JPH01264256A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01264256A
JPH01264256A JP63091702A JP9170288A JPH01264256A JP H01264256 A JPH01264256 A JP H01264256A JP 63091702 A JP63091702 A JP 63091702A JP 9170288 A JP9170288 A JP 9170288A JP H01264256 A JPH01264256 A JP H01264256A
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JP
Japan
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electrode
substrate
buried
switching transistor
polycrystalline
Prior art date
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Pending
Application number
JP63091702A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigenobu Akiyama
秋山 重信
Genichi Yamazaki
山崎 弦一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/33DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor extending under the transistor

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は−MO3(金属酸化膜半導体)トランジスタと
MOSキャパシタより成るメモリセルから形成されてい
るDRAM (ダイナミック・ランダムアクセスメモリ
)の半導体装置に関するものである。
従来の技術 MO8型DRAMは超高集積素子として現在各所で精力
的な研究開発が行われている。高集積化のための回路技
術、プロセス技術等の工夫がなされておシ、メモリセル
構造も高集積化に伴い改良されてきている( H−Su
nami 、  アイイブ−エムテクニカル ダイジェ
スト(IICDM、Tech。
Dig、)、P、P、 694−697 、19ars
等〕。特に、ごく最近では、従来の二次元的構造に改良
を加えるとともに、S OI (5ilicon On
 In5Jator)構造を一部にとり入れて高集積化
を図っている例もある。即ち、第3図に示すように、p
 −8i (シリコン)層21ムとn−8i層210と
から成る81基板21に形成されている溝に5i022
2を介して埋め込まれた多結晶S1の電極23とn −
8i2層21Bにより蓄積キャパシタを形成し、スイッ
チングトランジスタが5OISi層25人、25Bに形
成されることにより、高集積化を図る試みがなされてい
る。たとえば26ムはn型、25Bはp型チャンネル領
域、26はゲート絶縁膜、27はゲート電極である。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、第3図に示すメモリでは、スイッチング
トランジスタを形成する半導体層は、基板Si1の開口
部21Bをシードとし、堆積した多結晶S1をレーザビ
ーム等のエネルギービームで溶融再結晶化して横方向へ
のラテラルエピタキシーにより形成されるために、再結
晶化の際にシード部が溶融する必要があり、シード部の
大きさや形状に依存して良質の結晶を得る条件が難しく
、また、開口部21Bのn領域からの不純物の拡散を小
さくする条件がきわめて困難になってくる。さらに溝に
形成した蓄積キャパシタの形成工程が複雑であることや
高集積化に対する蓄積キャパシタの構造等改善する必要
がある。
本発明は、蓄積キャパシタとSOIのスイッチングトラ
ンジスタの構造に改良を加えることにより、上記問題点
を解決しようとするものである。
課題を解決するための手段 以上の問題に鑑み、本発明の半導体装置は、半導体基板
または導体基板の一生面の所望の位置に薄い絶縁膜によ
り分離されて埋め込まれた多結晶シリコンまたはシリサ
イドから成る電極を一方の電極とし、前記基板を他方の
電極とした蓄積キャパシタが形成され、前記埋め込まれ
た一方の電極と接続されてかつ前記基板と絶縁分離され
て形成されている半導体層につ〈シ込まれているスイッ
チングトランジスタを有し、前記スイッチングトランジ
スタのソースまたはドレインの電極が前記埋め込まれた
一方の電極と接続され、前記他方の電極がビット線に接
続され、前記スイッチングトランジスタのゲート電極が
ワード線に接続されて成るものである。
作用 本発明によれば、蓄積キャパシタ電極の上面の一部が多
結晶S1島の底面の一部に接触する構造を形成したのち
、レーザビーム等のエネルギービームを走査して照射し
てSi島を再結晶化し、このS OI Si島にスイッ
チングトランジスタを形成できる。したがって、レーザ
照射による再結晶化において埋め込み電極がヒートシン
クとなシ、埋め込み電極に接している多結晶Si島の一
部を未溶融とする条件でレーザを照射し、この未溶融多
結晶SiをシードとしてS1島を再結晶化できるために
、第3図にみられるシード構造の制約すなわちシード部
を少しだけ溶融させ、かつ多結晶S1を良好に溶融再結
晶化すること、及び下層からの不純物の混入等を防止で
きる。そして、本発明の構造により、蓄積キャパシタの
電極として埋め込み多結晶S1又はシリサイドを用いる
ことによりキャパシタ容量を十分大きく保ちつつ高集積
化が図られるとともに、スイッチングトランジスタは、
基板とは完全に絶縁分離された良質のSOI結晶層に形
成されているために浮遊容量も小さく、高性能化が図ら
れる。また基板をシードとする必要もないため基板には
、必ずしもトランジスタ等の能動素子をつくる必要もな
い。したがって基板は良質の単結晶81基板でなくても
よく、さらに基板からの不純物の混入も皆無にでき、簡
単な製法及び構造で良質のSOI単結晶が得られること
になる。
実施例 本発明にかかわる半導体装置の一実施例を第1図に従っ
て説明する。第1図は一実施例の概念断面説明図である
たとえば81基板1に形成されている所望の深さの溝に
多結晶S1もしくは金属シリサイドよりなる埋め込み層
3が8102等の絶縁膜2,2人を介して形成されてい
る。溝10は所望の大きさのメモリセルの蓄積キャパシ
タ電極となるように形成されている。11は多結晶S1
又はシリサイド層で基板1と接続され、電極3と絶縁膜
22介して分離され、基板1と層11とで層3が埋め込
まれている。
さらに、絶縁膜4により絶縁分離されて5oxsi島6
が形成されている。この5OISi島6の底面の一部と
埋め込み層3の上面が埋め込みスルーホール電極12に
より接触しておシ、電気的にも接続している構造となっ
ている。6ム、5Bはソース、ドレイン領域5Gはチャ
ンネル領域である。
6は5i02ゲート絶縁膜、7はゲート電極、8はワー
ド線、9はビット線である。
第1図の構造から明らかなように、埋め込み電極3のほ
ぼ全周に5i022 、2人が形成され、電極3と基板
1ならびに層11との間で蓄積容量が形成されるため、
容量の大きいものが得られる。
すなわち、電極3の下面、上面、側面のほぼ全域が蓄積
容量となるため、寸法の小さい電極3にて大きい容量を
得ることができ、さらに、MOS)ランジスタを電極3
上に形成することができ、微細かつ高速なランダムアク
セスメモリ構造を得ることが可能となる。
次に、5OISi島6を形成する方法の一例を第2図に
従って簡単に説明する。
製造方法を述べると、Si基板1に溝1oを選択的に形
成し、溝1oの内面に5102膜2を形成する。溝1o
内に埋め込み層3を形成し、層3の表面に3102膜2
人を形成し、5i02膜2人ならびに基板1上に多結晶
S1もしくはシリサイド層11を形成する。このように
層11と基板1の構造の中に層3が埋め込まれた状態を
形成することができる。そして層11上に5i024を
形成し、5i024゜層11 、5i022人を選択的
に除去してスルーホール16を形成し、スルーホール1
6の内面の層11の表面に5i022Bを形成し、多結
晶81等の電極12を埋め込む。電極12ならびに51
o24上に多結晶S1をたとえば減圧cvn法にて形成
し、多結晶Si島16とする。S1島16は電極12を
介してそ9底面が埋め込み層3の上面と接触し、基板1
および層11とは絶縁分離されたSi島16が形成され
る。
次ニ、レーザ又は電子ビーム等のエネルギービームLを
適幽な条件で多結晶Si島16に照射しながら矢印の方
向に走査することにより多結晶Si島16を溶融固化せ
しめ、再結晶化して再結晶化Si島6を形成する。こう
して形成される再結晶化Si島6は、第2図の(b)の
平面図に示すように、埋め込み層3上の5i1sBはエ
ネルギービーム照射によっても埋め込み層3を通して基
板1への熱放散が大きいために未溶融となっている。し
たがって、ビーム走査に従って、未溶融5i15Bが核
となって結晶成長が生じ、かつ5i1sBは未溶融のた
めここからの不純物の拡散が生じないため、再結晶化S
1島の6の溶融結晶化部分15ムは品質のよい単結晶と
なる。15Gは結晶粒界の多数入ってAる部分である。
さて、再び第1図に戻り、S OI Si島6の単結晶
となって騎る部分16人(第2図すに示す部分)にスイ
ッチングトランジスタのゲート領域とソースまたはドレ
イン5ム、5Bの接合境界を形成するように、ゲート酸
化膜6.ゲート電極Tを有する構造とする。このとき、
スイッチングトランジスタのソースまたはドレインの一
方の領域の一部と前記埋め込み電極3はスルーホール配
線12を介して結合しておシ、この埋め込み電極3を一
方の電極とし、Si基板1を他方の電極とする蓄積キャ
パシタを構成し、ワード線8とビット線9を有したダイ
ナミックメモリセルとする。基板1としては半導体に限
らず金属又は絶縁物上に金属膜で被覆したものを用いて
もよい。
発明の効果 本発明によれば、基板の蓄積キャパシタ上に、不純物の
不要な混入等のない良好な溶融再結晶化半導体層を形成
することができる。そして、蓄積キャパシタの電極の周
囲の大部分で容量を形成することができ、高性能、高密
度のダイナミックランダムアクセスメモリを提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例にかかわる半導体メモリ装置
の要部断面図、第2図(&)、 Cb)は再結晶化S 
OI Si島形成法の断面および平面図、第3図は従来
の半導体メモリの一例の断面図である。 1・・・・・・81基板、2.2ム、4・・・・・・5
i02 、3・・・・・・埋め込み層、5・・・・・・
再結晶化5OISi島、7・・・・・・ゲート電極、8
・・・・・・ワード線、9・・・・・・ビット線、1o
・・・・・・溝、15・・・・・・多結晶Si島。 特許出願人 工業技術院長 飯 塚 幸 三t−−Si
&板 2.、?4.28.4−5i 02 3・−々MIeSiズ1よ金属 ツリサイド埋め込H層 5− 再結晶比5OrSj収 シ、5g−ソース・トレイン偕戚 父−チャソネル糟戚 6−−−  ケ −  ト  酸 化 膜7 −−  
 七ト  −  ト  電 4418−−−  ワ −
  ド  肩覆 9−−−   ピ  ッ   ト  廠第1図 E’A ll 15A−単結晶部分 15s−一一未j各社非分 15cm−一結晶a界のう鮫スっている部分wc2図 IQ) lO溝 15c  Iba     75A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板または導体基板の一主面の所望の位置に薄い
    絶縁膜により分離されて埋め込まれた多結晶シリコンま
    たはシリサイドから成る電極を一方の電極とし、前記基
    板を他方の電極とした蓄積キャパシタが形成され、前記
    埋め込まれた一方の電極と接続されてかつ前記基板と絶
    縁分離されて形成されている半導体層につくり込まれて
    いるスイッチングトランジスタを有し、前記スイッチン
    グトランジスタのソースまたはドレインの電極が前記埋
    め込まれた一方の電極と接続され、前記他方の電極がビ
    ット線に接続され、前記スイッチングトランジスタのゲ
    ート電極がワード線に接続されて成ることを特徴とする
    半導体装置。
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