region (24A) having a high impurity concentration under the window (26a).
In this manner, the channel stop region (24A) having a high impurity concentration remains without forming the channel stop region (24A) having a high impurity concentration outside the region (24A), that is, at the base-side peripheral portion of the protrusion (22). ) Is formed. Next, as shown in FIG. 2D, the mask layers (26) and (2
5) is removed by etching. As shown in FIG. 2-E, the surface of the substrate (21) including the top peripheral wall surface of the projection (22) and the bottom surface of the valley (23) has a thickness of, for example, 100 mm or more by thermal oxidation or the like. A capacitor insulating film (27) made of a SiO 2 oxide film is formed. As shown in FIG. 2F, a valley (23) is formed on the substrate (21).
Low resistivity first doped with impurities to bury
CVD of a polycrystalline semiconductor layer such as a polycrystalline silicon layer (28)
It is formed by a method or the like. As shown in FIG. 2-G, the first polycrystalline semiconductor layer (2
8) is etched from its surface by isotropic etching, for example, chemical etching or isotropic RIE, and the first polycrystalline semiconductor layer (28) is formed to a required thickness from the bottom in the valley (23). The polycrystalline semiconductor layer (28) on the top surface of the columnar protrusion (22) and the peripheral side wall portion on the top surface is removed by etching. Further, the first polycrystalline semiconductor layer (28)
The n-type impurity of a conductivity type different from that of the substrate (21) is ion-implanted into the top surface of each of the columnar protrusions (22) from which the impurity has been removed, thereby selectively introducing the impurity introduced region, that is, the source / drain region (29). Form. Next, as shown in FIG. 2H, using the polycrystalline semiconductor layer (28) as a mask, the top surface of the projection (22) on which the polycrystalline semiconductor layer (28) is not formed and the periphery of the top surface. The capacitor insulating film (27) on the surface is removed by etching. Next, as shown in FIG. 2-I, the capacitor insulating film (27)
Is thermally oxidized on the top surface, the peripheral side wall surface, and the surface of the polycrystalline semiconductor layer (28) of the projection (22) exposed to the outside by removing SiO 2.
An insulating film (40) made of an oxide film or the like is formed. As shown in FIG. 2J, a second polycrystalline semiconductor layer, for example, a polycrystalline silicon layer (31) doped with impurities and having a low resistivity is deposited on the insulating film (40) by a CVD method or the like. Form. As shown in FIG. 2K, the second polycrystalline semiconductor layer (31) is subjected to side wall etching and selective etching by photolithography to form a row X adjacent to each other and a column Y adjacent to each other. A plurality of strips having a stripe-like diagonal pattern that wraps the peripheral side surfaces of the projections (22) arranged at the shortest positions in common and forms a wiring portion formed so as to lie along a plane between these projections (22). Then, a gate electrode (32) to be a word line W composed of a part of the second polycrystalline semiconductor layer (31) is formed. The surface of the gate electrode (32), ie, the surface of the word line W is oxidized by thermal oxidation or the like to form an interlayer insulating film (33), and the insulating film (40) is etched on the region (29) of the protrusion (22). The electrode window (40a) is bored. afterwards,
With respect to the projections (22) adjacent to each other in the diagonal direction opposite to the diagonal direction to which the common gate electrode (32) is connected for each columnar projection (22), a common band-shaped conductive layer (34), that is, a bit line B , Is formed. These conductive layers (34)
For example, Al metal is first vapor-deposited on the entire surface, and then formed into a required pattern through a photolithography process. With this configuration, a capacitor made of the first polycrystalline semiconductor layer (28) is provided on a part of the bottom of the valley (23) of the peripheral wall surface of each projection (22) via the capacitor insulating film (27). An electrode (35) is formed and a capacitor C having a so-called MIS structure is formed.
Formed between the capacitor C and the source / drain region (29) formed on the top of each protrusion (22) from the top surface of the protrusion (22) to the peripheral wall surface. A switching transistor Q of a MIS-Tr comprising a part of an insulating film (40), that is, a gate electrode (32) formed via a gate insulating film (30), and a memory having a folded bit line structure A device is obtained. [Effects of the Invention] As described above, according to the memory device of the present invention, the MIS-Tr as the switching transistor Q is formed on the top surface of the columnar projection (22), and the MIS-Tr for the information memory is formed on the bottom side of the surrounding valley. By forming the capacitor C, the total occupied area is reduced and the density is increased, and accordingly, a memory device in which the irradiation probability of α rays is reduced can be configured.
By arranging the memory cells M, that is, the columnar projections (22) at the intersections of the rows X and the columns Y, that is, so-called close-packing, the size and density of the entire device can be increased. In addition, the bit line B and the derivation of the columnar projections (22), that is, the memory cells M located on the oblique line with respect to each memory cell M despite the arrangement in the vertical and horizontal directions, that is, the row and column directions, are derived. If word lines W are derived for memory cells M located on a line orthogonal to these lines, a plurality of pairs of bit lines B and a plurality of memory cells M arranged on a common row X, for example, are obtained. Are connected to different word lines W adjacent to each other, so that the bit lines B and the word lines W are arranged in a linear pattern, respectively. The smaller size and higher density can be achieved by adopting the bit line configuration.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明装置の一例の配置パターン図、第2図−
A〜Lはそれぞれ本発明装置の製法の一例の各工程にお
ける要部の一部を断面とする略線的拡大斜視図、第3図
はD-RAM装置の回路図、第4図は従来のトレンチキャパ
シタ型のD-RAMセルの略線的断面図、第5図及び第6図
は比較例のパターン図である。 (21)は半導体基板、(22)は柱状突起部、(23)は谷
部、(24)はチャンネルストップ領域、(29)はソース
/ドレイン領域、(32)はゲート電極、Wはワード線、
(34)は導電層ないしはビット線、(30)はゲート絶縁
膜、(27)はキャパシタ絶縁膜、(35)はキャパシタ電
極である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an arrangement pattern diagram of an example of the apparatus of the present invention, FIG.
A to L are enlarged schematic perspective views each showing a part of a main part in each step of an example of a method of manufacturing the device of the present invention, FIG. 3 is a circuit diagram of a D-RAM device, and FIG. FIG. 5 is a schematic sectional view of a trench capacitor type D-RAM cell, and FIGS. 5 and 6 are pattern diagrams of a comparative example. (21) is a semiconductor substrate, (22) is a columnar projection, (23) is a valley, (24) is a channel stop region, (29) is a source / drain region, (32) is a gate electrode, and W is a word line. ,
(34) is a conductive layer or bit line, (30) is a gate insulating film, (27) is a capacitor insulating film, and (35) is a capacitor electrode.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.所定方向に折り返して平行に走る対のビット線を複
数対有し、これらビット線と一つ置きのワード線との間
にキャパシタと、スイッチングトランジスタからなるメ
モリセルが接続されてなる半導体メモリ装置において、 互いにほぼ直交する行方向及び列方向にそれぞれ一定間
隔で配された複数の柱状突起部と、 該柱状突起部の下部側壁に絶縁膜を介し形成されたキャ
パシタ電極と、 上記柱状突起部の上部側壁に該柱状突起部の全周囲に絶
縁膜を介し形成されたスイッチングトランジスタのゲー
ト電極と、 上記行方向及び列方向とは斜め方向において互いに最短
に位置する上記複数の柱状突起部の上記スイッチングト
ランジスタのゲート電極同士を接続するワード線と、 上記行方向及び列方向とは斜め方向において互いに最短
に位置する上記複数の柱状突起部の上端部に跨がって形
成されたビット線と、 該ビット線が跨がる上記複数の柱状突起部の上端部に形
成された不純物導入領域とを有し、 上記ビット線は、該ビット線が跨がる上記複数の柱状突
起部の上端部に形成された上記不純物導入領域に接続さ
れ、 上記ビット線と、上記ワード線とは、上記複数の柱状突
起部の上記行及び列方向とは斜め方向において、互いに
絶縁膜を介して交差するようになされていることを特徴
とする半導体メモリ装置。
(57) [Claims] In a semiconductor memory device having a plurality of pairs of bit lines folded in a predetermined direction and running in parallel, a capacitor and a memory cell including a switching transistor are connected between these bit lines and every other word line. A plurality of columnar projections arranged at regular intervals in a row direction and a column direction substantially orthogonal to each other; a capacitor electrode formed on a lower side wall of the columnar projection via an insulating film; and an upper portion of the columnar projection A gate electrode of a switching transistor formed on a side wall around the entire columnar projection with an insulating film interposed therebetween; and the switching transistor of the plurality of columnar projections located at the shortest distance from each other in the row direction and the column direction. A word line connecting the gate electrodes of the first and second rows, and the row direction and the column direction are shortest to each other in an oblique direction. A bit line formed over an upper end of the plurality of columnar projections; and an impurity introduction region formed at an upper end of the plurality of columnar projections over which the bit line extends. A line is connected to the impurity introduction region formed at an upper end of the plurality of columnar protrusions over which the bit line extends. The bit line and the word line are connected to the plurality of columnar protrusions. A semiconductor memory device characterized by intersecting with each other via an insulating film in a direction oblique to the row and column directions.
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