JPH04360572A - 半導体メモリ装置 - Google Patents

半導体メモリ装置

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JPH04360572A
JPH04360572A JP3163944A JP16394491A JPH04360572A JP H04360572 A JPH04360572 A JP H04360572A JP 3163944 A JP3163944 A JP 3163944A JP 16394491 A JP16394491 A JP 16394491A JP H04360572 A JPH04360572 A JP H04360572A
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JP
Japan
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silicon layer
layer
crystal silicon
single crystal
insulating film
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Pending
Application number
JP3163944A
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English (en)
Inventor
Yuichi Ando
友一 安藤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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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】本発明はプレーナセル構造と称さ
れる半導体メモリ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般のMOS型半導体集積回路装置は、
フィールド酸化膜によって素子分離を行ない、ソース領
域とドレイン領域はゲート電極をマスクにしてセルフア
ライン法により不純物が基板に導入されて形成されてい
る。ソース領域とドレイン領域のコンタクトはトランジ
スタ1個について1個又は2個が必要であるため、コン
タクトマージンや配線ピッチによって高集積化が妨げら
れる欠点がある。そこで、その問題を解決するために、
プレーナセル構造と称される半導体集積回路装置が提案
されている(特開昭61−288464号公報,特開昭
63−96953号公報などを参照)。
【0003】プレーナセル構造では、複数のMOSトラ
ンジスタのソース領域のための連続した拡散領域と、複
数のMOSトランジスタのドレイン領域のための連続し
た拡散領域とが互いに平行に基板に形成され、基板上に
は絶縁膜を介して両拡散領域に交差するワードラインが
形成される。プレーナセル構造では、素子分離用にフィ
ールド酸化膜を設ける必要がなく、また、ソース領域と
ドレイン領域が複数個のトランジスタで共有されるので
、そのコンタクトも数個または数十個のトランジスタに
1個の割りですみ、高集積化を図る上で好都合である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、さらに高集積
化を図ろうとすると、微細化によるショートチャネル効
果や、ビットラインの高抵抗化によるスピード遅延の問
題などが生じてくる。本発明はプレーナ構造をさらに改
良して高集積化を図るとともに、ショートチャネル効果
をなくし、かつ、スピードを速めることを目的とするも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体メモリ装
置は、ソースとなる拡散層上に単結晶シリコン層が形成
され、その単結晶シリコン層には断面がほぼV字形で、
ソース拡散層に到達する溝が互いに平行に複数個形成さ
れており、その溝の側壁にはゲート酸化膜が形成され、
その溝の底部には絶縁膜が形成され、その溝は少なくと
も表面側の一部がシリサイド化された多結晶シリコン層
にてなるワードラインで埋め込まれ、かつそのワードラ
イン表面が絶縁膜で被われており、前記単結晶シリコン
層上にはワードラインと直交する方向に延びる帯状で、
かつ少なくとも表面側の一部がシリサイド化された多結
晶シリコン層にてなるビットラインが複数本形成されて
おり、前記単結晶シリコン層のうちビットラインと接す
る部分にはドレインとなる拡散層が形成されているプレ
ーナ構造の半導体メモリ装置である。
【0006】本発明でのメタル配線は、前記単結晶シリ
コン層上及びビットライン上の絶縁膜に設けられたコン
タクトホールを介してビットラインに接続され、また前
記絶縁膜及び前記単結晶シリコン層に設けられたコンタ
クトホールを介してソースに接続される。半導体チップ
上には上記のメモリ部分だけを形成してもよく、論理回
路とともに形成してもよい。
【0007】
【実施例】図1は一実施例を表わす。(A)は概略部分
平面図であり、(B)はそのX−Y線位置での断面図を
拡大して示したものである。P型シリコン基板2上にソ
ースとなるN型拡散層4が形成されている。拡散層4上
には厚さが0.5〜2μm程度のP型単結晶シリコン層
6が形成されている。単結晶シリコン層6には断面がほ
ぼV字形をなす溝8が互いに平行に複数個形成されてい
る。溝8の側壁には厚さが0.01〜0.05μm程度
のゲート酸化膜12が形成され、溝8の底部で拡散層4
上にはゲート酸化膜12よりも厚い酸化膜10が形成さ
れている。溝8内には多結晶シリコン層14が埋め込ま
れ、その多結晶シリコン層14の表面にはTiSi2、
WSi2やMoSi2などの高融点金属シリサイド層1
6が形成されている。多結晶シリコン層14とシリサイ
ド層16でゲート電極を兼ねるワードライン18を構成
している。溝8の上部はシリコン酸化膜20で被われて
いる。
【0008】単結晶シリコン層6上にはワードライン1
8と直交する方向に延びる帯状のビットライン22が形
成されている。ビットライン22はN型不純物を含んだ
多結晶シリコン層の少なくとも表面が高融点金属シリサ
イドとなって低抵抗化されたものである。単結晶シリコ
ン層6のうち、ビットライン22と接する部分にはビッ
トライン22からN型不純物が拡散して形成されたN型
拡散層24が形成されており、この拡散層24はドレイ
ンとなる。
【0009】単結晶シリコン層6でドレイン24とソー
ス4の間にはチャネルが形成される。単結晶シリコン層
6及びビットライン22上にはSiO2などの層間絶縁
膜26が形成され、ソース4に配線を接続するために層
間絶縁膜26と単結晶シリコン層6にコンタクトホール
が開けられ、アルミニウム配線28がそのコンタクトホ
ールを通してソース4と接続されている。ビットライン
22にアルミニウム配線を接続するために、層間絶縁膜
26にはビットライン22上の位置にコンタクトホール
30が形成され、アルミニウム配線(図示略)とビット
ライン22がそのコンタクトホール30を介して接続さ
れる。ワードライン18には層間絶縁膜26及びシリコ
ン酸化膜20を貫通するコンタクトホール32が開けら
れ、そのコンタクトホール32を介してアルミニウム配
線(図示略)がワードライン18に接続されている。
【0010】図1(A)中で斜線の施された領域34は
1個のメモリトランジスタを表わしている。メモリトラ
ンジスタ34では溝8の両側面にチャネルが形成される
。このチャネル領域にP型不純物を導入してしきい値電
圧を高めることによりワードラインが選択されてもメモ
リトランジスタがオンにならないようにするか、そのよ
うなイオン注入をしないでしきい値電圧を低いままとし
てメモリトランジスタがオンになる状態としておくかに
より情報の書込みがなされる。
【0011】図2により一実施例の製造方法を説明する
。 (A)P型シリコン基板2に砒素やリンなどのN型不純
物を30〜150KeVのエネルギーで1414〜10
16/cm2程度注入し、メモリ部のソース領域となる
N型拡散層4を形成する。その上にP型単結晶シリコン
エピタキシャル層6を形成する。単結晶シリコン層6に
は縦方向にメモリトランジスタのチャネルが形成され、
単結晶シリコン層6の膜厚がチャネル長になるため、そ
の単結晶シリコン層6の膜厚は0.5〜2μm程度の厚
さにする。
【0012】(B)周辺回路部とメモリ部の間を分離し
たり、周辺部のトランジスタ間を分離するために、チャ
ネルストッパ層36とフィールド酸化膜38を既知のプ
ロセスで形成する。次に、全面にシリコン窒化膜40を
0.05〜0.1μmの厚さに堆積する。
【0013】(C)単結晶シリコン層6に溝を形成する
ために、シリコン窒化膜40に写真製版とエッチングに
より、紙面垂直方向に帯状に延びた互いに平行な複数本
の溝用の開口を設ける。開口が形成されたシリコン窒化
膜40をマスクとして多結晶シリコン層6にエッチング
を施して断面がほぼV字型となる溝8を形成する。この
溝のエッチングは溝底部に拡散層4が露出するまで行な
う。単結晶シリコンのエッチングでは、エッチング液と
してKOH溶液などのアルカリ溶液を用いると面方位に
よるエッチング速度の差が現われる。この場合、多結晶
シリコン層6の表面を(100)面に形成しておくと、
(111)面を側面にもった断面がV字型の溝8が形成
される。次に、ゲート酸化膜を形成するための酸化を行
なう。溝8の側壁に膜厚が0.01〜0.05μmのゲ
ート酸化膜12を形成すると、溝8の底部には拡散層4
が増速酸化されてゲート酸化膜12によりも厚い酸化膜
10が形成される。多結晶シリコン層6の上面は窒化膜
40で被われているため酸化されない。
【0014】(D)次に、メモリトランジスタのゲート
電極とワードラインを兼ねる電極を形成するために、多
結晶シリコン層14を堆積し、エッチバックを施して溝
8内のみに多結晶シリコン層14を残す。多結晶シリコ
ン層14上にタングステンなどの高融点金属膜16aを
堆積し、エッチバックを施して溝8内のみに高融点金属
膜16aを残す。溝8内の多結晶シリコン層14と高融
点金属膜16aは後にワードラインとなる。その後、ワ
ードラインとその上に形成されるビットラインとを絶縁
するためにシリコン酸化膜20を堆積し、エッチバック
を施してワードライン上のみにシリコン酸化膜20を残
す。この酸化膜の膜厚は0.05〜0.2μmとする。
【0015】(E)窒化膜40を除去した後、ビットラ
イン形成のために砒素やリンなどのN型不純物を含んだ
多結晶シリコン層22aを堆積し、その上に低抵抗化の
ためのタングステンやチタンなどの高融点金属膜22b
を堆積する。写真製版とエッチングにより高融点金属膜
22bと多結晶シリコン層22aをパターン化してワー
ドラインと直交する方向に延びるビットラインを形成す
る。次に、熱処理を施す。これにより多結晶シリコン層
22a中のN型不純物が単結晶シリコン層6に熱拡散し
、メモリトランジスタのドレインとなるN型拡散層24
が形成される。また、この熱処理により、ワードライン
やビットラインでは多結晶シリコンと高融点金属が反応
してシリサイドが形成される。N型拡散層24が形成さ
れるのは単結晶シリコン層6の面のみであり、ワードラ
イン上には酸化膜20があるためワードラインにはN型
不純物は拡散しない。
【0016】(F)メタル配線を形成するための層間絶
縁膜26を堆積し、ソース側のコンタクトホール27と
ドレイン側のコンタクトホール30、それにワードライ
ンのコンタクトホール32も形成し、その後、メタル配
線28,34などを形成する。メモリトランジスタにデ
ータ書込みを行なうためのコア注入は、工程(D)でワ
ードラインを形成した後、絶縁膜20を堆積する前に行
なう。
【0017】
【発明の効果】本発明ではメモリトランジスタが縦型構
造をなし、チャネル長は単結晶シリコンのエピタキシャ
ル層の膜厚により決定されるので、チャネル長を長くし
ても微細化の妨げにならない。チャネルがV字型の溝の
両側面に形成されるため、通常の2倍のオン電流を流す
ことができる。ソースは大面積であるため、低抵抗とな
り、ドレイン側ビットラインとワードラインは低抵抗化
されているため、全体として動作が高速化される。そし
て、本発明はプレーナ構造であるため、プレーナ構造に
共通の利点として、メモリ領域内にはフィールド酸化膜
がなく、またコンタクトが少なくてすむため、高集積化
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例を示す図であり、(A)は概略部分平
面図、(B)は(A)のX−Y線位置での拡大断面図で
ある。
【図2】一実施例の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
4            ソースとなる拡散層6  
          単結晶シリコンエピタキシャル層
8            V字型溝 10          絶縁膜 12          ゲート酸化膜14     
     多結晶シリコン層16          
シリサイド層18          ワードライン2
0          絶縁膜 22          ビットライン24     
     ドレインとなる拡散層26        
  層間絶縁膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ソースとなる拡散層上に単結晶シリコ
    ン層が形成され、その単結晶シリコン層には断面がほぼ
    V字形で、ソース拡散層に到達する溝が互いに平行に複
    数個形成されており、その溝の側壁にはゲート酸化膜が
    形成され、その溝の底部には絶縁膜が形成され、その溝
    は少なくとも表面側の一部がシリサイド化された多結晶
    シリコン層にてなるワードラインで埋め込まれ、かつそ
    のワードライン表面が絶縁膜で被われており、前記単結
    晶シリコン層上にはワードラインと直交する方向に延び
    る帯状で、かつ少なくとも表面側の一部がシリサイド化
    された多結晶シリコン層にてなるビットラインが複数本
    形成されており、前記単結晶シリコン層のうちビットラ
    インと接する部分にはドレインとなる拡散層が形成され
    ている半導体メモリ装置。
  2. 【請求項2】  前記単結晶シリコン層上及びビットラ
    イン上には絶縁膜が形成され、ビットライン上の前記絶
    縁膜に設けられたコンタクトホールを介してメタル配線
    がビットラインに接続され、ソースには前記絶縁膜及び
    前記単結晶シリコン層に設けられたコンタクトホールを
    介してメタル配線が接続されている請求項1に記載の半
    導体メモリ装置。
  3. 【請求項3】  同一チップ上にさらに論理回路も形成
    されている請求項1に記載の半導体メモリ装置。
JP3163944A 1991-06-07 1991-06-07 半導体メモリ装置 Pending JPH04360572A (ja)

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JP3163944A JPH04360572A (ja) 1991-06-07 1991-06-07 半導体メモリ装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004104135A (ja) * 1996-06-21 2004-04-02 Micron Technology Inc Soi型トランジスタを用いたsoi型トランジスタ回路及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004104135A (ja) * 1996-06-21 2004-04-02 Micron Technology Inc Soi型トランジスタを用いたsoi型トランジスタ回路及びその製造方法
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