JP3795366B2 - 記憶素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体記憶素子(Memory Cell)に係り、特に、深トレンチキャパシタ(deep trench capacitor)及び縦型トランジスタ(vertical transistor)を有するDRAM(動的随時アクセスメモリ)素子に関する。ここでの縦型トランジスタは、十分なチャンネル長さを提供し漏電流を減少するために、そのチャンネル領域がゲートの側壁及び上部に沿って形成されるものとする。
【0002】
【従来の技術】
集積回路ウェハーにおける高集積度の半導体素子製作の場合、記憶素子のサイズ及び消費電力の縮小や、動作速度の向上等を考慮する必要がある。従来、平面トランジスタ設計において、記憶素子のサイズを縮小するために、トランジスタのゲートの長さを短くして記憶素子の横方向における面積を縮小することが行われるが、これはゲートの耐漏電流性を犠牲にすることである。
【0003】
ゲートの耐漏電流性が劣化すると、ビット線における電圧を降下しなければならないため、キャパシタに蓄積する電荷が減少される。したがって、ゲートの横方向における長さを短縮する場合、キャパシタの容量を減少しないように工夫し、例えば、キャパシタの面積を増加したりキャパシタの誘電層の有効厚みを短縮したりすることが要求される。このような問題を解決するために、高密度記憶装置(例えば、DRAM)の製造技術としてスタックトキャパシタ製造技術と深トレンチキャパシタ製造技術が考案される。
【0004】
前記深トレンチキャパシタ製造技術によると、基板内に深トレンチを形成し且つ該深トレンチ内に容量蓄積領域を形成するため、記憶素子の面積が増加されない。
【0005】
また、漏電流を低く抑えることができるほどの適宜のゲートの長さを得るために、縦型トランジスタ構造が考案される。該構造は、深トレンチキャパシタの上方にて形成するため、ビット線における電圧が降下されないばかりか、記憶素子の横方向における面積も増加されない。
【0006】
米国特許6,034,389号では、深トレンチキャパシタを有するセルフアラインコンタクト式拡散ソース縦型トランジスタが掲載されている。図1は従来の深トレンチキャパシタ型DRAM素子を示す断面図である。p型シリコン基板10には複数の深トレンチ11と隣り合う深トレンチ11同士を隔離しその間で形成する柱形領域12がある。深トレンチ11下方の領域には、柱形領域12の側壁に形成するn+拡散領域13と、深トレンチ11底部に当たる基板10に形成するp+電界隔離領域14がある。n+拡散領域13は縦型トランジスタのソース領域及び後続に製造される深トレンチキャパシタの蓄積電極として用いられる。一方、p+電界隔離領域14は柱形領域12両側のn+拡散領域13同士を確実に隔離するためのものである。また、深トレンチ11の内壁に深トレンチキャパシタの誘電材としてONO薄膜15が形成される。更に、深トレンチキャパシタのキャパシタ部材としてn+多結晶シリコン層16が深トレンチ11下方の領域に充填される。
【0007】
一方、深トレンチ11上方の領域において、遮蔽酸化層17がn+多結晶シリコン層16を被覆するように該層上に形成される。この遮蔽酸化層17は後続に形成するコントロールゲートを隔離するためのものである。また、ゲート酸化層18が深トレンチ11上方の領域における内壁に形成される。また、互いに分離する二つのn+多結晶シリコン層19が深トレンチ11上方の領域に形成される。二つのn+多結晶シリコン層19は隣り合うワード線同士となり、それぞれ縦型トランジスタのコントロールゲートとされる。更に、n+拡散領域20が縦型トランジスタのドレイン領域として各柱形領域12の上端に形成される。なお、ビット線とする金属層22がワード線と垂直するように縦型トランジスタの上方に形成される。
【0008】
前述したように、記憶素子毎にn+多結晶層19とn+拡散領域13及びn+拡散領域20から縦型トランジスタが形成され、この縦型トランジスタ下方のn+拡散領域13とONO薄膜15及びn+多結晶シリコン層16から深トレンチキャパシタが形成される。このようなオープンビット線構造において、全ての記憶素子は深トレンチキャパシタのキャパシタ部材を共用し、電荷は各柱形領域12内のn+拡散領域13に蓄積される。なお、n+拡散領域13とn+拡散領域20との間でチャンネル領域24が柱形領域12の上部の側壁に形成される。該チャンネル領域24は長条状の縦型チャンネルとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チャンネル領域24の長さを増大しようとする場合、深トレンチキャパシタ、コントロールゲートの設計がネックになる。したがって、OFF状態での漏電流を有効に防止するためにチャンネル24の長さを増大する場合、深トレンチ11の深さの増加や、深トレンチ11内の深トレンチキャパシタおよび縦型トランジスタのサイズの調節をする必要がある。しかし、深トレンチ11は、サイズの小さい記憶素子にて形成されるものであるため、その深さを更に増加すると、製造上に克服できない問題がある。なお、深トレンチキャパシタのサイズを縮小することによりチャンネル24の長さを増大する場合、非常に難しい電気的性能の分析を行うことが避けられない。
【0010】
前記のような問題点を解決するために、本発明の目的は、その縦型トランジスタが深トレンチキャパシタの上方に形成されそのソースとドレインの間にあるチャンネル領域がゲートの側壁及び上部に形成されることにより、十分なチャンネル長さを提供し漏電流を減少することができるDRAM素子を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の記憶素子基板と、深トレンチキャパシタと、第1絶縁層とコントロールゲートと、ゲート絶縁層と、ウェル・シリコン層とを有し、前記基板がアレイ状に配列する複数の深トレンチを有し、前記深トレンチキャパシタの各々は、それぞれの前記深トレンチに形成され、前記各深トレンチキャパシタは、それぞれ前記深トレンチ周囲における前記基板に形成される蓄積電極と、前記深トレンチの内壁に形成されるキャパシタ誘電体材料と、前記深トレンチを充填するキャパシタ部材とを有し、前記第1絶縁層は、前記基板表面及び前記深トレンチキャパシタを被覆し、また、前記第1絶縁層が前記キャパシタ部材上部の所定の領域を露出させる第一のコンタクトホールを有し、前記キャパシタ部材上部の露出領域に第一のドーピング領域が形成され、前記コントロールゲートは、前記第1絶縁層を介して、前記深トレンチキャパシタ上方の所定の領域に形成され、前記第一のドーピング領域が前記コントロールゲートの一方側に位置し、前記ゲート絶縁層は前記コントロールゲートの側壁及び上部を被覆し、前記ウェル・シリコン層は前記第1絶縁層と前記ゲート絶縁層及び前記キャパシタ部材の露出する表面を被覆し、かつ前記第一のコンタクトホールを充填し、前記ウェル・シリコン層は、前記第1絶縁層表面に形成され、且つ前記コントロールゲートの他方の側に位置する第二のドーピング領域を有する。
【0013】
前記目的を達成するための本発明の記憶素子の製造方法は、アレイ状に配列する複数の深トレンチを有する基板を提供する段階と、それぞれの前記深トレンチに各々の前記深トレンチキャパシタを形成する段階と、前記基板表面及び前記深トレンチキャパシタ表面に、前記キャパシタ部材上部の所定の領域を露出させる第一のコンタクトホールを有する第1絶縁層を形成する段階と、前記キャパシタ部材の露出する領域に第一のドーピング領域を形成する段階と、前記第1絶縁層表面に、前記深トレンチキャパシタ上方に、前記第一のドーピング領域の一方の側にコントロールゲートを形成する段階と、前記コントロールゲートの側壁及び上部を被覆するゲート絶縁層を形成する段階と、前記第1絶縁層と前記ゲート絶縁層を被覆すると共に、前記第一のコンタクトホールを充填するウェル・シリコン層を形成する段階と、前記ウェル・シリコン層表面に、前記コントロールゲートの他の側におけるウェル・シリコン層表面を露出させる第二のコンタクトホールを有する誘電層形成する段階と、前記ウェル・シリコン層の露出する表面に第二のドーピング領域を形成する段階とを含み、前記各深トレンチキャパシタは、それぞれ前記深トレンチ周囲における前記基板に形成される蓄積電極と、前記深トレンチの内壁に形成されるキャパシタ誘電体材料と、前記深トレンチを充填するキャパシタ部材とを有する。
【0014】
更に、本発明の他の記憶素子の製造方法は、アレイ状に配列する複数の深トレンチを有する基板を提供する段階と、それぞれの前記深トレンチに各々の前記深トレンチキャパシタを形成する段階と、前記基板表面及び前記深トレンチキャパシタ表面に、前記キャパシタ部材上部の所定の領域を露出させる第一のコンタクトホールを有する第1絶縁層を形成する段階と、前記キャパシタ部材の露出される領域に第一のドーピング領域と第二のドー ピング領域を形成する段階と、前記第1絶縁層表面に、前記深トレンチキャパシタ上方に、前記第一のドーピング領域と前記第二のドーピング領域の間にコントロールゲートを形成する段階と、前記コントロールゲートの側壁及び上部を被覆するようにゲート絶縁層を形成する段階と、前記第1絶縁層と前記ゲート絶縁層を被覆すると共に前記第一のコンタクトホールを充填するウェル・シリコン層を形成する段階とを含み、前記各深トレンチキャパシタは、それぞれ前記深トレンチ周囲における前記基板に形成される蓄積電極と、前記深トレンチの内壁に形成されるキャパシタ誘電体材料と、前記深トレンチを充填するキャパシタ部材とを有する。
【0015】
【発明の実施の形態】
前記の目的を達成して従来の欠点を除去するための課題を実行する本発明の実施例の構成とその作用を添付図面に基づき詳細に説明する。
【0016】
本発明のDRAM素子は、直交し合うワード線(word line)パターンとビット線(bit line)パターンにより定義される複数のアレイ状に配列する記憶素子であり、折り返しビット線(folded bit line)構造またはオープンビット線(open bit line)構造に適するものである。各記憶素子はそれぞれ縦型トランジスタおよび深トレンチキャパシタを備える。
【0017】
縦型トランジスタのチャンネル領域がコントロールゲートの側壁及び上部に沿って形成される。このため、記憶素子の横方向における面積を増加しないままチャンネルの長さを適当な値にし、漏電流を低く抑えることができる。
【0018】
また、深トレンチキャパシタはトランジスタの下方にて形成されるため、記憶素子の面積を多く取ることがない。
【0019】
第一の実施例について
図2A乃至図15Bは本発明第一の実施例に係る深トレンチキャパシタ型DRAM素子の製造プロセスを示す図である。そのうち、図2A、2B、4,6,8,10,14は平面図、図3A、3B、3C、5,7,9,11,13A、13B,15A,15Bは断面図である。
【0020】
本発明の第一の実施例に係る深トレンチキャパシタ型DRAM素子は折り返しビット線構造に適するものである。ここで、各活性領域(AA)はそれぞれ二つの活性ゲートと一つのビット線を備える。
【0021】
図2Aにおいて、本発明に係る深トレンチ32は、その横方向におけるサイズが従来の深トレンチDTのそれより大きくなり、アレイ状に配列される。これにより、深トレンチ32の品質が向上し、後続に形成する深トレンチキャパシタの容量が増加される。
【0022】
このような深トレンチ32を形成する方法としては、図3Aに示すように、写真蝕刻でp型シリコン基板30にアレイ状に配列する複数の深トレンチ32を形成するのが挙げられる。シリコン基板の深トレンチ32以外の部分からアレイ状に配列する複数の柱形領域34が形成される。
【0023】
次に、図3Bに参照して、シリコン基板30表面及び深トレンチ32内壁に沿ってソースが外部へ拡散するための材料としてのASG層(図示してない)及び酸化層(図示してない)を順次に堆積した後、短時間アニ―ルを施しASG層内の砒素イオンを深トレンチ32周囲の柱形領域34に拡散させ、n+拡散領域36を形成する。そして、前記ASG層及び酸化層を除去する。この後、順次に深トレンチ32の内壁に沿って窒化シリコン層を堆積、酸化層を成長する。該窒化シリコン層及び酸化層をNO誘電層38とする。
【0024】
次に、図3Cにおいて、各深トレンチ32を充填するように、化学気相成長法(CVD法)で非ドーピング多結晶シリコン層40を堆積する。そして、多結晶シリコン層40とNO誘電層38及びシリコン基板30を同じ高さにするようにエッチバックを施す。この後、シリコン基板30の平坦な表面に全面的に第一の絶縁層42を形成する。
【0025】
前記の各段階により、各深トレンチ32内に深トレンチキャパシタが形成される。そのうち、n+拡散領域36を蓄積キャパシタ、NO誘電層38を誘電材、多結晶シリコン層40をキャパシタ部材とする。第一の絶縁層40は酸化シリコンからなり、後続の段階にて深トレンチキャパシタ上方に形成するコントロールゲートを隔離するためのものである。
【0026】
図4はワード線の平面図、図5は図4の5−5線に沿う断面図である。まず、第一の絶縁層42表面にn+多結晶シリコン層を堆積し、そして写真蝕刻でこのn+多結晶シリコン層から複数のワード線43のパターンを形成する。ここで、各深トレンチ32上方にそれぞれ二つの縦方向のワード線43がある。
【0027】
図6は活性領域を示す平面図、図7は図6の7−7線に沿う断面図である。先ず、酸化シリコンからなる第二の絶縁層46をシリコン基板30表面に全面的に形成する。この後、写真蝕刻でこの第二の絶縁層46を部分的に除去し活性領域AAパターンを定義形成する。ここで、コントロールゲート44はワード線43(その活性領域AAから露出する部分)から形成される。
【0028】
図8はゲート絶縁層を示す平面図、図9は図8の9−9線に沿う断面図である。酸化シリコンからなる第三の絶縁層48をシリコン基板30表面に全面的に形成する。この後、第三の絶縁層48のコントロールゲート44上部及びその側壁に当たる部分のみを残留するように、写真蝕刻でこの第三の絶縁層48を部分的に除去する。ここで、その残留される部分はゲート絶縁層48とする。
【0029】
図10はソース拡散領域を示す平面図、図11は図10の11−11線に沿う断面図である。写真蝕刻で第一の絶縁層42の露出されている領域から複数の第一のコンタクトホール49を形成し、多結晶シリコン層40を部分的に露出させる。ここで、各活性領域AAにそれぞれ二つの第一のコンタクトホール49があり、且つ、該二つの第一のコンタクトホール49はそれぞれ二つのコントロールゲート44の両側に位置する。この後、多結晶シリコン層40の第一のコンタクトホール49底部より露出されている部分にイオン注入を施し、n+ドーピング領域50をソース領域として形成する。
【0030】
図12はウェル多結晶シリコン層(well polysilicon layer)を示す平面図、図13Aと13Bは図12の13−13線に沿う断面図である。先ず、図13Aにおいて、第一のコンタクトホール49を充填し且つソース領域50と電気的に接続するように、ウェル多結晶シリコン層52をシリコン基板30表面に全面的に形成する。この後、写真蝕刻で、ウェル多結晶シリコン層52の第二の絶縁層46を被覆する部分のみを除去する。これにより、ウェル多結晶シリコン層52のパターンが定義形成される。次に、図13Bにおいて、シリコン基板30表面にてパッド酸化層55を全面的に形成し。そして、窒化シリコン層56及び酸化シリコンからなる第四の絶縁層58を順次に形成する。この後、平坦化技術、例えば、化学的機械的研磨(CMP)により該第四の絶縁層58表面を平坦化処理する。
【0031】
図14はビット線を示す平面図、図15Aと15Bは図14の15−15線に沿う断面図である。先ず、図15Aにおいて、第四の絶縁層58と窒化シリコン層56及びパッド酸化層55のそれぞれの一部分、即ち、隣り合うコントロールゲート44同士の間における部分を写真蝕刻で除去することにより、第二のコンタクトホール61を形成してウェル多結晶シリコン層52を部分的に露出させる。この後、イオン注入を施し、ウェル多結晶シリコン層52の第二のコンタクトホール61底部より露出されている部分からn+ドーピング領域53をドレイン領域として形成する。隣り合う二つのコントロールゲート44は該ドレイン領域53を共用する。このようにして、ソース領域50とドレイン領域53の間のチャンネル領域はコントロールゲート44の側壁及びその上部に形成されている「コ」状のチャンネル領域となる。このため、記憶素子の横方向または縦方向における面積の増加がないまま、漏電流を低く抑えることができるほどの適宜のチャンネルの長さを得ることができる。
【0032】
最後、図15Bにおいて、第二のコンタクトホール61を充填するように、第四の絶縁層58表面に伝導層60を堆積する。ここで、第二のコンタクトホール61を充填する一部の伝導層はコンタクトプラグ60bとなる。そして、各活性領域AAにおいてそれぞれ一つの横方向のビット線60aを形成するように、写真蝕刻で第四の絶縁層58表面にある電動層60からビット線60aのパターンを定義形成する。
【0033】
なお、本発明は、ウェル多結晶シリコン層52のパターンを形成する際、各活性領域AAに位置するウェル多結晶シリコン層52を連結しバイアス電圧によりウェル多結晶シリコン層52の電圧を調節するように構成しても良い。
【0034】
本発明の第一の実施例では、深トレンチ32の横方向におけるサイズを従来のそれより大きくしてアレイ状に配列することにより、深トレンチ32の品質が向上し、深トレンチキャパシタの容量が増加される。また、深トレンチキャパシタはトランジスタの下方にて形成され、記憶素子の面積を多く取らないため、記憶素子のサイズを一層縮小することができる。更に、チャンネル領域がコントロールゲート44の側壁及びその上部に沿って形成されるため、記憶素子の横方向または縦方向における面積の増加がないまま、漏電流を低く抑えることができるほどの適宜のチャンネルの長さを得ることができる。
【0035】
第二の実施例について
図16A乃至図24は本発明の第二の実施例に係る深トレンチキャパシタ型DRAM素子の製造プロセスを示す図である。
【0036】
本実施例のDRAM素子はオープンビット線構造に適するものである。ここで、各記憶素子のワード線方向における長さとビット線方向における長さは同様で、深トレンチ32の面積は記憶素子の面積とほぼ同じであるため、各記憶素子の縦型トランジスタと深トレンチキャパシタは各深トレンチ32のスペース内に形成される。
【0037】
先ず、図16A及び図16Bにおいて、第一の実施例に係る深トレンチキャパシタの製造方法により、シリコン基板30は複数のアレイ状に配列する深トレンチ32が形成され、シリコン基板30内の各深トレンチ32の周囲にn+拡散領域36が形成され、深トレンチ32の内壁に沿ってNO誘電層38が形成され、非ドーピング多結晶シリコン層40が各深トレンチ32を充填するように形成され、シリコン基板30表面を全面的に被覆する第一の絶縁層42が形成される。
【0038】
次に、図17A及び図17Bにおいて、第一の絶縁層42表面にn+多結晶シリコン層を形成した後、写真蝕刻でこのn+結晶シリコン層から複数のワード線43のパターンを定義形成する。ここで、各深トレンチ32上方にそれぞれ一つの縦方向のワード43がある。
【0039】
次に、図18A及び図18Bにおいて、第二の絶縁層46をシリコン基板30表面に全面的に形成する。この後、写真蝕刻でこの第二の絶縁層46を部分的に除去し活性領域パターンを定義形成する。ここで、コントロールゲート44は該活性領域のワード線43から形成される。
【0040】
次に、図19A及び図19Bにおいて、シリコン基板30表面に第三の絶縁層48を全面的に堆積する。この後、第三の絶縁層48のコントロールゲート44上部及びその側壁に当たる部分のみを残留するように、写真蝕刻でこの第三の絶縁層48を部分的に除去する。ここで、その残留される部分はゲート絶縁層48とする。
【0041】
次に、図20A及び図20Bにおいて、写真蝕刻で第一の絶縁層42の露出されている領域から複数の第一のコンタクトホール49を形成し、多結晶シリコン層40表面を部分的に露出させる。ここで、各深トレンチ32上方にそれぞれ一つの第一のコンタクトホール49があり、且つ、これらの第一のコンタクトホール49はそれぞれ対応するコントロールゲート44の一方の側に位置する。この後、イオン注入を施し、多結晶シリコン層40の第一のコンタクトホール49底部より露出されている部分からn+ドーピング領域50をソース領域として形成する。
【0042】
次に、図21A及び図21Bにおいて、第一のコンタクトホール49を充填し且つソース領域50と電気的に接続するように、ウェル多結晶シリコン層52をシリコン基板30表面に全面的に形成する。この後、写真蝕刻でウェル多結晶シリコン層52の第二の絶縁層46を被覆する部分のみを除去する。これにより、ウェル多結晶シリコン層52のパターンが定義形成される。
【0043】
次に、第一の実施例による方法に基づいてビット線を形成する(図22A乃至図24参照)。
【0044】
先ず、図22A及び22Bにおいて、シリコン基板30表面にてパッド酸化層55と窒化シリコン層56及び第四の絶縁層58を順次に形成する。この後、第四の絶縁層58表面を平坦化処理する。
【0045】
そして、図23において、第四の絶縁層と窒化シリコン層56及びパッド酸化層55のそれぞれの一部分、即ち、隣り合うコントロールゲート44同士の間における部分を写真蝕刻で除去することにより、第二のコンタクトホール61を形成してウェル多結晶シリコン層52を部分的に露出させる。この後、ウェル多結晶シリコン層52の第二のコンタクトホール61底部より露出されている部分にイオン注入を施し、n+ドーピング領域53をドレイン領域として形成する。これにより、ソース領域50とドレイン領域53の間のチャンネル領域はコントロールゲート44の側壁及びその上部に沿って形成されている「コ」状のチャンネル領域となる。このため、記憶素子の横方向または縦方向における面積の増加がないまま、漏電流を低く抑えることができるほどの適宜のチャンネルの長さを得ることができる。
【0046】
最後、図24において、第二のコンタクトホール61を充填するように、第四の絶縁層58表面に伝導層60を堆積する。ここで、第二のコンタクトホール61を充填する一部の伝導層はコンタクトプラグ60bとなる。そして、各DRAM記憶素子においてそれぞれ一つの横方向のビット線60aが形成されるように、写真蝕刻でこの第四の絶縁層58表面にある電動層60からビット線60aのパターンを形成する。
【0047】
本発明は前記実施例の如く提示されているが、これは本発明を限定するものではなく、当業者は本発明の要旨と範囲内において変形と修正をすることができる。
【0048】
【発明の効果】
前記の通り、深トレンチの横方向におけるサイズを従来のそれより大きくしてアレイ状に配列することにより、深トレンチの品質が向上し、深トレンチキャパシタの容量が増加される。
【0049】
また、深トレンチキャパシタはトランジスタの下方にて形成され、記憶素子の面積を多く取らないため、記憶素子のサイズを一層縮小することができる。
【0050】
更に、チャンネル領域がコントロールゲートの側壁及びその上部に沿って形成されるため、記憶素子の横方向または縦方向における面積の増加がないまま、漏電流を低く抑えることができるほどの適宜のチャンネルの長さを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の深トレンチキャパシタ型DRAM素子を示す断面図である。
【図2A】 本発明の第一の実施例の深トレンチキャパシタ型DRAM素子の構造を示す平面図である。
【図2B】 図2Aの局部の詳細を示す図である。
【図3A】 図2Bの3―3線に沿う断面図であって、本発明の第一の実施例の深トレンチキャパシタ型DRAM素子の製造方法による一部の段階を示す断面図である。
【図3B】 図3Aに示す段階に続く段階を示す断面図である。
【図3C】 図3Bに示す段階に続く段階を示す断面図である。
【図4】 図3Cに示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図5】 図4の5―5線に沿う断面図である。
【図6】 図5に示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図7】 図6の7―7線に沿う断面図である。
【図8】 図7に示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図9】 図8の9―9線に沿う断面図である。
【図10】 図9に示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図11】 図10の11―11線に沿う断面図であり。
【図12】 図11に示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図13A】 図12の13―13線に沿う断面図である。
【図13B】 図13Aに示す段階に続く段階を示す断面図である。
【図14】 図13Bに示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図15A】 図14の15―15線に沿う断面図である。
【図15B】 図15Aに示す段階に続く段階を示断面図である。
【図16A】 図15Bに示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図16B】 図16AのX―X線に沿う断面図である。
【図17A】 図16Bに示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図17B】 図17AのX―X線に沿う断面図である。
【図18A】 図17Bに示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図18B】 図18AのX―X線に沿う断面図である。
【図19A】 図18Bに示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図19B】 図19AのX―X線に沿う断面図である。
【図20A】 図19Bに示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図20B】 図20AのX―X線に沿う断面図である。
【図21A】 図20Bに示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図21B】 図21AのX―X線に沿う断面図である。
【図22A】 図21Bに示す段階に続く段階を示す平面図である。
【図22B】 図22AのX―X線に沿う断面図である。
【図23】 図22Bに示す段階に続く段階を示す断面図である。
【図24】 図23に示す段階に続く段階を示す断面図である。
【符号の説明】
10、30 シリコン基板
11、32 深トレンチ
12、34 柱形領域
13、20、36 n+拡散領域
14 p+電界隔離領域
15 ONO薄膜
16、19 n+多結晶シリコン層
17 遮蔽酸化層
18 ゲート酸化層
22 ビット線金属層
38 NO誘電層
40 多結晶シリコン層
42 第一の絶縁層
43 ワード線
44 コントロールゲート
46 第二の絶縁層
48 第三の絶縁層
49 第一のコンタクトホール
50、53 n+ドーピング領域
52 ウェル多結晶シリコン層
55 パッド酸化層
56 窒化シリコン層
58 第四の絶縁層
60 伝導層
61 第二のコンタクトホール
60a ビット線
60b コンタクトプラグ
AA 活性領域
DT 従来の深トレンチ
Claims (11)
- 基板と、
深トレンチキャパシタと、
第1絶縁層とコントロールゲートと、
ゲート絶縁層と、
ウェル・シリコン層と
を有し、
前記基板がアレイ状に配列する複数の深トレンチを有し、
前記深トレンチキャパシタの各々は、それぞれの前記深トレンチに形成され、
前記各々の深トレンチキャパシタは、前記深トレンチ周囲における前記基板に形成される蓄積電極と、前記深トレンチの内壁に形成されるキャパシタ誘電体材料と、前記深トレンチを充填するキャパシタ部材とを有し、
前記第1絶縁層は、前記基板表面及び前記深トレンチキャパシタを被覆し、また、前記第1絶縁層が前記キャパシタ部材上部の所定の領域を露出させる第一のコンタクトホールを有し、前記キャパシタ部材上部の露出領域に第一のドーピング領域が形成され、
前記コントロールゲートは、前記第1絶縁層を介して、前記深トレンチキャパシタ上方の所定の領域に形成され、前記第一のドーピング領域が前記コントロールゲートの一方側に位置し、
前記ゲート絶縁層は前記コントロールゲートの側壁及び上部を被覆し、
前記ウェル・シリコン層は前記第1絶縁層と前記ゲート絶縁層及び前記キャパシタ部材の露出する表面を被覆し、かつ前記第一のコンタクトホールを充填し、
前記ウェル・シリコン層は、前記コントロールゲートの他方の側に位置する第二のドーピング領域を有する
記憶素子。 - 前記記憶素子は折り返しビット線構造であることを特徴とする請求項1に記載の記憶素子。
- 前記第二のドーピング領域は隣り合うコントロールゲートの共用ドレイン領域として隣り合う深トレンチキャパシタの上方に形成されることを特徴とする請求項2に記載の記憶素子。
- 前記記憶素子はオープンビット線構造であることを特徴とする請求項1に記載の記憶素子。
- 前記第一のドーピング領域及び第二のドーピング領域は前記コントロールゲートのソース及びドレインとすることを特徴とする請求項1に記載の記憶素子。
- 前記第一のドーピング領域と前記第二のドーピング領域との間で、前記ウェル・シリコン層内に、前記コントロールゲートの側壁及び上部に沿って、チャンネル領域が形成されることを特徴とする請求項1に記載の記憶素子。
- アレイ状に配列する複数の深トレンチを有する基板を提供する段階と、
それぞれの前記深トレンチに各々の前記深トレンチキャパシタを形成する段階と、
前記基板表面及び前記深トレンチキャパシタ表面に、前記キャパシタ部材上部の所定の領域を露出させる第一のコンタクトホールを有する第1絶縁層を形成する段階と、
前記キャパシタ部材の露出する領域に第一のドーピング領域を形成する段階と、
前記第1絶縁層表面に、前記深トレンチキャパシタ上方に、前記第一のドーピング領域の一方の側にコントロールゲートを形成する段階と、
前記コントロールゲートの側壁及び上部を被覆するゲート絶縁層を形成する段階と、
前記第1絶縁層と前記ゲート絶縁層を被覆すると共に、前記第一のコンタクトホールを充填するウェル・シリコン層を形成する段階と、
前記ウェル・シリコン層表面に、前記コントロールゲートの他の側におけるウェル・シリコン層表面を露出させる第二のコンタクトホールを有する誘電層形成する段階と、
前記ウェル・シリコン層の露出する表面に第二のドーピング領域を形成する段階とを含み、
前記各深トレンチキャパシタは、それぞれ前記深トレンチ周囲における前記基板に形成される蓄積電極と、前記深トレンチの内壁に形成されるキャパシタ誘電体材料と、前記深トレンチを充填するキャパシタ部材とを有する
記憶素子の製造方法。 - 更に、前記第二のコンタクトホールを充填するように前記誘電層表面に伝導層を形成する段階と、前記誘電層表面の伝導層からビット線パターンを形成する段階とを有することを特徴とする請求項7に記載の記憶素子の製造方法。
- アレイ状に配列する複数の深トレンチを有する基板を提供する段階と、
それぞれの前記深トレンチに各々の前記深トレンチキャパシタを形成する段階と、
前記基板表面及び前記深トレンチキャパシタ表面に、前記キャパシタ部材上部の所定の領域を露出させる第一のコンタクトホールを有する第1絶縁層を形成する段階と、
前記キャパシタ部材の露出される領域に第一のドーピング領域と第二のドーピング領域を形成する段階と、
前記第1絶縁層表面に、前記深トレンチキャパシタ上方に、前記第一のドーピング領域と前記第二のドーピング領域の間にコントロールゲートを形成する段階と、
前記コントロールゲートの側壁及び上部を被覆するようにゲート絶縁層を形成する段階と、
前記第1絶縁層と前記ゲート絶縁層を被覆すると共に前記第一のコンタクトホールを充填するウェル・シリコン層を形成する段階と
を含み
前記各深トレンチキャパシタは、それぞれ前記深トレンチ周囲における前記基板に形成される蓄積電極と、前記深トレンチの内壁に形成されるキャパシタ誘電体材料と、前記深トレンチを充填するキャパシタ部材とを有する
記憶素子の製造方法。 - 更に、前記ウェル・シリコン層表面に誘電層を形成する段階と、前記誘電層表面に伝導層を形成する段階と、前記伝導層にビット線パターンを形成する段階とを有することを特徴とする請求項9に記載の記憶素子の製造方法。
- 前記誘電層は、ライナー酸化層、窒化シリコン層、及び酸化シリコン層からなる誘電体スタック構造を有することを特徴とする
請求項7または9に記載の記憶素子の製造方法。
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