JPH0382155A - 半導体メモリセルとその製造方法 - Google Patents

半導体メモリセルとその製造方法

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JPH0382155A
JPH0382155A JP1219454A JP21945489A JPH0382155A JP H0382155 A JPH0382155 A JP H0382155A JP 1219454 A JP1219454 A JP 1219454A JP 21945489 A JP21945489 A JP 21945489A JP H0382155 A JPH0382155 A JP H0382155A
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JP
Japan
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conductor
diffusion layer
insulating film
oxide film
cylindrical
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JP1219454A
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English (en)
Inventor
Masato Sakao
坂尾 眞人
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
    • H10B12/318DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor the storage electrode having multiple segments

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

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は大規模化に好適な1トランジスタ・1キャパシ
タ型半導体メモリセル及びその製造方法に関するもので
ある。 [従来の技術] MOSダイナミックメモリは1970年のIKビットダ
イナミック・ランダム・アクセスメモリの発売を出発点
として、以後3年に4倍の割合で大規模化がなされ、そ
のメモリセルの面積は一世代にO03〜0.4倍に縮小
されてきた。メモリセルを縮小しても、ソフトエラー耐
性は低下させないといった観点から、セル容量の確保が
重要な問題となっている。 この問題を解決する方法の一つに、1985アイ・イー
・イー・イー・インターナショナル ソリッド・ステー
トサーキッツ コンファレンスダイジェスト オブ テ
クニカルペーパーズ(19851EEE In−ter
national 5olid−State C1rc
uits ConferenceDigest of 
technical papers)p、250で述べ
られている方法がある。この方法では第3図に示すよう
に、シリコン基板43に形成された電界効果トランジス
タのゲート電極46上に蓄積電極49を延設することに
より蓄積電極49の上面のみならず、側面及び曲面も有
効な容量部面積として利用し、セル面積の増大を抑えな
がら容量を確保している。図中、44はシリコン酸化膜
、45はゲート酸化膜、47は拡散層、48は第1層間
絶縁膜、50は容量絶縁膜、51はセルプレート、52
は第2層間絶縁膜、53はコンタクト孔、54は縦方向
配線、55はビット線である。
【発明が解決しようとする課題】
この構造でメモリ動作に必要な容量を確保し、かつセル
面積を縮小することを考えると、蓄積電極47の側面の
容量を増大させるため、蓄積電極49の厚さを増やす必
要がある。しかし、そのような方法では蓄積電極49が
素子領域から電界効果トランジスタの上側までを完全に
埋め込んでしまい、蓄積電極49に曲面が形成されなく
なるため、曲面の効果を利用した容量の増大ができなく
なり、所望の容量の確保が困難となる。また、蓄積電極
49を厚くした場合、コンタクト孔53の開孔が非常に
難しくなると共に、縦方向配線54の埋込みも困難とな
る。 本発明の目的は前記従来のメモリセルの面積を増大させ
ることなく、より大きな容量の確保に好適なメモリセル
の構造とその製造方法を提供することにある。 [課題を解決するための手段〕 前記目的を達成するため、本発明の半導体メモリセルは
1つのMOSトランジスタを有し、該MOSトランジス
タの第1の拡散層に電荷蓄積部が接続され、第2の拡散
層にビット線が接続されてなる半導体メモリセルにおい
て、前記電荷蓄積部は、第1の導電体と該第1の導電体
上の第1の円筒型導電体から構成され、かつ前記第2の
拡散層と前記ビット線とは、第2の導電体と該第2の導
電体上の第2の円筒型導電体により接続され、前記第2
の円筒型導電体には絶縁体が埋込まれてなるものである
。 また、本発明の製造方法は、半導体基板にMOSトラン
ジスタを形成する工程と、前記MOSトランジスタの第
1の拡散層と第2の拡散層に接続するように第1の導電
体を形成する工程と、前記第1の拡散層上の第1の導電
体の上部に第1の円筒型導電体を形成すると同時に前記
第2の拡散層上の前記第1の導電体の上部に第2の円筒
型導電体を形成する工程と、前記第2の円筒型導電体を
絶縁体で埋込む工程と、前記第1の拡散層上の前記第1
の導電体表面と前記第1の円筒型導電体表面に容量絶縁
膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上に第3の導電体
を形成する工程と、前記第1の拡散層上の前記第1の導
電体と、前記第2の拡散層上の前記第1の導電体とを分
離する工程と、前記第2の円筒型導電体を第4の導電体
に接続する工程とを含むものである。 [実施例〕 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。 第1図は本発明の一実施例により得られるメモリセルの
構造を示す断面図である。 第1図において、本発明は、シリコン基板l上に電界効
果トランジスタと容量部とを有している。 前記電界効果トランジスタはシリコン基板lに形成され
た第1拡散層5及び第2拡散層6と、ゲート酸化膜3を
介して積層されたゲート電極4とを含み、ゲート電極4
は第1層間絶縁膜7に埋め込まれている。第2拡散層6
は第2導電体I2とこれにつながる第2円筒型導電体1
3を通じてビット線16と接続されている。なお、第2
円筒型導電体13には、絶縁体14が埋め込まれている
。 前記容量部は第1拡散層5に接続された第1導電体8及
び第1導電体8に接続された第1円筒型導電体9よりな
る蓄積電極と、セルプレートtiと、両者を隔絶する容
量絶縁膜10とからなる。セルプレート11とビット線
16とは第2層間絶縁膜15で隔絶され、素子分離はシ
リコン基板1に形成されたシリコン酸化膜2によりなさ
れている。 第2図(a)〜(Q)は、本発明の詳細な説明するため
に1トランジスタ・lキャパシタ型メモリセルの製造工
程における基板の断面構造を順を追って示した図である
。 以後説明の便のため、電界効果トランジスタとして、n
チャネル型を用いた例を示す。pチャネル型にするには
、一般にシリコン基板と拡散層の導電型をそれぞれnチ
ャネル型の場合と逆にすればよい。 第2図(a)に示すように、面方位(100) p型シ
リコン基板17に熱酸化により約40OAのマスク酸化
膜19を形成し、次にCVD法によりシリコン窒化膜2
0が残るようにバターニングした後、約6000 Aの
シリコン酸化膜18を熱酸化処理する。 この状態で第2図(ロ)に示すように、シリコン窒化膜
20とマスク酸化膜19をウェットエツチングした後、
950℃の酸素雰囲気中で厚さ約200人のゲート酸化
膜21を形威し、CVD法により多結晶シリコン膜を厚
さ5000人堆積し、通常のフォトリソグラフィー技術
とドライエツチング技術により、ゲート電極22を形成
する。次いで、セルファラインでnMO3FET領域に
ヒ素を加速エネルギー100KeVで5×10“”ca
n−”注入し、第1拡散層23と第2拡散層24を同時
に形成する。 次に第2図(C)に示すように、ゲート電極22直下の
ゲート酸化膜21のみを残してウェットエツチングし、
引き続きCVD法によりシリコン酸化膜を堆積し、これ
を第1層間絶縁膜25とし、次いで、第1拡散層23と
第2拡散層24上の第1層間絶縁膜25の一部を通常の
フォトリソグラフィー技術とドライエツチング技術を用
いてエツチング除去し、CVD法により多結晶シリコン
を堆積し、さらにその多結晶シリコンにリン拡散を行う
ことにより、第1導電体26を得る。続いてCVD法に
よりシリコン酸化膜27をその表面が平坦になる程度ま
で堆積させる。 次に、第2図0に示すように、レジスト28をフォトリ
ソグラフィー技術によりバターニングし、これをマスク
としてシリコン酸化膜27をドライエツチング法により
等方的にエツチングする。この状態から、レジスト28
を除去し、引き続き、レジスト29を第2図(ロ)のよ
うにパターニングする。しかる後にこのレジスト29を
マスクとして、ドライエツチング法によりシリコン酸化
膜27を異方性エツチングし、第2図■に示す第1の溝
3oと第2の溝31を形成する。続いて多結晶シリコン
をCVD法により第1の溝30と第2の溝3!を含むウ
ェハ全面に堆積させ、リン拡散を行う。引き続きドライ
エツチング法により異方的なエツチングを行い、第1の
溝30、第2の溝31の側壁のみに多結晶シリコンを残
すことにより、第1円筒型導電体32と第2円筒型導電
体33を得る。 続いて、CVD法によりシリコン酸化膜34をその表面
が平坦になζ、程度まで堆積し、更にレジスト29′ 
を通常のフォトリソグラフィー技術によりパターニング
し、第2図@の形状を得る。このレジスト29′ をマ
スクとしてドライエツチング技術を用いてシリコン酸化
膜34を異方性エツチングすると、エツチングは第1導
電体26及び第1円筒型導電体32の表面で停止し、第
2図(へ)の形状が得られる。 続いて、露出した第1導電体26及び第1円筒型導電体
32の表面を熱酸化することにより、容量絶縁膜35を
形成する。さらに、ウェハ全面にCVD法により多結晶
シリコン36を堆積した後、リン拡散を行う。次いで、
CVD法によりシリコン酸化膜37をその表面が平坦に
なる程度まで堆積することにより、第2図(i)に示す
構造を得る。 続いてシリコン酸化膜37と多結晶シリコン36とシリ
コン酸化膜34をドライエツチング法により同時にエツ
チングし、シリコン酸化膜34の上部の多結晶シリコン
36が完全に除去された点でエツチングを停止する。そ
の状態から多結晶シリコン36をエツチングし、シリコ
ン酸化膜34.37、容量絶縁膜35をエツチングしな
い条件でドライエツチング技術により異方性エツチング
することにより、第2図(j)に示すような第3の溝3
8が形成できる。 39はセルプレートである。続いて、シリコン酸化膜3
4.37、容量絶縁膜35を異方性エツチングすること
により、第3の溝38の底部に露出した容量絶縁膜35
を除去することができる。このとき、シリコン酸化膜3
4.37も同時にエツチングされるが、異方性エツチン
グであるから、第3の溝38の形状を変えることはない
。続いて、第3の溝38の底部に露出する多結晶シリコ
ンよりなる第1導電体26をシリコン酸化膜34.37
をマスクとして、ドライエツチング法により第1層間絶
縁膜25が露出するまで異方性エツチングすることによ
り、第2図(k)のように第1拡散層23につながる蓄
積電極40と第2拡散層24につながるパッド電極41
とに分離する。 次に、CVD法によりシリコン酸化膜を第3の溝38が
完全に埋まるまで堆積し、次いで第2円筒型導電体33
が露出するまでドライエツチング技術を用いてエッチバ
ックする。次にアルミニウムでビット線42を形成する
と、第2図(0に示すような構造のメモリセルが得られ
る。 上記実施例においては、容量絶縁膜35としてシリコン
の熱酸化膜を用いたが、容量値を大きくすること、信頼
性を高めることを主目的としてシリコン酸化膜とシリコ
ン窒化膜のどちらか一方、あるいは両方を用いて1〜3
層構造としてもよい。 また、ビット線42として、アルミニウムを用いたが、
アルミニウムの下地に多結晶シリコンを堆積し、二層構
造としてもよい。さらに二層構造においては、上層の配
線材料としてシリサイド、下層の配線材料として多結晶
シリコンを用いたいわゆるポリサイド配線としてもよく
、本実施例に限定されるものではない。 [発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、容量部の構成要素
である蓄積電極がMOSトランジスタの一方の拡散層に
つながる導電体膜と、これにつながる円筒型導電体から
なっているため、円筒導電体の側面を利用した容量の増
大が可能である。また、本発明の製造方法によれば、円
筒導電体の形成と同時にMOSトランジスタの他方の拡
散層からビット線への縦方向配線が自動的に形成される
ため、円筒導電体の高さを高くして、さらに容量を増大
させようとした場合でも、長い縦方向配線が容易に形成
でき、小さなセル面積で容易に大きな容量を確保できる
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例により得られるメモリセルの
構造を示す断面図、第2図(a)〜(Q)は本発明の実
施例におけるメモリセルの製造工程を順を追って示した
断面図、第3図は従来のメモリセル構造を示す断面図で
ある。 1.17.43・・・シリコン基板 2、18,27,34,37,44・・・シリコン酸化
膜3.21.45・・・ゲート酸化膜 4,22,46
・・・ゲート電極5.23・・・第1拡散層    6
,24・・・第2拡散層7.25,48・・・第1層間
絶縁膜8,26・・・第1導電体9.32・・・第1円
筒型導電体 10,32.50・・・容量絶縁膜11.
39,51・・・セルプレート 13.33・・・第2円筒型導電体 15.52・・・第2層間絶縁膜 19・・・マスク酸化膜 28.29.29’・・・レジスト 31・・・第2の溝 38・・・第3の溝 41・・・パッド電極 53・・・コンタクト孔 12・・・第2導電体 14・・・絶縁体 16.42,55・・・ビット線 20・・・シリコン窒化膜 30・・・第1の溝 36・・・多結晶シリコン 40.49・・・蓄積電極 47・・・拡散層 54・・・縦方向配線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1つのMOSトランジスタを有し、該MOSトラ
    ンジスタの第1の拡散層に電荷蓄積部が接続され、第2
    の拡散層にビット線が接続されてなる半導体メモリセル
    において、前記電荷蓄積部は、第1の導電体と該第1の
    導電体上の第1の円筒型導電体から構成され、かつ前記
    第2の拡散層と前記ビット線とは、第2の導電体と該第
    2の導電体上の第2の円筒型導電体により接続され、前
    記第2の円筒型導電体には絶縁体が埋込まれてなること
    を特徴とする半導体メモリセル。
  2. (2)半導体基板にMOSトランジスタを形成する工程
    と、前記MOSトランジスタの第1の拡散層と第2の拡
    散層に接続するように第1の導電体を形成する工程と、
    前記第1の拡散層上の第1の導電体の上部に第1の円筒
    型導電体を形成すると同時に前記第2の拡散層上の前記
    第1の導電体の上部に第2の円筒型導電体を形成する工
    程と、前記第2の円筒型導電体を絶縁体で埋込む工程と
    、前記第1の拡散層上の前記第1の導電体表面と前記第
    1の円筒型導電体表面に容量絶縁膜を形成する工程と、
    前記容量絶縁膜上に第3の導電体を形成する工程と、前
    記第1の拡散層上の前記第1の導電体と、前記第2の拡
    散層上の前記第1の導電体とを分離する工程と、前記第
    2の円筒型導電体を第4の導電体に接続する工程とを含
    むことを特徴とする半導体メモリセルの製造方法。
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Cited By (5)

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