JPH02137263A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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Publication number
JPH02137263A
JPH02137263A JP63291458A JP29145888A JPH02137263A JP H02137263 A JPH02137263 A JP H02137263A JP 63291458 A JP63291458 A JP 63291458A JP 29145888 A JP29145888 A JP 29145888A JP H02137263 A JPH02137263 A JP H02137263A
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JP
Japan
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layer
epitaxial semiconductor
semiconductor layer
memory device
silicon
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Application number
JP63291458A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Azuma
浩二 東
Junichi Matsuda
順一 松田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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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
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate

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  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the decrease of threshold voltage caused by electric field concentration, restrain the inverse narrow channel effect, and microminiaturize a memory cell by installing a diffusion region of the sme conductivity type as a channel region on both ends in the width direction of the channel region of an island type epitaxial semiconductor layer. CONSTITUTION:The concentration of a semiconductor substrate 21a is made high, and that of an epitaxial semiconductor layer 21b is made comparatively low; an island type epitaxial semiconductor 21b is formed by isolating a part between grooves 23 with an insulator layer 22. On the peripheral part of the island type epitaxial semiconductor layer 21b, a P<+> type diffusion region 35 is formed, and arranged on the peripheral part where the gate electrode 30 of an MOS transistor functioning as a word line and the island type epitaxial semiconductor layer 21b intersect each other. The P<+> type diffusion region 35 is arranged on the peripheral end of an insulator layer 22 in the width direction of a channel region 28 of the MOS transistor, thereby preventing the decrease of the threshold voltage of a gate oxide film 29 caused by the electric field concentration at the peripheral end. As a result, the increase of current at the peripheral end in the width direction of the channel region 28 caused by electric field concentration can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明はダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ装
置に関し、特にトレンチ型1トランジスタ・1キヤパシ
タ型のメモリセルの高集積化のための改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Field of Industrial Application The present invention relates to a dynamic random access memory device, and more particularly to an improvement for increasing the integration density of a trench type one-transistor/one-capacitor type memory cell.

(ロ)従来の技術 半導体メモリ装置としてのDRAMは高集積化が著しい
が、この高集積化を達成するためには、ダイナミック・
ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)の基本構成要
素であるメモリセルを微細化することが不可欠である。
(b) Conventional technology DRAM as a semiconductor memory device has a remarkable degree of integration, but in order to achieve this high degree of integration, dynamic
It is essential to miniaturize memory cells, which are the basic components of random access memories (DRAMs).

一般にDRAMのメモリセルは1トランジスタと1キヤ
パシタから成り、キャパシタに電荷を蓄積することによ
り、情報の記憶を行なっている。従ってキャパシタの容
量が小さいと回路の誤動作やα線によるソフトエラーな
どが起こりやすくなるため、メモリセルを微細化しても
一定値以上の容量(一般に50fF以上)を確保するこ
とが必要である。このような要求に応えるものとして、
半導体基板に溝を掘り、溝内にキャパシタを形成するト
レンチ型メモリセルが使われ始めている。
Generally, a DRAM memory cell consists of one transistor and one capacitor, and stores information by accumulating charge in the capacitor. Therefore, if the capacitance of the capacitor is small, circuit malfunctions and soft errors due to alpha rays are likely to occur, so even if the memory cell is miniaturized, it is necessary to ensure a capacitance above a certain value (generally 50 fF or more). In response to these demands,
Trench-type memory cells, in which a trench is dug in a semiconductor substrate and a capacitor is formed within the trench, are beginning to be used.

第5図は従来のトレンチ型メモリセルの断面を示すもの
である。・シリコン基板(1)に形成されたシリコンの
溝(3)の側壁に誘電体膜(4)を形成し、電極(ポリ
シリコン)(5)を溝内に埋め込むことによってキャパ
シタを構成する。この構造では、溝の側壁を利用してキ
ャパシタを形成するため、原理的にはメモリセルを縮小
しても、溝を深くすることによってキャパシタ面積を確
保できるため、一定の容量を得ることができる。
FIG. 5 shows a cross section of a conventional trench type memory cell. - A capacitor is constructed by forming a dielectric film (4) on the side wall of a silicon groove (3) formed in a silicon substrate (1) and burying an electrode (polysilicon) (5) in the groove. In this structure, the sidewalls of the trench are used to form a capacitor, so in principle, even if the memory cell is reduced, the capacitor area can be secured by deepening the trench, so a constant capacitance can be obtained. .

しかし、上記の構造のメモリセルは以下の様な欠点を有
している。即ち隣接するメモリセルの溝相互間はフィー
ルド酸化膜(2)によって分離されているものの、この
分離が完全ではないので、溝間隔が狭くなると隣接する
キャパシタの溝相互間の空乏層が互いに近づき、このた
め溝相互間にノーク電流が発生しやすくなる。この結果
セル耐圧や保持特性といったメモリセル特性が劣化する
。従って溝間隔をある一定以上とする必要がある。この
溝相互間のリークは溝が深くなると一層起こりやすくな
る。このように、溝相互の間隔を狭くすることが困難に
なるため、メモリセルの縮小に対して大きな制限となる
。上記の溝間隔を狭く出来る様にする方法として、シリ
コン基板(1)の不純物濃度を高くして、空乏層の拡が
りを押さえ、リーク電流を発生しにくくする方法がある
が、高濃度化すると、同じシリコン基板上に形成するト
ランジスタのしきい値電圧が高くなりすぎる、接合耐圧
が低下するといった問題がありおのずと限界がある。更
に従来のトレンチ型メモリセルはα線によるソフトエラ
ーに対して本質的に弱いという欠点を有している。
However, the memory cell having the above structure has the following drawbacks. That is, although the trenches of adjacent memory cells are separated by the field oxide film (2), this separation is not perfect, so as the trench spacing becomes narrower, the depletion layers between the trenches of adjacent capacitors approach each other. Therefore, a nok current is likely to occur between the grooves. As a result, memory cell characteristics such as cell breakdown voltage and retention characteristics deteriorate. Therefore, it is necessary to set the groove spacing to a certain value or more. This leakage between grooves becomes more likely to occur as the grooves become deeper. In this way, it becomes difficult to narrow the distance between the trenches, which poses a major restriction on the reduction of memory cells. As a method for narrowing the above-mentioned trench spacing, there is a method of increasing the impurity concentration of the silicon substrate (1) to suppress the expansion of the depletion layer and make it difficult to generate leakage current. There are problems such as an excessively high threshold voltage of transistors formed on the same silicon substrate and a reduction in junction breakdown voltage, which naturally has limitations. Furthermore, conventional trench type memory cells have the disadvantage of being inherently vulnerable to soft errors caused by alpha rays.

以上要するに、従来のトレンチ型メモリは、溝相互間の
リーク電流に伴なうセル特性の劣化という問題があり、
これを避けようとすると互いに隣接するメモリセルの溝
相互の間隔を大きくする必要があり、メモリセルの縮小
に対して大きな制限となっていること、ならびにα線に
よるソフトエラーに対する耐性が弱いことといった欠点
を有している。
In summary, conventional trench memory has the problem of deterioration of cell characteristics due to leakage current between trenches.
In order to avoid this, it is necessary to increase the distance between the grooves of adjacent memory cells, which is a major restriction on the reduction of memory cells, and the resistance to soft errors caused by alpha rays is weak. It has its drawbacks.

そこで特開昭63−158867号公報では、従来のト
レンチ型メモリセルの欠点を除去し、超高集積化ないし
は高密度化を一層進め得る半導体メモリ装置が提案され
ている。
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 158867/1983 proposes a semiconductor memory device that eliminates the drawbacks of the conventional trench type memory cell and can further promote ultra-high integration or high density.

第6図A−Fはこのメモリの製造の各工程における状態
を示す断面図である。
FIGS. 6A to 6F are cross-sectional views showing states at each step of manufacturing this memory.

まず、第6図Fを参照して、このメモリの構造を説明す
る。図示のように、このメモリはトレンチ型のDRAM
であり、不純物を高濃度に含む半導体、例えばP1型シ
リコンの基板(1a)と、上記基板(1a)上にエピタ
キシャル成長により形成されたエピタキシャル半導体層
、例えばPシリコン層(1b)と、エピタキシャル層(
1b)を互いに分離して、エピタキシャル層(1b)を
島状の部分に分ける絶縁体層例えばシリコン酸化膜(2
)と、エピタキシャル層(lb)を貫通し、基板(1a
)中まで延びた溝(3)と、溝(3)の側壁に形成され
たキャパシタ(13)とを備えている。このキャパシタ
(13)は溝(3)の側壁に形成された誘電体膜(4)
と、その上に形成された上部電極(5)とを備えている
First, the structure of this memory will be explained with reference to FIG. 6F. As shown in the figure, this memory is a trench-type DRAM.
A substrate (1a) of a semiconductor containing a high concentration of impurities, for example P1 type silicon, an epitaxial semiconductor layer (1b) formed by epitaxial growth on the substrate (1a), for example a P silicon layer (1b), and an epitaxial layer (1b) formed by epitaxial growth on the substrate (1a).
1b) from each other and divides the epitaxial layer (1b) into island-like parts, such as an insulating layer such as a silicon oxide film (2
), through the epitaxial layer (lb), and through the substrate (1a
) A groove (3) extending into the groove (3) and a capacitor (13) formed on the side wall of the groove (3). This capacitor (13) has a dielectric film (4) formed on the side wall of the groove (3).
and an upper electrode (5) formed thereon.

キャパシタ(13〉はソース及びドレインを構成するN
型の拡散層(9)、上記ソース・ドレイン間のチャンネ
ル上にゲート酸化膜(6)を介して形成されたゲート電
極(ワードラインを兼ねる)(8)で形成されるMOS
トランジスタを介し、コンタクト孔(11)によってビ
ットライン(12)に接続されている。キャパシタ(1
3)の上部電極(5)は、他のメモリセルのゲート電極
を兼ねるワードライン(8)とシリコン酸化膜(7)に
よって絶縁きれ、また層間絶縁膜(10)によってビッ
トライン等から絶縁されている。
The capacitor (13) is N that constitutes the source and drain.
A MOS formed of a type diffusion layer (9) and a gate electrode (also serving as a word line) (8) formed on the channel between the source and drain via a gate oxide film (6).
It is connected to the bit line (12) by a contact hole (11) via a transistor. Capacitor (1
The upper electrode (5) of 3) is insulated by the word line (8), which also serves as the gate electrode of other memory cells, and the silicon oxide film (7), and is also insulated from the bit line, etc. by the interlayer insulating film (10). There is.

次に第6図A−Fを参照して上記のメモリの製造方法の
一例を説明する。まず、P型の不純物を5 X 10 
” 〜5 X 10 ”/am’の高濃度に含むシリコ
ン基板(1a)上にCVD法によりシリコン酸化膜(2
)を全面に1〜2μm堆積した後リソグラフィ技術によ
り素子分離領域となる所にシリコン酸化膜のパターン(
2)を形成する(第1図A)。
Next, an example of a method for manufacturing the above memory will be described with reference to FIGS. 6A to 6F. First, add P-type impurities to 5 x 10
A silicon oxide film (2
) is deposited to a thickness of 1 to 2 μm over the entire surface, and then a silicon oxide film pattern (
2) (Fig. 1A).

次に第1図Bの様に前記シリコン酸化膜(2)をマスク
として、シリコン酸化膜(2)の開孔部を埋め込む形で
、P型の不純物を1〜10 X 10 ”7cm”の濃
度に含む単結晶シリコン層(1b)をシリコン酸化膜(
2)の膜厚と同程度の厚さ(1〜2μm)に選択的にエ
ピタキシャル成長させる。ここまでの工程によって、高
濃度シリコン基板(1a)上に素子を形成するシリコン
層(エピタキシャル・シリコン層)(lb)がシリコン
酸化膜(2)によって側面が完全に分離されて島状の部
分に分けられた構造が形成される。これは選択エピタキ
シャル成長分離法と言われている技術である。
Next, using the silicon oxide film (2) as a mask, as shown in FIG. The single crystal silicon layer (1b) contained in the silicon oxide film (
The film is selectively epitaxially grown to a thickness (1 to 2 μm) similar to the film thickness of 2). Through the steps up to this point, the silicon layer (epitaxial silicon layer) (lb) that forms the device on the high-concentration silicon substrate (1a) has its sides completely separated by the silicon oxide film (2) and becomes an island-like part. A separated structure is formed. This is a technique called selective epitaxial growth separation method.

次にリングラフィ技術によってパターンニングされたシ
リコン酸化膜及びシリコン窒化膜をマスクとして、反応
性スパッタエツチング法によりシリコンをエツチングし
エピタキシャル・シリコン層(1b)を貫通し、下部の
高濃度シリコン基板中まで達する深さ3〜6μmの溝(
3)を形成する(第1図C)。次に溝(3)の表面を化
学エツチングや犠牲酸化し表面を清浄化した後、100
〜200人程度の薄いシリコン酸化膜或は50〜100
人程度の薄いシリコン酸化膜と50〜100人程度の薄
いシリコン窒化膜からなる複合膜等のキャパシタ誘電体
膜(4)を形成する。次に、不純物をドープした多結晶
シリコン膜<5)を堆積し、溝(3)を埋め込み、更に
エッチバック法により多結晶ジノコン膜(5)表面を平
坦化し、この後多結晶シリコン膜(5)をリソグラフィ
技術によりパターンニングし上部電極り5)を形成する
ことによってトレンチキャパシタ(13〉を形成する(
第1図D)。
Next, using the silicon oxide film and silicon nitride film patterned by phosphorography technology as a mask, the silicon is etched by reactive sputter etching to penetrate the epitaxial silicon layer (1b) and into the high concentration silicon substrate below. Grooves with a depth of 3 to 6 μm (
3) is formed (Fig. 1C). Next, after cleaning the surface of the groove (3) by chemical etching or sacrificial oxidation,
~200 thin silicon oxide film or 50-100
A capacitor dielectric film (4) such as a composite film consisting of a silicon oxide film as thin as a person's thickness and a silicon nitride film as thin as a 50 to 100 people is formed. Next, a polycrystalline silicon film (5) doped with impurities is deposited to fill the groove (3), and the surface of the polycrystalline silicon film (5) is flattened by an etch-back method. ) is patterned using lithography technology to form an upper electrode layer 5), thereby forming a trench capacitor (13) (
Figure 1 D).

この後第1図Eに示す様にトランジスタのゲート酸化膜
(6)を150〜300人の厚さに形成し、更にポリサ
イド膜(8)(多結晶シリコン上にMoやWなどのシリ
サイドを乗せたもの)を堆積し、リソグラフィ技術によ
りパターンニングを行ないゲート電極とワードライン配
線とを兼ねた層(8)を形成する。尚ポリサイドの代わ
りにシリサイド或は多結晶シリコンを使うことも可能で
ある。しかる後第1図Fに示す如く通常の技術により、
トランジスタのソース、及びドレインとなるN型の拡散
層(9〉、PSG+BPSG等の層間絶縁膜<10)、
コンタクト孔(11)、ビットライン用のアルミニウム
或はアルミニウム合金等のメタル配線(12)、更に図
示していないが公知の技術により保護膜を形成し、半導
体メモリ装置を完成きせる。
After this, as shown in Figure 1E, a transistor gate oxide film (6) is formed to a thickness of 150 to 300 nm, and then a polycide film (8) (silicide such as Mo or W is placed on polycrystalline silicon). A layer (8) serving as a gate electrode and word line wiring is formed by depositing a layer (8) and patterning it using lithography technology. Note that it is also possible to use silicide or polycrystalline silicon instead of polycide. Thereafter, as shown in Fig. 1F, by the usual technique,
N-type diffusion layer that becomes the source and drain of the transistor (9>, interlayer insulating film such as PSG + BPSG <10),
A contact hole (11), a metal wiring (12) made of aluminum or aluminum alloy for a bit line, and a protective film (not shown) using a known technique are formed to complete the semiconductor memory device.

(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら斯上した改良された半導体メモリ装置にお
いてもゲート電極(8)と交叉するシリコン層(1b)
の島状の部分の端部で逆狭チャンネル効果を生じるおそ
れがある。逆狭チャンネル効果とは、ゲート電極(8)
からの電界がゲート電極(8)下のシリコン層(1b)
の島状の部分の端部に集中し、チャンネル領域の中央部
に比べて端部でのしきい値電圧が低下し、チャンネル幅
を狭くするとMOSトランジスタとしてのしきい値電圧
が低下する現象である。
(c) Problems to be Solved by the Invention However, even in the above-mentioned improved semiconductor memory device, the silicon layer (1b) intersects with the gate electrode (8).
There is a risk that an inverse narrow channel effect may occur at the end of the island-like portion. The reverse narrow channel effect refers to the gate electrode (8)
The electric field from the silicon layer (1b) under the gate electrode (8)
This is a phenomenon in which the threshold voltage is concentrated at the edges of the island-like part of the channel region, and the threshold voltage at the edges is lower than that at the center of the channel region, and when the channel width is narrowed, the threshold voltage as a MOS transistor decreases. be.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は斯上した問題点に鑑みてなされ、島状のエピタ
キシャル半導体層の周端にチャンネル領域と同導電型の
拡散領域を設けることにより、従来の問題点を大幅に改
善した半導体メモリ装置を実現するものである。
(d) Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and solves the conventional problems by providing a diffusion region of the same conductivity type as the channel region at the peripheral edge of the island-shaped epitaxial semiconductor layer. The present invention is intended to realize a semiconductor memory device that has greatly improved these points.

(*)作用 本発明に依れば、島状のエピタキシャル半導体層の少く
ともチャンネル領域の幅方向の両端にチャンネル領域と
同一導電型の拡散領域を設けることにより、チャンネル
領域の幅方向の両端での電界の集中によるしきい値電圧
の低下を防止し、逆狭チャンネル効果を抑制し℃メモリ
セルの微細化を実現できる。
(*) Effect According to the present invention, diffusion regions of the same conductivity type as the channel region are provided at least at both ends of the channel region in the width direction of the island-shaped epitaxial semiconductor layer. It is possible to prevent the threshold voltage from decreasing due to the concentration of the electric field, suppress the reverse narrow channel effect, and realize the miniaturization of °C memory cells.

(へ)実施例 本発明に依る半導体メモリ装置の一実施例を第1図乃至
第4図を参照して詳述する。第1図は本発明の半導体メ
モリ装置の上面図であり、第2図および第3図は第1図
のI−II線および■−■線の断面図である。
(F) Embodiment An embodiment of a semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a top view of the semiconductor memory device of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views taken along line I-II and line ■-■ in FIG. 1.

本発明の半導体メモリ装置はトレンチ型のDRAMであ
り、不純物を高濃度に含む半導体、例えばP+型シリコ
ン基板(21a)と、この基板(21a)上にエピタキ
シャル層、例えばP−型シリコン層(21b)と、エピ
タキシャル層(21b)を島状の部分に分恕する絶縁体
層、例えばシリコン酸化膜(22)と、エピタキシャル
層(21b)を貫通し、基板(21a)中まで達する溝
<23)と、溝<23)の側壁に形成されたキャパシタ
〈24)とを備えている。このキャパシタ(24)は溝
(23)の側壁に形成された誘電体膜(25)と、その
上に形成された上部電極(26)とを備えている。
The semiconductor memory device of the present invention is a trench type DRAM, and includes a semiconductor containing a high concentration of impurities, such as a P+ type silicon substrate (21a), and an epitaxial layer, such as a P− type silicon layer (21b), on this substrate (21a). ), an insulator layer that divides the epitaxial layer (21b) into island-like parts, such as a silicon oxide film (22), and a groove <23) that penetrates the epitaxial layer (21b) and reaches into the substrate (21a). and a capacitor <24) formed on the side wall of the groove <23). This capacitor (24) includes a dielectric film (25) formed on the side wall of the groove (23) and an upper electrode (26) formed thereon.

キャパシタ<24)はソース及びドレインを構成するN
lの拡散層(27)、このソース・ドレイン間のチャン
ネル領域(28)上にゲート酸化膜(29)を介して形
成きれたゲート電極(ワードラインを兼ねる)<30)
で形成されるMOSトランジスタを介し、コンタクト孔
(31)によりビットライン(32)に接続されている
。キャパシタ(24)の上部電極(26)は、他のメモ
リセルのゲート’を極を兼ねるワードライン(30)と
シリコン酸化膜(33)によって絶縁され、また層間絶
縁膜(34)によってビットライン(32)等から絶縁
されている。
The capacitor <24) constitutes the source and drain.
gate electrode (also serves as a word line) formed on the channel region (28) between the source and drain via the gate oxide film (29)
It is connected to the bit line (32) through a contact hole (31) through a MOS transistor formed by. The upper electrode (26) of the capacitor (24) is insulated by a silicon oxide film (33) and a word line (30) which also serves as the gate' of another memory cell, and is insulated from the bit line (33) by an interlayer insulating film (34). 32) etc.

本発明の特徴とする点は島状のエピタキシャル半導体層
(21b)の周辺に設けたP″型の拡散領域(35)に
ある。このP″型の拡散領域(35)は第1図に斜線で
示す如く、ワードラインとして働<MOSトランジスタ
のゲート電極(30)と島状のエピタキシャル半導体層
(21b>の交叉する周端部に少くとも必ず設けられる
。このPゝ型の拡散領域(35)は第3図からも明白な
様にMOSトランジスタのチャンネル領域り28)の幅
方向の絶縁体層(22)との周端に設けられ、周端での
電界の集中によるゲート酸化膜(29)のしきい値電圧
の低下を防止している。従って本発明の構造に依れば、
チャンネル領域〈28)の幅方向の周端での電界の集中
による電流の1加を防止し、MOSトランジスタを微細
化しても逆狭チャンネル効果によるスレッショルド電位
の低下を防止できる。
The feature of the present invention lies in the P'' type diffusion region (35) provided around the island-shaped epitaxial semiconductor layer (21b).This P'' type diffusion region (35) is shown in FIG. As shown in , this P type diffusion region (35) is always provided at least at the peripheral edge where the gate electrode (30) of the MOS transistor intersects with the island-shaped epitaxial semiconductor layer (21b). As is clear from FIG. 3, the channel region (28) of the MOS transistor is provided at the peripheral edge of the insulator layer (22) in the width direction, and the gate oxide film (29) is formed due to concentration of electric field at the peripheral edge. This prevents the threshold voltage from decreasing. Therefore, according to the structure of the present invention,
It is possible to prevent the addition of current due to the concentration of electric field at the peripheral edge in the width direction of the channel region (28), and to prevent the threshold potential from decreasing due to the reverse narrow channel effect even if the MOS transistor is miniaturized.

次に第4図A乃至第4図工を参照して本発明に依る半導
体メモリ装置の製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4D.

まず、第4図Aに示す如く、P型の不純物を5×101
″w 5 X I Q ”/cm’の高濃度に含むシリ
コン基板(21m)上にCVD法によりシリコン酸化膜
(22)を全面に1〜2μm堆積した後リングラフィ技
術により素子分離領域となる所にシリコン酸化膜のパタ
ーン(22)を形成する。
First, as shown in Figure 4A, 5×101 P-type impurities were added.
A silicon oxide film (22) with a thickness of 1 to 2 μm is deposited on the entire surface by CVD on a silicon substrate (21 m) containing a high concentration of ``w 5 A silicon oxide film pattern (22) is then formed.

次に第4図Bの様に前記シリコン酸化膜(22)をマス
クとして、シリコン酸化膜(22)の開孔部を埋め込む
形で、P型の不純物を1〜l0XIO16/Cm”の濃
度に含む単結晶シリコン層(21b)をシリコン酸化膜
(22)の膜厚と同程度の厚さ(1〜2μm)に選択的
にエピタキシャル成長させる。ここまでの工程によって
、高濃度シリコン基板(21a)上に素子を形成するシ
リコン層(エピタキシャル・シリコン層) (21b)
がシリコン酸化膜(22)によって側面が完全に分離さ
れて島状の部分に分けられた構造が形成される。これは
選択エピタキシャル成長分離法と言われている技術であ
る。
Next, using the silicon oxide film (22) as a mask, as shown in FIG. A single-crystal silicon layer (21b) is selectively epitaxially grown to a thickness (1 to 2 μm) similar to that of the silicon oxide film (22). Through the steps up to this point, Silicon layer (epitaxial silicon layer) that forms the element (21b)
However, the side surfaces are completely separated by the silicon oxide film (22) to form a structure divided into island-like parts. This is a technique called selective epitaxial growth separation method.

次に第4図Cに示す如く、エピタキシャル9977層(
21b)表面を窒化する。即ち、1050”C1NH$
プラズマ雰囲気中でエピタキシャルシリコンlit (
21b)表面の窒化して約100人のシリコン窒化膜(
36)を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, 9977 epitaxial layers (
21b) Nitriding the surface. That is, 1050”C1NH$
Epitaxial silicon lit (
21b) The surface is nitrided to form a silicon nitride film of about 100 layers (
36).

次に第4図りに示す如く、シリコン窒化膜(36)をマ
スクとしてシリコン酸化膜(22)を選択的に混酸によ
りウェットエツチングして約2000人の段差を形成す
る。この結果、シリコン酸化膜(22)に隣接するエピ
タキシャル9977層(21b)の側面が表面から約2
000人の深さまで露出される。
Next, as shown in the fourth diagram, using the silicon nitride film (36) as a mask, the silicon oxide film (22) is selectively wet-etched with a mixed acid to form about 2000 steps. As a result, the side surface of the epitaxial 9977 layer (21b) adjacent to the silicon oxide film (22) is approximately 2
000 people are exposed to the depth.

次に第4図Eに示す如く、全面にボロンシリケートグラ
ス(BSG)層り37)を付着し、約875℃で30分
間の低温アニールを行なう。この結果、側面を露出した
エピタキシャルシリコン層(21b>からボロンが拡散
され、約0.3μmの幅にP+型の拡散領域(35)が
形成される。この拡散領域(35)はチャンネル領域(
28)と接するシリコン酸化膜(22)との間に形成さ
れ、しきい値電圧の低下を防止する。その後、ボロンシ
リケートグラス層(37)およびシリコン窒化膜り36
)はケミカルエツチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 4E, a boron silicate glass (BSG) layer 37) is deposited on the entire surface, and low temperature annealing is performed at about 875 DEG C. for 30 minutes. As a result, boron is diffused from the epitaxial silicon layer (21b) whose side surfaces are exposed, forming a P+ type diffusion region (35) with a width of about 0.3 μm.This diffusion region (35) is a channel region (
28) and the silicon oxide film (22) in contact with the silicon oxide film (22) to prevent a decrease in threshold voltage. After that, a boron silicate glass layer (37) and a silicon nitride film layer 36 are formed.
) is removed by chemical etching.

次に第4図Fに示す如く、リソグラフィ技術によってパ
ターンニングされたシリコン酸化膜およびシリコン窒化
膜をマスクとして、反応性スバ・ノタエッチング法によ
りシリコンをエツチングしエピタキシャル・シリコン層
(21b)を貫通し、下部の高濃度シリコン基板中まで
達する深さ3〜6μmの溝り23)を形成する。
Next, as shown in FIG. 4F, using the silicon oxide film and silicon nitride film patterned by lithography as a mask, the silicon is etched by reactive substrate etching to penetrate the epitaxial silicon layer (21b). , a groove 23) having a depth of 3 to 6 μm is formed that reaches into the lower high-concentration silicon substrate.

次に第4図Gに示す如く、溝(23)の表面を化学エツ
チングや犠牲酸化し表面を清浄化した後、100〜20
0人程度の薄いシリコン酸化膜或は50〜100人程度
の薄いシリコン酸化膜と50〜100人程度の薄いシリ
コン窒化膜からなる複合膜等のキャパシタ誘電体膜(2
5)を形成する0次に、不純物をドープした多結晶シリ
コン膜(26〉を堆積し、溝(23)を埋め込み、更に
エッチバック法により多結晶シリコン膜(26)表面を
平坦化し、この後多結晶シリコン膜<26)をリソグラ
フィ技術によりパターンニングし上部電極(26)を形
成することによってトレンチキャパシタ(23)を形成
する。
Next, as shown in FIG. 4G, after cleaning the surface of the groove (23) by chemical etching or sacrificial oxidation,
Capacitor dielectric film (2
5) Next, a polycrystalline silicon film (26) doped with impurities is deposited, the groove (23) is filled, and the surface of the polycrystalline silicon film (26) is flattened by an etch-back method. A trench capacitor (23) is formed by patterning the polycrystalline silicon film <26) by lithography to form an upper electrode (26).

この後第4図Hに示す如く、MOSトランジスタのゲー
ト酸化膜(29)を150〜300人の厚さに形成し、
更にポリサイド膜(30) (多結晶シリコン上にMO
+Wなどのシリサイドを乗せたもの)を堆積し、リソグ
ラフィ技術によりパターンニングを行ないゲート電極と
ワードライン配線とを兼ねた層(30)を形成する。尚
ポリサイドの代わりにシリサイド或は多結晶シリコンを
使うことも可能である。
Thereafter, as shown in FIG. 4H, a gate oxide film (29) of the MOS transistor is formed to a thickness of 150 to 300 mm.
Furthermore, polycide film (30) (MO on polycrystalline silicon)
A layer (30) containing silicide such as +W is deposited and patterned using lithography to form a layer (30) that serves as both a gate electrode and a word line wiring. Note that it is also possible to use silicide or polycrystalline silicon instead of polycide.

しかる後第1図■に示す如く、通常の技術によりMOS
トランジスタのソースおよびドレインとなるN型の拡散
層(27)、PSGやBPSG等の眉間絶縁膜(34)
、コンタクト孔(31)、ビットライン用のアルミニウ
ム或はアルミニウム合金等のメタル配線(32)、更に
図示していないが公知の技術により保護膜を形成し、半
導体メモリ装置を完成きせる。
After that, as shown in Figure 1 ■, the MOS
N-type diffusion layer (27), which becomes the source and drain of the transistor, and an insulating film between the eyebrows such as PSG or BPSG (34)
, a contact hole (31), a metal wiring (32) made of aluminum or aluminum alloy for a bit line, and a protective film (not shown) using a known technique to complete the semiconductor memory device.

(ト)発明の効果 上述した如く本発明に依れば、半導体基板(21a)を
高濃度とし、エピタキシャル半導体層(21b)を比較
的低濃度とし、分離のための絶縁体層(22)で溝(2
3)間を分離しているので、溝(23)相互間の間隔を
せばめてもリーク電流を抑制でき、メモリセルを高密度
にできる。
(G) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the semiconductor substrate (21a) has a high concentration, the epitaxial semiconductor layer (21b) has a relatively low concentration, and the insulating layer (22) for isolation has a high concentration. Groove (2
3) Since the grooves (23) are separated from each other, leakage current can be suppressed even if the distance between the grooves (23) is narrowed, and memory cells can be made at high density.

また絶縁体層(22)で囲まれたエピタキシャル半導体
層(21b)の周囲、少くともゲート電極(30)下部
分にはP+型の拡散領域(35)を形成しているので、
メモリセルを形成するスイッチングMOSトランジスタ
のチャンネル幅を縮小しても逆狭チャンネル効果を抑制
でき、更にメモリセルの微細化が実現される。
Furthermore, since a P+ type diffusion region (35) is formed around the epitaxial semiconductor layer (21b) surrounded by the insulator layer (22), at least in the lower part of the gate electrode (30),
Even if the channel width of the switching MOS transistor forming the memory cell is reduced, the reverse narrow channel effect can be suppressed, and further miniaturization of the memory cell can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に依る半導体メモリ装置を説明する上面
図、第2図および第3図は第1図のm −I線および■
−■線断面図、第4図A乃至第4図Iは本発明に依る半
導体メモリ装置の製造方法を説明する断面図、第5図は
従来の半導体メモリ装置を説明する断面図、第6図A乃
至第6図Fは従来の改良された半導体メモリ装置の製造
方法を説明する断面図である。
FIG. 1 is a top view illustrating a semiconductor memory device according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are the m-I line and
4A to 4I are sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, FIG. 5 is a sectional view illustrating a conventional semiconductor memory device, and FIG. FIGS. 6A to 6F are cross-sectional views illustrating a conventional method of manufacturing an improved semiconductor memory device.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一導電型で高不純物濃度の半導体基板と前記基板
上にエピタキシャル成長により形成された一導電型のエ
ピタキシャル半導体層と前記エピタキシャル半導体層を
互いに島状に分離する絶縁体層と前記島状のエピタキシ
ャル半導体層に形成されるメモリセルとを具備する半導
体メモリ装置において、 前記絶縁体層と接する前記島状のエピタキシャル半導体
層の周辺に一導電型の拡散領域を設け、逆狭チャンネル
効果を抑制することを特徴とする半導体メモリ装置。
(1) A semiconductor substrate of one conductivity type with a high impurity concentration, an epitaxial semiconductor layer of one conductivity type formed by epitaxial growth on the substrate, an insulator layer that separates the epitaxial semiconductor layer from each other in an island shape, and the island-shaped In a semiconductor memory device comprising a memory cell formed in an epitaxial semiconductor layer, a diffusion region of one conductivity type is provided around the island-shaped epitaxial semiconductor layer in contact with the insulator layer to suppress a reverse narrow channel effect. A semiconductor memory device characterized by:
(2)前記拡散領域はメモリセルのスイッチングMOS
トランジスタのゲート電極の両端に設けることを特徴と
する請求項1項記載の半導体メモリ装置。
(2) The diffusion region is a switching MOS of a memory cell.
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is provided at both ends of a gate electrode of the transistor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0720218A2 (en) * 1994-12-08 1996-07-03 Siemens Aktiengesellschaft Methods for reducing anomalous narrow channel effect in trench-bounded buried-channel p-MOSFETS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0720218A2 (en) * 1994-12-08 1996-07-03 Siemens Aktiengesellschaft Methods for reducing anomalous narrow channel effect in trench-bounded buried-channel p-MOSFETS
EP0720218A3 (en) * 1994-12-08 1998-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Methods for reducing anomalous narrow channel effect in trench-bounded buried-channel p-MOSFETS

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