JP3018017B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3018017B2
JP3018017B2 JP1084352A JP8435289A JP3018017B2 JP 3018017 B2 JP3018017 B2 JP 3018017B2 JP 1084352 A JP1084352 A JP 1084352A JP 8435289 A JP8435289 A JP 8435289A JP 3018017 B2 JP3018017 B2 JP 3018017B2
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【発明の詳細な説明】 [概要] 下面に選択的に素子又は素子の一部が形成され、これ
に位置合わせして上面に選択的に素子又は素子の一部が
形成され、且つ上面から下面を貫通するトレンチが選択
的に形成され、さらにトレンチの一部の側面に素子の一
部が形成された第2の半導体基板が第1の絶縁膜を介し
て第1の半導体基板上に貼り合わせられている構造に形
成されているため、第2の半導体基板の上面、下面及び
側面に選択的に素子の一部(電荷蓄積電極)が形成で
き、且つ第2の半導体基板の下面及び第2の半導体基板
に選択的に形成されたトレンチの一部の側面にそれぞれ
絶縁膜を介して素子の一部(セルプレート電極)が形成
できることによる高集積化を、広い面積の対向電極を形
成することができ、キャパシタ容量を増大できることに
よるα線ソフトエラーの改善をすることが可能となる。
又、絶縁膜による素子の島状分離を合わせて、絶縁膜上
に簡単に素子が形成でき、しかも再結晶シリコンによら
ずシリコン基板に、いわゆるSOI構造の素子が形成でき
るため、MOS電界効果トランジスタの特性の安定性、ビ
ット線接合容量の低減化による高速化等を可能にするこ
とができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] An element or a part of an element is selectively formed on a lower surface, and an element or a part of an element is selectively formed on an upper surface in alignment with the lower surface. A second semiconductor substrate, in which a trench penetrating through is formed selectively, and a part of the element is formed on a part of the side surface of the trench, is bonded to the first semiconductor substrate via a first insulating film. In this structure, a part of the element (charge storage electrode) can be selectively formed on the upper surface, the lower surface, and the side surface of the second semiconductor substrate, and the lower surface and the second surface of the second semiconductor substrate can be selectively formed. In order to achieve high integration by forming a part of a device (cell plate electrode) via an insulating film on a part of a side surface of a trench selectively formed in a semiconductor substrate, a counter electrode having a large area is formed. And increase the capacitor capacity It is possible to improve the α ray soft errors by Rukoto.
In addition, an element can be easily formed on the insulating film by combining the island-like isolation of the element with the insulating film, and a so-called SOI structure element can be formed on a silicon substrate without using recrystallized silicon. , And the speed can be increased by reducing the bit line junction capacitance.

即ち、極めて高性能且つ高集積な半導体集積回路の形
成を可能とした半導体装置を提供する。
That is, a semiconductor device capable of forming an extremely high-performance and highly integrated semiconductor integrated circuit is provided.

[産業上の利用分野] 本発明はMIS型半導体装置に係り、特にシリコン基板
におけるSOI構造の素子形成等を実現し、極めて高性能
且つ高集積な半導体集積回路の形成を可能とした半導体
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an MIS type semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device which realizes formation of an element having an SOI structure on a silicon substrate and enables formation of an extremely high performance and highly integrated semiconductor integrated circuit. .

従来、1トランジスタ、1キャパシタによって構成さ
れるダイナミックランダムアクセスメモリー(DRAM)の
形成においては、キャパシタ容量を十分に確保するため
にトレンチ構造のキャパシタを用いることによりなされ
ているが、一段と高集積化が進む昨今では、微細で、深
いトレンチの形成が難しいこと、深いトレンチに均一な
薄膜の絶縁膜を成長させることが難しいこと及びセルプ
レート電極となる多結晶シリコン層を深いトレンチに埋
め込むことが難しいこと等の製造技術上の問題が顕著に
なってきている。そこで、高集積な半導体集積回路を得
るために、微細な占有面積で、キャパシタ容量を十分に
確保できる構造の半導体装置の開発が要望されている。
Conventionally, in the formation of a dynamic random access memory (DRAM) composed of one transistor and one capacitor, a trench-structured capacitor is used in order to secure a sufficient capacitance of the capacitor. In recent years, it is difficult to form a fine and deep trench, it is difficult to grow a uniform thin insulating film in the deep trench, and it is difficult to embed a polycrystalline silicon layer serving as a cell plate electrode in the deep trench. And other problems in manufacturing technology have become remarkable. Therefore, in order to obtain a highly integrated semiconductor integrated circuit, there is a demand for the development of a semiconductor device having a small occupied area and a structure capable of sufficiently securing a capacitor capacity.

[従来の技術] 第3図は従来の半導体装置の模式側断面図であり、ト
レンチ型キャパシタを有するDRAMのメモリーセルを示し
ている。51はp-型シリコン(Si)基板、52はp型ウエル
領域、53はp+型不純物領域、54はn+型不純物領域(電荷
蓄積電極)、55はフィールド酸化膜、56はキャパシタ絶
縁膜、57はセルプレート電極(多結晶シリコン)、58は
ゲート酸化膜、59はワードライン(多結晶シリコン)、
60はブロック用酸化膜、61は燐珪酸ガラス(PSG)、62
はビットライン(Al配線)を示している。
[Prior Art] FIG. 3 is a schematic side sectional view of a conventional semiconductor device, and shows a DRAM memory cell having a trench capacitor. 51 is a p - type silicon (Si) substrate, 52 is a p-type well region, 53 is a p + -type impurity region, 54 is an n + -type impurity region (charge storage electrode), 55 is a field oxide film, and 56 is a capacitor insulating film. , 57 is a cell plate electrode (polycrystalline silicon), 58 is a gate oxide film, 59 is a word line (polycrystalline silicon),
60 is a block oxide film, 61 is a phosphosilicate glass (PSG), 62
Indicates a bit line (Al wiring).

同図においては、p-型シリコン基板基板51に選択的に
p型ウエル領域52が設けられ、p型ウエル領域52にトレ
ンチ型キャパシタ及びトランスファーゲートからなるメ
モリーセルが形成されている。トレンチ型キャパシタは
トレンチ側面及び底部にn+型不純物領域からなる電荷蓄
積電極54、キャパシタ絶縁膜56を介してトレンチに埋め
込まれた多結晶シリコンからなるセルプレート電極57を
二電極として形成されており、又、n+型不純物領域54に
は高濃度のp+型不純物領域53が接する、いわゆるHiC構
造のキャパシタを形成している。ここで隣り合うトレン
チ型キャパシタはフィールド酸化膜55により分離画定さ
れている。α線によるソフトエラーを改善するために
は、キャパシタの容量を増大させることが必要である
が、十分な容量を確保するための深いトレンチを形成す
ることが難しいこと、トレンチ側壁に膜厚の均一な薄膜
のキャパシタ絶縁膜を成長させることが難しいこと及び
深いトレンチを埋め込む多結晶シリコンの密着性に難が
あること等の製造技術上の問題があり、キャパシタの容
量を容易に増大させた微細なトレンチ型キャパシタを形
成できないという欠点があった。
In the figure, a p - type silicon substrate substrate 51 is selectively provided with a p-type well region 52, and a memory cell including a trench capacitor and a transfer gate is formed in the p-type well region 52. The trench-type capacitor has a charge storage electrode 54 made of an n + -type impurity region on the side and bottom of the trench, and a cell plate electrode 57 made of polycrystalline silicon embedded in the trench via a capacitor insulating film 56 as two electrodes. A high-concentration p + -type impurity region 53 is in contact with the n + -type impurity region 54 to form a capacitor having a so-called HiC structure. Here, adjacent trench type capacitors are separated and defined by the field oxide film 55. In order to improve the soft error due to α-rays, it is necessary to increase the capacitance of the capacitor.However, it is difficult to form a deep trench to secure a sufficient capacitance, It is difficult to grow a thin film capacitor insulating film and there is a problem in manufacturing technology such as difficulty in adhesion of polycrystalline silicon filling deep trenches. There is a disadvantage that a trench capacitor cannot be formed.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明が解決しようとする問題点は、従来例に示され
るように、トレンチ型キャパシタは理論的にはトレンチ
を深く形成すれば微細な開孔面積で十分な容量を確保す
ることが可能なはずであるが、底部まで垂直な深いトレ
ンチを形成することが難しいこと、深く形成したトレン
チの側壁及び底部への膜厚の均一な薄膜のキャパシタ絶
縁膜を成長させることが難しいこと及び深いトレンチへ
の電極用の導電膜を下地絶縁膜に密着性よく埋め込むこ
とが難しいこと等により、さらなる微細な開孔面積で十
分な容量を有するキャパシタの形成が難しいことであ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] The problem to be solved by the present invention is that, as shown in the conventional example, a trench-type capacitor theoretically requires a fine opening area if a deep trench is formed. Although it should be possible to secure a large capacitance, it is difficult to form a deep trench perpendicular to the bottom, and a thin film capacitor insulating film with a uniform thickness is grown on the side wall and bottom of the deep trench. It is difficult to form a capacitor having sufficient capacitance with a finer opening area because it is difficult to make the conductive film for the electrode in the deep trench with good adhesion to the underlying insulating film. is there.

[問題点を解決するための手段] 上記問題点は、第1の半導体基板上に第1の絶縁膜を
介して第2の半導体基板が貼り合わせられている半導体
装置であって、前記第2の半導体基板の下面に選択的に
形成された前記第2の半導体基板と反対導電型の不純物
領域と、前記第2の半導体基板の上面に選択的に形成さ
れた前記第2の半導体基板と反対導電型の不純物領域
と、選択的に前記第2の半導体基板の上面から下面を貫
通して形成されたトレンチの一部の側面に形成された前
記第2の半導体基板と反対導電型の不純物領域とが電荷
蓄積電極をなし、前記第2の半導体基板の下面に形成さ
れた第2の絶縁膜を介して形成された第1の導電膜と、
前記トレンチの側壁に形成された第3の絶縁膜を介して
埋め込まれた第2の導電膜とがセルプレート電極をな
し、前記第2の絶縁膜及び前記第3の絶縁膜がキャパシ
タ絶縁膜をなす貼り合わせ半導体基板によるSOI構造の
キャパシタによって解決される。
[Means for Solving the Problem] The above problem is a semiconductor device in which a second semiconductor substrate is bonded to a first semiconductor substrate with a first insulating film interposed therebetween. An impurity region of a conductivity type opposite to the second semiconductor substrate selectively formed on the lower surface of the second semiconductor substrate; and an impurity region opposite to the second semiconductor substrate selectively formed on the upper surface of the second semiconductor substrate. A conductive type impurity region and an impurity region of a conductivity type opposite to the second semiconductor substrate formed on a part of a side surface of a trench selectively penetrating from an upper surface to a lower surface of the second semiconductor substrate; And a first conductive film formed through a second insulating film formed on the lower surface of the second semiconductor substrate.
The second conductive film buried through the third insulating film formed on the side wall of the trench forms a cell plate electrode, and the second insulating film and the third insulating film form a capacitor insulating film. The problem is solved by a capacitor having an SOI structure formed by a bonded semiconductor substrate.

[作 用] 即ち、本発明の半導体装置においては、下面に選択的
に素子又は素子の一部が形成され、これに位置合わせし
て上面に選択的に素子又は素子の一部が形成され、且つ
上面から下面を貫通するトレンチが選択的に形成され、
さらにトレンチの一部の側面に素子の一部が形成された
第2の半導体基板が第1の絶縁膜を介して第1の半導体
基板上に貼り合わせられている構造に形成されている。
したがって、第2の半導体基板の上面、下面及び側面に
選択的に素子の一部(電荷蓄積電極)が形成でき、且つ
第2の半導体基板の下面及び第2の半導体基板に選択的
に形成されたトレンチの一部の側面にそれぞれ絶縁膜を
介して素子の一部(セルプレート電極)が形成できるこ
とによる高集積化を、広い面積の対向電極を形成するこ
とができ、キャパシタ容量を増大できることによるα線
ソフトエラーの改善をすることが可能となる、又、絶縁
膜による素子の島状分離を合わせて、絶縁膜上に簡単に
素子が形成でき、しかも再結晶シリコンによらずシリコ
ン基板に、いわゆるSOI構造の素子が形成できるため、M
OS電界効果トランジスタの特性の安定性、ビット線接合
容量の低減化による高速化等を可能にすることができ
る。
[Operation] That is, in the semiconductor device of the present invention, an element or part of an element is selectively formed on the lower surface, and the element or part of the element is selectively formed on the upper surface in alignment with the element. And a trench penetrating from the upper surface to the lower surface is selectively formed,
Further, a second semiconductor substrate in which a part of the element is formed on a part of the side surface of the trench is formed on the first semiconductor substrate with a first insulating film interposed therebetween.
Therefore, a part of the element (charge storage electrode) can be selectively formed on the upper surface, the lower surface, and the side surface of the second semiconductor substrate, and can be selectively formed on the lower surface of the second semiconductor substrate and the second semiconductor substrate. The high integration due to the formation of a part of the element (cell plate electrode) on each side surface of the trench through an insulating film can be achieved because the counter electrode having a large area can be formed and the capacitance of the capacitor can be increased. It is possible to improve the α-ray soft error, and it is also possible to easily form an element on the insulating film by combining the island-like separation of the element with the insulating film, and to use a silicon substrate instead of recrystallized silicon. Since an element with a so-called SOI structure can be formed, M
It is possible to make the characteristics of the OS field effect transistor stable and to increase the speed by reducing the bit line junction capacitance.

即ち、極めて高性能且つ高集積な半導体集積回路を得
ることができるようになる。
That is, an extremely high performance and highly integrated semiconductor integrated circuit can be obtained.

[実施例] 以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to illustrated examples.

第1図は本発明の半導体装置における一実施例の模式
側断面図、第2図(a)〜(e)は本発明の半導体装置
における製造方法の一実施例の工程断面図である。全図
を通じ同一対象物は同一符号で示す。
FIG. 1 is a schematic side sectional view of one embodiment of a semiconductor device of the present invention, and FIGS. 2 (a) to (e) are process sectional views of one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention. The same objects are denoted by the same reference numerals throughout the drawings.

第1図はp型シリコン基板を用いた際の本発明の半導
体装置における一実施例の模式側断面図で、1は1015cm
-3程度のp-型第1のシリコン(Si)基板、2は1μm程
度の酸化膜(第1の絶縁膜)、3は1016cm-3程度のp-
第2のシリコン(Si)基板、16は20nm程度のゲート酸化
膜、18は50nm程度の不純物ブロック用酸化膜、19は0.8
μm程度の燐珪酸ガラス(PSG)膜、20は1μm程度のA
l配線、27は0.1μm程度の側壁絶縁膜(第3の絶縁
膜)、28は埋め込み導電膜(第2の導電膜、選択化学気
相成長タングステン膜)、33は0.3μm程度のセルプレ
ート電極(第1の導電膜、多結晶シリコン)、34は20nm
程度のキャパシタ絶縁膜(第2の絶縁膜)、35は1020cm
-3程度の電荷蓄積電極(n+型不純物領域)、36は1020cm
-3程度のビットライン(n+型不純物領域)、37は0.3μ
m程度のワードライン(ゲート電極)を示している。
In schematic side sectional view of an embodiment Figure 1 is in the semiconductor device of the present invention when using a p-type silicon substrate 1 is 10 15 cm
-3 p - type first silicon (Si) substrate, 2 is an oxide film (first insulating film) of about 1 μm, 3 is p - type second silicon (Si) of about 10 16 cm -3 Substrate, 16 is a gate oxide film of about 20 nm, 18 is an oxide film for impurity block of about 50 nm, 19 is 0.8
Phosphor silicate glass (PSG) film of about 1 μm, 20 is A of about 1 μm
l wiring, 27 is a sidewall insulating film (third insulating film) of about 0.1 μm, 28 is a buried conductive film (second conductive film, selective chemical vapor deposition tungsten film), 33 is a cell plate electrode of about 0.3 μm (First conductive film, polycrystalline silicon), 34 is 20 nm
Capacitor insulating film (second insulating film), 35 is 10 20 cm
-3 charge storage electrode (n + type impurity region), 36 is 10 20 cm
-3 bit lines (n + type impurity region), 37 is 0.3μ
A word line (gate electrode) of about m is shown.

同図においては、1トランジスタ、1キャパシタを有
するDRAMのメモリーセルの要部を示している。p-型第2
のシリコン(Si)基板3の上面にはワードライン37、ビ
ットライン36、電荷が蓄積するn+型不純物領域が設けら
れ、下面には選択的にn+型不純物領域が設けられ、p-
第2のシリコン(Si)基板3に形成されたトレンチの一
部の側面に設けられたn+型不純物領域により上下面のn+
型不純物領域が接続され、電荷蓄積電極35を形成してい
る。又、下面にはキャパシタ絶縁膜34を介してセルプレ
ート電極33が形成されており、前記セルプレート電極33
への接続は選択化学気相成長タングステン膜28(これも
セルプレート電極になる)を使用した技術を利用してい
る。上記実施例ではp-型第2のシリコン(Si)基板3の
側面及び下面にまでキャパシタを形成できるため、容量
の大幅な増大が可能で、α線ソフトエラー耐性の改善及
び高集積化が可能となる。ただし、側壁絶縁膜(第3の
絶縁膜)27の薄膜形成の制御性は、下面に形成するキャ
パシタ絶縁膜34に比べやや難しいので、やや厚膜に形成
されるため、側面に形成される容量は下面に形成される
容量より小さめではある。
FIG. 1 shows a main part of a DRAM memory cell having one transistor and one capacitor. p - type second
Silicon (Si) word line 37 on the upper surface of the substrate 3, the bit line 36, charges n + -type impurity region is provided to accumulate, the lower surface selectively n + -type impurity region is provided, p - -type The n + -type impurity regions provided on a part of the side surface of the trench formed in the second silicon (Si) substrate 3 make the n + -type upper and lower surfaces n +
The type impurity regions are connected to form a charge storage electrode 35. On the lower surface, a cell plate electrode 33 is formed via a capacitor insulating film 34, and the cell plate electrode 33 is formed.
The connection to is made using a technique using a selective chemical vapor deposition tungsten film 28 (which also becomes a cell plate electrode). In the above embodiment, since a capacitor can be formed on the side surface and the lower surface of the p type second silicon (Si) substrate 3, the capacitance can be greatly increased, and the α-ray soft error resistance can be improved and the integration can be increased. Becomes However, the controllability of forming the thin film of the side wall insulating film (third insulating film) 27 is a little more difficult than that of the capacitor insulating film 34 formed on the lower surface. Is smaller than the capacity formed on the lower surface.

本発明の半導体装置における下面に選択的に形成する
素子又は素子の一部と上面に選択的に形成する素子又は
素子の一部との位置合わせは下記のように形成した位置
合わせパターンを使用しておこなわれる。まず第2のシ
リコン(Si)基板の下面の深さ6μm程度のトレンチを
設け、このトレンチに位置合わせして下面に選択的に素
子又は素子の一部を形成し、次いで前記トレンチを絶縁
膜で埋め込み、次いで第2のシリコン(Si)基板を絶縁
膜を介して第1のシリコン(Si)基板に貼り合わせ、次
いで第2のシリコン(Si)基板を5μm程度に研削し、
次いで第2のシリコン(Si)基板の上面から露出した絶
縁膜のエッチングをおこなえば下面に設けたトレンチが
セルフアラインで上面に形成できるので、この位置合わ
せパターンを使用して上面に選択的に素子又は素子の一
部を形成すれば、上面の素子又は素子の一部を下面の素
子又は素子の一部に直接位置合わせすることが可能とな
る。
In the semiconductor device of the present invention, alignment between an element or a part of an element selectively formed on the lower surface and an element or a part of the element selectively formed on the upper surface uses an alignment pattern formed as follows. It is done. First, a trench having a depth of about 6 μm is provided on the lower surface of the second silicon (Si) substrate, and an element or a part of the element is selectively formed on the lower surface in alignment with the trench. Embedding, then bonding the second silicon (Si) substrate to the first silicon (Si) substrate via the insulating film, then grinding the second silicon (Si) substrate to about 5 μm,
Then, by etching the insulating film exposed from the upper surface of the second silicon (Si) substrate, the trench provided on the lower surface can be formed on the upper surface by self-alignment. Alternatively, when a part of the element is formed, the element or part of the element on the upper surface can be directly aligned with the element or part of the element on the lower surface.

次いで本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
について第2図(a)〜(e)及び第1図を参照して説
明する。ただし、ここでは本発明のDRAMのメモリーセル
(キャパシタ及びトランジスタ)の形成に関する製造方
法のみを記述し、一般の半導体集積回路に搭載される各
種の素子(他のトランジスタ、抵抗、容量等)の形成に
関する製造方法の記述は省略する。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (e) and FIG. However, here, only the manufacturing method relating to the formation of the memory cells (capacitors and transistors) of the DRAM of the present invention is described, and the formation of various elements (other transistors, resistors, capacitors, etc.) mounted on a general semiconductor integrated circuit is described. The description of the manufacturing method is omitted.

第2図(a) p-型シリコン基板3を熱酸化し、薄い酸化膜(図示せ
ず)を成長する。次いでp-型シリコン基板3の下面に通
常のフォトリソグラフィー技術を利用し、レジスト(図
示せず)をマスク層として、砒素をイオン注入して、n+
型不純物領域35を選択的に形成する。次いでレジスト
(図示せず)を除去する。次いで薄い酸化膜(図示せ
ず)をエッチング除去する。
FIG. 2 (a) P - type silicon substrate 3 is thermally oxidized to grow a thin oxide film (not shown). Next, arsenic is ion-implanted on the lower surface of the p -type silicon substrate 3 using a resist (not shown) as a mask layer by using a normal photolithography technique, and n +
The type impurity region 35 is selectively formed. Next, the resist (not shown) is removed. Next, the thin oxide film (not shown) is removed by etching.

第2図(b) 次いでp-型シリコン基板3を熱酸化し、キャパシタ酸
化膜34を成長する。次いでキャパシタ酸化膜34上にn+
高濃度の不純物領域を含んだ多結晶シリコン膜を成長す
る。次いで多結晶シリコン膜を熱酸化し、酸化膜を形成
する。次いでp-型シリコン基板1を熱酸化し、酸化膜を
成長する。次いで熱処理をおこないp-型シリコン基板1
上にp-型シリコン基板3の下面を貼り合わせる。次いで
p-型シリコン(Si)基板3の上面を研削し、5μm程度
の厚さにする。
FIG. 2 (b) Then, the p - type silicon substrate 3 is thermally oxidized to grow a capacitor oxide film. Next, a polycrystalline silicon film including an n + -type high-concentration impurity region is grown on capacitor oxide film. Next, the polycrystalline silicon film is thermally oxidized to form an oxide film. Next, the p - type silicon substrate 1 is thermally oxidized to grow an oxide film. Next, heat treatment is performed on the p - type silicon substrate 1
The lower surface of the p - type silicon substrate 3 is bonded on top. Then
The upper surface of the p - type silicon (Si) substrate 3 is ground to a thickness of about 5 μm.

第2図(c) 次いでp-型シリコン(Si)基板3の上面に酸化膜39及
び窒化膜40を成長する。次いで通常のフォトリソグラフ
ィー技術を利用し、レジスト(図示せず)をマスク層と
して、選択的に窒化膜40、酸化膜39、p-型シリコン(S
i)基板3及びキャパシタ酸化膜34を順次異方性ドライ
エッチングし、p-型シリコン(Si)基板3の上面から下
面を貫通するトレンチを形成する。次いでレジスト(図
示せず)を除去する。次いで前記トレンチをトレンチ埋
め込み酸化膜(図示せず)により埋め込み素子分離領域
を形成する。次いで通常のフォトリソグラフィー技術を
利用し、レジスト(図示せず)をマスク層として、前記
トレンチの一部の埋め込み酸化膜(図示せず)をエッチ
ング除去する。次いで新たに開孔したトレンチの側面に
砒素をイオン注入して、n+型不純物領域35を形成する。
次いでレジスト(図示せず)を除去する。
Next, an oxide film 39 and a nitride film 40 are grown on the upper surface of the p - type silicon (Si) substrate 3 (FIG. 2C). Next, using a normal photolithography technique, a nitride film 40, an oxide film 39, and p - type silicon (S
i) The substrate 3 and the capacitor oxide film 34 are sequentially subjected to anisotropic dry etching to form a trench penetrating from the upper surface to the lower surface of the p - type silicon (Si) substrate 3. Next, the resist (not shown) is removed. Next, a buried element isolation region is formed in the trench with a trench buried oxide film (not shown). Next, using a resist (not shown) as a mask layer, a part of the buried oxide film (not shown) of the trench is removed by etching using a normal photolithography technique. Next, arsenic is ion-implanted into the side surface of the newly opened trench to form an n + -type impurity region 35.
Next, the resist (not shown) is removed.

第2図(d) 次いで化学気相成長法により酸化膜を形成する。次い
で異方性ドライエッチングし、トレンチの側壁に側壁酸
化膜27を残す。次いで選択化学気相成長タングステン膜
28をトレンチに埋め込む。次いで窒化膜40及び酸化膜39
を順次エッチング除去する。
FIG. 2 (d) Next, an oxide film is formed by a chemical vapor deposition method. Next, anisotropic dry etching is performed to leave the sidewall oxide film 27 on the sidewall of the trench. Next, selective chemical vapor deposition tungsten film
28 is embedded in the trench. Next, the nitride film 40 and the oxide film 39
Are sequentially removed by etching.

第2図(e) 次いで熱酸化してゲート酸化膜16を成長する。次いで
不純物を含む多結晶シリコン膜を成長する。次いで通常
のフォトリソグラフィー技術を利用し、レジスト(図示
せず)をマスク層として、多結晶シリコン膜を異方性ド
ライエッチングし、ゲート電極37(ワードライン)を形
成する。次いでレジスト(図示せず)を除去する。次い
で通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、レジスト
(図示せず)、ゲート電極37及び素子分離領域のトレン
チ埋め込み酸化膜(図示せず)をマスク層として、砒素
をイオン注入して、n+型不純物領域(35、36)を画定す
る。次いでレジスト(図示せず)を除去する。次いで不
要部のゲート酸化膜16をエッチング除去する。
FIG. 2 (e) Next, the gate oxide film 16 is grown by thermal oxidation. Next, a polycrystalline silicon film containing impurities is grown. Next, the gate electrode 37 (word line) is formed by performing anisotropic dry etching of the polycrystalline silicon film using a resist (not shown) as a mask layer by using a normal photolithography technique. Next, the resist (not shown) is removed. Next, arsenic is ion-implanted using a resist (not shown), a gate electrode 37, and a trench buried oxide film (not shown) in the element isolation region as a mask layer by using a normal photolithography technique, and n + -type impurities are implanted. Define the area (35, 36). Next, the resist (not shown) is removed. Next, unnecessary portions of the gate oxide film 16 are removed by etching.

図1 次いで通常の技法を適用することにより、不純物ブロ
ック用酸化膜18及び燐珪酸ガラス(PSG)膜19の成長、
高温熱処理による不純物拡散領域の活性化及び深さの制
御、電極コンタクト窓の形成、Al配線20の形成等をおこ
なって半導体装置(DRAMのメモリーセル)を完成する。
FIG. 1 Then, the growth of the impurity blocking oxide film 18 and the phosphosilicate glass (PSG) film 19 are
Activation of the impurity diffusion region by high-temperature heat treatment, control of the depth, formation of an electrode contact window, formation of an Al wiring 20, and the like are performed to complete a semiconductor device (a memory cell of a DRAM).

以上実施例に示したように、本発明の半導体装置によ
れば、第2の半導体基板の上面、下面及び側面に選択的
に素子の一部(電荷蓄積電極)が形成でき、且つ第2の
半導体基板の下面及び第2の半導体基板に選択的に形成
されたトレンチの一部の側面にそれぞれ絶縁膜を介して
素子の一部(セルプレート電極)が形成できることによ
る高集積化を、広い面積の対向電極を形成することがで
き、キャパシタ容量を増大できることによるα線ソフト
エラーの改善をすることが可能となる。又、絶縁膜によ
る素子の島状分離を合わせて、絶縁膜上に簡単に素子が
形成でき、しかも再結晶シリコンによらずシリコン基板
に、いわゆるSOI構造の素子が形成できるため、MOS電界
効果トランジスタの特性の安定性、ビット線接合容量の
低減化による高速化等を可能にすることができる。
As described in the above embodiments, according to the semiconductor device of the present invention, a part of the element (charge storage electrode) can be selectively formed on the upper surface, the lower surface, and the side surface of the second semiconductor substrate, and The high integration due to the fact that a part of the element (cell plate electrode) can be formed via an insulating film on the lower surface of the semiconductor substrate and a part of the side surface of the trench selectively formed in the second semiconductor substrate, respectively. , The α-ray soft error can be improved by increasing the capacitance of the capacitor. In addition, an element can be easily formed on the insulating film by combining the island-like isolation of the element with the insulating film, and a so-called SOI structure element can be formed on a silicon substrate without using recrystallized silicon. , And the speed can be increased by reducing the bit line junction capacitance.

[発明の効果] 以上説明のように本発明によれば、MIS型半導体装置
において、シリコン基板によるSOI構造の形成が可能と
なるため、1トランジスタ、1キャパシタを有するDRAM
のメモリーセルを微細に且つキャパシタ容量を十分に増
大させた構造に形成できるため、α線ソフトエラー耐性
を改善した高集積な半導体集積回路を得ることが可能と
なる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in a MIS type semiconductor device, it is possible to form an SOI structure using a silicon substrate.
Can be formed in a structure in which the capacitance of the capacitor is sufficiently increased and the memory cell is fine, so that a highly integrated semiconductor integrated circuit having improved α-ray soft error resistance can be obtained.

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

第1図は本発明の半導体装置における一実施例の模式側
断面図、 第2図(a)〜(e)は本発明の半導体装置における構
造方法の一実施例の工程断面図、 第3図は従来の半導体装置の模式側断面図である。 図において、 1はp-型第1のシリコン(Si)基板、 2は酸化膜、 3はp-型第2のシリコン(Si)基板、 16はゲート酸化膜、 18は不純物ブロック用酸化膜、 19は燐珪酸ガラス(PSG)膜、 20はAl配線、 27は側壁絶縁膜、 28は埋め込み導電膜(選択化学気相成長タングステン
膜)、 33はセルプレート電極、 34はキャパシタ絶縁膜、 35は電荷蓄積電極、 36はビットライン、 37はワードライン を示す。
FIG. 1 is a schematic side sectional view of one embodiment of a semiconductor device of the present invention, FIGS. 2 (a) to 2 (e) are cross-sectional views of steps of an embodiment of a structure method of a semiconductor device of the present invention, FIG. Is a schematic side sectional view of a conventional semiconductor device. In the figure, 1 is a p - type first silicon (Si) substrate, 2 is an oxide film, 3 is a p - type second silicon (Si) substrate, 16 is a gate oxide film, 18 is an oxide film for impurity blocking, 19 is a phosphosilicate glass (PSG) film, 20 is an Al wiring, 27 is a side wall insulating film, 28 is a buried conductive film (selective chemical vapor deposition tungsten film), 33 is a cell plate electrode, 34 is a capacitor insulating film, 35 is A charge storage electrode, 36 indicates a bit line, and 37 indicates a word line.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の半導体基板上に第1の絶縁膜を介し
て第2の半導体基板が貼り合わせられている半導体装置
であって、前記第2の半導体基板の下面に選択的に形成
された素子又は素子の一部と、前記第2の半導体基板の
下面に選択的に形成された素子又は素子の一部に従属し
て前記第2の半導体基板の上面に選択的に形成された素
子又は素子の一部と、前記第2の半導体基板の上面から
下面を選択的に貫通するトレンチと、前記トレンチの一
部の側面に形成された素子の一部とを具備し、且つ前記
第2の半導体基板の上面、下面及び前記トレンチの一部
の側面に選択的に形成された素子の一部が電荷蓄積電極
をなし、前記第2の半導体基板の下面に第2の絶縁膜を
介して形成された第1の導電膜及び前記トレンチの一部
に第3の絶縁膜を介して埋め込まれた第2の導電膜がセ
ルプレート電極をなし、前記第2の絶縁膜及び前記第3
の絶縁膜がキャパシタ絶縁膜をなすキャパシタを構成し
ていることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device in which a second semiconductor substrate is bonded to a first semiconductor substrate via a first insulating film, and is selectively formed on a lower surface of the second semiconductor substrate. Element or part of the element, and selectively formed on the upper surface of the second semiconductor substrate in accordance with the element or part of the element selectively formed on the lower surface of the second semiconductor substrate. An element or a part of the element, a trench selectively penetrating from an upper surface to a lower surface of the second semiconductor substrate, and a part of an element formed on a side surface of a part of the trench; Part of the element selectively formed on the upper and lower surfaces of the second semiconductor substrate and a part of the side surface of the trench forms a charge storage electrode, and the lower surface of the second semiconductor substrate has a second insulating film interposed therebetween. Forming a third insulating film on the first conductive film formed by None the second conductive film cell plate electrode buried in said second insulating film and the third
Wherein the insulating film forms a capacitor that forms a capacitor insulating film.
【請求項2】第2の半導体基板の下面に形成された位置
合わせパターン(トレンチ)に位置合わせして前記第2
の半導体基板の下面に素子又は素子の一部を形成して
後、絶縁膜を介して前記第2の半導体基板を第1の半導
体基板上に貼り合わせ、次いで前記第2の半導体基板の
上面を研削することにより、前記位置合わせパターン
(トレンチ)を前記第2の半導体基板の上面に露出し、
前記第2の半導体基板の上面に露出した位置合わせパタ
ーン(トレンチ)に位置合わせして前記第2の半導体基
板の上面に素子又は素子の一部を形成している工程が含
まれてなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein said second semiconductor substrate is aligned with an alignment pattern (trench) formed on a lower surface of said second semiconductor substrate.
After forming an element or a part of the element on the lower surface of the semiconductor substrate, the second semiconductor substrate is bonded to the first semiconductor substrate via an insulating film, and then the upper surface of the second semiconductor substrate is By grinding, the alignment pattern (trench) is exposed on the upper surface of the second semiconductor substrate,
Forming an element or a part of the element on the upper surface of the second semiconductor substrate by aligning with an alignment pattern (trench) exposed on the upper surface of the second semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4678547B2 (en) * 2007-11-06 2011-04-27 株式会社デンソー Semiconductor device and manufacturing method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6334949A (en) * 1986-07-29 1988-02-15 Toshiba Corp Semiconductor device
JPS63132453U (en) * 1987-02-20 1988-08-30
JPS6468072A (en) * 1987-09-08 1989-03-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for driving cathode-ray tube

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11437324B2 (en) 2019-09-17 2022-09-06 Kioxia Corporation Semiconductor device and manufacturing method thereof
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