JPH04283963A - ダイナミックram及びその製造法 - Google Patents

ダイナミックram及びその製造法

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JPH04283963A
JPH04283963A JP3048142A JP4814291A JPH04283963A JP H04283963 A JPH04283963 A JP H04283963A JP 3048142 A JP3048142 A JP 3048142A JP 4814291 A JP4814291 A JP 4814291A JP H04283963 A JPH04283963 A JP H04283963A
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    • 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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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ダイナミックRAM
(DRAM)及びその製造法に関する。さらに詳しくは
、浮遊電極容量型のDRAM及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、1つのMOS型トランジスタ
素子と1つのキャパシタからなる図22のごときDRA
Mセルが汎用されているが、最近、さらなる高集積化、
セル縮小化の要望に沿うべく、図23のごとき2つのM
OS型トランジスタ素子と1つのキャパシタからなる浮
遊電極容量型のDRAM(FEC−DRAM)セルが提
案されている。
【0003】かかるFEC−DRAMセルは、3素子構
成であるが2ビットのデータを1つのキャパシタに記憶
できるため、従来の2素子/1ビット型のものに比して
素子当りの記憶容量が増加(1.5素子/1ビット)さ
れたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のFEC−DRAMセルは、1対のMOS型トラン
ジスタQ1、Q2の不純物領域A、Bとの電気的な接続
コンタクトを各々有する上部電極UPと下部電極LPと
の間にフローティングキャパシタCが介在されたスタッ
クキャパシタを有しており、上記接続コンタクト及びフ
ローティングキャパシタは基板上にある一定の面積を要
する。
【0005】従って、かかるFEC−DRAMセルは基
板上に比較的大きな占有面積を要し、高集積化の点で必
ずしも有利ではなく、仮に1素子/1ビット型と同程度
の占有面積を適用した場合には、キャパシタ容量が不充
分となるという不都合があった。そして、さらにかかる
スタックキャパシタを基板上にアライメントずれをでき
るだけ抑制して構成する工程が複雑であるという問題が
あった。
【0006】この発明は、かかる状況下になされたもの
であり、小さな基板占有面積でも大きなキャパシタ容量
を確保できるFEC−DRAM及びその製造法を提供し
ようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】かくしてこの発明によれ
ば、(a)基板上に並設構成された一対のMOS型トラ
ンジスタ素子と、(b)上記一対のMOS型トランジス
タ素子における一端側の隣り合う不純物領域A、B間の
基板内に形成されたトレンチと、(c)上記不純物領域
Aと接続された第1電極層、キャパシタ絶縁層及び上記
不純物領域Bと接続された第2電極層、がこの順に上記
トレンチ内に積層・埋設されて構成された一つのスタッ
クキャパシタ、を備えてなるダイナミックRAMが提供
される。
【0008】さらにこの発明によれば、(a)基板上に
並設構成された一対のMOS型トランジスタ素子の一端
側における隣り合う不純物領域A、Bの間の基板内にト
レンチを形設する工程、(b)上記一方の不純物領域B
上にコンタクト用ストラップを形成する工程、(c)上
記他方の不純物領域A上から上記トレンチ内面を覆う第
1電極層を、上記コンタクト用ストラップと絶縁して被
覆形成する工程、(d)上記第1電極層上に、キャパシ
タ絶縁層を被覆形成する工程、及び(e)上記キャパシ
タ絶縁層上に上記コンタクト用ストラップと接続構成さ
れる第2電極層を形成する工程、により、請求項1のダ
イナミックRAMを得ることからなるダイナミックRA
Mの製造が提供される。
【0009】
【作用】この発明のダイナミックRAMはFEC型DR
AMであって2つのMOS型トランジスタ素子間に1つ
のスタックキャパシタを接続してなる構成であるが、こ
のスタックキャパシタが上記トランジスタ素子の端部の
間に形成されたトレンチ内に沿うように埋設されている
ため、そのキャパシタ容量を充分に大きくすることがで
きる。そして、かかるトレンチは、DRAMレイアウト
におけるワードライン間にアライメントずれなく自己整
合的に形成することができるため、大キャパシタ容量の
確保の再現性を向上することができる。そして、さらに
上記トレンチ内のスタックキャパシタを中心としてこの
スタック層を隣接するワードライン上に迄延設すること
も容易に行え、これにより更なるキャパシタ容量の増加
が可能となる。
【0010】
【実施例】以下、添付図面に基づいて、この発明のFE
C−DRAMについて説明する。
【0011】図1に示すIは、この発明の一実施例のF
EC−DRAMの一セルを示す要部断面を含む透視斜視
図である。一方、図2は対応するレイアウト図であり、
この発明のFEC−DRAMを一組(2セル)配設した
状態を示すものである。
【0012】図に示すごとく、この発明のFEC−DR
AMセル1は、P型シリコン基板1上に活性領域11、
ビットラインBL、バーBL、ワードラインWLを各々
マトリックス状に配列して構成した一対のMOS型トラ
ンジスタ素子Q1、Q2を備えてなる。この一対のトラ
ンジスタQ1、Q2の相対向する一方のN+不純物領域
は各々コンタクトホール10を介してビットラインBL
、バーBLに接続されている。
【0013】そして、図1で示される他方の隣接するN
+不純物領域A、B間の領域には、トレンチ2が形設さ
れており、このトレンチを用いて、不純物領域A、B間
に一つのキャパシタが構成されている。
【0014】ここでキャパシタは、SiN絶縁膜3で被
覆されたトレンチ2内面に、ポリシリコンからなる第1
電極層4と、SiO2からなるキャパシタ絶縁層5と、
ポリシリコンからなる第2電極層6とをこの順に積層し
て埋設構成されてなり、この第1電極層4はトレンチ開
口端から不純物領域A上に直接コンタクトすると共に、
ワードラインWLの中央部迄広がる一定の面積を有して
いる。一方、第2電極層6は、キャパシタ絶縁層5を介
して上記第1電極層の全域を覆うと共に、当該第1電極
層と絶縁して不純物領域B上に形成されたコンタクト用
ストラップ8(ポリシリコン)に上部シリコン電極9を
介してコンタクトするように形成されている。かかる構
成により、トレンチ内を含むと共にワードライン域をも
部分的に含む一定の正方形状のスタックキャパシタが不
純物領域A、B間に回路構成され、図23に示すごとき
3素子2ビット記憶型のFEC−DRAMが実現されて
いる。
【0015】なお、図中、FOXはフィールド酸化膜を
示し、7はキャパシタの表面保護層(SiO2)、15
は層間絶縁膜を各々示すものである。
【0016】かかるFEC−DRAMは、例えば、図3
〜17に示す工程によって作製することができる。以下
その詳細について説明する。
【0017】まず、図3に示すごとく、シリコン基板1
上に、フィールド酸化膜によってパターン形成されたN
+不純物領域A、Bを含む活性領域を形成し、この上に
ワードラインWL(幅約0.5μm)を形成してMOS
型トランジスタ素子Q1、Q2を構成する。この実施例
では、不純物領域A、Bは共に、各トランジスタ素子の
ドレインに相当する。図4はこの状態を示す平面図であ
り、図5は(a)は図4のB−B’線端面図、図5(b
)は同じくA−A’線端面図である。なお、図中、12
はゲートとなるワードラインWLのサイドウォール部(
SiO2)であり、13は熱酸化膜からなる表面酸化膜
である。
【0018】上記ワードラインの形成後、図6に示すご
とく、レジスト14をコートし、フォトエッチングによ
り、不純物領域B上の酸化膜13の大半(幅X:約1μ
m)を除去した後、図7に示すごとくこの除去部分を覆
うようにポリシリコンからなるコンタクト用ストラップ
8(厚み約1000Å:約1×約1μm)を形成する。
【0019】次いで、図8及び図9に示すようにLPC
VDによってSiN層16を形成しエッチバックするこ
とにより、ワードラインWLの側部保護用のサイドウォ
ール16’を形成した後、図10に示すようにレジスト
17を用いて不純物領域A、B間でかつワードラインW
L、WL間に矩形状のトレンチ2を異方性エッチングに
よって基板内へ形設する。この際のトレンチの幅や深さ
は、素子サイズにもよるが、通常0.5〜1μm幅で深
さ2〜5μm程度がキャパシタ容量の点で適している。
【0020】トレンチ形設後、レジスト17を除去し、
続いて、表面を熱酸化条件に付すことにより、主として
コンタクト用ストラップ上に絶縁性の酸化膜19を形成
した後、図11に示すようにLPCVD法によって全面
にSiNを堆積することによりトレンチ内面にSiN絶
縁膜3(厚み約100Å)が形成され、次いで全面にマ
スキング用SOG層(又はレジスト層)18が形成され
る。
【0021】次に、図12に示すようにSOG層(又は
レジスト層)18をトレンチ開口部のレベルまでエッチ
バックすることによりトレンチ内面以外のSiN絶縁膜
3を露出させ、等方性エッチングによりエッチングする
ことによって露出したSiN絶縁膜部位を除去し、続い
て図13に示すごとく、レジスト20を用いて、不純物
領域A上及びその周辺上のSiN絶縁膜3及び表面酸化
膜13を除去することにより、不純物領域Aのコンタク
ト部位を確保する。
【0022】この後、全面にポリシリコンからなる第1
電極層4(厚み約0.1μm)を形成し、図14に示す
ようにレジスト21を用いてトレンチ近端を除くコンタ
クト用ストラップ8表面上の第1電極層を除去する。次
いで第1電極層4上に、SiO2やN4からなるキャパ
シタ絶縁層5(厚み約100Å)を形成した後、全面に
ポリシリコンからなる第2電極層6(厚み約0.1μm
)を堆積形成する。この状態では不純物領域Aと第1電
極層4とのコンタクトはなされているが、酸化膜19の
介在により不純物領域Bと第2電極層6とのコンタクト
はとれていない。
【0023】次いで、CVD法によって全面にSiO2
からなる表面保護層7を形成した後、不純物領域B側の
上方の部位をエッチングして第2電極層6を露出させ、
図17に示されるようにこの露出領域におけるコンタク
ト用ストラップとの接続部位にコンタクトホール20を
開口した後、図16に示されるようにこのコンタクトホ
ール20を埋め込むように上部シリコン電極9を堆積形
成することにより、この発明のスタックキャパシタが構
成される。なお、上記第1、第2電極層及び上部電極は
、導電性向上のために適宜、P、As等の導電性不純物
でドープされていてもよい。
【0024】このようにスタックキャパシタセルが形成
された後、常法によって層間絶縁膜の形成、ビットライ
ンの形成並びにビットラインコンタクトの形成等がなさ
れ、図1に示すごときこの発明のFEC−DRAMが得
られる。
【0025】なお、上記製造工程における素子レイアウ
トの段階を図18〜図21に示した。ここで、図18は
、コンタクト用ストラップ8の形成時、図19はトレン
チ2の形成時、図20はスタックキャパシタ層及び上部
シリコン電極層の形成時、図21はDRAM完成時のレ
イアウトを各々示すものである。
【0026】かかるこの発明のFEC−DRAMにおい
ては、トレンチの存在により不純物領域A、B間で充分
な容量を有するスタックキャパシタを実現でき、その結
果、従来よりも狭い面積内に3素子/2ビット型のDR
AMを構成することができ、集積度が向上する。実際、
上記実施例におけるセル利用因子CUF(キャパシタ面
積/セル面積)は50%にも達し、従来、せいぜい40
%程度であるのに対し、集積度が向上していることが確
認された。
【0027】
【発明の効果】この発明によれば、占有面積がより減少
された3素子/2ビット型のFEC−DRAMを簡便に
提供することができる。従って、さらなる集積度の向上
が要望されているDRAMの分野における有用性は極め
て大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のFEC−DRAMの一セ
ルを示す要部断面を含む透視斜視図である。
【図2】図1の対応するレイアウト図である。
【図3】この発明の製造工程を示す透視斜視図である。
【図4】図3に対応する平面図である。
【図5】図4におけるB−B’端面図(a)及びA−A
’端面図である。
【図6】図5に続く製造工程図である。
【図7】図6に続く製造工程図である。
【図8】図7に続く製造工程図である。
【図9】図8に続く製造工程図である。
【図10】図9に続く製造工程図である。
【図11】図10に続く製造工程図である。
【図12】図11に続く製造工程図である。
【図13】図12に続く製造工程図である。
【図14】図13に続く製造工程図である。
【図15】図14に続く製造工程図である。
【図16】図15に続く製造工程図である。
【図17】図15から図16に至る途中の状態を示す透
視斜視図である。
【図18】製造工程を示すレイアウト図である。
【図19】図18に続くレイアウト図である。
【図20】図19に続くレイアウト図である。
【図21】図20に続くレイアウト図である。
【図22】2素子/1ビット型のDRAMセルの等価回
路図である。
【図23】3素子/2ビット型のDRAMセルの等価回
路図である。
【符号の説明】
1      FEC−DRAM 1’    P型シリコン基板 2      トレンチ 3      SiN絶縁膜 4      第1電極層 5      キャパシタ絶縁膜 6      第2電極層 7      表面保護層 8      コンタクト用ストラップ9      
上部シリコン電極 10    コンタクトホール 11    活性領域 12    サイドウォール部 13    表面酸化膜 14、17、20、21    レジスト15    
層間絶縁膜 16    SiN層 16’  保護用サイドウォール部 18    マスキング用SOG層又はレジスト層19
    酸化膜 20    コンタクトホール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)基板上に並設構成された一対のMO
    S型トランジスタ素子と、(b)上記一対のMOS型ト
    ランジスタ素子における一端側の隣り合う不純物領域A
    、B間の基板内に形成されたトレンチと、(c)上記不
    純物領域Aと接続された第1電極層、キャパシタ絶縁層
    及び上記不純物領域Bと接続された第2電極層、がこの
    順に上記トレンチ内に積層・埋設されて構成された一つ
    のスタックキャパシタ、を備えてなるダイナミックRA
    M。
  2. 【請求項2】上記スタックキャパシタが、上記一対のM
    OS型トランジスタ素子のゲートとなるワードライン領
    域上を部分的に覆うように延設されてなる請求項1のダ
    イナミックRAM。
  3. 【請求項3】(a)基板上に並設構成された一対のMO
    S型トランジスタ素子の一端側における隣り合う不純物
    領域A、Bの間の基板内にトレンチを形設する工程、(
    b)上記一方の不純物領域B上に局所配線用ストラップ
    を形成する工程、(c)上記他方の不純物領域A上から
    上記トレンチ内面を覆う第1電極層を、上記局所配線用
    ストラップと絶縁して被覆形成する工程、(d)上記第
    1電極層上に、キャパシタ絶縁層を被覆形成する工程、
    及び(e)上記キャパシタ絶縁層上に上記局所配線用ス
    トラップと接続構成される第2電極層を形成する工程、
    により、請求項1のダイナミックRAMを得ることから
    なるダイナミックRAMの製造法。
  4. 【請求項4】第1電極層、キャパシタ絶縁層及び第2電
    極層が各々、上記一対のMOS型トランジスタ素子のゲ
    ートとなるワードライン領域上を部分的に覆うように形
    成される請求項3の製造法。
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