JPH0221653A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH0221653A
JPH0221653A JP63170689A JP17068988A JPH0221653A JP H0221653 A JPH0221653 A JP H0221653A JP 63170689 A JP63170689 A JP 63170689A JP 17068988 A JP17068988 A JP 17068988A JP H0221653 A JPH0221653 A JP H0221653A
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gate insulating
insulating film
semiconductor device
transistor
gate
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    • HELECTRICITY
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    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
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Abstract

PURPOSE:To obtain a device of a high integration degree like a 16MDRAM capable of operation by application of external power supply voltage, by making two or more kinds of gate insulating films with different thicknesses exist, and making the total area of the thinnest insulating films among the gate insulating films of a MOS transistor larger than the total area of the thickest insulating films. CONSTITUTION:A first gate insulating film for the capacitor of a DRAM memory cell formed by a transistor and a capacitor is formed, and a first gate electrode for the capacitor is formed on the insulating film. A second gate insulating film of a first MOS transistor performing ON-OFF operation except the switching transistor of a DRAM memory cell is formed, and a second gate electrode is formed on the insulating film. After that, a third gate insulating film of a second MOS transistor performing ON-OFF operation except the switching transistor of the DRAM memory cell is formed more thickly than the second insulating gate film, and a third gate electrode is formed on the insulating film.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ
に関し、特に16MDRAM等の0.5μm程度のデザ
インルールを有するDRAMの構造を含む半導体装置お
よびその製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a dynamic random access memory, and in particular to a semiconductor including a DRAM structure having a design rule of about 0.5 μm, such as a 16M DRAM. The present invention relates to a device and a method for manufacturing the same.

(従来の技術) ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリの集積化は
、3年に4倍のペースで進み、今やIMbitのD R
A Mが量産されるに至っている。
(Prior technology) The integration of dynamic random access memory has progressed at a rate of four times every three years, and now IMbit's D R
AM is now in mass production.

このままのペースで進むと、6年後には、16MDRA
Mが量産されることになる。そこで現在、いろいろなと
ころで16MDRAMの基礎検討が進められている。
If we continue at this pace, in 6 years we will have 16 MDRA.
M will be mass produced. Therefore, basic studies on 16MDRAM are currently underway in various places.

16MDRAMを実現するためには、メモリセルの大き
さを前の世代の4MDRAMの約]/2〜1/3程度に
する必要がある。
In order to realize a 16M DRAM, it is necessary to reduce the size of the memory cell to about 1/2 to 1/3 of that of the previous generation 4M DRAM.

4MbitDRAMのセルの一例としてトレンチ・セル
がある。第3図に従来例として、セルの断面図を示す。
A trench cell is an example of a 4 Mbit DRAM cell. FIG. 3 shows a sectional view of a cell as a conventional example.

セルチャージ毒(容量と電圧の積)を保存してかつ、セ
ル面積を1/2〜1/3に縮小するための手段としてト
レンチ溝を深くし、ゲート酸化膜を薄くする方法がある
。セルチャージ量を保存することの目的は、動作のマー
ジンを充分補償することであり、64Kb i tから
IMbitに至ってもほぼ、200フエムト・クーロン
のチャージ量は保存されている。
As a means of preserving cell charge poison (product of capacitance and voltage) and reducing the cell area to 1/2 to 1/3, there is a method of deepening the trench groove and thinning the gate oxide film. The purpose of preserving the cell charge amount is to sufficiently compensate the operation margin, and even from 64 Kbit to IMbit, the charge amount of approximately 200 femtocoulombs is preserved.

しかしながら、キャパシタ酸化膜を単純に薄くしてしま
うとセルへの書込み電圧により、短時間でゲート酸化膜
が破壊してしまう。つまり、4 M D RA Mでは
、キャパシタ絶縁膜には、外部電圧(Vc c )の1
/2だけの電圧が100人の酸化膜に印加されるように
なっており、充分な信頓性を補償できているが、16M
DRAMで、例えば50人の酸化膜をキャパシタ絶縁膜
として採用する時には、外部電圧(Vcc)を例えば4
MDRAMの5Vに保存した場合、酸化膜に印加される
電界は、4MDRAMの2.5MV/cmから、5 M
 V / c mに上昇してしまい、上述したように短
時間で酸化膜が破壊してしまう。そこでセルには、5V
より低い電圧を印加する方向での検討か進められている
。また一方、周辺回路を構成するMOSトランジスタの
点からもアクセスタイムを速くするために、MOSトラ
ンジスタのコンダクタンスを増加させる必要があり、ト
ランジスタのゲート酸化膜としては、4MDRAMの2
00人から120人程度まで薄膜化する必要がある。つ
まり、トランジスタの点からも外部電圧を5Vにしてい
たのでは4MDRAMの2.5MV/cmから4.2M
V/cmと酸化膜に印加される電界は強くなり、外部電
源電圧の低正比が望まれる。
However, if the capacitor oxide film is simply made thinner, the gate oxide film will be destroyed in a short time due to the write voltage applied to the cell. In other words, in a 4M DRAM, the capacitor insulating film has a voltage of 1 of the external voltage (Vcc).
/2 voltage is applied to the oxide film of 100 people, which ensures sufficient reliability, but the voltage of 16M
In a DRAM, when using, for example, a 50-layer oxide film as a capacitor insulating film, the external voltage (Vcc) is set to, for example, 4.
When stored at 5V for MDRAM, the electric field applied to the oxide film increases from 2.5MV/cm for 4MDRAM to 5M
V/cm, and the oxide film is destroyed in a short time as described above. Therefore, the cell has 5V
Studies are underway to apply a lower voltage. On the other hand, in order to speed up the access time of the MOS transistors that constitute the peripheral circuit, it is necessary to increase the conductance of the MOS transistors.
It is necessary to reduce the number of people from 00 to 120 people. In other words, from the point of view of the transistor, if the external voltage was set to 5V, the voltage would increase from 2.5MV/cm of 4MDRAM to 4.2M.
The electric field applied to the oxide film becomes strong as V/cm, and a low positive ratio of the external power supply voltage is desired.

一方、DRAMを実際に部品として使用するユサー側か
らは、5Vに固定して欲しいという要求がある。しかし
このことは、低電圧化の方向とは逆行する方向であり、
長期の信頼性を保障してかつ、高いトランジスタ性能を
有するように、最適に酸化膜厚を設定することは非常に
難しい問題となっている。また、DC動作では、高電界
が印加されることより、スイッチング動作過程で、発生
したホットキャリアーがゲート酸化膜中にトラップされ
、酸化膜の寿命を低下させてしまうことも考えられ、ス
イッチング動作をするトランジスタのゲート酸化膜の信
頼性が従来以上に心配される。
On the other hand, there is a request from Usa, who actually uses DRAM as a component, to fix the voltage to 5V. However, this is in the opposite direction to the direction of lower voltage.
It is a very difficult problem to optimally set the oxide film thickness so as to ensure long-term reliability and have high transistor performance. In addition, in DC operation, since a high electric field is applied, hot carriers generated during the switching operation process may be trapped in the gate oxide film, reducing the life of the oxide film. The reliability of the gate oxide film of transistors that are used in semiconductor devices is of greater concern than ever before.

(発明が解決しようとする課題) この発明は前記のような点に鑑みてなされたもので、ユ
ーザー側の望む外部電源電圧で動作しつる、16MDR
AMのような集積度の高い半導体装置とその製造方法を
提供することを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) This invention has been made in view of the above-mentioned points.
It is an object of the present invention to provide a highly integrated semiconductor device such as an AM and a method for manufacturing the same.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明によるDRAMセルを有する半導体装置にあっ
ては、前記半導体装置のメモリセル以外の周辺回路部を
構成するオン・オフ動作をするMOSトランジスタにお
いて、2種類以上の異なる厚さのゲート酸化膜を有する
ようにし、第1のゲート酸化膜よりも厚い第2のゲート
酸化膜を導入することで、外部電圧の印加されるMOS
トランジスタおよび、データの入出力の部分のMOSト
ランジスタには、前記第2のゲート酸化膜を有するMO
Sトランジスタを用い、前記周辺回路部内の電圧降圧手
段により外部電圧を降圧し、前記半導体装置内のメモリ
セル及び、該セル周辺回路構成素子のキャパシタおよび
、MOSトランジスタを動作させる電圧には前記降圧さ
れた電圧を使用することで、該キャパシタ、MOSトラ
ンジスタのゲート酸化膜を薄膜化および、小面積化が可
能となり、前記半導体装置の集積度を向上させる。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A semiconductor device having a DRAM cell according to the present invention includes a MOS transistor that performs an on/off operation and constitutes a peripheral circuit section other than a memory cell of the semiconductor device. By having two or more types of gate oxide films with different thicknesses and introducing a second gate oxide film that is thicker than the first gate oxide film, the MOS to which an external voltage is applied is
The transistor and the MOS transistor in the data input/output portion include a MOS transistor having the second gate oxide film.
Using an S transistor, the external voltage is stepped down by a voltage step-down means in the peripheral circuit section, and the voltage that operates the memory cell in the semiconductor device, the capacitor of the cell peripheral circuit component, and the MOS transistor is set to the voltage step down. By using such a voltage, the gate oxide film of the capacitor and MOS transistor can be made thinner and have a smaller area, thereby improving the degree of integration of the semiconductor device.

(作用) 前記半導体装置にあっては、メモリセル以外の周辺回路
部を構成するオン、オフ動作をするN10Sトランジス
タが、異なる厚さのゲート酸化膜を2種類以上有し、M
OSトランジスタの該異なる厚さのゲート酸化膜のうち
、最も厚いゲート酸化膜を有するMOSトランジスタが
、外部電圧が印加される部分および、データの入出力の
部分に使用されるようにし、また、該異なる厚さのゲト
酸化膜のうち、最も薄い酸化膜を有するMOSトランジ
スタと、前記メモリセル領域のキャパシタおよびMOS
トランジスタが、前記半導体装置内のメモリセルおよび
、該セル周辺回路構成素子に使用され、前記半導体装置
のチップ上の面積の比率において、大部分を薄いゲート
酸化膜を有するMOSトランジスタおよび、キャパシタ
で構成することで、半導体装置の集積度が向上する。ま
た、該MOSトランジスタを用いたメモリにおいては、
ゲート酸化膜の薄膜化によりアクセスタイムが速くなる
(Function) In the semiconductor device, the N10S transistor that performs on and off operations constituting the peripheral circuit section other than the memory cell has two or more types of gate oxide films with different thicknesses,
Among the gate oxide films of different thicknesses of the OS transistors, the MOS transistor having the thickest gate oxide film is used for the part to which an external voltage is applied and the data input/output part; A MOS transistor having the thinnest oxide film among gate oxide films of different thicknesses, a capacitor in the memory cell region, and a MOS transistor.
A transistor is used for a memory cell in the semiconductor device and a peripheral circuit component of the cell, and the majority of the area on a chip of the semiconductor device is composed of a MOS transistor having a thin gate oxide film and a capacitor. By doing so, the degree of integration of the semiconductor device is improved. Furthermore, in a memory using the MOS transistor,
Access time becomes faster by thinning the gate oxide film.

(実施例) 以下、第1図および、第2図を参照して、この発明の実
施例に係わる半導体装置と、その製造方法を説明する。
(Example) Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to an example of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2.

第1図(a)乃至第1図(d)は、第1の実施例装置の
製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 1(a) to FIG. 1(d) are cross-sectional views showing the method of manufacturing the device of the first embodiment in the order of steps.

まず、第1図(a)において、公知の工程によりP型半
導体基板1上に形成された、素子分離領域2、キャパシ
タ用第1のゲート酸化膜3、キャパシタ用のゲート電極
4および、トレンチ溝13の形成工程までの断面図を示
し、キャパシタ用の第1のゲート酸化膜3の膜厚TOX
Iは、50人とする。
First, in FIG. 1(a), an element isolation region 2, a first gate oxide film 3 for a capacitor, a gate electrode 4 for a capacitor, and a trench groove are formed on a P-type semiconductor substrate 1 by a known process. 13 is shown, and the film thickness TOX of the first gate oxide film 3 for the capacitor is shown.
I will have 50 people.

第1図(b)において、キャパシタ用の第1の酸化膜3
をエツチングしてゲート電極4の端部までシリコン基板
1の表面を露出させ、第lMOSトランジスタ用の形成
領域にゲート酸化膜5を800°Cの酸化雰囲気中で、
膜厚TOx2として120人程度成長させる。次にN型
不純物を含むポリシリコンを全面に堆積してから、バタ
ーニングし、第lMOSトランジスタ用の複数のゲート
電極6を形成する。
In FIG. 1(b), a first oxide film 3 for a capacitor
is etched to expose the surface of the silicon substrate 1 up to the edge of the gate electrode 4, and a gate oxide film 5 is formed in the formation region for the first MOS transistor in an oxidizing atmosphere at 800°C.
The film is grown to a thickness of about 120 TOx2. Next, polysilicon containing N-type impurities is deposited over the entire surface and then patterned to form a plurality of gate electrodes 6 for the first MOS transistor.

第1図(c)において、第2M0Sトランジスタ用の形
成領域にある第lMOSトランジスタ用のゲート酸化膜
5をエツチング除去し、シリコン基板1の表面を露出さ
せ、第2のMo5トランジスタ用のゲート酸化膜7を8
00℃酸化雰囲気中で、膜厚Tox3として200人程
変成長させる。
In FIG. 1(c), the gate oxide film 5 for the first MOS transistor in the formation region for the second MOS transistor is removed by etching to expose the surface of the silicon substrate 1, and the gate oxide film 5 for the second Mo5 transistor is removed by etching. 7 to 8
The film is grown in an oxidizing atmosphere at 00° C. to a thickness of Tox3 by about 200 people.

また、同時に、図示しないホトレジストを用いて、第l
MOSトランジスタ用のゲート電極6の上面および、側
面に酸化膜7′を堆積する。次に第2のMOSトランジ
スタのゲート酸化膜7上に、例えばN型不純物を含むポ
リシリコンにより第2のMo5トランジスタ用のゲート
電極8を形成する。
At the same time, using a photoresist (not shown),
An oxide film 7' is deposited on the top and side surfaces of the gate electrode 6 for the MOS transistor. Next, on the gate oxide film 7 of the second MOS transistor, a gate electrode 8 for the second Mo5 transistor is formed of polysilicon containing N-type impurities, for example.

その後、ソース/ドレイン拡散層となるべき領域に、ゲ
ート電極8をマスクとして用いてヒ素イオンを5X10
15Cz−2程度注入し、その後、900℃の窒素雰囲
気中で、ヒ素イオンを活性化し、ソース/ドレイン拡散
層9を形成する。
After that, using the gate electrode 8 as a mask, arsenic ions are applied to the region to become the source/drain diffusion layer at 5×10
After implanting about 15 Cz-2, arsenic ions are activated in a nitrogen atmosphere at 900° C. to form source/drain diffusion layers 9.

第1図(d)において、CVD法により、シリコン酸化
膜10を5000人程度1堆積し、その後、各トランジ
スタのゲートとソース/ドレイン部分にコンタクト孔1
1を開孔し、アルミニウム配線12を形成し、DRAM
セルを有する半導体装置が形成される。
In FIG. 1(d), approximately 5,000 silicon oxide films 10 are deposited by the CVD method, and then contact holes 11 are formed in the gate and source/drain portions of each transistor.
1 is opened, aluminum wiring 12 is formed, and DRAM
A semiconductor device having cells is formed.

このような構成によれば、例えば5vの外部型i電圧が
印加される部分および、データ入出力部分に、最も厚い
のゲート酸化膜7を有する前記第2のMOSトランジス
タを用い、前記半導体装置のメモリセル以外の内部回路
の図示しない電圧降圧手段により、外部電源電圧を例え
ば3■に降圧することにより、前記半導体装置のメモリ
セル領域および、該セル周辺回路構成素子にそれより薄
いゲート酸化膜5を有する第1のMOSトランジスタを
用いることにより、前記メモリセル領域と該セル周辺回
路構成素子の集積度が向上し、前記半導体装置のチップ
上で、これらの薄いゲート酸化膜を有する素子の領域が
大部分を占める前記半導体装置が形成される。また、前
記半導体装置のチップ上において、メモリ容量を少しで
も向上させようとすることから、メモリセル領域を最大
限に取ることにより、メモリセル以外の周辺回路構成領
域は必然的に小さくなることから、この周辺回路部分て
は、最も厚い酸化膜7を有する第2のMOSトランジス
タの占める領域のほうが、第1のMOSトランジスタの
占める領域より大きくなる。
According to such a configuration, the second MOS transistor having the thickest gate oxide film 7 is used in the portion to which an external type i voltage of, for example, 5V is applied and the data input/output portion, and the second MOS transistor has the thickest gate oxide film 7. A thinner gate oxide film 5 is applied to the memory cell region of the semiconductor device and the peripheral circuit elements of the semiconductor device by lowering the external power supply voltage to, for example, 3 cm by a voltage step-down means (not shown) in an internal circuit other than the memory cell. By using the first MOS transistor having a thin gate oxide film, the degree of integration of the memory cell region and the cell peripheral circuit components is improved, and on the chip of the semiconductor device, the region of the element having a thin gate oxide film is The semiconductor device, which occupies most of the area, is formed. In addition, since we are trying to improve the memory capacity on the chip of the semiconductor device even slightly, by maximizing the memory cell area, the peripheral circuit configuration area other than the memory cells will inevitably become smaller. In this peripheral circuit portion, the area occupied by the second MOS transistor having the thickest oxide film 7 is larger than the area occupied by the first MOS transistor.

本発明の実施例においては、第1M03トランジスタ領
域中に形成されたメモリセルのスイッチング・トランジ
スタのゲート酸化膜を周辺回路のMO3I−ランジスタ
のゲート酸化膜と同一としたが、第3のゲート酸化膜と
同一であったと仮定してもよい。つまり、内部回路にお
いて、外部電源電圧を何段かに降圧し、その中間の電位
をワード線のレベルとして使用することも可能であり、
ゲート酸化膜に印加される電界を外部電源電圧に接続さ
れるゲート酸化膜のそれよりも小さくすることが可能で
ある。また、本発明の実施例では、第2ゲート酸化膜上
の第2ゲート電極6と、第3のゲート酸化膜上の第3の
ゲート電極8とは異なる工程で形成されるとしたが、第
2ゲート酸化、第3ゲート酸化、そして第2のゲート電
極のような工程で、同−電極下に両ゲート酸化膜を形成
してもよいことは勿論である。
In the embodiment of the present invention, the gate oxide film of the switching transistor of the memory cell formed in the first M03 transistor region is the same as the gate oxide film of the MO3I-transistor of the peripheral circuit, but the third gate oxide film may be assumed to be the same as In other words, it is possible to step down the external power supply voltage in several steps in the internal circuit and use the intermediate potential as the word line level.
It is possible to make the electric field applied to the gate oxide film smaller than that of the gate oxide film connected to an external power supply voltage. Furthermore, in the embodiment of the present invention, the second gate electrode 6 on the second gate oxide film and the third gate electrode 8 on the third gate oxide film are formed in different steps. Of course, both gate oxide films may be formed under the same electrode in steps such as second gate oxidation, third gate oxidation, and second gate electrode.

次に、第2図に、本発明の第2の実施例の半導体装置の
断面図を示す。
Next, FIG. 2 shows a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

この実施例は、公知である半導体基板上に半導体素子を
何層か積層して構成された半導体装置に係わり、前記半
導体装置において、本発明の異なる厚さのゲート酸化膜
を2種類以上有するMOSトランジスタと、最も薄いゲ
ート酸化膜を有するキャパシタを導入したものである。
This embodiment relates to a semiconductor device configured by stacking several layers of semiconductor elements on a known semiconductor substrate, and in the semiconductor device, a MOS having two or more types of gate oxide films of different thicknesses according to the present invention is used. It introduces a transistor and a capacitor with the thinnest gate oxide film.

第2図において、下層には、2種類以上の異なる厚さの
ゲート酸化膜を有するMoSトランジスタのうち、最も
薄いゲート酸化膜205を有する第1のMOSトランジ
スタおよび、図示しないさらに薄いゲート酸化膜を有す
るキャパシタにより、メモリセル領域および、セル周辺
回路が半導体基板201上に形成される。さらに、下層
の半導体素子と、上層の半導体素子を絶縁する素子間絶
縁層214を設け、該素子間絶縁層214の上に、上層
の半導体の基板となる領域215を堆積し、下層の第1
のMOSトランジスタのゲート酸化膜よりも厚いゲート
酸化膜207を有する第2のMOSトランジスタを形成
する。上層と、下層の電気的接続はアルミニウム配線2
17でとられ、前記上層の半導体基板となる領域215
を通過する際には、絶縁膜216により、互いに絶縁さ
れている。
In FIG. 2, the lower layer includes a first MOS transistor having the thinnest gate oxide film 205 among MoS transistors having gate oxide films of two or more different thicknesses, and an even thinner gate oxide film (not shown). A memory cell region and a cell peripheral circuit are formed on the semiconductor substrate 201 by the capacitors. Further, an inter-element insulating layer 214 is provided to insulate the lower-layer semiconductor element from the upper-layer semiconductor element, and a region 215 serving as a substrate for the upper-layer semiconductor is deposited on the inter-element insulating layer 214.
A second MOS transistor is formed having a gate oxide film 207 thicker than the gate oxide film of the MOS transistor. The electrical connection between the upper layer and the lower layer is made using aluminum wiring 2.
A region 215 taken in step 17 and serving as the upper semiconductor substrate
When passing through, they are insulated from each other by an insulating film 216.

このような構成によれば、外部電圧が印加される部分と
、データの入出力の部分を上層の第2のMOSトランジ
スタが形成される領域に配置し、下層には、メモリセル
領域および、該セル周辺回路構成素子領域を配置するこ
とにより、下層の半導体領域の集積度を向上することが
でき、メモリセル周辺領域以外の周辺回路部が上層に配
置されることにより、第1の実施例の半導体装置より小
さいチップ面積の半導体装置が実現できる。
According to such a configuration, the part to which an external voltage is applied and the data input/output part are arranged in the region where the second MOS transistor is formed in the upper layer, and the memory cell region and the data input/output part are arranged in the lower layer. By arranging the cell peripheral circuit component region, it is possible to improve the degree of integration of the semiconductor region in the lower layer, and by arranging the peripheral circuit portion other than the memory cell peripheral region in the upper layer, it is possible to improve the degree of integration of the semiconductor region in the lower layer. A semiconductor device with a smaller chip area than a semiconductor device can be realized.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、半導体装置の内部回路
の電圧降圧手段において、外部電源電圧を降圧すること
により、前記半導体装置の酸化膜に印加される電界を小
さくすることができ、夫々の酸化膜に印加される電圧に
対して酸化膜厚最適化を行うことにより、酸化膜厚が低
下され、酸化膜の面積も微少化され、半導体装置の集積
度を向上することができる。また、MOSトランジスタ
においては、ゲート酸化膜の薄膜化によりアクセスタイ
ムが速くなる。さらに、酸化膜の厚さが薄ければ薄いほ
ど、酸化膜に対しての信頼性も向上することから、半導
体装置の信頼性上の問題点は少なくなる。また、製造プ
ロセス上、後工程に形成する酸化膜はど、欠陥密度が高
くなり、同一電界の時の不良発生率が高くなるという問
題があるが、後工程で作った酸化膜をできるだけ厚くす
ることにより、酸化膜に印加される電界を低下すること
が可能となるので、高信頓性を達成できることになる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the electric field applied to the oxide film of the semiconductor device can be reduced by lowering the external power supply voltage in the voltage step-down means of the internal circuit of the semiconductor device. By optimizing the oxide film thickness for the voltage applied to each oxide film, the oxide film thickness can be reduced, the area of the oxide film can also be miniaturized, and the degree of integration of semiconductor devices can be improved. I can do it. Furthermore, in a MOS transistor, the access time becomes faster as the gate oxide film becomes thinner. Furthermore, as the thickness of the oxide film becomes thinner, the reliability of the oxide film improves, and therefore, reliability problems of the semiconductor device decrease. In addition, due to the manufacturing process, there is a problem that the oxide film formed in the later process has a higher defect density and the defect rate increases under the same electric field, but it is necessary to make the oxide film formed in the later process as thick as possible. This makes it possible to reduce the electric field applied to the oxide film, thereby achieving high reliability.

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

第1図はこの発明の第1の実施例に係イつる半導体装置
の製造方法を工程順に示した断面図で、第2図はこの発
明の第2の実施例に係わる半導体装置の断面図、5奔命
;第3図は、従来の技術により製造された半導体装置の
断面図である。 1・・・・・・シリコン半導体基板、2・・・・・・フ
ィールド酸化膜、3・・・・・・第1のゲート酸化膜、
4・・・・・・第1のゲート電極、5・・・・・・第2
のゲート酸化膜、5′・・・・・第1のゲート電極上の
酸化膜、6・・・・・・第2のゲート電極、7・・・・
・・第3のゲート酸化膜、7′・・・・・・第2のゲー
ト電極上の酸化膜、8・・・・・・第3のゲート電極、
9・・・・・・ソース/ドレイン拡散層、10・・・・
・・層間CVDシリコン酸化膜、11・・・・・・コン
タクト孔、12・・・・・・アルミニウム配線、13・
・・・・・シリコン・トレンチ溝。201・・・・・・
シリコン半導体基板、205・・・・・・第1のMO5
I−ランジスタのゲート酸化膜、206・・・・・・第
1のMOSトランジスタのゲート電極、207・・・・
・・第2のMOSトランジスタのゲート酸化膜、208
・・・・・・第2のMOSトランジスタのゲート電極、
209・・・・・・ソース/ドレイン拡散層、210・
・・・・・下層の層間絶縁膜、210−・・・・・・上
層の層間絶縁膜、211・・・・・・コンタクト孔、2
12・・・・・・下層のアルミニウム配線、212−・
・・・・・上層のアルミニウム配線、214・・・・・
・上層と下層を絶縁する素子間絶縁層、215・・・・
・・上層の半導体基板となる層、216・・・・・・前
記215とアルミニウム配線を絶縁する絶縁層、217
・・・・・・上層と下層を接続するアルミニウム配線、
301・・・・・・シリコン半導体基板、302・・・
・・・フィールド酸化膜、303・・・・・・第1のゲ
ート酸化膜、304・・・・・・第1のゲート電極、3
05・・・・・・第2のゲート酸化膜、305′・・・
・・・第1のゲート′電極上の酸化膜、306・・・・
・・第2のゲト電極、309・・・・・・ソース/ドレ
イン拡散層、310・・・・・・層間CVDシリコン酸
化膜、311・・・・・・コンタクト孔、312・・・
・・・アルミニウム配線、313・・・・・・シリコン
・トレンチ溝。 Ql・・・・・・メモリセルのスイッチング・トランジ
スタ、Q2・・・・・・薄いゲート酸化膜を有する周辺
回路構成トランジスタ、Q3・・・・・・最も厚いゲー
ト酸化膜を有する周辺回路構成トランジスタ。 第 図 MIMOSトランジスタ領域 第 図
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 5. Figure 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by a conventional technique. 1... Silicon semiconductor substrate, 2... Field oxide film, 3... First gate oxide film,
4...First gate electrode, 5...Second
gate oxide film, 5'... oxide film on the first gate electrode, 6... second gate electrode, 7...
...Third gate oxide film, 7'...Oxide film on the second gate electrode, 8...Third gate electrode,
9... Source/drain diffusion layer, 10...
...Interlayer CVD silicon oxide film, 11...Contact hole, 12...Aluminum wiring, 13.
...Silicon trench groove. 201...
Silicon semiconductor substrate, 205...first MO5
Gate oxide film of I-transistor, 206...Gate electrode of first MOS transistor, 207...
...Gate oxide film of second MOS transistor, 208
...gate electrode of second MOS transistor,
209... Source/drain diffusion layer, 210.
...Lower interlayer insulating film, 210-...Upper interlayer insulating film, 211...Contact hole, 2
12...Lower layer aluminum wiring, 212-...
...Upper layer aluminum wiring, 214...
・Interelement insulating layer that insulates the upper layer and lower layer, 215...
. . . A layer that becomes the upper semiconductor substrate, 216 . . . An insulating layer that insulates the above 215 and the aluminum wiring, 217
・・・・・・Aluminum wiring connecting the upper and lower layers,
301...Silicon semiconductor substrate, 302...
...Field oxide film, 303...First gate oxide film, 304...First gate electrode, 3
05...Second gate oxide film, 305'...
...Oxide film on the first gate' electrode, 306...
...Second gate electrode, 309...Source/drain diffusion layer, 310...Interlayer CVD silicon oxide film, 311...Contact hole, 312...
...Aluminum wiring, 313...Silicon trench groove. Ql: Switching transistor of memory cell, Q2: Peripheral circuit transistor with thin gate oxide film, Q3: Peripheral circuit transistor with thickest gate oxide film . Figure MIMOS transistor area diagram

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)1つのトランジスタ、1つのキャパシタにより形
成されるダイナミック・ランダム、アクセス・メモリ(
以下、DRAMと略称する。)セルを同一基板上に有す
る半導体装置において、DRAMセルのキャパシタ・ゲ
ートを形成している第1のゲート絶縁膜とは異なる膜厚
で、かつ、DRAMのメモリセルのスイッチング、トラ
ンジスタ以外のオン、オフ動作をするMOSトランジス
タにおいて、異なる膜厚のゲート絶縁膜が2種類以上存
在し、該MOSトランジスタのゲート絶縁膜中、最も薄
いゲート絶縁膜の総面積が、最も厚いゲート絶縁膜の総
面積よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
(1) Dynamic random access memory formed by one transistor and one capacitor (
Hereinafter, it will be abbreviated as DRAM. ) In a semiconductor device having cells on the same substrate, the film thickness is different from the first gate insulating film forming the capacitor gate of the DRAM cell, and the switching of the memory cell of the DRAM, the turning on of other than the transistor, In a MOS transistor that operates off, there are two or more types of gate insulating films with different thicknesses, and the total area of the thinnest gate insulating film among the gate insulating films of the MOS transistor is greater than the total area of the thickest gate insulating film. A semiconductor device characterized by its large size.
(2)前記MOSトランジスタのゲート絶縁膜中、最も
厚いゲート絶縁膜を有するMOSトランジスタがデータ
入出力回路部および、外部電源電圧が印加される部分に
使用されていることを特徴とする請求項(1)記載の半
導体装置。
(2) The MOS transistor having the thickest gate insulating film among the gate insulating films of the MOS transistor is used in a data input/output circuit portion and a portion to which an external power supply voltage is applied. 1) The semiconductor device described.
(3)前記半導体装置のゲート絶縁膜中、最も薄いゲー
ト絶縁膜が、DRAMメモリセル領域および、セル周辺
回路用素子形成領域に使用されていることを特徴とする
請求項(1)記載の半導体装置。
(3) The semiconductor device according to claim (1), wherein the thinnest gate insulating film among the gate insulating films of the semiconductor device is used in a DRAM memory cell region and a cell peripheral circuit element formation region. Device.
(4)1つのトランジスタおよび、1つのキャパシタに
より形成されるDRAMのメモリセルのキャパシタ用第
1のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記キャパシタ用
第1のゲート絶縁膜上にキャパシタ用第1のゲート電極
を形成する工程と、DRAMのメモリセルのスイッチン
グ・トランジスタ以外のオン、オフ動作をする第1のM
OSトランジスタの第2のゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記第2のゲート絶縁膜上に第2のゲート電極を形
成する工程の後、DRAMのメモリセルのスイッチング
、トランジスタ以外のオン、オフ動作をする第2のMO
Sトランジスタの第3のゲート絶縁膜を前記第2のゲー
ト絶縁膜より厚く形成する工程と、前記第3のゲート絶
縁膜上に、第3のゲート電極を形成する工程とを具備す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(4) forming a first gate insulating film for a capacitor of a DRAM memory cell formed by one transistor and one capacitor, and forming a first gate insulating film for a capacitor on the first gate insulating film for a capacitor; The process of forming a gate electrode and the first M which performs on/off operations other than the switching transistor of the DRAM memory cell.
After the step of forming the second gate insulating film of the OS transistor and the step of forming the second gate electrode on the second gate insulating film, the switching of the memory cell of the DRAM and the on/off operation of devices other than the transistor are performed. Second MO to do
It is characterized by comprising the steps of forming a third gate insulating film of the S transistor to be thicker than the second gate insulating film, and forming a third gate electrode on the third gate insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device.
(5)前記第2のゲート絶縁膜の総面積が、前記第3の
ゲート絶縁膜の総面積より大きいことを特徴とする請求
項(4)記載の半導体装置の製造方法。
(5) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (4), wherein the total area of the second gate insulating film is larger than the total area of the third gate insulating film.
(6)1つのトランジスタ、1つのキャパシタにより、
形成されるDRAMセルを同一基板上に有する半導体装
置で、素子形成領域が少なくとも2層以上積層されて形
成される前記半導体装置において、DRAMセルのキャ
パシタゲートを形成している第1のゲート絶縁膜とは異
なる膜厚で、かつ、DRAMセルのメモリセルのスイッ
チング・トランジスタ以外のオン、オフ動作をするMO
Sトランジスタにおいて、異なる膜厚のゲート絶縁膜が
2種類以上存在し、最も下の層に、最も薄いゲート絶縁
膜を有する素子が形成され、最も上の層に、最も厚いゲ
ート絶縁膜を有する素子が形成されてなることを特徴と
する半導体装置。
(6) With one transistor and one capacitor,
A first gate insulating film forming a capacitor gate of the DRAM cell in a semiconductor device having a DRAM cell to be formed on the same substrate and in which the element formation region is formed by stacking at least two layers. An MO with a film thickness different from that of
In an S transistor, there are two or more types of gate insulating films with different thicknesses, an element having the thinnest gate insulating film is formed in the bottom layer, and an element having the thickest gate insulating film in the top layer. 1. A semiconductor device comprising:
(7)前記MOSトランジスタのゲート絶縁膜中、最も
厚いゲート絶縁膜がデータ入出力回路部および、外部電
圧が印加される部分に使用されていることを特徴とする
請求項(6)記載の半導体装置。
(7) The semiconductor according to claim (6), wherein the thickest gate insulating film among the gate insulating films of the MOS transistor is used for a data input/output circuit portion and a portion to which an external voltage is applied. Device.
(8)前記半導体装置のゲート絶縁膜中、最も薄いゲー
ト絶縁膜がDRAMメモリセル領域および、セル周辺回
路用素子形成領域に使用されていることを特徴とする請
求項(7)記載の半導体装置。
(8) The semiconductor device according to claim (7), wherein the thinnest gate insulating film among the gate insulating films of the semiconductor device is used in a DRAM memory cell region and a cell peripheral circuit element formation region. .
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