JPH05110019A - 半導体メモリ装置 - Google Patents

半導体メモリ装置

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JPH05110019A
JPH05110019A JP3293764A JP29376491A JPH05110019A JP H05110019 A JPH05110019 A JP H05110019A JP 3293764 A JP3293764 A JP 3293764A JP 29376491 A JP29376491 A JP 29376491A JP H05110019 A JPH05110019 A JP H05110019A
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JP
Japan
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bit line
semiconductor memory
word line
memory device
semiconductor
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JP3293764A
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Toshiyuki Nishihara
利幸 西原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置合わせズレ防止用マージンを取るために
セル面積を増大させる必要がなく、セル面積を最小限に
することが可能であり、高集積化を図り、しかもオープ
ンビット線構造で問題となるビット線間の干渉雑音を防
止することが可能な半導体メモリ装置を提供すること。 【構成】 装置の深さ方向に沿ってチャネル部が形成さ
れる縦型MOS構造トランジスタを有する半導体メモリ
装置において、上記チャネル部が形成される半導体領域
23の上部にビット線32が形成してあり、このビット
線32の上部に絶縁層34を介してワード線36が形成
してあり、上記各半導体領域23の間に上記ビット線3
2を利用して自己整合的に形成してあるゲート電極用溝
60内に、上記ワード線36が入り込んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体メモリ装置に係わ
り、さらに詳しくは、高集積化を可能にした半導体メモ
リ装置、特にDRAMメモリセルの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリ装置、特にDRAMの高集
積化を図るためには、DRAMを構成する各メモリセル
をできるだけ小型化する必要がある。各メモリセルのサ
イズを小さくするために、各メモリセルを構成するMO
S構造トランジスタを縦型とし、チャネル部をメモリセ
ルの深さ方向に形成した構造が提案されている。
【0003】図11に、従来構造の縦型MOS構造トラ
ンジスタを用いたメモリ装置の一例を示す。なお、図1
1では、DRAMに必要な記憶キャパシタを図示上省略
してある。図11に示す従来例では、シリコン製の半導
体基板2の表面に、凹凸状の突起4が所定の間隔で形成
してあり、突起間の溝内に、突起4の側壁に沿って、ゲ
ート電極を兼ねるワード線6をゲート絶縁層8を介して
形成し、突起の側壁をチャネル部として用いている。そ
して、ビット線10は、突起4の先端に形成してあるソ
ース・ドレイン部14にコンタクトホール12を通して
接続するように、絶縁層16の上に形成してある。この
ような構造の半導体メモリ装置では、縦型MOS構造の
トランジスタを用いてメモリセルを構成していることか
ら、通常のMOS構造トランジスタを用いたメモリセル
に比較し、高集積化が可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来構造の半導体メモリ装置では、コンタクトホール1
2で、ビット線10と突起4の上端に形成してあるソー
ス・ドレイン部14との接続を図っていることから、コ
ンタクトホール12の位置合わせマージンを取る必要が
あると言う問題点を有している。その結果、突起4の外
径をコンタクトホール4の内径の約2倍程度にする必要
があり、十分にメモリセルのサイズを縮小化することが
できないという問題点を有している。この構造では、突
起の外径をあまりに縮小すると、コンタクトホール12
の位置合わせズレなどにより、ビット線10とワード線
6とのショートなどの不都合が生じるおそれがあるから
である。
【0005】また、従来の構造では、オープンビット線
構造で大きな問題となるビット線間干渉雑音の防止対策
が、別途必要となるなどの問題点も有している。
【0006】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、位置合わせズレ防止用マージンを取るためにセル面
積を増大させる必要がなく、セル面積を最小限にするこ
とが可能であり、高集積化を図り、しかもオープンビッ
ト線構造で問題となるビット線間の干渉雑音を防止する
ことが可能な半導体メモリ装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体メモリ装置は、装置の深さ方向に沿
ってチャネル部が形成される縦型MOS構造トランジス
タを有する半導体メモリ装置において、上記チャネル部
が形成される半導体領域の上部にビット線が形成してあ
り、このビット線の上部に絶縁層を介してワード線が形
成してあり、上記各半導体領域の間に上記ビット線を利
用して自己整合的に形成してあるゲート電極用溝内に、
上記ワード線が入り込んでいることを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の半導体メモリ装置を製造するには、チ
ャネル部が形成される半導体領域の上部にビット線を形
成し、このビット線の上部に絶縁層を形成し、各半導体
領域の間に位置する絶縁層に対し、上記ビット線を利用
して、自己整合的にゲート電極用溝を、エッチングなど
の手段で形成する。このゲート電極用溝が形成された絶
縁層上に、ワード線となる材質を堆積させれば、各半導
体領域の間に、ゲート電極となるワード線が自己整合的
に形成される。したがって、位置合わせズレ用マージン
を取ることなく、ワード線とビット線とのショートなど
の問題がなくなり、位置合わせズレ防止用マージンを取
るためにセル面積を増大させる必要がなくなる。その結
果、セル面積を最小限にすることが可能になり、高集積
化を図ることが可能になる。また、シリサイドなどを用
いて低抵抗化したワード線でビット線間をシールドする
構造になるので、オープンビット線構造で問題となるビ
ット線間の干渉雑音を防止することが可能になる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る半導体メモリ
装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1
は本発明の一実施例に係る半導体メモリ装置の要部断面
図、図2〜4は同実施例の半導体メモリ装置の製造例を
示す要部概略破断面斜視図、図5〜10は同実施例の半
導体メモリ装置の製造例の詳細を示す要部概略断面図で
ある。
【0010】図1に示すように、本実施例の半導体メモ
リ装置20は、各メモリセル22を構成する半導体領域
23の下方に記憶キャパシタ24がそれぞれ形成してあ
るDRAMである。各メモリセル22を構成する半導体
領域23は、例えば単結晶シリコンで構成され、その上
下端に、例えばn+ の不純物イオンがドープしてあるソ
ース・ドレイン部26,27が形成してある。そして、
半導体領域23の側壁に、ゲート絶縁膜28を介してゲ
ート電極30が形成され、当該側壁に沿ってチャネル部
が形成されるようになっている。したがって、本実施例
の各メモリセル22は、縦型MOS構造トランジスタを
有し、そのトランジスタの下方に記憶キャパシタ24を
有する構成となっている。
【0011】各半導体領域23における上側のソース・
ドレイン部26の上には、データの取り出しを行うビッ
ト線32が、半導体領域23の幅よりも僅かに狭い幅で
紙面垂直方向に延びるようにそれぞれ形成してある。ビ
ット線32は、例えばポリシリコン膜とシリサイド膜と
の積層膜であるポリサイド膜などにより構成される。ビ
ット線32の上には、絶縁層34が積層され、その上に
ワード線36が、ビット線32に対して垂直方向に延び
るように形成してある。ワード線36には、装置20の
深さ方向に延びるゲート電極30が連続して形成してあ
る。これらゲート電極30およびワード線36は、例え
ばシリサイド膜で一体に構成される。
【0012】各半導体領域23の下方に形成される各記
憶キャパシタ24は、半導体基板38の表面に形成して
ある柱状突起40と、その柱状突起40の外周に絶縁膜
を介して配置されるキャップ状電極42とから構成され
る。キャップ状電極の上端は、半導体領域23の下側に
位置するソース・ドレイン部27に接続するようになっ
ている。また、各記憶キャパシタ24は、絶縁層46に
より相互に絶縁されている。
【0013】次に、このような半導体メモリ装置20の
製造方法の一例を示す。図2に示すように、まず、いわ
ゆるSOI構造の半導体基板38を準備する。このSO
I構造の半導体基板38では、半導体基板38の上に絶
縁層46が形成してあり、その上に所定間隔で帯状の半
導体領域23が形成してある。各半導体領域23の上下
端には、例えばn+ の不純物イオンがドープしてあるソ
ース・ドレイン部26,27が形成してある。また、各
半導体領域23の下部には、その長手方向に沿って所定
間隔で、記憶キャパシタ24が形成してある。
【0014】記憶キャパシタ24が形成してあるSOI
構造の半導体基板38を形成するための製法は、特に限
定されないが、例えば、図5〜7に示す方法が例示され
る。図5〜7に示す方法では、例えばシリコン製半導体
基板50の表面に凹凸状に突起23aを所定の間隔で設
け、その上に酸化珪素膜などで構成される絶縁層46a
を形成する。
【0015】次に、図6に示すように、エッチングなど
の手段で、絶縁層46aにおける突起23aに対応する
位置に、記憶キャパシタ形成用の穴52を形成し、その
穴52内に、所定のパターンで有底筒状のキャパシタ構
成部材42aを形成する。これらキャパシタ構成部材4
2aは、図1に示す記憶キャパシタ24のキャップ状電
極42となる。キャパシタ構成部材42aは、例えばC
VD法により形成されたポリシリコン薄膜で構成され
る。
【0016】次に、図7に示すように絶縁層46aを所
定の深さエッチングし、キャパシタ構成部材42aにお
ける露出表面に、CVD法あるいは熱酸化などの手段
で、キャパシタを構成するための絶縁膜54を形成し、
その表面にポリシリコン層38aを堆積させる。次に、
図7に示す構成体を、上下逆にし、半導体基板50の表
面を二点鎖線位置まで全面エッチングすれば、図2に示
すような構成体が得られる。すなわち、図7に示すポリ
シリコン層38aは、図2に示す半導体基板38に相当
し、図7に示す突起23aは、図2に示す半導体領域2
3に相当することになる。
【0017】図2に示すような構成体が得られた後に
は、図3に示すような加工を行う。図3に示す加工例の
詳細を図8〜10に示す。図8に示すように、半導体領
域23の上端に、帯状の半導体領域23に対して垂直方
向に延びるように、かつ半導体領域23の長手方向に沿
って所定の間隔で、ビット線32および絶縁層34aを
所定のパターンで形成する。ビット線32は、例えばポ
リサイド膜で構成され、CVD法などにより成膜され
る。ビット線32の上には、ビット線と同様なパターン
で酸化珪素膜などで構成される絶縁層34aが積層され
る。
【0018】次に、各ビット線32a間に位置する半導
体領域23の表面を、所定の深さでエッチバックし、図
9に示すように、ビット線32および絶縁層34aの側
方に酸化珪素膜などで構成されるサイドウォール34b
を形成する。次に、図10に示すように、絶縁層34a
およびサイドウォール34bをレジストマスクとして用
いてエッチングを行い、半導体領域23を複数に分離す
る。半導体領域23を分離するためにエッチングにより
形成されるゲート電極用溝60は、半導体領域23の下
層に位置する絶縁層46の表面まで掘り下げられる。絶
縁層46によりエッチングが阻止されるためである。
【0019】このようなゲート電極用溝60は、ビット
線32に対して自己整合的に形成される。この溝60内
には、後述するように、ゲート電極が形成される。エッ
チングによりゲート電極用溝60を形成した状態の概略
斜視図が図3である。
【0020】次に、図4に示すように、各半導体領域2
3の側部に、熱酸化などの手段でゲート絶縁膜28を形
成し、ゲート電極用溝60内にゲート電極30が形成さ
れるように、ゲート電極と連続してワード線36を、ビ
ット線32に対して垂直方向に、所定のパターンで絶縁
層34の上部に形成する。ワード線36およびゲート電
極30は、特に限定されず、ポリシリコンなどで構成さ
れても良いが、好ましくは低抵抗のシリサイドで構成さ
れる。ゲート電極30がゲート電極用溝60内に半導体
領域23の側部に沿って形成されると、各半導体領域2
3の側部が、チャネル部に相当することになる。このよ
うにしてゲート電極30を兼ねるワード線36を形成す
ると、図1に示すようなメモリセル22を有する半導体
メモリ装置20が完成する。
【0021】ゲート電極用溝60は、ビット線32に対
して自己整合的に形成してあることから、この溝60に
入り込んで形成されるゲート電極30も、ビット線32
に対して自己整合的に形成される。その結果、最小ピッ
チでビット線32とワード線36とを配置しても、その
交点に容易にメモリセル22を配置することが可能にな
る。すなわち、セル面積を最小限にすることが可能にな
り、高集積化を図ることが可能になる。また、シリサイ
ドなどを用いて低抵抗化したワード線36でビット線3
2間をシールドする構造になるので、オープンビット線
構造で問題となるビット線32間の干渉雑音を防止する
ことが可能になる。
【0022】DRAMを構成する各メモリセル22に記
憶してあるデータを読み取る場合には、特定のワード線
36にゲート電圧を印可し、選択された特定のビット線
32から、記憶キャパシタ24に蓄積してある電荷に応
じたデータを取り出せば良い。例えば記憶キャパシタ2
4に蓄積してある電荷がない場合が、データ0に対応
し、電荷がある場合がデータ1に対応することにする。
【0023】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。例えば、DRAM以外の半導体メモリ装置
に本発明を適用することも可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ビット線に対して自己整合的にワード線がビット線
の上方に形成されるので、位置合わせ用マージンを取る
ことなく、ワード線とビット線とのショートなどの問題
がなくなり、位置合わせズレ防止用マージンを取るため
にセル面積を増大させる必要がなくなる。その結果、最
小ピッチでビット線とワード線とを配置しても、その交
点に容易にメモリセルを配置することが可能になる。す
なわち、セル面積を最小限にすることが可能になり、高
集積化を図ることが可能になる。
【0025】また、シリサイドなどを用いて低抵抗化し
たワード線でビット線間をシールドする構造になるの
で、オープンビット線構造で問題となるビット線間の干
渉雑音を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体メモリ装置の要
部断面図である。
【図2】同実施例の半導体メモリ装置の製造過程を示す
要部概略破断面斜視図である。
【図3】同実施例の半導体メモリ装置の製造過程を示す
要部概略破断面斜視図である。
【図4】同実施例の半導体メモリ装置の製造過程を示す
要部概略破断面斜視図である。
【図5】同実施例の半導体メモリ装置の製造例の詳細を
示す要部概略断面図である。
【図6】同実施例の半導体メモリ装置の製造例の詳細を
示す要部概略断面図である。
【図7】同実施例の半導体メモリ装置の製造例の詳細を
示す要部概略断面図である。
【図8】同実施例の半導体メモリ装置の製造過程を示す
要部概略破断面斜視図である。
【図9】同実施例の半導体メモリ装置の製造例の詳細を
示す要部概略断面図である。
【図10】同実施例の半導体メモリ装置の製造例の詳細
を示す要部概略断面図である。
【図11】従来例に係る半導体メモリ装置の要部を示す
概略断面図である。
【符号の説明】
20…半導体メモリ装置 22…メモリセル 23…半導体領域 24…記憶キャパシタ 26,27…ソース・ドレイン部 28…ゲート絶縁膜 30…ゲート電極 32…ビット線 34…絶縁層 36…ワード線 60…ゲート電極用溝

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置の深さ方向に沿ってチャネル部が形
    成される縦型MOS構造トランジスタを有する半導体メ
    モリ装置において、 上記チャネル部が形成される半導体領域の上部にビット
    線が形成してあり、このビット線の上部に絶縁層を介し
    てワード線が形成してあり、上記各半導体領域の間に上
    記ビット線を利用して自己整合的に形成してあるゲート
    電極用溝内に、上記ワード線が入り込んでいることを特
    徴とする半導体メモリ装置。
  2. 【請求項2】 上記各半導体領域の下方に記憶キャパシ
    タが形成してある請求項1に記載の半導体メモリ装置。
JP3293764A 1991-10-14 1991-10-14 半導体メモリ装置 Pending JPH05110019A (ja)

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