JP3071278B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3071278B2
JP3071278B2 JP3327828A JP32782891A JP3071278B2 JP 3071278 B2 JP3071278 B2 JP 3071278B2 JP 3327828 A JP3327828 A JP 3327828A JP 32782891 A JP32782891 A JP 32782891A JP 3071278 B2 JP3071278 B2 JP 3071278B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に係り、特にトレンチ型キャパシタ構造を有す
るダイナミック型RAM(DRAM)に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a dynamic RAM (DRAM) having a trench capacitor structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体記憶装置は高集積化、大容
量化の一途を辿っており、特に1個のMOSFETと1
個のMOSキャパシタから構成されるMOSダイナミッ
クRAM(DRAM)においては、そのメモリセルの微
細化への研究が進んでいる。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor memory devices have been steadily becoming higher in integration and larger in capacity.
In a MOS dynamic RAM (DRAM) composed of a plurality of MOS capacitors, research on miniaturization of the memory cell is progressing.

【0003】このようなメモリセルの微細化に伴い、情
報(電荷)を蓄積するキャパシタの面積は減少し、この
結果メモリ内容が誤って読み出されたり、あるいはα線
等によりメモリ内容が破壊されるソフトエラ−などが問
題になっている。
With the miniaturization of such memory cells, the area of a capacitor for storing information (charge) is reduced. As a result, the memory contents are erroneously read or the memory contents are destroyed by α rays or the like. Soft errors are a problem.

【0004】このような問題を解決し、高集積化、大容
量化をはかるための方法として、占有面積を増大するこ
となく、実質的にキャパシタの占有面積を拡大し、キャ
パシタ容量を増やし、蓄積電荷量を増大させるためにい
ろいろな方法が提案されている。
As a method for solving such a problem and achieving high integration and large capacity, the occupied area of the capacitor is substantially increased without increasing the occupied area, and the capacitor capacity is increased and stored. Various methods have been proposed to increase the charge amount.

【0005】その1つに、次のようなトレンチ型キャパ
シタ構造を有するDRAMがある。このDRAMは図3
4(a) および(b) にそれぞれ平面図および断面図を示す
ように、シリコン基板1の表面に溝(トレンチ)5(5
1 ,52 ……)を形成し、このトレンチ5の内壁にn-
型層6(61 ,62 ……)を形成し、この表面にキャパ
シタ絶縁膜7,プレート電極8を順次埋め込みキャパシ
タを形成し素子寸法を増大させることなく、キャパシタ
面積を増大するようにしたものである。
One of them is a DRAM having a trench capacitor structure as described below. This DRAM is shown in FIG.
4 (a) and 4 (b) show a plan view and a sectional view, respectively, so that a groove (trench) 5 (5
1, 5 2 ...) is formed, on the inner wall of the trench 5 n-
A mold layer 6 (6 1 , 6 2 ...) Is formed, and a capacitor insulating film 7 and a plate electrode 8 are sequentially buried on the surface thereof to form a capacitor so that the capacitor area can be increased without increasing the element size. Things.

【0006】すなわち、この構造では、p型シリコン基
板表面に形成された素子分離用のフィ−ルド酸化膜3よ
って分離された素子領域内に、n型層からなるソ―スま
たはドレイン領域11(111 ,112 ……),12
(121 ,122 ……)と、これらの間にゲ−ト絶縁膜
9を介して形成されたゲ−ト電極10(101 ,102
……)とからなるMOSFETを形成すると共に、隣接
するトレンチ5の内壁に配設され、このn型層からなる
ソ―スまたはドレイン領域12(121 ,122 ……)
に接続されるn- 型層6と、このn- 型層6の表面に形
成されたキャパシタ絶縁膜7と、このトレンチ内に埋め
込まれたプレ−ト電極8とからなるMOSキャパシタを
形成するものである。
That is, in this structure, the source or drain region 11 (consisting of the n-type layer) is formed in the element region separated by the element isolation field oxide film 3 formed on the surface of the p-type silicon substrate. 11 1 , 11 2 ...), 12
(12 1 , 12 2 ...) And a gate electrode 10 (10 1 , 10 2 ) formed therebetween through a gate insulating film 9.
..), And a source or drain region 12 (12 1 , 12 2 ...) Disposed on the inner wall of the adjacent trench 5 and made of this n-type layer.
Forming a MOS capacitor comprising an n @--type layer 6 connected to the substrate, a capacitor insulating film 7 formed on the surface of the n @--type layer 6, and a plate electrode 8 embedded in the trench. It is.

【0007】このような構造では、溝の内壁をMOSキ
ャパシタとして利用するため、キャパシタ容量をプレ−
ナ構造の数倍に高めることができる。従って、かかる構
成により、メモリセルの占有面積を縮小しても蓄積電荷
量の減少を防止することが可能となり、小型でかつ蓄積
容量の大きいDRAMを得ることができる。
In such a structure, since the inner wall of the groove is used as a MOS capacitor, the capacitance of the capacitor is reduced.
It can be increased several times as compared with the conventional structure. Therefore, with such a configuration, it is possible to prevent a decrease in the amount of stored charges even if the occupied area of the memory cell is reduced, and it is possible to obtain a small-sized DRAM having a large storage capacity.

【0008】しかしながら、この構造では、隣接するメ
モリセルのトレンチ51 ,52 間の距離が短くなると、
蓄えられた情報電荷がパンチスルーにより失われ易くな
り、データに誤りが生じることがある。
However, in this structure, the distance between the trenches 5 1, 5 2 of adjacent memory cells is shortened,
The stored information charges are likely to be lost due to punch-through, and errors may occur in the data.

【0009】これは、例えば、一方のトレンチ51 側の
n- 型層61 に情報電荷が蓄えられ、他方のトレンチ5
2 のn- 型層62 に蓄えられる情報電荷が0の場合に、
n-型層61 の情報電荷が他方のn- 型層62 に移動す
るという現象として現れる。そして、トレンチの深さが
深いほど、n- 型層6の水平方向の拡散長も大きくなる
ため、実質的に隣接するn- 型層間の距離は近くなり、
この現象は生じ易くなる。 このため、例えば深さ5μ
m のトレンチを形成した場合、トレンチ間隔を実質的に
1.5μm 以下にすることは極めて困難であった。
[0009] This is, for example, one of the trenches 5 1 side of the n- type layer 61 to the information stored charge, the other of the trench 5
When 2 of the n- type layer 6 2 stored is information charges of 0,
n- type layer 6 1 of the information charge appears as a phenomenon of moving to the other of the n- type layer 6 2. And, as the depth of the trench becomes deeper, the diffusion length of the n − -type layer 6 in the horizontal direction becomes larger, so that the distance between the substantially adjacent n − -type layers becomes shorter,
This phenomenon is more likely to occur. For this reason, for example, a depth of 5 μm
In the case of forming a trench of m, it was extremely difficult to make the trench interval substantially 1.5 μm or less.

【0010】これは、DRAMのさらなる高集積化を阻
む大きな問題となっている。
[0010] This is a major problem which hinders further high integration of the DRAM.

【0011】そこで、この問題を解決するための方法の
1つとして、図35、図36(a) および(b) に示すよう
に(図36(a) は図35のAA断面図、図36(b) は図
35のBB断面図)、トレンチ5の内壁に絶縁膜20を
介して、ストレージノード電極6S、キャパシタ絶縁膜
7、プレート電極8が順次形成されてキャパシタを形成
する構造が提案されている(特開昭61−67954号
公報)。ここで、21はストレージノード電極6Sとソ
−ス・ドレイン領域を構成するn型層11とを接続する
ためのn型層であり、31はビット線である。
As a method for solving this problem, as shown in FIGS. 35, 36 (a) and (b) (FIG. 36 (a) is a sectional view taken along the line AA of FIG. (b) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 35), and a structure has been proposed in which a storage node electrode 6S, a capacitor insulating film 7, and a plate electrode 8 are sequentially formed on the inner wall of the trench 5 via an insulating film 20 to form a capacitor. (JP-A-61-67954). Here, reference numeral 21 denotes an n-type layer for connecting the storage node electrode 6S to the n-type layer 11 constituting the source / drain region, and reference numeral 31 denotes a bit line.

【0012】この構造では、トレンチ内壁は絶縁膜20
で覆われているため、トレンチ間隔を小さくしても、図
34に示した構造のようにn- 型層61 ,62 間のパン
チスルーによるリークのおそれはない。
In this structure, the inner wall of the trench is formed by the insulating film 20.
In order to be covered, even by reducing the trench distance, n- -type layer 6 1, 6 does it up for leakage due to the punch-through between the two, as the structure shown in FIG. 34.

【0013】しかしながら、溝の内壁の一部に形成さ
れ、ストレージノード電極6Sとソ−ス・ドレイン領域
を構成するn型層11とを接続するためのn型層21
と、隣接セルの素子領域(ソ−ス・ドレイン領域12)
との間に、リークが生じてしまうおそれがある。
However, an n-type layer 21 formed on a part of the inner wall of the groove for connecting storage node electrode 6S and n-type layer 11 constituting the source / drain region is provided.
And the element region of the adjacent cell (source / drain region 12)
Between them, there is a possibility that a leak will occur.

【0014】また、このn型層21とストレージノード
電極6Sとを接続するためにトレンチ内壁の絶縁膜20
の一部に形成されるストレージノードコンタクト42の
パターニングに際しても、非常に小さな穴状をなすよう
に行う必要があり、合わせずれによるリークの問題も大
きい。
In order to connect this n-type layer 21 and storage node electrode 6S, insulating film 20 on the inner wall of the trench is formed.
When patterning the storage node contact 42 formed in a part of the storage node contact, it is necessary to form the hole so as to have a very small hole, and there is a large problem of leakage due to misalignment.

【0015】さらにまた、このようなセル構造ではプレ
ート電極の段差がプレート電極形成後のワード線、ビッ
ト線等の段切れを引き起こす原因となり得る。またこの
プレート電極の段差を小さくするためにプレート電極の
膜厚を小さくしようとすると、抵抗が高くなるという問
題がある。
Further, in such a cell structure, the step of the plate electrode may cause disconnection of a word line, a bit line or the like after the plate electrode is formed. Further, if the thickness of the plate electrode is reduced in order to reduce the step of the plate electrode, there is a problem that the resistance increases.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】このように従来のトレ
ンチ型キャパシタ構造においては、ストレージノード電
極6Sとソ−ス・ドレイン領域を構成するn型層11と
を接続するためのn型層21と、隣接セルの素子領域
(ソ−ス・ドレイン領域12)との間に、リークが生じ
てしまうおそれがあるため、ストレージノードコンタク
トと隣接する素子領域との距離tを十分に小さくするこ
とができないという問題があった。
As described above, in the conventional trench-type capacitor structure, the n-type layer 21 for connecting the storage node electrode 6S and the n-type layer 11 forming the source / drain region is formed. Since the leakage may occur between the element region (source / drain region 12) of the adjacent cell, the distance t between the storage node contact and the adjacent element region cannot be sufficiently reduced. There was a problem.

【0017】また、このことから、ストレージノードコ
ンタクトのパターニングには、非常に厳しい解像力と位
置合わせが必要とされていた。
[0017] Also, for this reason, patterning of the storage node contact requires very strict resolution and alignment.

【0018】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、さらなる素子面積の微細化に際して、ストレージノ
ードコンタクトのためのn型層と、隣接セルの素子領域
(ソ−ス・ドレイン領域)との間の、リークを防止し、
信頼性の高いトレンチ型キャパシタ構造を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when further miniaturizing the element area, an n-type layer for a storage node contact and an element region (source / drain region) of an adjacent cell are required. To prevent leaks during
An object of the present invention is to provide a highly reliable trench capacitor structure.

【0019】また、さらなる微細化が進むにつれ、メモ
リセル占有面積が縮小化され、LOCOS法による素子
分離では素子分離に要する面積の縮小に限界があるた
め、分離が困難となっている。しかしながら、トレンチ
を用いた分離方法では、多結晶シリコンで形成されるス
トレージノード電極をセルごとに分離するのは困難であ
るという問題があった。また、このような微細化に際し
ての素子分離面積の低減への要請はセル領域のみなら
ず、周辺回路においても同様であった。さらにまた、プ
レート電極が基板表面に至るように形成されるため、こ
の段差がプレート電極形成後のワード線、ビット線等の
段切れを引き起こす原因となっている。
Further, with further miniaturization, the area occupied by the memory cell is reduced, and in the element isolation by the LOCOS method, there is a limit to the reduction of the area required for the element isolation, which makes the isolation difficult. However, the isolation method using a trench has a problem that it is difficult to isolate a storage node electrode formed of polycrystalline silicon for each cell. In addition, the demand for reduction of the element isolation area in such miniaturization has been the same not only in the cell region but also in peripheral circuits. Furthermore, since the plate electrode is formed so as to reach the surface of the substrate, this step causes disconnection of a word line, a bit line and the like after the plate electrode is formed.

【0020】本発明の第2は、これらの点に鑑み、トレ
ンチ分離を用いて各セルごとにストレージノード電極を
分離することのできるDRAMを提供することを目的と
する。 また、周辺回路の素子分離領域の微細化をはか
るとともに、表面の平坦なセル構造を提供することを目
的とする。
A second object of the present invention is to provide a DRAM capable of separating a storage node electrode for each cell by using trench isolation in view of these points. Another object of the present invention is to provide a cell structure having a flat surface while miniaturizing an element isolation region of a peripheral circuit.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の第1で
は、酸化シリコン膜上にシリコン層を形成したいわゆる
SOI基板を用い、前記酸化シリコン膜に溝を形成する
ことにより例えば市松状に柱を形成し、この柱のシリコ
ン層と酸化シリコン層との境界部よりも下にキャパシタ
を形成するようにしている。
Therefore, in a first aspect of the present invention, a so-called SOI substrate having a silicon layer formed on a silicon oxide film is used, and a groove is formed in the silicon oxide film to form, for example, a checkered column. Is formed, and a capacitor is formed below the boundary between the silicon layer and the silicon oxide layer of the pillar.

【0022】また本発明の第2では、素子領域となる島
領域を残してトレンチを形成し、このトレンチに多結晶
シリコンを完全に埋まらないように充填し、この凹部に
キャパシタを形成するようにし、さらにゲート電極を素
子領域内に掘られた溝に埋め込み、素子領域上を平坦化
すると共に、このゲート電極に自己整合的にストレージ
ノード電極とソースドレインとしての拡散層とをつなぐ
電極を形成するようにしている。
In a second aspect of the present invention, a trench is formed while leaving an island region serving as an element region, and the trench is filled with polycrystalline silicon so as not to be completely buried, and a capacitor is formed in the recess. In addition, a gate electrode is buried in a trench dug in the element region to planarize the element region, and an electrode for connecting the storage node electrode and a diffusion layer as a source / drain is formed in a self-aligned manner with the gate electrode. Like that.

【0023】発明の第3では、素子領域となる島領域を
残してトレンチを形成し、このトレンチのうち、素子分
離に用いるものには多結晶シリコンを完全に埋め込むよ
うにする1方、キャパシタに用いるものには完全に埋ま
らないようにし、この凹部に自己整合的にキャパシタを
形成するとともに、プレート電極上のストレージノード
電極と基板素子領域に挟まれた絶縁膜をLPDや低スト
レス窒化膜やLPCVDシリコンなどのLPCVD系絶
縁膜で形成するようにしている。
According to a third aspect of the present invention, a trench is formed while leaving an island region serving as an element region. Of these trenches, the one used for element isolation is completely filled with polycrystalline silicon. A capacitor is formed in a self-aligned manner in this recess so that the insulating film sandwiched between the storage node electrode on the plate electrode and the substrate element region is replaced with an LPD, low-stress nitride film, or LPCVD. It is formed of an LPCVD insulating film such as silicon.

【0024】[0024]

【作用】上記第1の構造によれば、例えば市松状の素子
領域の配置によりセルサイズを縮小することができキャ
パシタ領域を大きくとることができる。また溝の中にキ
ャパシタを形成する構造であるため平坦性が高く配線加
工が容易である。
According to the first structure, for example, the cell size can be reduced by arranging checker-like element regions, and the capacitor region can be increased. Further, since the capacitor is formed in the groove, the flatness is high and the wiring processing is easy.

【0025】またSOI基板を出発材料として用いてい
るため、シリコン層が薄くα線に誘起される電荷が少な
いためソフトエラーに強い構造となっている。
Further, since the SOI substrate is used as a starting material, the structure is strong against soft errors because the silicon layer is thin and the charge induced by α rays is small.

【0026】また、第2の構造によれば、ゲート電極は
凹部に形成されているため、ショートチャネル効果が抑
制され微細化が容易となる。またゲート電極は埋め込ま
れているためゲート電極形成後のシリコン柱上面が平坦
でストレージノードコンタクトを自己整合的に形成する
ことができ,コンタクト面積も広くすることができる。
さらに本発明の第3によれば、絶縁膜として堆積によ
る低ストレス膜を用いているため、プレートの酸化によ
る絶縁膜に比べ基板素子領域へのダメージを防ぐことが
でき,MOSFETのジャンクションリークを防ぐこと
ができる。すなわち、多結晶シリコン膜の表面を熱酸化
して酸化シリコン膜を形成した場合、体積が膨脹するた
めシリコン柱がおされて欠陥が生じやすくなり、ストレ
ージノードやプレートによる欠陥が発生しやすいという
問題があったが、このようにLPDなどの低ストレス膜
を用いることによりこのような問題を克服することがで
Further, according to the second structure, since the gate electrode is formed in the recess, the short channel effect is suppressed and miniaturization is facilitated. Further, since the gate electrode is buried, the upper surface of the silicon pillar after the gate electrode is formed is flat, and the storage node contact can be formed in a self-aligned manner, and the contact area can be increased.
Further, according to the third aspect of the present invention, since a low-stress film by deposition is used as the insulating film, damage to the substrate element region can be prevented as compared with the insulating film due to oxidation of the plate, and junction leakage of the MOSFET can be prevented. be able to. That is, when a silicon oxide film is formed by thermally oxidizing the surface of a polycrystalline silicon film, the volume is expanded, so that a silicon column is put on and a defect is easily generated, and a defect due to a storage node or a plate is easily generated. However, such a problem can be overcome by using a low stress film such as LPD.

【0027】る。[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0028】実施例1 本発明の半導体記憶装置の第1の実施例として、トレン
チ構造のDRAMについて説明する。図1、図2(a) お
よび(b) にトレンチ構造のDRAMを示す平面図、A−
B断面図およびC−D断面図を示す。
Embodiment 1 A DRAM having a trench structure will be described as a first embodiment of the semiconductor memory device of the present invention. FIGS. 1, 2 (a) and 2 (b) are plan views showing a DRAM having a trench structure, and FIG.
A B sectional view and a CD sectional view are shown.

【0029】このDRAMでは、上部に膜厚数10乃至
数100nmのシリコン層101sの形成されたSOI基
板101に溝105を形成し、高さ3〜4μm の柱状突
起を、市松状に残すように配置し、このシリコン層10
1sよりも下方に酸化シリコン柱状部を囲むようにプレ
ート電極108が形成され、キャパシタ絶縁膜107を
介してプレート電極に囲まれた市松の角同士にストレー
ジノード電極106が埋め込まれてキャパシタを構成す
る一方、柱状突起部の上方にMOSFETを形成したこ
とを特徴とする。MOSFETはシリコン層の上面に形
成されており、ソ−ス・ドレイン領域の一方がシリコン
層の側壁を覆う膜厚100nm程度のサイドウォールの一
部に形成されたストレージノードコンタクトを介して接
続電極114に接続され、これがストレージノード電極
106に接続されている。またストレージノードコンタ
クトに対向する面にはビット線コンタクトを介してビッ
ト線113が接続されている。
In this DRAM, a groove 105 is formed in an SOI substrate 101 on which a silicon layer 101s having a thickness of several tens to several hundreds nm is formed, and columnar protrusions having a height of 3 to 4 μm are left in a checkered pattern. Arrange this silicon layer 10
A plate electrode 108 is formed below 1 s so as to surround the silicon oxide columnar portion, and a storage node electrode 106 is embedded between the checkered corners surrounded by the plate electrode via a capacitor insulating film 107 to form a capacitor. On the other hand, a MOSFET is formed above the columnar protrusion. The MOSFET is formed on the upper surface of the silicon layer, and one of the source / drain regions covers the side wall of the silicon layer. , Which is connected to the storage node electrode 106. A bit line 113 is connected to a surface facing the storage node contact via a bit line contact.

【0030】他部については、通常のDRAMと同様の
構造を有している。
The other parts have the same structure as a normal DRAM.

【0031】すなわち、表面に酸化シリコン膜を介して
形成されたシリコン層を有する基板にトレンチ105を
形成することによって分離された島状の柱状突起の上面
部に、ゲ−ト絶縁膜109を介して形成されたゲ−ト電
極110と、各ゲート電極に自己整合するように形成さ
れたn型層からなるソ―スまたはドレイン領域111,
112とによってMOSFETを形成すると共に、この
n型層からなるソ―スまたはドレイン領域112に、柱
状突起上部側壁を覆うサイドウォール117としての絶
縁膜に形成されたストレージノードコンタクトおよび接
続電極114を介して前記ストレージノード電極106
が接続されている。また他方のn型層111はビット線
113に接続されている。
That is, the gate insulating film 109 is formed on the upper surface of the island-shaped columnar protrusion separated by forming the trench 105 in the substrate having the silicon layer formed on the surface with the silicon oxide film interposed therebetween. And a drain or source region 111 composed of an n-type layer formed so as to be self-aligned with each gate electrode.
In addition, a MOSFET is formed with the gate electrode 112 and the source or drain region 112 formed of the n-type layer is connected to the source or drain region 112 via a storage node contact and a connection electrode 114 formed on an insulating film as a side wall 117 covering an upper side wall of the columnar projection. The storage node electrode 106
Is connected. The other n-type layer 111 is connected to the bit line 113.

【0032】そしてこのゲート電極110はメモリセル
マトリックスの一方向に連続的に配列され、ワード線を
構成している。
The gate electrodes 110 are continuously arranged in one direction of the memory cell matrix to form a word line.

【0033】また、このようにして形成された素子領域
の上層はCVD法によって形成された酸化シリコン膜1
19および平坦化層としてのBPSG膜120で被覆さ
れ、さらにこの上層にコンタクトホールを介してn型層
に接続されるビット線113が配設されている。
The upper layer of the element region thus formed is a silicon oxide film 1 formed by the CVD method.
19 and a BPSG film 120 as a flattening layer, and a bit line 113 connected to the n-type layer via a contact hole is provided above this.

【0034】次に、このDRAMの製造工程について説
明する。
Next, the manufacturing process of this DRAM will be described.

【0035】この製造工程中の各図において(a) および
(b) は図2の(a) および(b) に相当する断面を示すもの
とする。
In each of the figures during the manufacturing process, (a) and
2B shows a cross section corresponding to FIGS. 2A and 2B.

【0036】先ず、図3(a) および(b) に示すように、
シリコン基板表面に膜厚4μm 程度の酸化シリコン膜1
01,膜厚50〜100nmのシリコン層101sを形成
してSOI基板を形成したのち、エッチングマスクとし
て膜厚20〜30nmの酸化シリコン膜40および膜厚5
0〜100nmの窒化シリコン膜40を順次堆積し、レジ
ストパターンRをマスクとして異方性エッチングにより
基板表面の素子領域となる島領域151を残してトレン
チ105を形成する。
First, as shown in FIGS. 3A and 3B,
A silicon oxide film 1 with a thickness of about 4 μm on the surface of the silicon substrate
After forming an SOI substrate by forming a silicon layer 101s having a thickness of 50 to 100 nm, a silicon oxide film 40 having a thickness of 20 to 30 nm and a thickness of 5
A silicon nitride film 40 having a thickness of 0 to 100 nm is sequentially deposited, and a trench 105 is formed by anisotropic etching using the resist pattern R as a mask, leaving an island region 151 serving as an element region on the substrate surface.

【0037】そして、熱酸化法によりシリコン柱状突起
上部のシリコン層側面を酸化して膜厚80nmの酸化シリ
コン膜117sを形成し、さらにプレート電極108と
しての多結晶シリコン膜を堆積し全面露光により溝内に
レジストパターンを残してCDE法によりプレート電極
を加工する。
Then, the side surface of the silicon layer above the silicon columnar projections is oxidized by a thermal oxidation method to form a silicon oxide film 117s having a thickness of 80 nm, and a polycrystalline silicon film as a plate electrode 108 is deposited, and the entire surface is exposed to a groove. The plate electrode is processed by the CDE method while leaving the resist pattern inside.

【0038】そしてプレート電極下部に窒化シリコン膜
を残してプレート電極上部を選択的に酸化しキャパシタ
絶縁膜107としてのNO膜を形成してストレージノー
ド電極106としての多結晶シリコン膜を埋め込む(図
4(a) および(b) )。
Then, the upper portion of the plate electrode is selectively oxidized by leaving the silicon nitride film below the plate electrode to form an NO film as the capacitor insulating film 107 and bury the polycrystalline silicon film as the storage node electrode 106 (FIG. 4). (a) and (b)).

【0039】そしてキャパシタ領域以外のNO膜を除去
したのち100nm程度のCVD酸化膜を堆積しRIEに
よりサイドウォール117を形成した第2の多結晶シリ
コン膜106sを埋め込み上部を酸化して酸化シリコン
膜119を形成する(図5(a) および(b) )。
Then, after removing the NO film other than the capacitor region, a CVD oxide film of about 100 nm is deposited, the second polycrystalline silicon film 106s having the side wall 117 formed therein is buried by RIE, and the upper portion is oxidized to oxidize the silicon oxide film 119. Is formed (FIGS. 5A and 5B).

【0040】この後、図6(a) および(b) に示すように
エッチングマスクとして用いた窒化シリコン膜50と酸
化シリコン膜40をエッチング除去し、酸化シリコン膜
からなるゲート絶縁膜109,多結晶シリコン膜からな
るゲート電極110および窒化シリコン膜124からな
る上部絶縁膜を同時にパターニングした後、窒化シリコ
ン膜からなるサイドウォール124sを形成し、拡散に
よりソースドレイン領域となる拡散層111,112を
形成する。
After that, as shown in FIGS. 6A and 6B, the silicon nitride film 50 and the silicon oxide film 40 used as the etching mask are removed by etching, and the gate insulating film 109 made of the silicon oxide film, the polycrystalline silicon are removed. After simultaneously patterning a gate electrode 110 made of a silicon film and an upper insulating film made of a silicon nitride film 124, a sidewall 124s made of a silicon nitride film is formed, and diffusion layers 111 and 112 to be source / drain regions are formed by diffusion. .

【0041】そしてさらにストレージノードコンタクト
領域のサイドウォール124sをRIEエッチングで除
去し拡散層112とストレージノード電極106と露呈
せしめ、多結晶シリコン膜をゲート電極間に埋め込みパ
ターニングして接続電極114を形成する。この後BP
SG膜120を形成して平坦化し、ビット線ダイレクト
コンタクトを開口しビット線113を形成し図1および
2に示したDRAMが完成する。
Further, the side wall 124s of the storage node contact region is removed by RIE etching to expose the diffusion layer 112 and the storage node electrode 106, and a polycrystalline silicon film is buried between the gate electrodes and patterned to form a connection electrode 114. . After this BP
An SG film 120 is formed and flattened, a bit line direct contact is opened, and a bit line 113 is formed. Thus, the DRAM shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

【0042】このようにして微細でかつ信頼性の高いD
RAMを形成することが可能となる。 なお前記実施例
の変形例として、図7(a) および(b) に示すように、ス
トレージノード電極と拡散層112との接続を第2の多
結晶シリコン層106sによって柱状体の側壁で行うよ
うにしてもよい。他の部分については前記実施例と同様
に形成されている。
The fine and highly reliable D
A RAM can be formed. As a modification of the above-described embodiment, as shown in FIGS. 7A and 7B, the connection between the storage node electrode and the diffusion layer 112 is made on the side wall of the columnar body by the second polysilicon layer 106s. It may be. Other parts are formed in the same manner as in the above embodiment.

【0043】また、前記実施例ではSOI基板を出発材
料とし、トレンチを形成することによって島状領域を形
成したが、基板表面に絶縁膜とシリコン層を選択的に成
長させて島状領域を形成するようにしてもて同様の構造
を得ることができる。
Although the SOI substrate is used as a starting material in the above embodiment to form an island region by forming a trench, an insulating film and a silicon layer are selectively grown on the substrate surface to form the island region. By doing so, a similar structure can be obtained.

【0044】実施例2 本発明の第2の実施例として、図8,図9(a) および
(b) にトレンチ構造のDRAMを示す。図9(a) および
(b) は図8のA−B断面図およびC−D断面図に相当す
るものとする。
Embodiment 2 FIGS. 8 and 9A show a second embodiment of the present invention.
(b) shows a DRAM having a trench structure. Fig. 9 (a) and
(b) corresponds to the cross-sectional view taken along the line AB and the line CD in FIG.

【0045】この例では、MOSFET形成領域となる
島領域251をエッジ部で近接させ”市松模様“を描く
ようにし、これらの周りに多結晶シリコン膜を埋め込み
素子分離を行うとともに、これによって自動的にできる
凹部にキャパシタを形成するようにし、さらに、ゲート
電極210を素子領域内に掘られた溝Tg に埋め込み、
素子領域上を平坦化すると共に、このゲート電極210
に自己整合的にストレージノード電極206とソースド
レインとしての拡散層212とをつなぐ接続用電極21
4を形成するようにしたことを特徴とするものである。
In this example, the island region 251 serving as the MOSFET formation region is brought close to the edge portion so as to draw a "checkerboard pattern", and a polycrystalline silicon film is buried around these to perform element isolation. A capacitor is formed in a recess formed by the above process, and the gate electrode 210 is buried in a trench Tg dug in the element region.
The surface of the element region is planarized, and the gate electrode 210 is formed.
Electrode 21 for connecting storage node electrode 206 and diffusion layer 212 as a source / drain in a self-aligned manner
4 is formed.

【0046】この例では、標準よりも露光時間を長く設
定することにより、市松模様の角同志は分離される。
In this example, the checkered corners are separated by setting the exposure time longer than the standard.

【0047】すなわち、p型シリコン基板201の表面
に、素子領域251となる島状の領域を市松模様に残す
ようにトレンチ205が形成され、このトレンチ内に酸
化シリコン膜203aを介してプレート電極208とし
ての多結晶シリコン膜が一体的に形成されており、この
上層にキャパシタ絶縁膜207を介して多結晶シリコン
膜からなるストレージノード電極206が埋め込まれて
いる。このとき素子領域251のエッジ部が近接した部
分で酸化シリコン膜203aまたはこれとプレート電極
208とによって埋められた状態になっているため、こ
の内側に形成されるこのストレージノード電極206
は、個々に分離された状態で形成される。そこで必要な
領域のみ、多結晶シリコン膜からなる接続用電極214
によって表面で島領域のNOSFETのソースドレイン
領域212に接続する。他部については、通常のDRA
Mと同様の構造を有している。
That is, a trench 205 is formed on the surface of a p-type silicon substrate 201 so as to leave an island-shaped region serving as an element region 251 in a checkered pattern, and a plate electrode 208 is formed in the trench via a silicon oxide film 203a. Is formed integrally, and a storage node electrode 206 made of a polycrystalline silicon film is buried in an upper layer with a capacitor insulating film 207 interposed therebetween. At this time, since the edge portion of the element region 251 is buried by the silicon oxide film 203a or the plate electrode 208 in the vicinity thereof, the storage node electrode 206 formed inside the silicon oxide film 203a is formed.
Are formed in an individually separated state. Therefore, only in the necessary area, the connection electrode 214 made of a polycrystalline silicon film is used.
With this, the surface is connected to the source / drain region 212 of the NOSFET in the island region. For other parts, normal DRA
It has the same structure as M.

【0048】次に、このDRAMの製造工程について説
明する。
Next, the manufacturing process of this DRAM will be described.

【0049】この製造工程中の各図において図9の(a)
に相当する断面を示すものとする。まず、比抵抗5Ωcm
程度のp型シリコン基板201表面に、トレンチマスク
となる窒化シリコン膜S1 と酸化シリコン膜S2との2
層膜パターンを形成してこれをマスクとして異方性エッ
チングにより、市松模様に島領域251を残してトレン
チ205を形成する。そして、さらに熱酸化法によりト
レンチ内壁に膜厚80nmの酸化シリコン膜203aを形
成する。
In each drawing during this manufacturing process, FIG.
Is shown. First, specific resistance 5Ωcm
On the surface of the p-type silicon substrate 201, a silicon nitride film S1 serving as a trench mask and a silicon oxide film S2 are formed.
A trench 205 is formed by forming a layer film pattern and using the mask as a mask by anisotropic etching, leaving an island region 251 in a checkered pattern. Then, a silicon oxide film 203a having a thickness of 80 nm is formed on the inner wall of the trench by a thermal oxidation method.

【0050】この後、プレート電極としての多結晶シリ
コン膜208を堆積し、島領域のエッジ部が近接した領
域は完全に埋め込まれるようにする。このトレンチ底部
にレジストを充填して異方性エッチングを行い側壁の多
結晶シリコン膜を残して表面の多結晶シリコン膜を除去
する。そして表面酸化を行い薄い酸化シリコン膜S3を
形成した後、トレンチ内部を窒化シリコン膜で被覆保護
し、トレンチ開口部近傍のトレンチ内壁に選択的に酸化
シリコン膜217を形成する。
After that, a polycrystalline silicon film 208 as a plate electrode is deposited so that the region where the edge portion of the island region is close is completely buried. The trench bottom is filled with a resist and anisotropically etched to remove the surface polycrystalline silicon film while leaving the polycrystalline silicon film on the side walls. Then, after the surface is oxidized to form a thin silicon oxide film S3, the inside of the trench is covered and protected with a silicon nitride film, and a silicon oxide film 217 is selectively formed on the inner wall of the trench near the trench opening.

【0051】そして、プレート電極にヒ素またはリンの
イオン注入を行うことにより、ドーピングを行った後、
窒化シリコン膜/酸化シリコン膜の2層膜からなるキャ
パシタ絶縁膜207を形成し、さらにリンドープの多結
晶シリコン膜を堆積してエッチバックを行いトレンチ内
にストレージノード電極206を埋め込む。そしてさら
にストレージノード電極表面を酸化し酸化シリコン膜2
29を形成する。次に素子領域上のキャパシタ絶縁膜2
07をエッチング除去し、さらにトレンチマスクとして
用いた2層膜パターンおよびストレージノード電極表面
の酸化シリコン膜229に開口を形成し、これをマスク
として異方性エッチングによりゲート電極形成用の溝T
g そ形成する(図10) この後、低温酸化により、ストレージノード電極206
上に酸化シリコン膜237を形成しなおす。この後ゲー
ト絶縁膜209を形成し、さらにゲート電極となる多結
晶シリコン膜210を溝Tg に埋め込んだ後、ヒ素を拡
散しn型拡散層211,212を形成しさらに表面酸化
を行い膜厚50〜100nm程度の酸化シリコン膜224
を順次全面に形成する(図11)。
After doping by arsenic or phosphorus ion implantation into the plate electrode,
A capacitor insulating film 207 composed of a two-layer film of a silicon nitride film / silicon oxide film is formed, and a phosphorus-doped polycrystalline silicon film is deposited and etched back to bury the storage node electrode 206 in the trench. Then, the surface of the storage node electrode is further oxidized to form a silicon oxide film 2.
29 are formed. Next, the capacitor insulating film 2 on the element region
07 is removed by etching, and an opening is formed in the two-layer film pattern used as the trench mask and the silicon oxide film 229 on the surface of the storage node electrode. Using this as a mask, the trench T for forming the gate electrode is formed by anisotropic etching.
g is formed (FIG. 10) Thereafter, the storage node electrode 206 is formed by low-temperature oxidation.
The silicon oxide film 237 is formed again thereon. Thereafter, a gate insulating film 209 is formed, and a polycrystalline silicon film 210 serving as a gate electrode is buried in the trench Tg. Then, arsenic is diffused to form n-type diffusion layers 211 and 212, and the surface is oxidized to a thickness of 50 nm. Silicon oxide film 224 of about 100 nm
Are sequentially formed on the entire surface (FIG. 11).

【0052】この後、図12に示すように、フォトリソ
グラフィ法によりストレージノード上面の酸化シリコン
膜237の一部を選択的に除去し、ストレージノードコ
ンタクトを形成してヒ素をドープした多結晶シリコン膜
からなる接続電極214を形成する。この後この接続電
極214の上部および側壁を窒化シリコン膜238で被
覆する(図12)。
Thereafter, as shown in FIG. 12, a part of the silicon oxide film 237 on the upper surface of the storage node is selectively removed by photolithography, and a storage node contact is formed to form a polycrystalline silicon film doped with arsenic. Is formed. Thereafter, the upper portion and side walls of connection electrode 214 are covered with silicon nitride film 238 (FIG. 12).

【0053】この後、酸化によりストレージノード電極
の露出部を酸化シリコン膜で被覆し、さらにBPSG膜
220により表面の平坦化を行った後、ビット線コンタ
クトを形成しビット線213を形成し、図8および9に
示したDRAMが完成する。
Thereafter, the exposed portion of the storage node electrode is covered with a silicon oxide film by oxidation, and the surface is flattened with a BPSG film 220. Then, a bit line contact is formed to form a bit line 213. The DRAM shown in 8 and 9 is completed.

【0054】このようにして形成されたゲート電極は、
凹部に形成されているため、ショートチャネル効果が抑
制され微細化が容易となる。また、ゲート電極形成後の
シリコン柱上面が平坦でストレージノードコンタクトを
自己整合的に形成することができ,コンタクト面積も広
くすることができる。
The gate electrode thus formed is
Since it is formed in the recess, the short channel effect is suppressed and miniaturization is facilitated. Further, the upper surface of the silicon pillar after the formation of the gate electrode is flat, the storage node contact can be formed in a self-aligned manner, and the contact area can be increased.

【0055】なお、前記実施例では、シリコン柱および
ストレージノード電極の上層の両方にゲート形成用の溝
Tg を形成したが、図14に変形例を示すようにシリコ
ン柱のみにゲート形成用の溝Tg を形成し、この内部に
ゲート電極210を形成し、この埋め込まれたゲートに
自己整合的にストレージノード電極とゲート電極との接
続用の接続電極214が形成され、さらにこの接続電極
214に自己整合的に第2のワード線210sが埋め込
まれるようにしてもよい。この第2のワード線210s
はゲート電極210に接続されワード線の配線部を構成
している。
Although the trench Tg for forming a gate is formed in both the silicon pillar and the upper layer of the storage node electrode in the above embodiment, the trench for forming a gate is formed only in the silicon pillar as shown in FIG. Tg is formed, and a gate electrode 210 is formed therein. A connection electrode 214 for connecting the storage node electrode and the gate electrode is formed in the embedded gate in a self-aligning manner. The second word line 210s may be buried consistently. This second word line 210s
Are connected to the gate electrode 210 to form a word line wiring portion.

【0056】図15乃至図22はその製造工程を示す図
である。
FIGS. 15 to 22 are views showing the manufacturing process.

【0057】まず、比抵抗5Ωcm程度のp型シリコン基
板1表面に、前記実施例と同様にして異方性エッチング
により、市松模様に島領域51を残してトレンチ5を形
成する。トレンチ形成にもちいた2層膜パターンS1 S
2をそのままにして、前記実施例と同様にしてキャパシ
タを形成する(図15)。
First, trenches 5 are formed on the surface of a p-type silicon substrate 1 having a specific resistance of about 5 Ωcm by anisotropic etching in the same manner as in the above embodiment, leaving island regions 51 in a checkered pattern. Two-layer film pattern S1 S used for trench formation
A capacitor is formed in the same manner as in the above-mentioned embodiment while leaving 2 as it is (FIG. 15).

【0058】次に、トレンチマスクとして用いた2層膜
パターンに開口を形成し、これをマスクとして異方性エ
ッチングによりゲート電極形成用の溝Tg を形成する
(図16) この後、ゲート絶縁膜209を形成し、さらにゲート電
極となる多結晶シリコン膜210を溝Tg に埋め込む
(図17)。
Next, an opening is formed in the two-layer film pattern used as a trench mask, and a trench Tg for forming a gate electrode is formed by anisotropic etching using the opening as a mask (FIG. 16). Then, a polycrystalline silicon film 210 to be a gate electrode is buried in the trench Tg (FIG. 17).

【0059】この後、表面酸化を行い膜厚50〜100
nm程度の酸化シリコン膜224を順次全面に形成し、図
18に示すようにフォトリソグラフィによりレジストパ
ターンRを介して異方性エッチングを行い、ストレージ
ノード電極206およびシリコン柱表面を露呈せしめる
(図19)。
Thereafter, the surface is oxidized to a film thickness of 50 to 100.
A silicon oxide film 224 of about nm is sequentially formed on the entire surface, and anisotropic etching is performed through the resist pattern R by photolithography as shown in FIG. 18 to expose the storage node electrode 206 and the surface of the silicon pillar (FIG. 19). ).

【0060】この後、図20に示すように、レジストパ
ターンRを除去しヒ素ドープの多結晶シリコン膜からな
る接続用電極214を形成し、この接続用電極の上部お
よび側壁を窒化シリコン膜244で被覆し、さらにゲー
ト上絶縁膜224に開口を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 20, the resist pattern R is removed to form a connection electrode 214 made of an arsenic-doped polycrystalline silicon film, and the top and side walls of the connection electrode are covered with a silicon nitride film 244. Then, an opening is formed in the insulating film 224 on the gate.

【0061】そしてさらに図21に示すように、基板表
面全体に多結晶シリコン膜210sを形成し、さらにこ
の上層に窒化シリコン膜244sを形成する。
Then, as shown in FIG. 21, a polycrystalline silicon film 210s is formed on the entire surface of the substrate, and a silicon nitride film 244s is further formed thereon.

【0062】この後この窒化シリコン膜244sととも
に多結晶シリコン膜210sをパターニングし、第2の
ワード線を形成し、この側壁に窒化シリコン膜244s
を形成し、さらにBPSG膜220を形成して表面の平
坦化を行いビット線コンタクトを形成してビット線21
3を形成する。
Thereafter, the polysilicon film 210s is patterned together with the silicon nitride film 244s to form a second word line, and the silicon nitride film 244s
BPSG film 220 is formed, the surface is flattened, and a bit line contact is formed to form a bit line 21.
Form 3

【0063】さらにこの変形例として図23に示すよう
に、より平坦化するために、ストレージノードコンタク
ト側の基板面をビット線コンタクト側の基板面よりも1
00nm程度低くするようにしてもよい。この構造はあら
かじめトレンチ開口に先立ちRIE法またはLOCOS
法を用いて基板表面を低くしておくようにすることによ
って容易に実現可能である。
As a modification, as shown in FIG. 23, in order to further planarize, the substrate surface on the storage node contact side is set to be one level lower than the substrate surface on the bit line contact side.
You may make it lower about 00 nm. This structure is formed by RIE or LOCOS prior to the trench opening.
This can be easily realized by keeping the substrate surface low using the method.

【0064】本発明の第3の実施例として、図24、図
25(a) および(b) にトレンチ構造のDRAMを示す平
面図、A−B断面図およびC−D断面図を示す。
As a third embodiment of the present invention, FIGS. 24, 25A and 25B are a plan view, an AB sectional view and a CD sectional view showing a DRAM having a trench structure.

【0065】この例では、素子分離領域に埋め込まれた
多結晶シリコン膜の上層を覆う酸化シリコン膜の形成を
LPD法によって行い、低ストレス絶縁膜とし、シリコ
ン柱へのストレスを抑制するようにしたことを特徴とす
る。
In this example, a silicon oxide film covering the upper layer of the polycrystalline silicon film buried in the element isolation region is formed by the LPD method to form a low-stress insulating film to suppress the stress on the silicon pillar. It is characterized by the following.

【0066】すなわち、p型シリコン基板301の表面
に、素子領域351となる島状の領域を残すように縦横
にトレンチ305が形成され、このうちキャパシタとな
る領域では幅広になるように形成され、トレンチ305
内には酸化シリコン膜303aを介して多結晶シリコン
膜323が埋め込まれ、LPD法で形成した酸化シリコ
ン膜324によって表面が絶縁化されて素子分離領域を
構成しており、この幅広となっている領域では完全に埋
め込まれずに穴が形成され、この穴を広げ、この穴内に
キャパシタを形成するようにしている。
That is, trenches 305 are formed vertically and horizontally on the surface of the p-type silicon substrate 301 so as to leave an island-shaped region serving as the element region 351, and the trench 305 is formed to be wider in a region serving as a capacitor. Trench 305
A polycrystalline silicon film 323 is buried therein via a silicon oxide film 303a, and the surface thereof is insulated by a silicon oxide film 324 formed by the LPD method to form an element isolation region, which is wide. A hole is formed in the region without being completely buried, and the hole is widened so that a capacitor is formed in the hole.

【0067】このようにしてトレンチ305の埋め込み
によって形成された素子分離領域によって分離された島
状の素子領域351にMOSFETが形成されると共
に、トレンチ305のうち幅広の領域305c内には、
多結晶シリコン膜からなるプレート電極308と、この
プレート電極308の表面に形成された窒化シリコン膜
/酸化シリコン膜の2層膜からなるキャパシタ絶縁膜3
07と、このトレンチ内に埋め込まれた多結晶シリコン
膜からなるストレージノード電極306とによってMO
Sキャパシタが形成されている。
As described above, a MOSFET is formed in the island-shaped element region 351 separated by the element isolation region formed by filling the trench 305, and a wide region 305c of the trench 305 is formed.
A plate electrode 308 made of a polycrystalline silicon film, and a capacitor insulating film 3 made of a two-layer film of a silicon nitride film / silicon oxide film formed on the surface of the plate electrode 308
07 and a storage node electrode 306 made of a polycrystalline silicon film embedded in the trench.
An S capacitor is formed.

【0068】次に、このDRAMの製造工程について説
明する。
Next, the manufacturing process of this DRAM will be described.

【0069】この製造工程中の各図において(a) および
(b) は図25の(a) および(b) に相当する断面を示すも
のとする。
In each drawing during this manufacturing process, (a) and
(b) shows a cross section corresponding to (a) and (b) of FIG.

【0070】まず、比抵抗5Ωcm程度のp型シリコン基
板301表面に酸化膜301sを形成した後、トレンチ
マスクとなる窒化シリコン膜S1 と酸化シリコン膜S2
との2層膜パターンを形成してこれをマスクとして異方
性エッチングにより、島領域351を残してトレンチ3
05を形成する(図26(a) および(b) )。ここでトレ
ンチはキャパシタとなる領域では幅広となるように形成
される。
First, after an oxide film 301s is formed on the surface of a p-type silicon substrate 301 having a specific resistance of about 5 Ωcm, a silicon nitride film S1 and a silicon oxide film S2 serving as a trench mask are formed.
And a two-layer film pattern is formed as a mask, and anisotropic etching is performed using this as a mask to leave the trench 3
05 (FIGS. 26A and 26B). Here, the trench is formed to be wide in a region to be a capacitor.

【0071】そして、さらに熱酸化法によりトレンチ内
壁に膜厚80nmの酸化シリコン膜303aを形成したの
ち、図27(a) および(b) に示すように多結晶シリコン
膜323を堆積し、トレンチの幅広領域以外は完全に埋
め込まれるようにする。
After a silicon oxide film 303a having a thickness of 80 nm is formed on the inner wall of the trench by a thermal oxidation method, a polycrystalline silicon film 323 is deposited as shown in FIGS. 27A and 27B. The area other than the wide area is completely embedded.

【0072】さらにこの状態で図28(a) および(b) に
示すように、多結晶シリコン膜323で完全に埋まって
いないトレンチ内にレジストRを充填して多結晶シリコ
ンの異方性エッチングを行い広いトレンチの側壁にセル
・プレートとして機能する多結晶シリコン膜308を残
留させる。
Further, in this state, as shown in FIGS. 28A and 28B, a resist R is filled in a trench which is not completely filled with the polysilicon film 323 to perform anisotropic etching of the polysilicon. The polycrystalline silicon film 308 functioning as a cell plate is left on the side wall of the wide trench.

【0073】この後図29(a) および(b) に示すよう
に、窒化シリコン膜からなるキャパシタ絶縁膜307を
形成し、さらに図30(a) および(b) に示すように、ス
トレージノード電極306となるリンドープの多結晶シ
リコン膜を堆積し、この多結晶シリコン膜をエッチバッ
クしトレンチ内にストレージノード電極306を埋め込
み、さらにストレージノード電極表面を酸化し酸化シリ
コン膜316を形成する。 次に図31(a) および(b)
に示すように、等方性エッチングによって素子領域上の
キャパシタ絶縁膜307をエッチング除去し、さらに多
結晶シリコンの等方性エッチングを行ってプレート電極
上部の多結晶シリコン膜を一部除去する。この様にして
得られた窪みに低ストレス絶縁膜としてLPD法により
酸化シリコン膜324を形成し、異方性エッチングを行
うことにより、窪みを埋め込む。
Thereafter, as shown in FIGS. 29 (a) and (b), a capacitor insulating film 307 made of a silicon nitride film is formed, and as shown in FIGS. 30 (a) and (b), a storage node electrode is formed. A phosphorus-doped polycrystalline silicon film to be 306 is deposited, the polycrystalline silicon film is etched back, the storage node electrode 306 is embedded in the trench, and the surface of the storage node electrode is oxidized to form a silicon oxide film 316. Next, FIGS. 31 (a) and 31 (b)
As shown in (1), the capacitor insulating film 307 on the element region is removed by isotropic etching, and the polycrystalline silicon film on the plate electrode is partially removed by isotropic etching of polycrystalline silicon. A silicon oxide film 324 is formed in the thus obtained depression as a low stress insulating film by the LPD method, and the depression is filled by performing anisotropic etching.

【0074】さらに、ゲート絶縁膜309を形成し、さ
らにゲート電極としての多結晶シリコン膜310を形成
し、表面酸化を行い酸化シリコン膜317でゲート電極
の周りを覆った後、n型拡散層311,312からなる
ソース・ドレイン領域を形成する(図32(a) および
(b) )。
Further, a gate insulating film 309 is formed, a polycrystalline silicon film 310 is further formed as a gate electrode, and the surface is oxidized to cover the periphery of the gate electrode with a silicon oxide film 317. , 312 are formed (FIG. 32A and
(b)).

【0075】そして図33(a) および(b) に示すよう
に、ストレージノードコンタクトを形成した後、ストレ
ージノード電極306とn型層312とを接続するパッ
ド314となる多結晶シリコン膜を形成し、平坦化のた
めのBPSG膜320などを形成しビット線コンタクト
を形成してビット線331を形成し、図24、図25
(a) および(b) に示したDRAMが完成する。
Then, as shown in FIGS. 33A and 33B, after forming the storage node contact, a polycrystalline silicon film serving as a pad 314 connecting the storage node electrode 306 and the n-type layer 312 is formed. 24, 25, a BPSG film 320 for planarization and the like are formed, and a bit line contact is formed to form a bit line 331.
The DRAM shown in (a) and (b) is completed.

【0076】このようにして形成されたDRAMによれ
ば、絶縁膜として堆積による低ストレス膜を用いている
ため、プレートの酸化による絶縁膜に比べ基板素子領域
へのダメージを防ぐことができ,MOSFETのジャン
クションリークを防ぐことができる。
According to the DRAM thus formed, since a low stress film by deposition is used as the insulating film, damage to the substrate element region can be prevented as compared with the case of the insulating film due to oxidation of the plate. Junction leak can be prevented.

【0077】また、キャパシタ領域が素子分離を兼ねる
ので、大幅なセル面積の微細化をはかることができ、製
造が容易で信頼性のDRAMを提供することが可能とな
る。なお、前記実施例では低ストレス膜としてLPD法
による酸化シリコン膜を用いたがこれに限定されること
なく、LPCVD法によって形成した酸化シリコン膜
等、LPCVD系の膜等他の膜でも適用可能である。
Further, since the capacitor region also serves as element isolation, it is possible to significantly reduce the cell area, and to provide a DRAM which is easy to manufacture and has high reliability. In the above embodiment, the silicon oxide film formed by the LPD method is used as the low stress film. However, the present invention is not limited to this, and another film such as a silicon oxide film formed by the LPCVD method or an LPCVD-based film can be used. is there.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、素子間の埋め込み分離と同時に各セルのキャパシタ
部の分割がなされ、工数を増大することなく容易に微細
で信頼性の高いセル構造を形成することができる。
As described above, according to the present invention, the capacitor portion of each cell is divided at the same time as the buried isolation between the elements, and the fine and highly reliable cell can be easily formed without increasing the number of steps. A structure can be formed.

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

【図1】本発明の第1の実施例のDRAMを示す図FIG. 1 is a diagram showing a DRAM according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の第1の実施例のDRAMを示す図FIG. 2 is a diagram showing a DRAM according to a first embodiment of the present invention;

【図3】同DRAMの製造工程図FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図4】同DRAMの製造工程図FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図5】同DRAMの製造工程図FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図6】同DRAMの製造工程図FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図7】本発明実施例のDRAMの変形例を示す図FIG. 7 is a diagram showing a modification of the DRAM of the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例のDRAMを示す図FIG. 8 is a diagram showing a DRAM according to a second embodiment of the present invention;

【図9】本発明の第2の実施例のDRAMを示す図FIG. 9 is a diagram showing a DRAM according to a second embodiment of the present invention;

【図10】同DRAMの製造工程図FIG. 10 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図11】同DRAMの製造工程図FIG. 11 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図12】同DRAMの製造工程図FIG. 12 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図13】同DRAMの製造工程図FIG. 13 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図14】本発明実施例のDRAMの変形例を示す図FIG. 14 is a diagram showing a modification of the DRAM of the embodiment of the present invention.

【図15】同DRAMの製造工程図FIG. 15 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図16】同DRAMの製造工程図FIG. 16 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図17】同DRAMの製造工程図FIG. 17 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図18】同DRAMの製造工程図FIG. 18 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図19】同DRAMの製造工程図FIG. 19 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図20】同DRAMの製造工程図FIG. 20 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図21】同DRAMの製造工程図FIG. 21 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図22】同DRAMの製造工程図FIG. 22 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図23】本発明実施例のDRAMの変形例を示す図FIG. 23 is a diagram showing a modification of the DRAM of the embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第3の実施例のDRAMを示す図FIG. 24 is a diagram showing a DRAM according to a third embodiment of the present invention;

【図25】本発明の第3の実施例のDRAMを示す図FIG. 25 is a diagram showing a DRAM according to a third embodiment of the present invention;

【図26】同DRAMの製造工程図FIG. 26 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図27】同DRAMの製造工程図FIG. 27 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図28】同DRAMの製造工程図FIG. 28 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図29】同DRAMの製造工程図FIG. 29 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図30】同DRAMの製造工程図FIG. 30 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図31】同DRAMの製造工程図FIG. 31 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図32】同DRAMの製造工程図FIG. 32 is a manufacturing process diagram of the DRAM.

【図33】同DRAMの製造工程図FIG. 33 is a view showing the manufacturing process of the DRAM.

【図34】従来例のトレンチ型メモリセルを示す図FIG. 34 is a diagram showing a conventional trench memory cell.

【図35】従来例のトレンチ型メモリセルを示す図FIG. 35 shows a conventional trench memory cell.

【図36】従来例のトレンチ型メモリセルを示す図FIG. 36 is a view showing a conventional trench memory cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型のシリコン基板 3 フィールド酸化膜 5 トレンチ 6 n型層 6s ストレ−ジノ−ド電極 7 キャパシタ絶縁膜 8 プレート電極 9 ゲート絶縁膜 10 ゲート電極(ワード線) 11,12 ソ−ス・ドレイン領域(n型層) 20 絶縁膜 21 n型層 31 ビット線 101 p型のシリコン基板 103 フィールド酸化膜 105 トレンチ 106 ストレ−ジノ−ド電極 107 キャパシタ絶縁膜 108 プレート電極 109 ゲート絶縁膜 110 ゲート電極(ワード線) 111,112 ソ−ス・ドレイン領域(n型層) 131 ビット線 120 絶縁膜 121 n型層 141 ストレージノードコンタクト 151 素子領域 201 p型のシリコン基板 205 トレンチ 206 ストレ−ジノ−ド電極 206h ストレージノードコンタクト 207 キャパシタ絶縁膜 208 プレート電極 209 ゲート絶縁膜 210 ゲート電極(ワード線) 211,12 ソ−ス・ドレイン領域(n型層) 220 絶縁膜 231 ビット線 251 素子領域 Reference Signs List 1 p-type silicon substrate 3 field oxide film 5 trench 6 n-type layer 6 s storage node electrode 7 capacitor insulating film 8 plate electrode 9 gate insulating film 10 gate electrode (word line) 11, 12 source / drain region (N-type layer) 20 insulating film 21 n-type layer 31 bit line 101 p-type silicon substrate 103 field oxide film 105 trench 106 storage node electrode 107 capacitor insulating film 108 plate electrode 109 gate insulating film 110 gate electrode (word) Line) 111, 112 source / drain region (n-type layer) 131 bit line 120 insulating film 121 n-type layer 141 storage node contact 151 element region 201 p-type silicon substrate 205 trench 206 storage node electrode 206h storage Node contact 2 7 the capacitor insulating film 208 plate electrode 209 gate insulating film 210 gate electrode (word line) 211,12 source - scan and drain regions (n-type layer) 220 insulating film 231 bit line 251 the element region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稗田 克彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町 1 株 式会社 東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−136868(JP,A) 特開 昭63−255960(JP,A) 特開 平1−128559(JP,A) 特開 平5−21747(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/8242 H01L 27/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Katsuhiko Hieda, Inventor Toshiba Research Institute, Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (56) References JP-A-62-136868 (JP, A) 63-255960 (JP, A) JP-A-1-128559 (JP, A) JP-A-5-21747 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27 / 108 H01L 21/8242 H01L 27/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁性領域上にシリコン層の形成された
SOI基板に、前記シリコン層よりなる素子領域とその
下部の絶縁性領域とで積層された島状領域とを残すよう
に形成されたトレンチと、 前記島状領域のシリコン層に形成されたMOSFET
と、 前記トレンチ内部に幅の狭い領域を完全に塞ぐと共に幅
の広い領域を残して充填された多結晶シリコン層からな
るプレート電極と、この上層に形成されたキャパシタ絶
縁膜と、前記トレンチの内、幅の広い領域に残る凹部に
埋め込まれたストレージノード電極とによって形成され
たキャパシタとから形成され、 かつ前記キャパシタのストレージノード電極と前記MO
SFETのソ−スまたはドレイン領域の一方とが接続さ
れたメモリセルとを具備したことを特徴とする半導体装
置。
1. An SOI substrate in which a silicon layer is formed on an insulating region is formed so as to leave an island region stacked with an element region made of the silicon layer and an insulating region below the element region. A trench and a MOSFET formed in the silicon layer in the island region
A plate electrode made of a polycrystalline silicon layer completely filled with a narrow region inside the trench and leaving a wide region, a capacitor insulating film formed on the plate electrode; , A capacitor formed by a storage node electrode embedded in a concave portion remaining in a wide area, and a storage node electrode of the capacitor and the MO.
And a memory cell connected to one of a source and a drain region of the SFET.
【請求項2】 一導電性の半導体基板表面に島状の素子
領域を残すように形成されたトレンチと、 前記島状の素子領域の上面に形成された小溝内にゲート
電極が埋め込まれ、さらにソースドレイン領域が形成さ
れたMOSFETと、 前記トレンチ内部に、幅の狭い領域を完全に塞ぐと共に
幅の広い領域を残して充填された多結晶シリコン層から
なるプレート電極と、この上層に形成されたキャパシタ
絶縁膜と、前記トレンチの内、幅の広い領域に残る凹部
に埋め込まれたストレージノード電極とによって形成さ
れたキャパシタとから形成され、 前記ゲート電極に自己整合的に形成された接続電極によ
って、 前記キャパシタのストレージノード電極と前記MOSF
ETのソ−スまたはドレイン領域の一方とが接続される
ようにしたことを特徴とする半導体装置。
2. A trench formed so as to leave an island-shaped element region on a surface of a semiconductor substrate having one conductivity type, and a gate electrode embedded in a small groove formed on an upper surface of the island-shaped element region. A MOSFET in which a source / drain region is formed; a plate electrode made of a polycrystalline silicon layer filled in the trench while completely closing a narrow region and leaving a wide region; A capacitor insulating film and a capacitor formed by a storage node electrode buried in a concave portion remaining in a wide area of the trench, and a connection electrode formed in a self-aligned manner with the gate electrode, A storage node electrode of the capacitor and the MOSF
A semiconductor device wherein one of a source and a drain region of the ET is connected.
【請求項3】 一導電型の基板表面に島状の素子領域を
残してトレンチを形成するトレンチ形成工程と、 前記トレンチ内部に、幅の狭い領域を完全に塞ぐと共に
幅の広い領域を残すように、絶縁膜を介して多結晶シリ
コン膜を堆積し、さらにこの多結晶シリコン膜の表面に
CVD法またはLPD法により酸化シリコン膜を堆積し
て素子分離領域を形成する素子分離工程と、 前記トレンチの幅の広い領域に残存する凹部にキャパシ
タを形成するキャパシタ形成工程と、 前記キャパシタのストレージノード電極とソース・ドレ
イン領域の一方が接続するように、前記素子分離領域で
囲まれた島状の素子領域内にMOSFETを形成するM
OSFET形成工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
3. A trench forming step of forming a trench while leaving an island-shaped element region on the surface of a substrate of one conductivity type, wherein a narrow region is completely closed and a wide region is left inside the trench. Forming an element isolation region by depositing a polycrystalline silicon film via an insulating film, and further depositing a silicon oxide film on a surface of the polycrystalline silicon film by a CVD method or an LPD method; A capacitor forming step of forming a capacitor in a concave portion remaining in a wide area of an island, and an island-shaped element surrounded by the element isolation region so that a storage node electrode of the capacitor is connected to one of a source / drain region. M to form MOSFET in region
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: an OSFET forming step.
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