JPH0369185B2 - - Google Patents

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JPH0369185B2
JPH0369185B2 JP59230959A JP23095984A JPH0369185B2 JP H0369185 B2 JPH0369185 B2 JP H0369185B2 JP 59230959 A JP59230959 A JP 59230959A JP 23095984 A JP23095984 A JP 23095984A JP H0369185 B2 JPH0369185 B2 JP H0369185B2
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JP
Japan
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conductivity type
groove
type semiconductor
insulating film
film
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JP59230959A
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JPS61108163A (ja
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Keimei Mikoshi
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大容量ダイナミツク型ランダム・アク
セス・メモリーを実現する半導体記憶装置の製造
方法に関する。
〔従来技術〕
記憶単位(セル)が、1個のMOSトランジス
タと1個のコンデンサとからなるダイナミツク型
ランダム・アクセス・メモリー(DRAM)は、
現在高密度・大容量半導体メモリーの主流になつ
ている。1チツプ当り1Mビツト以上の記憶容量
を持つDRAMを実現するためには、セル面積に
占めるコンデンサ領域を表面から見ていかに小さ
くするかが鍵である。コンデンサの表面から見た
面積を減少させるためにシリコン基板に溝を堀
り、この溝の表面を利用してコンデンサを形成す
る方法が提案されている。(1982 International
Electron Deviees Meeuing,Technical
Digeat,PP.806−808) 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前記論文で提案されている構造
では、表面から見たセル面積を減少させるのには
効果があるが、隣のセルとの間隔を接近させて深
い溝を形成した場合、電荷が基板側に蓄えられる
ため、溝の間の電荷がパンチ・スルーによつてリ
ークし易いという問題があつた。さらに、この提
案では、電荷は溝に沿つて基板の深さ方向に隣り
のセルの溝と近接して蓄えられるため、α線等が
照射された場合、キヤリヤの発生によつて蓄積さ
れている電荷が簡単に消滅してしまうという問題
があつた。
本発明の目的は、せまい溝間隔に起因するパン
チ・スルーによる電荷のリークならびにα線等に
よるソフトエラーに弱いという欠点をなくした、
セル面積が小さく4Mビツト以上のDRAMにも適
用可能な改良された溝容量をもつメモリー・セル
の構造の半導体記憶装置の製造方法を提供するこ
とである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る半導体記憶装置の製造方法は第1
導電型半導体基板の一方の主面にこの半導体基板
に対し耐エツチング性を有する第1の被膜を形成
しこの被膜をマスクにして前記半導体基板に溝を
形成し、この溝の内壁および底面に容量絶縁膜を
形成し、前記溝の内に第1の第2導電型半導体を
埋め込み、この第1の第2導電型半導体に対し耐
エツチング性を有する第2の被膜を形成し、前記
溝の開口部の周囲の一部が露出するようにこの第
2の被膜に窓を形成し、第1および第2の被膜を
マスクにして前記第1の第2導電型半導体および
前記容量絶縁膜の一部をエツチングし、このエツ
チングにより形成された開口に第2の第2導電型
半導体を埋め込み、前記第1および第2の第2導
電型半導体の表面に絶縁膜を形成し、前記窓に対
向して前記半導体基板表面に第2導電型チヤネル
を有するMOSトランジスタを形成し、このMOS
トランジスタのソースあるいはドレイン拡散層の
いずれか一方が前記第1および第2の第2導電型
半導体と前記第1導電型半導体基板内部において
電気的に接続するようにすることを特徴とする。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第1図は本発明方法によつて製造され半導体
記憶装置の一実施例のセル構造の断面図である。
ここではNチヤネルMOSトランジスタの場合に
ついて説明する。
第1図において、P型シリコン基板1にリアク
テイヴ・イオン・エツチング等の異方性エツチン
グにより溝19が加工されている。溝19の内面
には容量絶縁膜2が設けられ、この溝19の内部
にはリンがドーブされた多結晶シリコン3が埋め
込んである。さらに、容量絶縁膜2に窓4を開口
するために、この部分の多結晶シリコン3を窓の
深さだけ選択的にエツチングし更に露出した容量
絶縁膜2をエツチングすることによりこの窓4が
設けられている。ここに再びリンがドーブされた
多結晶シリコン22(第3図e参照)が埋め込ま
れる。ゲート絶縁膜6は多結晶シリコン22の表
面に設けられた数千Åの酸化膜5の上に形成され
ている。ソース・ドレイン拡散層8は、DRAM
のワード線25となるゲート電極7をマスクにし
てイオン注入等により形成されている。このとき
窓4の部分では、多結晶シリコン22からリンが
基板側に拡散し拡散層9が形成されるが、この拡
散層9とソース・ドレイン拡散層8とが酸化膜5
の下で接続されている。さらに層間絶縁膜10に
設けられたコンタクト窓23によつて拡散層8が
ビツト線11と接続されている。
また、第2図は本セル構造の平面図である。斜
線の領域19が溝パターンである。太線9の部分
で溝内部の多結晶シリコンとソース・ドレイン拡
散層とが接続されている。ビツト線(図示せず)
へのコンタクトを24で、またワード線を25で
示す。第2図により明らかなように本セル構造は
平面配置においても無駄がなく、高集積化に適し
ている。
このように、実施例の半導体記憶装置のセル構
造は、拡散層9を介して溝内の多結晶シリコン3
とソース・ドレイン拡散層8とが接続されている
ため、接続に伴うセル面積の増大はない。
次に、本実施例の半導体記憶装置の製造方法の
実施例を第3図a〜gの製造工程図および第1図
を参照しながら説明する。
工程1 (第3図a) P型単結晶シリコン基板1は、例えば1×1015
cm-3程度のボロン濃度を有する基板である。基板
1上に500Å前後の酸化シリコン膜17と窒化シ
リコン膜18とを形成する。次に、フオトレジス
ト膜をパターニングした後、フオトレジスト膜を
マスクにして窒化シリコン膜18、酸化シリコン
膜17、シリコン基板1をエツチングし、溝19
を形成する。この場合は、酸化シリコン膜17お
よび窒化シリコン膜18が特許請求の範囲におけ
る第1の被膜に相当する。次に、溝内面にボロン
を表面濃度が1×1018cm-3から1×1019cm-3程度
になるように拡散する。これは基板表面に反転層
が形成しないようにするためである。続いて、溝
19内面に容量絶縁膜2を形成する。この膜厚は
酸化シリコン膜換算で100〜200Å程度であること
が望ましい。酸化シリコン単体で耐圧が取れない
場合には酸化シリコン膜17と窒化シリコン膜1
8との二重膜にする。
工程2 (第3図b) 多結晶シリコンを気相成長し不要部分をエツチ
ングすることにより、溝19に多結晶シリコン3
を埋め込む。この多結晶シリコン3はリン等がド
ープされ十分N型になつている必要がある。
工程3 (第3図c) レジスト膜20を塗布し、パターニングして窓
21を開孔する。
工程4 (第3図d) レジスト膜20および窒化シリコン膜18をマ
スクにして多結晶シリコン3の一部をエツチング
する。続いて容量絶縁膜2の一部をエツチングし
て孔4を開ける。
工程5 (第3図e) この孔を十分にN型にドープされた多結晶シリ
コン22で埋める。
工程6 (第3図f) 窒化シリコン膜18をマスクにして多結晶シリ
コン3および22を選択的に酸化し、3,000〜
6,000Å程度の酸化膜5を形成する。このとき
図示するように多結晶シリコン22からはN型不
純物が基板側に拡散し、N型拡散層9が形成され
る。あるいは、熱処理を追加することにより十分
深くまでN型拡散層9を形成する。
工程7 (第3図g) 窒化シリコン膜18,酸化シリコン膜17をエ
ツチングした後、例えば150Å程度のゲート酸化
膜6を形成する。次に多結晶シリコンあるいはシ
リサイド、あるいは多結晶シリコンとシリサイド
の二層膜あるいは高融点金属によりゲート電極7
を形成する。この電極7はメモリーアレイにおい
てワード線(Xアドレス)として機能する。この
ゲート電極7をマスクにして、例えば砒素をイオ
ン注入して、N+型ソース・ドレイン拡散層8を
接合深さが0.1〜0.2μm程度になるように形成す
る。このN+拡散層8は多結晶シリコンからの拡
散によつて形成される拡散層9と接続されなけれ
ばならない。これによつて蓄積されるべき電荷は
トランジスタを通して溝容量の内部電極3に導入
される。
工程8 (第1図) 次に層間絶縁膜10を形成した後、N+拡散層
に達するコンタクト窓23を開口し、例えばアル
ミ配線11によつてビツト線(データ線)を形成
する。
本実施例による製造方法においては、N+拡散
層と溝容量の内部電極とを溝の側壁に設けられた
窓4を通して接続させることが主要な点である。
この接続を確実にするためには、拡散層9を基板
の横方向に十分深くまで押し込む必要がある。も
し、多結晶シリコン22からの不純物拡散だけで
は不十分な場合には、第3図eにおいて、多結晶
シリコン22を埋め込む前あるいは後にリン拡散
を行うことにより十分に深い拡散層9が形成でき
る。
本実施例では、製造工程の説明をセルの主要部
分についてのみ行つたため、セル間の素子分離工
程を省略してある。実際のメモリーでは、セル間
の素子分離は本質的に重要であるが、本発明のメ
モリ・セルでは深い素子分離は必要でなく、通常
の浅い(0.3〜0.5μm程度)分離でよい。この分離
のために必要な工程は、本工程における第3図a
の前あるいは第3図fと同時にLOCOS法で行つ
たり、あるいは第3図fの後に行う等の方法があ
り、工法に適合した素子分離を行うことが可能で
ある。特に1Mビツト以上のメモリーにおいては、
溝分離法が望ましい。
以上の実施例はNチヤンネル型MOSトランジ
スタの場合であるが、Pチヤンネル型MOSトラ
ンジスタにも本発明は適用できる。
また、本発明の基本は溝容量の内部電極と
MOSトランジスタのソース・ドレイン拡散層と
の間の電気的接続を取ることにある。従つてセル
構造のそれ以外の部分はどの様に変更しても差支
えない。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明したように、MOSトランジ
スタの拡散層と溝容量の電極との接続を溝測面で
行うものであるため、接続に伴うセル面積の増加
がなく、また溝を近接し配置できるため集積密度
が高く、さらに溝内部に電荷を蓄えるためα線等
によるソフトエラーに強いという効果を有する。
本発明はソフトエラーが生じ難いため逆に容量を
小さくできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体記憶装置の一実施
例のセル断面図、第2図は本発明による半導体記
憶装置の一実施例のセル平面図、第3図a〜gは
第1図、第2図の半導体記憶装置の製造方法の実
施例を説明する断面図である。 1…シリコン基板、2…容量絶縁膜、3,22
…多結晶シリコン、4…窓、5…酸化膜、6…ゲ
ート酸化膜、8,16…ソース・ドレイン拡散
層、9…拡散層、17…酸化チタン膜、18…窒
化チタン膜、19…溝、20…レジスト膜、21
…窓。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電型半導体基板の一方の主面に溝が形
    成され、該溝の内面には容量絶縁膜が形成され、
    前記容量絶縁膜の一部分に窓が開口され、前記容
    量絶縁膜を介して前記溝内に第2導電型半導体が
    埋込まれ、前記溝の近傍の前記半導体基板に第2
    導電型チヤネルを有するMOSトランジスタが形
    成され、前記MOSトランジスタのソースあるい
    はドレイン拡散層のいずれか一方が前記窓を通し
    て前記第2導電型半導体と電気的に接続されてい
    る半導体記憶装置の製造方法において、 第1導電型半導体基板の一方の主面に、該半導
    体基板に対し耐エツチング性を有する第1の被膜
    を形成する工程と、 前記第1の被膜をマスクにして前記半導体基板
    に溝を形成する工程と、 前記溝の内壁および底面に容量絶縁膜を形成す
    る工程と、 前記溝内に第1の第2導電型半導体を埋め込む
    工程と、 前記第1の第2導電型半導体に対し耐エツチン
    グ性を有する第2の被膜を形成する工程と、 前記溝の開口部の周囲の一部が露出するように
    前記第2の被膜を開孔する工程と、 前記第1及び第2の被膜をマスクにして前記第
    1の第2導電型半導体および前記容量絶縁膜の一
    部をエツチングする工程と、 前記エツチングにより形成された孔に第2の第
    2導電型半導体を埋め込む工程と、 前記第1および第2の第2導電型半導体の表面
    に絶縁膜を形成する工程と、 前記容量絶縁膜がエツチングされて形成された
    窓に対向して前記半導体基板表面に第2導電型チ
    ヤネルを有するMOSトランジスタを形成し、該
    MOSトランジスタのソースあるいはドレイン拡
    散層のいずれか一方が、前記第1および第2の第
    2導電型半導体と前記第1導電型半導体基板内部
    において電気的に接続されるようにする工程とを
    包含する半導体記憶装置の製造方法。
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