JPH03268462A - Formation of memory cell - Google Patents

Formation of memory cell

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JPH03268462A
JPH03268462A JP3013444A JP1344491A JPH03268462A JP H03268462 A JPH03268462 A JP H03268462A JP 3013444 A JP3013444 A JP 3013444A JP 1344491 A JP1344491 A JP 1344491A JP H03268462 A JPH03268462 A JP H03268462A
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trench
cell
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capacitor
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ウイリアム エフ.リチヤードソン
Satwinder S Malhi
サツトウインダー エス.マルヒ
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Abstract

PURPOSE: To increase integration density of cells by minimizing a cell area on a substrate by a method, wherein cell transistors are formed in a sidewall of a trench provided in the substrate forming a cell capacitor, and a word line and a bit line are mutually intersected in an upper part of the trench. CONSTITUTION: Transistors 18 of each memory cell 30 are of a bulk silicon structure having a polysilicon gate, and a channel 44 is a part of a P-epitaxial layer 34, and a source region 48 (a part of one pole plate of a capacitor 12) and a drain region 20 (a bit line 20) are N<+> -diffused substrates in the P-epitaxial layer 34, and a gate oxide layer 46 grows on a trench face of the P-epitaxial layer 34. Further, gates are a part of a word line 14 layer of polysilicon. An insulated oxide layer 42 has considerable thickness, and even so, the word line 14 gated is of a structure which overlaps the source and drain regions of transistors 18. Thereby, an electric charge storing area per unit area of the substrate is increased, and memory density can be maximized.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[0001] [0001]

【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は半導体デバイスに関するものであり、とくにダ
イナミックランダムアクセスメモリ、すなわちダイナミ
ックRAM(以下dRAMという)に係わるものである
。 [0002]
The present invention relates to semiconductor devices, and particularly to dynamic random access memories, or dynamic RAMs (hereinafter referred to as dRAMs). [0002]

【従来の技術】[Conventional technology]

大規模モノリシックdRAMの開発は多くの問題を提起
しているが、そのうちでももっとも重要なものの1つは
、チップ1個に集積するメモリセルの数を増大させるた
めに個々のセルの寸法を縮小してもソフトエラーの発生
率が増大しないようにするには、どうすればよいかとい
うことである。大規模dRAMはシリコンを主たる構成
材料として用いており、各メモリセルはソースがキャパ
シタと、ドレインがビットラインと、ゲートがワードラ
インとそれぞれ接続された1個のMOS電界効果トラン
ジスタを有するのが普通である。このようなメモリセル
は上記キャパシタに電荷を加えたときには論理1となり
、加えないときには論理Oとなるように動作する。この
場合のセルキャパシタは、薄い酸化物層により上層とし
ての電極層から分離され力り空乏層により基板と分離さ
れた反転層により形成するのが、従来の方式であった。 しかしながら回路動作を安定に保持するためには、該キ
ャパシタの容量はこれを充分なS/N比を与えるような
大きな値とすることが必要となり、そのためには基板内
における当該キャパシタの占有面積を太きくしなければ
ならない。さらに、このようなMOSキャパシタはアル
ファ粒子により基板中に生成される電荷や(5MeVの
アルファ粒子で200ヘムトクローン(fC)以上の有
害電子を生成することが可能である)、基板から侵入す
るノイズや、当該キャパシタの全域にわたるPN接合リ
ーク、および当該セル中のMOS  FETのサブスレ
ショルドリーク(スレショルド電圧以下でのリーク)等
の影響を受けやすい。dRAM1個にたくわえられる電
荷は通常250fCであり、従って電源電圧が5vの場
合、前記キャパシタの容量はこれを50fFとすること
が必要で、電荷蓄積用の二酸化物理の厚さが150Aの
場合は、約20平方ミクロンのキャパシタ領域が必要で
あった。従来の2次元構造dRAMを用いたメモリセル
においては、これがセルの寸法上の最小限度を規定する
ものであった。 [0003] こうした問題に対するひとつの試みがジョリイらの[A
  Dynamic  RAM  Ce1l  in 
 Recrystallized  Po1ysili
c。 nJ  (4IEEE  Elec、  Dev、  
 Lett、   8.1983)でありこれはアクセ
ストランジスタや電荷蓄積キャパシタその他、セルの基
本素子をすべてシリコン基板上の酸化物層に被着したビ
ーム再結晶化ポリシリコン層内に形成しようというもの
である。この場合、ビットラインは再結晶化ポリシリコ
ン層中に含まれ、トランジスタをオンとすることにより
電荷蓄積領域に電荷が流入することとなる。電荷蓄積領
域としては上面、下面および三方を熱成長酸化物で囲ま
れた高不純物濃度の再結晶化ポリシリコンを用いる。か
くて得られる電荷蓄積能力は、当該領域上下の電極が薄
い酸化物層により再結晶化ポリシリコン中の電荷蓄積領
域と分離されているため、同等の蓄積面積とした通常の
キャパシタの能力の約2倍となる。しかもこの電荷蓄積
領域は、下層の酸化物によって該領域周辺の回路から基
板中に注入される電荷や、アルファ粒子その他ソフトエ
ラーの原因となる放射線等により基板中に入り込む電荷
から隔離されることとなる。さらにまた、ビットライン
の下方に厚い酸化物層が存在し、かつ側壁酸化物のアイ
ソレーションが完全であるため、ビットラインの容量が
減少するということもある。しかしながら、たとえ容量
を通常のものの2倍としたとしても、セルのキャパシタ
による占有面積を充分小さなものとすることは不可能で
ある。 [0004] dRAMを小型化するもうひとつの試みは、キャパシタ
の極板を基板内部にまで延在させることである。このよ
うなキャパシタはコルゲーテッド(波型)キャパシタと
呼ばれ、H,スナミらの「A  Corrugated
  Capacitor  Ce1l  (CCC)f
or  Megabit  Dynamic  MO3
MemoriesJ  (IEEE  IEDM  T
ech、  Digest  8061982)や、同
じ<H,スナミらの「A  Corrugated  
Capacitor  Ce1l  (CCC)for
  Megabit  Dynamic  MOS  
MemoriesJ  (4IEEE  Elec、 
 Dev、  Lett。 90.1983)や、さらには■、イトーらの「An 
 Exper imental  1Mb  DRAM
  with  0n−Chip  Voltage 
 Lim1terJ  (1984IEEE  l5S
CCDigest  of  Tech。 Paper  282) 等にその記載がある。このコ
ルゲーテッドキャパシタはシリコン基板の内部に2.5
ミクロンの深さまで延びており、これを製作するにはエ
ッチ法によってトレンチ(trench)を形成した後
、ウェットエッチを施すことによりドライエッチに起因
する傷や汚れを除く。かくしてトレンチを形成した後、
二酸化シリコン/窒化シリコン/二酸化シリコンの3層
からなる電荷蓄積層をトレンチ壁部に形成し、しかる後
トレンチをLPGVDポリシリコンにより充填して終り
とする。このようなコルゲーテッドキャパシタは、容量
を60fFとする3層7ミクロンのセルの場合、通常の
セルとくらべてその容量は7倍以上であるとの由である
The development of large-scale monolithic dRAM poses a number of issues, one of the most important of which is the need to shrink the dimensions of individual cells in order to increase the number of memory cells that can be integrated onto a single chip. The question is what can be done to prevent the incidence of soft errors from increasing. Large-scale dRAM uses silicon as the primary construction material, and each memory cell typically has a single MOS field effect transistor whose source is connected to the capacitor, drain to the bit line, and gate to the word line. It is. Such a memory cell operates such that when a charge is added to the capacitor, it becomes a logic 1, and when no charge is added, it becomes a logic 0. Conventionally, the cell capacitor in this case is formed by an inversion layer separated from the upper electrode layer by a thin oxide layer and separated from the substrate by a force depletion layer. However, in order to maintain stable circuit operation, it is necessary to set the capacitance of the capacitor to a large value that provides a sufficient S/N ratio. It has to be thick. Furthermore, such MOS capacitors are susceptible to charges generated in the substrate by alpha particles (a 5 MeV alpha particle can generate more than 200 hemtoclones (fC) of harmful electrons) and noise intruding from the substrate. It is susceptible to the effects of PN junction leakage over the entire area of the capacitor, subthreshold leakage (leakage below the threshold voltage) of the MOS FET in the cell, and the like. The charge stored in one dRAM is usually 250 fC, so if the power supply voltage is 5 V, the capacitance of the capacitor needs to be 50 fF, and if the thickness of the physical dioxide for charge storage is 150 A, then Approximately 20 square microns of capacitor area was required. In a memory cell using a conventional two-dimensional structure dRAM, this defines the minimum size of the cell. [0003] One attempt to solve these problems was made by Joly et al.
Dynamic RAM Ce1l in
Recrystallized Polysili
c. nJ (4IEEE Elec, Dev,
Lett, 8.1983), which attempts to form all of the basic elements of the cell, including the access transistor and charge storage capacitor, in a layer of beam-recrystallized polysilicon deposited on an oxide layer on a silicon substrate. . In this case, the bit line is included in the recrystallized polysilicon layer, and turning on the transistor causes charge to flow into the charge storage region. Highly doped recrystallized polysilicon surrounded by thermally grown oxide on the top, bottom and three sides is used as the charge storage region. The charge storage capacity obtained in this way is approximately the same as that of a normal capacitor with an equivalent storage area, because the electrodes above and below the region are separated from the charge storage region in the recrystallized polysilicon by a thin oxide layer. It will be doubled. Moreover, this charge storage region is isolated by the underlying oxide from charges injected into the substrate from circuits around the region, and from charges penetrating into the substrate due to alpha particles and other radiation that causes soft errors. Become. Additionally, the presence of a thick oxide layer below the bit line and complete sidewall oxide isolation may reduce the capacitance of the bit line. However, even if the capacity is twice the normal capacity, it is impossible to make the area occupied by the cell capacitor sufficiently small. [0004] Another attempt to miniaturize dRAM is to extend the capacitor plates into the interior of the substrate. Such a capacitor is called a corrugated capacitor, and is described in “A Corrugated Capacitor” by H. Sunami et al.
Capacitor Ce1l (CCC)f
or Megabit Dynamic MO3
MemoriesJ (IEEE IEDM T
ech, Digest 8061982) and “A Corrugated
Capacitor Ce1l (CCC) for
Megabit Dynamic MOS
MemoriesJ (4IEEE Elec,
Dev, Lett. 90.1983), and ■, Ito et al.'s “An
Expert mental 1Mb DRAM
with 0n-Chip Voltage
LimterJ (1984 IEEE l5S
CCDigest of Tech. Paper 282) etc. have a description thereof. This corrugated capacitor has 2.5
It extends to a depth of microns, and to manufacture it, a trench is formed by an etching method, and then wet etching is performed to remove scratches and dirt caused by dry etching. After forming the trench in this way,
A triple charge storage layer of silicon dioxide/silicon nitride/silicon dioxide is formed on the trench walls, and the trench is then finished by filling with LPGVD polysilicon. This is because such a corrugated capacitor, in the case of a three-layer, 7-micron cell with a capacitance of 60 fF, has a capacitance more than seven times that of a normal cell.

【0005】 セルキャパシタの占有面積を低減させるための第3の試
みは、上述のようにトレンチを形成する方法と類似のも
のであって、たとえばE、アライによる「Submic
ron  MOS  VLSI  Process  
TechnologiesJ  (IEEE  IED
M  Tech、  Digest  19,1983
)やにミネギシらによる「A  Submicron 
 CMO3Megabit  Dynamic  RA
M  Technology  Using  Dop
ed  Face  Trench  Capacit
or  Ce1lJ  (IEEE  IEDMTec
h、  Digest  319.1983)や、T、
 モリエらによる「Depletion  Trenc
h  Capacitor  Technologyf
or  Megabit  Level  MOS  
dRAMJ  (4IEEE  Elec、  Dev
、  Lett、  411.1983)等にその記載
があルカ、これらはいずれもキャパシタの極板を基板に
平行とする代りに、基板のトレンチ壁部に形成すること
とした以外は、通常のセルと同様の構成としてメモリセ
ルについて述べたものである。このようなトレンチ(溝
掘り)キャパシタは単に深いトレンチを用いるだけで基
板の単位面積あたりの容量を大きくとることができるも
ので、上記3論文によれば次のようにして製作される。 すなわち、まず結晶方位(100)  P型、抵抗率4
−5オ−ACm(7)シリコン基板に輻0,4−1.0
ミクロンのトレンチを形成したものを電子ビーム直接描
画法により作成する。ついで約14ミリTorrの圧力
下でCB r F 3による反応性イオンエツチング(
RI E)によって深さ1−3ミクロンのトレンチを侵
刻した後、硝酸、酢酸、フッ化水素酸の混合液中でエッ
チ処理を施すことにより、トレンチ表面からRIE処理
に起因する傷を取り除く。次にPH/5iH4102ガ
スシステムを用いたCVDによりPSG (燐シリケー
トガラス)を蒸着してトレンチ表面層中に燐を拡散させ
、フッ化水素酸によりPSGをエッチ除去する。つづい
てトレンチ表面上に150−500Aの3102を乾燥
酸素中で成長させるか、またはCVDによりSi3N4
を厚さ500Aに蒸着し、最後にLPGVDポリシリコ
ンによりトレンチを埋める。このようにトレンチ側壁の
単位面積あたりの容量は通常のキャパシタの単位面積あ
たりの容量に匹敵するものであり、従ってトレンチ深さ
を大きくしたキャパシタは、基板の単位面積あたりの電
荷蓄積面積を増大させることにより、セルの基板面積を
低減させることが可能である。 [0006] 他方、トレンチを用いてアイソレーションを行なうこと
も周知の技法であってその研究も広く行なわれており、
たとえばR,ラングによる「Deep  Trench
  l5olated  CMO3DevicesJ 
 (IEEE  IEDM  Tech、  Dige
st  237.1982)や、K、チャムらによる「
A  5tudy  of  the  Trench
  Inversion  Problem  in 
 the  Trench  CMO3Technol
ogyJ  (4IEEE  Elec、  Dev、
  Lett、   303.1983)や、A。 ハヤサカらによる「U−Groove  l5olat
ion  Technique  for  High
  5peed  Bipolar  VLSI’  
sJ  (IEEE  IEDM  Tech、  D
igest  62.1982)や、H,ゴトーらによ
る「An  l5olation  Technolo
gy  for  HighPerformance 
 Bipolar  Memories−−IOP−I
IJ  (IEEE  IEDM  Tech、  D
igest  58.1982)や、T、ヤマグチらに
よる「High−5peed  Latchup−Fr
ee  05−μm−Channel  CMO5Us
ing  Self−Aligned  TiSi2 
and  Deep  Trench  l5olat
ion  Technologiesj  (IEEE
  IEDM  Tech、  Digest  52
2.1983)や、S、コーヤマらによる「Direc
tions  in  Cst  151.1983)
や、K、チャムらによる「Characterlzat
ion  and  Modelling  of  
the  Trench  5urface  Pro
blem  for  the  Trench  I
solatedCMO3TechnologyJ  (
IEEE  IEDM  Tech、  Digest
  23.1983)等にその記載がある。これらに記
載されたアイソレーション用トレンチは、トレンチ形成
コルゲーテッドキャパシタの作成につきさきに述べたと
同様の方法で形成される。すなわち、パターン形成(典
型的には酸化物ノマスクを用いて行なう)や、CB r
 F 3、CCl4、Cl2H2、CClO3等による
RIE処理や、侵刻処理や、側壁部の熱酸化(LPCV
Dによる窒化物層形成をともなう)や、さらにはポリシ
リコンによる埋込み等の処理手順を用いるものである。 [0007]
A third attempt to reduce the area occupied by cell capacitors is similar to the method of forming trenches as described above, for example, the "Submic" method by E.
ron MOS VLSI Process
TechnologiesJ (IEEE IED
M Tech, Digest 19, 1983
) "A Submicron" by Yani Minegishi et al.
CMO3Megabit Dynamic RA
M Technology Using Dop
ed Face Trench Capacit
or Ce1lJ (IEEE IEDMTec
h, Digest 319.1983) and T.
“Depletion Trench” by Morie et al.
h Capacitor Technology
or Megabit Level MOS
dRAMJ (4IEEE Elec, Dev
, Lett, 411.1983), etc. In all of these, the capacitor plate is formed on the trench wall of the substrate instead of being parallel to the substrate, but is similar to a normal cell. A memory cell having a similar configuration is described. Such a trench capacitor can have a large capacitance per unit area of the substrate simply by using a deep trench, and according to the three papers mentioned above, it is manufactured as follows. That is, first, crystal orientation (100) P type, resistivity 4
-5o-ACm(7) Radiation 0,4-1.0 on silicon substrate
A micron trench is formed using an electron beam direct writing method. Then, reactive ion etching with CB r F 3 (
After etching a trench to a depth of 1-3 microns by RIE), scratches caused by the RIE process are removed from the trench surface by etching in a mixture of nitric acid, acetic acid, and hydrofluoric acid. Next, PSG (phosphorus silicate glass) is deposited by CVD using a PH/5iH4102 gas system to diffuse phosphorus into the trench surface layer, and the PSG is etched away with hydrofluoric acid. Next, 150-500A of 3102 is grown on the trench surface in dry oxygen or by CVD to form Si3N4.
is deposited to a thickness of 500A, and finally the trench is filled with LPGVD polysilicon. In this way, the capacitance per unit area of the trench sidewall is comparable to the capacitance per unit area of a normal capacitor, and therefore a capacitor with a large trench depth increases the charge storage area per unit area of the substrate. By this, it is possible to reduce the substrate area of the cell. [0006] On the other hand, isolation using trenches is also a well-known technique, and its research has been widely conducted.
For example, “Deep Trench” by R. Lang
l5olated CMO3DevicesJ
(IEEE IEDM Tech, Dige
st 237.1982) and K. Cham et al.
A 5tudy of the trench
Inversion Problem in
the Trench CMO3Technol
ogyJ (4IEEE Elec, Dev,
Lett, 303.1983) and A. “U-Groove l5olat” by Hayasaka et al.
ion Technique for High
5peed Bipolar VLSI'
sJ (IEEE IEDM Tech, D
62.1982) and “An l5olation Technolo” by H. Goto et al.
gy for High Performance
Bipolar Memories--IOP-I
IJ (IEEE IEDM Tech, D
igest 58.1982) and “High-5peed Latchup-Fr” by T. Yamaguchi et al.
ee 05-μm-Channel CMO5Us
ing Self-Aligned TiSi2
and Deep Trench l5olat
ion Technologies (IEEE
IEDM Tech, Digest 52
2.1983) and “Direc” by S. Koyama et al.
tions in Cst 151.1983)
“Characterlzat” by K., K., and Cham et al.
ion and Modeling of
the Trench 5 surface Pro
blem for the trench I
solatedCMO3TechnologyJ (
IEEE IEDM Tech, Digest
23.1983) and others. The isolation trenches described therein are formed in a manner similar to that previously described for the fabrication of trenched corrugated capacitors. That is, patterning (typically done using an oxide mask), CBr
RIE treatment with F3, CCl4, Cl2H2, CClO3, etc., engraving treatment, thermal oxidation of the side wall (LPCV)
This method uses processing procedures such as forming a nitride layer by forming a nitride layer using D (D), or even embedding with polysilicon. [0007]

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be solved by the invention]

しかしながらトレンチキャパシタを用いることは、dR
AMセルを小壓化する上での問題を完全に解決するに至
るものではなく、縦形配置のFETや略略縦形配置とし
たトレンチキャパシタなど、いずれの場合においても、
セルが基板を占有する面積は依然として大きいのが現状
である。 [0008]
However, using a trench capacitor reduces the dR
This does not completely solve the problem of making AM cells smaller, and in any case, such as a vertically arranged FET or a substantially vertically arranged trench capacitor,
At present, the area occupied by the cell on the substrate is still large. [0008]

【問題点を解決しようとするための手段】本発明はセル
キャパシタを形成した基板に設けたトレンチの側壁にセ
ルトランジスタを形成し、該トレンチの上方でワードラ
インおよびビットラインがたがいに交差するようにした
1トランジスタ型dRAMセルの構造、およびこのよう
なセルからなるアレイを提供するもので、これによりト
ランジスタをキャパシタの上面に積層させて基板上のセ
ル面積を最小限とすることにより、個々のセルの集積密
度を高めるようにしたものである。 本発明の一実施態様において、キャパシタの一方の極板
とトランジスタのチャンネル領域とは上記トレンチのバ
ルク側壁中に形成され、また該キャパシタの他方の極板
と該トランジスタのゲート領域とは該トレンチを充填す
るポリシリコンにより形成され、かつトレンチの内側の
酸化物層により分離される。なお信号電荷は上記ポリシ
リコンにより形成された方のキャパシタ極板に蓄積され
る。 [0009]
[Means for Solving the Problems] The present invention forms a cell transistor on the side wall of a trench provided in a substrate in which a cell capacitor is formed, and a word line and a bit line intersect with each other above the trench. The present invention provides a one-transistor dRAM cell structure and an array of such cells, which stack the transistors on top of the capacitors to minimize the cell area on the substrate, thereby increasing the This is to increase the density of cell integration. In one embodiment of the invention, one plate of the capacitor and the channel region of the transistor are formed in the bulk sidewall of the trench, and the other plate of the capacitor and the gate region of the transistor are formed in the trench. Formed by filling polysilicon and separated by an oxide layer inside the trench. Note that the signal charge is accumulated in the capacitor plate formed of the polysilicon. [0009]

【実施例】【Example】

図IAは本発明の実施例としてビットラインおよびワー
ドラインに接続した1トランジスタ1キヤパシタセルを
示すもので、その動作態様は下記の通りである。すなわ
ち、キャパシタ12は1ビツトの情報を表わす電荷を蓄
える(たとえば電荷が蓄積されてない状態は論理Oを表
わし、キャパシタの極板間電位5ボルトに対応する電荷
量が蓄積された状態は論理1を表わすものとする)。こ
の1ビツトの情報は、ゲート16に接続されたワードラ
イン14に電圧を印加するごとにアクセスされ(読出し
、あるいは新しいビットの書込みを行なう)これにより
トランジスタ18をオンとする。このトランジスタ18
がオンとなることにより、キャパシタ12はビットライ
ン20と導通して、読出しまたは書込みが行なわれる。 その際、漏洩電流その他の原因によるキャパシタ12の
蓄積電荷の消滅分を補償すべく定期的に電荷のリフレッ
シュを行なう必要があり、これがすなわちダイナミック
RAM (dRAM)なる名称の由来である。 [0010] 図IBワードライン14およびビットライン20からな
るdRAMアレイにおける各ラインの交点に、上記実施
例のメモリセル30を配設したアレイの一部を示す平面
図であり、ビットライン20はワードライン14の下方
を通るように形成されている。これらメモリセル30は
基板中でこれらラインの下方にまで延在して、メモリ密
度を最大とするようにしである。いま図示のように最/
」\図形寸法をf、最小層間合せ許容寸法(最小刷り合
せ誤差許容量)をRとすると、各セルの面積は(2(f
+R))となる。従ってたとえば最小図形寸法が1.0
ミクロン、最、rJz層間合せ許容寸法が0.25ミク
ロンである場合は、各セルの面積は約6.25平方ミク
ロンとなる。 [0011] 図2は本発明の実施例たる上記メモリセル30の断面図
である。このメモリセル30はP型エピ層34を有する
P 型シリコン基板32に形成されており、N“型埋込
層からなるビットライン20と、ビットライン絶縁用の
酸化物層42とN゛ポリシリコンよるワードライン14
と前記トランジスタ18のチャンネル44と、該トラン
ジスタ18のゲート酸化物層46と、このトランジスタ
18のソース領域を形成するN 拡散領域48と、上記
P 型基板32を前記キャパシタ12の一方すなわち接
地側極板とした場合の他方の極板を形成するN ポリシ
リコン領域50と、このキャパシタ12の両極板間に絶
縁層を形成する酸化物/窒化物/酸化物スタック52と
を有する。この図2におけるメモリセル30の断面は図
IBの矢印線2−2に対応しており、従ってトレンチ形
成キャパシタ12およびトランジスタ18の断面構造は
この図IBより明らかであろう。 [0012] 上述のような構成のメモリセル30において、キャパシ
タ12はその一方の極板がN 領域48.50により、
他方の極板が基板32およびエビ層34によりそれぞれ
形成されている。ただしこの場合、エビ層34の不純物
濃度はP 型の基板32よりもはるかに低いものとする
ことにより、拡散領域48とエビ層34のN  /P接
合の容量およびN 型ポリシリコン領域50/スタツク
52/P型エピ層34の容量がいずれもN ポリシリコ
ン領域50/スタツク52/P 基板32の容量よりも
はるかに小さく、無視しうる程度であるようにする。ま
た次に説明するように、エビ層34の極板面積は基板3
2の極板面積よりも小さく、この理由によってもエビ層
34自体の容量はさして重要なファクタとはならない。 なお形成するトレンチの断面を1×1ミクロンとし深さ
を5ミクロンとする場合は、この1ミクロン分の深さを
エビ層34およびビットライン20層により得るものと
し、このとき前記キャパシタ12の極板面積は約17平
方ミクロンとなる。また図示のP 基板32は図IBに
示すアレイのメモリセル30すべてに共通の接地層であ
る。 [0013] 各メモリセル30のトランジスタ18はポリシリコンゲ
ートを有するバルクシリコン構成となっており、チャン
ネル44はPエピ層34の一部であり、ソース領域48
(キャパシタ12の一方の極板の一部でもある)および
ドレイン領域20(ビットライン20でもある)はPエ
ピ層34中のN 拡散物質であり、ゲーリシリコンのワ
ードライン14層の一部である。絶縁酸化物層42はか
なりの厚みであるが、それでもゲートとしてのワードラ
イン14は、トランジスタ18のソースおよびドレイン
領域とオーバーラツプする構造となっている。 [0014] つぎに上記構成のメモリセル30の制作方法の実施例に
つき説明するが、この説明を通して該メモリセル30の
寸法上および材料上の特徴についても明らかにする。図
3Aないし図3Gはこの制作手順を示すものである。 [0015] 1、結晶方位を(100)とする抵抗率1xlO”オー
ムcm以下のP ンリコン基板32に、キャリア濃度が
2×1016個/Cm3でカリ、すべての熱処理完了後
における厚みが最終的に2.0ミクロンとなるような厚
みのPエピ層34を成長させる。フィールド酸化物層3
6およびP型チャンネルストップ38を通常の方法によ
り形成した後、応力緩和用の酸化物層を成長させてこの
酸化物層にLPVD窒化物を蒸着する。ついで活性領域
(ビットライン20およびセルアレイの周辺部)のパタ
ーン化およびプラズマエツチングにより、この活性領域
外の窒化物および酸化物を除去し、窒化物層をマスクと
してボロンの注入を行なうことにより、キャリア濃度が
1×10 個/Cm3のチャンネルストップ38を深さ
40OAまで形成した後、前記フィールド酸化物層36
を800OAの厚さに成長させる。ついで窒化物層を除
去した後、フォトリソグラフィ法により前記活性領域の
うちビットライン20を形成する部分を画定して、キャ
リア濃度が1×1020個/Cm3となるようにヒ素の
注入を行なって、これらビットライン20を深さ200
0Aにまで形成する。しかる後にフォトレジストを除去
して、酸化物による保護膜を形成して得た構造を図3A
および図3Bに示す。ここに図3Aはビットライン20
に沿う断面図であり、また図3Bはビットライン20と
直行する面における断面図である。なお、ビットライン
20の線幅は図IBにつき述べたように約1.5ミクロ
ンとする。 [0016] 2、 断面1ミクロンのトレンチを形成すべく、厚さ1
ミクロンのプラズマニンハンスドCVD酸化物層64を
蒸着しパターン化する。このパターン化酸化物層64を
マスクとして用いてHCIによるRIE処理を行なうこ
とにより、トレンチを深さ1.25ミクロンにまで侵刻
する。かくて形成されたトレンチの壁面からRIE処理
による傷および汚れを酸によるウェットエッチにより除
去した後、保護酸化物層65をトレンチの壁面および底
部に熱成長させ、さらにトレンチの側壁処理にLPCV
Dによる窒化物66の蒸着を用いることにより、側壁上
の酸化物層を保護して、引き続く処理工程における拡散
の進行を抑えるようにする。 上記酸化物層65の厚みはたとえば約200Aとし、ま
た窒化物層66の厚みはたとえば100OAとする。か
くて得られる構造を図3Cに示す。なおこの図30は以
下の図3Dないし図3Gも同様であるが、いずれもビッ
トライン20に沿う断面を示す図である。 [0017] 3、 つぎに再度HCIを用いたRIE処理を行なって
、上記トレンチをさらに掘り下げる。この場合、前記酸
化物層64も若干浸食されるが、この層は当初の蒸着厚
みを充分大きくとっであるため、格別問題は生じない。 かくてトレンチの深宅が最終的に約5.0ミクロンとな
った時点で、前述のようにして該トレンチを清浄化し、
酸化物を熱成長させて厚さ100Aのキャパシタ12の
絶縁層スタック52を形成した後、LPCVD法により
厚さ75Aの窒化物を被着形成する。つり)でこの窒化
物層の熱酸化を行なって誘電特性を完全なものとして、
初期の酸化物/窒化物/酸化物層からなるスタック52
を得る。かくて形成されたトレンチには、図3Dに示す
ようにで不純物注入ポリシリコン(領域50)を充填す
る。 [0018] 4、 ポリシリコン領域50に対して、たとえばフォト
レジスト上でスピンコーティングを行なうことによりこ
れを平坦化した後、その表面およびトレンチ内部の30
0OAまで完全にプラズマエッチ処理を施す。この場合
トレンチ内部のプラズマエッチは、絶縁スタック52の
上端から下方、かつ基板32の上方まで行なう。なお後
述するように、ポリシリコン領域50がスタック52の
上端のやや下方でカリ基板32の上方に延在している場
合には、該ポリシリコン領域50の上端位置はさして厳
密にしなくともよい。図3E参照。 [0019] 5. スタック52の露出部を除去する(この場合、窒
化物層66は該スタック52よりもはるかに厚いため、
スタック52の露出部を除去するに当って窒化物層66
が大幅に除去されることはない)。ついで燐の気相拡散
により、厚みが少なくとも2000Aの拡散領域48を
形成する(図3F)。なお図3Fでは拡散領域48が2
個所に形成されているように見えるが、これら領域はト
レンチを取り囲む単一の環状領域の一部であって、前記
トランジスタ18のソースを形成するものである。ただ
し現時点では、このトランジスタ18のゲート酸化物層
はまだ形成されていない。 [00201 6、LPCVDによりN 5ホリシリコンの蒸着を行な
った後平坦化し、その平面およびトレンチ内の酸化物層
65および酸化物層66の直下まで完全にプラズマエッ
チを行なう。このN ポリシリコン層は、ポリシリコン
領域50の一部となってその厚みを大きくするもので、
図面(図3G)ではポリシリコン領域50と同じ符号で
示しである。なおこの場合にも、ポリシリコン領域50
が拡散領域48と充分にオーバーラツプしてそれらの間
の電気的接触状態が良好で、かつ酸化物層66および窒
化物層65が全面的に露出してトランジスタ18のゲー
トがそのチャンネル領域を確実に覆っている場合には、
ポリシリコン領域50の上端位置はさして厳密なものと
しなくともよいが、これについても後述する。 [0021] 7、 ポリシリコン領域50および拡散領域48の露出
部に熱酸化物層56を厚さ約1000Aに成長させる。 この場合、酸化物層65はその下縁部でバーズビークを
発生するが、それ以外の個所では窒化物層66により成
長が妨げられる。 この熱酸化物層56はトランジスタ18のソース/ゲー
ト間寄生容量を低減すべく形成するもので、場合によっ
てはこれを省略してもよい。次に窒化物層66をエッチ
した後、酸化物層65 (および核層よりもはるかに厚
い熱酸化物層56の一部)にウェットエッチを施してこ
れを除去することにより、チャンネル44および拡散領
域48の一部を露出させる。この露出したチャンネル4
4にゲート酸化物層46を厚さ250人に成長させ、(
これにより熱酸化物層56の厚さが増大する)ついでN
゛のポリシリコン層14の蒸着およびパターン化を行な
って前記ワードライン14を形成し、図2につき記載し
た断面構造のセルを得る。 [0022] 次に本発明によるdRAMの第2の実施例(図4Cにメ
モリセル130で示す) および本発明による製作方法
の第2の実施例につき、以下図4Aないし図4Dを参照
して説明する。これら図4へ−図4Dは図2および図3
A−図3Gとも同種の断面図である。 [0023] 1、結晶方位を(100)とするP 基板132に厚さ
100OAの熱酸化物層135を成長させた後、厚さ1
ミクロンのプラズマエンハンスドCVD酸化物層137
を蒸着する。つぎにこの酸化物層137のパターン化を
行なって断面1平方ミクロンのトレンチを形成した後、
核層をマスクとして用いてHCIによるRIE処理を行
ない、これらトレンチを深さ5ミクロンに食刻する。つ
いでトレンチ側壁を清浄化して、該側壁およびトレンチ
底面にキャパシタの酸化物層152を熱成長させ、しか
る後4ミクロンのヒ素注入のポリシリコン領域150を
スパッタ法により被着する(図4A)。 [0024] 2、 上記各酸化物層のウェットエッチ処理を行なう。 これによりキャパシタ酸化物層152の露出部が除去さ
れて、ポリシリコン領域150のうち酸化物層137上
の部分がリフトオフ(取り外)される。つづいて厚さ2
000Aの1−2オ一ムCmシリコンエピ層144の蒸
着および核層に対するイオン注入を行なうことにより、
N ヒツトライン20および前記トランジスタ18のド
レインとなるべき層120と、トランジスタ18のソー
スとなるべき領域148とを形成する(図4B)。この
場合、領域148はポリシリコン領域150の上面に形
成されるため、各種の欠陥をもつものであろうことが当
然予想されるが、トランジスタ18のチャンネル領域と
なるのが上記エビ層144の無注入部分であるため、そ
のような欠陥はさして問題とならない。 [0025] 3、 アニール処理を施すことにより、注入不純物の拡
散をうながして上記領域148を若干膨出さぜる。つい
でゲート酸化物層146を熱成長させて250Aとした
後、N ポリシリコンの蒸着およびパターン化を行って
ワードライン14を形成する。かくて得られなdRAM
セル130の構造を図4Cに示す。 [0026] 次に本発明によるdRAMの第3の実施例につき説明す
る。この第3の実施例は、符号160で示され、上述の
dRAMセル130の変形例であり、上述のような本発
明による方法の第2の実施例を変形した第3の方法実施
例により製作されるものである。なお以下の記載中、上
記と同じ符号は上記実施例における対応項目を示すもの
である。 [0027] 1、 上記第2の実施例の工程(1)を行なった後、工
程(2)による酸化物層のエッチ処理を行なう。 [0028] 2、厚さ2000AのLPCVDポリシリコン層144
全144て、これに不純物の注入を行なうことによりN
 層120,148を形成する。この結果得られる構成
は図4Bのものと同等であるが、ただしこの場合は、領
域120,144.150は第2の実施例におけるよう
にエビ層ではなくポリシリコン層である[0029] 3、 アニール処理および固相エピタキシ処理により上
記領域120,144を基板132上でエビ層に変換す
るが、これにともなって領域148,150の一部が単
結晶化することとなる。図4Dにおける波形の破線は、
こうした部分的な単結晶化を概念的に示すものである。 ただしこのような結晶化領域のうち、動作の特性に影響
をもたらすのはもっばら前記領域144 ()ランジス
タ18のチャンネル領域)のみである。なおこの処理に
用いる高温により、不純物イオンの拡散が生じて前記領
域148は図4Dに示すように膨出する。 [0030] かくて前記N 型層120のパターン化およびエツチン
グを行なって、前記ビットライン20を形成する。 [0031] 4. ついでゲート酸化物層146を厚さ25OAに成
長させた後、N′型ポリシリコン層14の蒸着、パター
ン化およびエツチング処理を行なってワードライン14
を形成する。かくて得られるdRAMセル160の断面
構造を図4Eに示す。
FIG. 1A shows a one-transistor, one-capacitor cell connected to a bit line and a word line as an embodiment of the present invention, and its operation mode is as follows. That is, the capacitor 12 stores a charge representing one bit of information (for example, a state in which no charge is stored represents a logic O, and a state in which a charge corresponding to a potential of 5 volts between the plates of the capacitor is stored represents a logic 1). ). This one bit of information is accessed (read or write a new bit) each time a voltage is applied to word line 14 connected to gate 16, thereby turning on transistor 18. This transistor 18
When the bit line 20 is turned on, the capacitor 12 is brought into conduction with the bit line 20, and reading or writing is performed. At this time, it is necessary to periodically refresh the charge in order to compensate for the loss of charge stored in the capacitor 12 due to leakage current or other causes, and this is the origin of the name dynamic RAM (dRAM). [0010] FIG. IB is a plan view showing a part of the array in which the memory cells 30 of the above embodiment are arranged at the intersection of each line in a dRAM array consisting of a word line 14 and a bit line 20, and the bit line 20 is a word line. It is formed to pass below the line 14. The memory cells 30 extend below these lines in the substrate to maximize memory density. Now, as shown in the diagram,
\If the figure size is f and the minimum layer alignment tolerance (minimum printing error tolerance) is R, the area of each cell is (2(f
+R)). Therefore, for example, the minimum figure size is 1.0
If the rJz layer spacing tolerance is 0.25 microns, the area of each cell will be approximately 6.25 square microns. [0011] FIG. 2 is a cross-sectional view of the memory cell 30 as an embodiment of the present invention. This memory cell 30 is formed on a P-type silicon substrate 32 having a P-type epitaxial layer 34, and includes a bit line 20 made of an N" type buried layer, an oxide layer 42 for bit line insulation, and an N" polysilicon layer. word line 14
, the channel 44 of the transistor 18 , the gate oxide layer 46 of the transistor 18 , the N diffusion region 48 forming the source region of the transistor 18 , and the P type substrate 32 connected to one side of the capacitor 12 , that is, the ground side terminal. It has an N 2 polysilicon region 50 that forms the other plate of the capacitor 12, and an oxide/nitride/oxide stack 52 that forms an insulating layer between the plates of the capacitor 12. The cross-section of memory cell 30 in FIG. 2 corresponds to arrow line 2--2 in FIG. IB, and therefore the cross-sectional structure of trench-formed capacitor 12 and transistor 18 will be clear from FIG. IB. [0012] In the memory cell 30 having the above-described configuration, one plate of the capacitor 12 has an N region 48.50.
The other plate is formed by a substrate 32 and a shrimp layer 34, respectively. However, in this case, by making the impurity concentration of the shrimp layer 34 much lower than that of the P type substrate 32, the capacitance of the N/P junction between the diffusion region 48 and the shrimp layer 34 and the N type polysilicon region 50/stack are reduced. The capacitance of the 52/P type epi layer 34 is much smaller than the capacitance of the N polysilicon region 50/stack 52/P substrate 32 and can be ignored. Further, as explained next, the plate area of the shrimp layer 34 is the same as that of the substrate 3.
For this reason, the capacity of the shrimp layer 34 itself is not a very important factor. In addition, when the cross section of the trench to be formed is 1×1 micron and the depth is 5 microns, this 1 micron depth shall be obtained by the shrimp layer 34 and the bit line 20 layer, and in this case, the pole of the capacitor 12 The plate area will be approximately 17 square microns. Also, the illustrated P substrate 32 is a ground layer common to all memory cells 30 in the array shown in FIG. IB. [0013] Transistor 18 of each memory cell 30 is of bulk silicon configuration with a polysilicon gate, channel 44 is part of P epi layer 34, and source region 48
The drain region 20 (which is also part of one plate of capacitor 12) and the drain region 20 (which is also bit line 20) is N diffused in the P epi layer 34 and is part of the word line 14 layer of galley silicon. . Although the insulating oxide layer 42 is fairly thick, the gate word line 14 is still configured to overlap the source and drain regions of the transistor 18. [0014] Next, an embodiment of a method for manufacturing the memory cell 30 having the above configuration will be described, and through this description, the dimensional and material characteristics of the memory cell 30 will also be clarified. FIGS. 3A to 3G show this production procedure. [0015] 1. A P silicon substrate 32 with a crystal orientation of (100) and a resistivity of 1xlO" ohm cm or less is coated with a carrier concentration of 2x1016/Cm3, and the final thickness after all heat treatments are completed. Grow a P epi layer 34 to a thickness of 2.0 microns.Field oxide layer 3
After forming 6 and P-type channel stop 38 by conventional methods, a stress relieving oxide layer is grown and LPVD nitride is deposited on the oxide layer. Next, by patterning and plasma etching the active region (the bit line 20 and the periphery of the cell array), nitride and oxide outside the active region are removed, and boron is implanted using the nitride layer as a mask to remove carriers. After forming a channel stop 38 with a concentration of 1×10 5 /Cm3 to a depth of 40 OA, the field oxide layer 36 is
is grown to a thickness of 800 OA. Then, after removing the nitride layer, a portion of the active region where the bit line 20 will be formed is defined by photolithography, and arsenic is implanted so that the carrier concentration is 1×10 20 /cm 3 . Add these bit lines 20 to a depth of 200
Formed to 0A. After that, the photoresist was removed and a protective film made of oxide was formed. The resulting structure is shown in Figure 3A.
and shown in FIG. 3B. Here, FIG. 3A shows the bit line 20
FIG. 3B is a cross-sectional view along a plane perpendicular to the bit line 20. FIG. Note that the line width of the bit line 20 is approximately 1.5 microns as described with reference to FIG. IB. [0016] 2. To form a trench with a cross section of 1 micron, a trench with a thickness of 1
A micron plasma enhanced CVD oxide layer 64 is deposited and patterned. A trench is etched to a depth of 1.25 microns using HCI RIE using patterned oxide layer 64 as a mask. After removing scratches and dirt caused by the RIE process from the walls of the trench thus formed by wet etching with acid, a protective oxide layer 65 is thermally grown on the walls and bottom of the trench, and LPCV is applied to treat the side walls of the trench.
Deposition of nitride 66 by D is used to protect the oxide layer on the sidewalls to reduce further diffusion during subsequent processing steps. The thickness of the oxide layer 65 is, for example, approximately 200 Å, and the thickness of the nitride layer 66 is, for example, 100 OA. The structure thus obtained is shown in FIG. 3C. Note that this FIG. 30 is similar to the following FIGS. 3D to 3G, but all of them are views showing a cross section along the bit line 20. [0017] 3. Next, the RIE process using HCI is performed again to further dig the trench. In this case, the oxide layer 64 is also slightly eroded, but this layer does not cause any particular problem because the initial deposition thickness of this layer is sufficiently large. When the depth of the trench is finally about 5.0 microns, the trench is cleaned as described above, and
After thermally growing the oxide to form the 100 Å thick insulating layer stack 52 of the capacitor 12, a 75 Å thick nitride is deposited by LPCVD. Thermal oxidation of this nitride layer is carried out to perfect the dielectric properties.
Initial oxide/nitride/oxide layer stack 52
get. The trench thus formed is filled with impurity-implanted polysilicon (region 50) as shown in FIG. 3D. [0018] 4. After planarizing the polysilicon region 50 by, for example, spin coating on photoresist, the surface of the polysilicon region 50 and the inside of the trench 30 are planarized.
Complete plasma etch treatment down to 0OA. In this case, the plasma etch inside the trench is performed from the top of the insulating stack 52 down and over the substrate 32. As will be described later, if the polysilicon region 50 extends slightly below the upper end of the stack 52 and above the potash substrate 32, the upper end position of the polysilicon region 50 does not have to be very precise. See Figure 3E. [0019] 5. Remove exposed portions of stack 52 (in this case, nitride layer 66 is much thicker than stack 52;
In removing exposed portions of stack 52, nitride layer 66 is removed.
are not significantly removed). A diffusion region 48 having a thickness of at least 2000 Å is then formed by vapor phase diffusion of phosphorus (FIG. 3F). In addition, in FIG. 3F, the diffusion region 48 is 2
Although they appear to be formed in places, these regions are part of a single annular region surrounding the trench and forming the source of the transistor 18. However, at this time, the gate oxide layer of this transistor 18 has not yet been formed. [00201 6. After N5 polysilicon is deposited by LPCVD, it is planarized and a plasma etch is performed completely on the plane and immediately below the oxide layer 65 and the oxide layer 66 in the trench. This N polysilicon layer becomes a part of the polysilicon region 50 and increases its thickness.
In the drawing (FIG. 3G), it is indicated by the same reference numeral as the polysilicon region 50. Note that also in this case, the polysilicon region 50
has sufficient overlap with diffusion region 48 to provide good electrical contact therebetween, and oxide layer 66 and nitride layer 65 are fully exposed to ensure that the gate of transistor 18 covers its channel region. If covered,
Although the upper end position of polysilicon region 50 does not have to be very strict, this will also be described later. [0021] 7. Grow a thermal oxide layer 56 on the exposed portions of polysilicon region 50 and diffusion region 48 to a thickness of approximately 1000 Å. In this case, the oxide layer 65 generates a bird's beak at its lower edge, but growth is inhibited by the nitride layer 66 at other locations. This thermal oxide layer 56 is formed to reduce the source/gate parasitic capacitance of the transistor 18, and may be omitted depending on the case. Next, after etching the nitride layer 66, a wet etch is performed to remove the oxide layer 65 (and a portion of the thermal oxide layer 56, which is much thicker than the core layer), thereby removing the channel 44 and diffusion. A portion of region 48 is exposed. This exposed channel 4
4, grow a gate oxide layer 46 to a thickness of 250 nm, (
This increases the thickness of the thermal oxide layer 56) and then N
A polysilicon layer 14 is deposited and patterned to form the word line 14 and to obtain a cell with the cross-sectional structure described in connection with FIG. [0022] Next, a second embodiment of a dRAM according to the present invention (shown as a memory cell 130 in FIG. 4C) and a second embodiment of a fabrication method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 4A to 4D. do. These Figures 4 - Figure 4D are Figures 2 and 3
A-FIG. 3G are also similar cross-sectional views. [0023] 1. After growing a thermal oxide layer 135 with a thickness of 100 OA on a P substrate 132 with a crystal orientation of (100), a thermal oxide layer 135 with a thickness of 1
Micron plasma enhanced CVD oxide layer 137
Deposit. Next, after patterning this oxide layer 137 to form a trench of 1 square micron in cross section,
Using the nuclear layer as a mask, RIE processing using HCI is performed to etch these trenches to a depth of 5 microns. The trench sidewalls are then cleaned, a capacitor oxide layer 152 is thermally grown on the sidewalls and the trench bottom, and a 4 micron arsenic-implanted polysilicon region 150 is then deposited by sputtering (FIG. 4A). [0024] 2. Perform a wet etch process on each of the above oxide layers. This removes the exposed portion of capacitor oxide layer 152 and lifts off the portion of polysilicon region 150 above oxide layer 137. Next, thickness 2
By depositing a 1-2 ohm Cm silicon epitaxial layer 144 of 000A and implanting ions into the core layer,
The N hit line 20, a layer 120 that will become the drain of the transistor 18, and a region 148 that will become the source of the transistor 18 are formed (FIG. 4B). In this case, since the region 148 is formed on the upper surface of the polysilicon region 150, it is naturally expected that the region 148 will have various defects. Since it is an implanted part, such defects do not pose much of a problem. [0025] 3. By performing an annealing treatment, the region 148 is slightly bulged out by promoting diffusion of the implanted impurity. Gate oxide layer 146 is then thermally grown to 250 Å, followed by N 2 polysilicon deposition and patterning to form word line 14 . dRAM that cannot be obtained in this way
The structure of cell 130 is shown in FIG. 4C. [0026] Next, a third embodiment of the dRAM according to the present invention will be described. This third embodiment, designated by the reference numeral 160, is a variant of the dRAM cell 130 described above, and is produced by a third method embodiment, which is a variation of the second embodiment of the method according to the invention, as described above. It is something that will be done. In the following description, the same reference numerals as above indicate corresponding items in the above embodiment. [0027] 1. After performing step (1) of the second embodiment, the oxide layer is etched in step (2). [0028] 2. 2000A thick LPCVD polysilicon layer 144
By implanting impurities into this, N
Form layers 120 and 148. The resulting configuration is equivalent to that of FIG. 4B, except that in this case regions 120, 144, 150 are polysilicon layers rather than shrimp layers as in the second embodiment [0029] 3. The regions 120 and 144 are converted into shrimp layers on the substrate 132 by annealing and solid-phase epitaxy, but as a result, some of the regions 148 and 150 become single crystal. The broken waveform line in FIG. 4D is
This conceptually shows such partial single crystallization. However, among such crystallized regions, only the region 144 () (the channel region of the transistor 18) has an effect on the operating characteristics. Note that the high temperature used in this process causes diffusion of impurity ions, causing the region 148 to bulge as shown in FIG. 4D. [0030] The N-type layer 120 is then patterned and etched to form the bit line 20. [0031] 4. Gate oxide layer 146 is then grown to a thickness of 25 OA, followed by deposition, patterning and etching of N' polysilicon layer 14 to form word line 14.
form. The cross-sectional structure of the dRAM cell 160 thus obtained is shown in FIG. 4E.

【○032】 上述のdRAMセル130,160の動作はいずれも、
さきに説明したセルメモリセル30の動作と同等である
。すなわち、トランジスタ18はそのドレイン20、チ
ャンネル領域144、ソース148、ゲート14がすべ
て縦型配置となっており、またキャパシタ12について
も、その一方の極板をN 領域148/150により、
他方の極板をP 基板132によりそれぞれ形成すると
ともに、酸化物層152及び領域148と基板132間
の逆バイアス接合とによって誘電体層を形成するもので
ある。 [0033] なおセル160の製作方法の上記工程(3)を変更し、
複数のビットライン20間にチャンネルストップ領域を
画定し、インブラントするため固相エピタキシ処理を行
なった後、前記N 層120のパターン形成およびエッ
チ処理を行なうこととしてもよい。この場合のチャンネ
ルストップ領域の形成方法は、本発明による方法の第1
の実施例におけるビットライン20間のチャンネルスト
ップ38の形成方法に準する。 [0034] 以上、本発明によるdRAMの実施例およびその製作方
法の実施例につき各種説明したが、これら実施例は上記
の各寸法やトレンチの形状、不純物注入深さ、代替材料
の種類等を適宜変更したり、イオン注入法に代えてイオ
ン拡散を用い、あるいはドライエツチングに代えてウェ
ットエツチング法を用いたり、RIE法をおこなうにあ
たってHCIの代りにハロゲン炭素化合物を用いたり、
前記保護用窒化物層66を省略したり、その他もろもろ
の変更を加えること等は、これまでの記載からしてただ
ちに想到しうるところであろう。
[0032] Both of the operations of the dRAM cells 130 and 160 described above are as follows.
The operation is equivalent to that of the cell memory cell 30 described earlier. That is, the drain 20, channel region 144, source 148, and gate 14 of the transistor 18 are all arranged vertically, and one plate of the capacitor 12 is connected to the N region 148/150.
The other plate is each formed by a P 2 substrate 132, and a dielectric layer is formed by an oxide layer 152 and a reverse bias junction between region 148 and substrate 132. [0033] Note that the above step (3) of the method for manufacturing the cell 160 is changed,
The N layer 120 may be patterned and etched after a solid phase epitaxy process is performed to define and implant channel stop regions between the plurality of bit lines 20. The method for forming the channel stop region in this case is the first method according to the present invention.
The method of forming the channel stop 38 between the bit lines 20 in the embodiment shown in FIG. [0034] Various embodiments of the dRAM according to the present invention and embodiments of the manufacturing method thereof have been described above, but these embodiments are based on the above-mentioned dimensions, trench shape, impurity implantation depth, type of substitute material, etc. or using ion diffusion instead of ion implantation, wet etching instead of dry etching, or using a halogen carbon compound instead of HCI in RIE.
Omitting the protective nitride layer 66 and making various other changes will be readily apparent from the foregoing description.

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

【図1】 AおよびBはそれぞれ本発明によるdRAMセルの等価
回路を示す概略図および該セルを用いたセルアレイを示
す平面図。
FIG. 1A and B are a schematic diagram showing an equivalent circuit of a dRAM cell according to the present invention and a plan view showing a cell array using the cell, respectively.

【図2】 本発明によるdRAMセルの第1の実施例を図IBの線
2−2に沿う断面で示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a first embodiment of a dRAM cell according to the invention taken along line 2-2 in FIG. IB;

【図3】 AないしGはこの第1の実施例によるdRAMセルを本
発明によるセル製作方法の第1の実施例により製作する
場合の一連の工程を示す図。
FIGS. 3A to 3G are diagrams showing a series of steps in manufacturing the dRAM cell according to the first example according to the first example of the cell manufacturing method according to the present invention.

【図4】 AないしEは本発明による第2および第3の実施例によ
るdRAMセルを本発明によるセル製作方法の第2およ
び第3の実施例により製作する場合に一連の工程を示す
図である。
4A to 4E are diagrams showing a series of steps when manufacturing dRAM cells according to the second and third embodiments of the cell manufacturing method according to the present invention; be.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 キャパシタ 14 ワードライン 16 ゲート 18 トランジスタ 20 ビットライン 30.130,160  メモリセル 32.132  基板 34.144  エビ層 42 酸化物層 44 チャンネル 46.146  ゲート酸化物層 48 拡散領域 50.150  ポリシリコン領域 52.152  酸化物/窒化物/酸化物スタック 12 Capacitor 14 Word line 16 Gate 18 Transistor 20 bit line 30.130,160 memory cell 32.132 Board 34.144 Shrimp layer 42 Oxide layer 44 channel 46.146 Gate oxide layer 48 Diffusion area 50.150 Polysilicon area 52.152 Oxide/Nitride/Oxide stack

【書類名】【Document name】

図面 drawing

【図1】[Figure 1]

【図2】[Figure 2]

【図3】[Figure 3]

【図4】 E[Figure 4] E

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板にメモリセルを作成する方法で
あって:(a)上記基板の表面に不純物を導入して、セ
ルアドレスラインとセルトランジスタドレインを提供す
るステップ; (b)上記基板中に上記アドレスラインを通して延びる
側壁を伴ったトレンチを形成するステップ; (c)上記側壁に絶縁層を形成するステップ;(d)上
記トレンチの底部に半導体物質を導入するステップ;及
び(e)上記トレンチ中の上記半導体物質の上にある上
記側壁上の上記絶縁層の一部を除去し、 上記絶縁層の除去された領域の上記半導体物質に近接し
た上記トレンチの上方部分を部分的に導体物質で充填し
て上記セルトランジスタのソースを形成し、その結果上
記半導体物質と上記導体物質がセルキャパシタの1つの
プレートを、又基板がセルキャパシタの他のプレートを
構成するようにし、かつ上記アドレスラインと上記トレ
ンチ中の上記導体物質の間のトランジスタチャンネルを
制御するため、上記トレンチ中の上記絶縁層の上に上記
アドレスラインを越えて導体ゲート物質を形成する、 ことによりセルキャパシタとトランジスタを完成するス
テップ;より構成されることを特徴とするメモリセルを
作成する方法。
1. A method of forming a memory cell in a semiconductor substrate, comprising: (a) introducing impurities into the surface of the substrate to provide cell address lines and cell transistor drains; (b) in the substrate. (c) forming an insulating layer on the sidewalls; (d) introducing a semiconductor material into the bottom of the trench; and (e) forming a trench in the trench with sidewalls extending through the address line. removing a portion of the insulating layer on the sidewalls overlying the semiconductor material in the trench, and partially insulating an upper portion of the trench adjacent to the semiconductor material in the area where the insulating layer is removed with a conductive material; filling to form the source of the cell transistor, such that the semiconductor material and the conductive material constitute one plate of the cell capacitor and the substrate constitutes the other plate of the cell capacitor, and the address line and forming a conductive gate material over the insulating layer in the trench and beyond the address line to control a transistor channel between the conductive material in the trench, thereby completing a cell capacitor and a transistor; ; A method for producing a memory cell characterized in that it is comprised of;
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