JPH05136366A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JPH05136366A
JPH05136366A JP3294745A JP29474591A JPH05136366A JP H05136366 A JPH05136366 A JP H05136366A JP 3294745 A JP3294745 A JP 3294745A JP 29474591 A JP29474591 A JP 29474591A JP H05136366 A JPH05136366 A JP H05136366A
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JP
Japan
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capacitor
memory device
semiconductor memory
layer
semiconductor substrate
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Application number
JP3294745A
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Japanese (ja)
Inventor
Maiko Kobayashi
舞子 小林
Masahide Oishi
昌秀 大石
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the area of one memory cell occupied on a semiconductor substrate, by forming a transistor on an interlayer insulating layer located right above a capacitor that is electrically connected to the capacitor. CONSTITUTION:A capacitor cell unit is formed in a conventional manufacturing method. In the semiconductor memory, a pass transistor unit is constituted by a polycrystalline silicon layer 21, a source/drain region 22, a third insulating layer 23, and a gate electrode 24 on the capacitor cell unit. Consequently, the area of one memory cell occupied on a semiconductor substrate is reduced so that the integration density can be improved in the semiconductor memory. Since a capacitor and a pass transistor can be separately formed, the thickness of an insulator and an electrode or the materials are selected in a free manner.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体記憶装置に関
し、特にダイナミック半導体記憶装置等に使用される集
積度を向上させるための半導体記憶装置のメモリーセル
の構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to the structure of a memory cell of a semiconductor memory device for improving the degree of integration used in a dynamic semiconductor memory device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来は、ダイナミック半導体記憶装置の
メモリーセルを溝型ダイナミック型キャパシタセル部と
MOSトランジスタセル部を横に並べることで一つのセ
ルを構成していた。図11に従来の半導体記憶装置の要
部断面図を示す。同図に示すように、1は第1の導電型
の単結晶よりなる半導体基板、13は半導体基板1上に
形成された素子形成領域を分離する素子分離層、2は半
導体基板1に形成された凹部である溝である。4は第1
の絶縁膜、5は電荷蓄積層、6は第2の絶縁膜、18は
第2の導電型の不純物層、12はキャパシタ電極、24
はゲート電極、27はトランジスタのソース・ドレイン
領域、32は金属配線のための層間絶縁膜、30は金属
配線のための層間絶縁膜32に開けられた開口部、28
は金属配線のための不純物層、31は金属配線である。
2. Description of the Related Art Conventionally, one memory cell of a dynamic semiconductor memory device has been constructed by arranging a groove type dynamic capacitor cell portion and a MOS transistor cell portion side by side. FIG. 11 shows a sectional view of a main part of a conventional semiconductor memory device. As shown in FIG. 1, 1 is a semiconductor substrate made of a first conductivity type single crystal, 13 is an element isolation layer for separating an element formation region formed on the semiconductor substrate 1, and 2 is formed on the semiconductor substrate 1. It is a groove that is a concave portion. 4 is the first
Insulating film, 5 is a charge storage layer, 6 is a second insulating film, 18 is a second conductivity type impurity layer, 12 is a capacitor electrode, 24
Is a gate electrode, 27 is a source / drain region of a transistor, 32 is an interlayer insulating film for metal wiring, 30 is an opening formed in the interlayer insulating film 32 for metal wiring, 28
Is an impurity layer for metal wiring, and 31 is a metal wiring.

【0003】次に、従来の製造方法(米国特許第4,9
18,500号明細書参照)について説明する。まず、
図12に示すように、凹部である溝2と、素子分離層1
3と、第1の絶縁膜4が形成された第1の導電型の半導
体基板1上に第1レジスト15を塗布し、その上に有機
溶剤にとけた酸化珪素16を塗布して、ベークして固め
る。続いて、その上に第2のレジスト17を塗布する。
Next, the conventional manufacturing method (US Pat. No. 4,9,9)
No. 18,500). First,
As shown in FIG. 12, a groove 2 which is a recess and an element isolation layer 1
3 and the first conductive type semiconductor substrate 1 on which the first insulating film 4 is formed, the first resist 15 is applied, and the silicon oxide 16 dissolved in an organic solvent is applied thereon and baked. Harden. Then, a second resist 17 is applied on top of it.

【0004】そして、露光装置により第2のレジスト1
7を形成する。この第2のレジスト17をマスクとして
酸化珪素16をエッチングする。更に、酸化珪素16を
マスクとして、第1のレジスト15を異方性エッチング
し、所望の深さの所でエッチングを止める。次に、第1
レジスト16をマスクとしながら溝2の側壁上端と半導
体基板1の上面の一部の第1の絶縁層4を除去する。図
13に示すように、第1のレジストパターンをマスクと
してイオン注入を行って第2の導電型の不純物層18を
形成する。
Then, the second resist 1 is exposed by the exposure device.
Form 7. The silicon oxide 16 is etched by using the second resist 17 as a mask. Further, using the silicon oxide 16 as a mask, the first resist 15 is anisotropically etched to stop the etching at a desired depth. Then the first
Using the resist 16 as a mask, the upper end of the sidewall of the groove 2 and a part of the first insulating layer 4 on the upper surface of the semiconductor substrate 1 are removed. As shown in FIG. 13, ion implantation is performed using the first resist pattern as a mask to form an impurity layer 18 of the second conductivity type.

【0005】次に、第1のレジスト15、および酸化珪
素16を除去した後、図14に示すように、第2の導電
型のシリコン多結晶層7をCVD法により、溝2の内周
面から半導体基板1の上面にかけて堆積させる。
Next, after removing the first resist 15 and the silicon oxide 16, as shown in FIG. 14, the second conductivity type silicon polycrystalline layer 7 is formed on the inner peripheral surface of the groove 2 by the CVD method. To the upper surface of the semiconductor substrate 1.

【0006】続いて、図15に示すように半導体基板1
の上面および溝2の底面に位置するシリコン多結晶7を
異方性エッチングにより自己整合的に除去して、第1の
絶縁層4の内周面に沿って筒状に電荷蓄積領域5が形成
される。
Subsequently, as shown in FIG. 15, the semiconductor substrate 1
Of the polycrystalline silicon 7 located on the upper surface of the first insulating layer 4 and on the bottom surface of the groove 2 in a self-aligned manner by anisotropic etching to form a cylindrical charge storage region 5 along the inner peripheral surface of the first insulating layer 4. To be done.

【0007】次に、図16に示すように、電荷蓄積領域
5の上に第2の絶縁層6と第2の導電型のシリコン多結
晶層12をCVD法により堆積する。
Next, as shown in FIG. 16, a second insulating layer 6 and a second conductivity type silicon polycrystalline layer 12 are deposited on the charge storage region 5 by the CVD method.

【0008】最後に、第2の導電型のシリコン多結晶層
12を所望の形状にパターニングすることにより、キャ
パシタ電極12を形成して図11に示すような構造の半
導体記憶装置のメモリーセル部が形成される。
Finally, the second conductivity type silicon polycrystal layer 12 is patterned into a desired shape to form the capacitor electrode 12, and the memory cell portion of the semiconductor memory device having the structure as shown in FIG. 11 is formed. It is formed.

【0009】次に、キャパシタ電極12の形成と同様
に、第2の導電型のシリコン多結晶層21を所望の形状
にパターニングすることにより、ゲート電極24を形成
する。半導体基板1に、その上面に沿って、その一端を
上記電荷蓄積層領域18に電気接続された第2の導電型
のソース・ドレイン領域27が、イオン注入法により形
成される。半導体基板1、ソース・ドレイン領域27、
第2の絶縁層6、ゲート電極24とで、半導体記憶装置
のパストランジスタ部を構成する。
Next, similar to the formation of the capacitor electrode 12, the second conductivity type silicon polycrystalline layer 21 is patterned into a desired shape to form a gate electrode 24. A second conductivity type source / drain region 27, one end of which is electrically connected to the charge storage layer region 18, is formed on the semiconductor substrate 1 along the upper surface thereof by an ion implantation method. Semiconductor substrate 1, source / drain regions 27,
The second insulating layer 6 and the gate electrode 24 form a pass transistor portion of the semiconductor memory device.

【0010】次に、キャパシタ部とパストランジスタ部
の上に金属配線用の層間絶縁膜32を堆積し、所望の形
状にエッチングすることにより、開口部30を形成す
る。イオン注入法により第2の導電型の不純物層28が
ソース・ドレイン領域27に電気的に接続されて形成さ
れる。このようにして形成された金属配線用の層間絶縁
膜32の上に金属薄膜31を形成し、所望の形状にエッ
チングすることにより金属配線31とする。
Next, an interlayer insulating film 32 for metal wiring is deposited on the capacitor portion and the pass transistor portion, and the opening portion 30 is formed by etching into a desired shape. The second conductivity type impurity layer 28 is formed by being electrically connected to the source / drain regions 27 by the ion implantation method. A metal thin film 31 is formed on the thus formed inter-layer insulating film 32 for metal wiring, and the metal thin film 31 is etched into a desired shape to form the metal wiring 31.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体記憶装置
は以上のように構成されているので、半導体記憶装置の
集積化に伴い、メモリーセルの面積が小さくなってきて
いるが、更に集積度を向上させてメモリーセルの面積を
小さくし、そのメモリーセルのなかにキャパシタセル部
とトランジスタセル部を横に並べて形成することは困難
になってきているという問題点があった。
Since the conventional semiconductor memory device is constructed as described above, the area of the memory cell is becoming smaller with the integration of the semiconductor memory device. There has been a problem that it has become difficult to improve the area of the memory cell and reduce the area of the memory cell, and to form the capacitor cell portion and the transistor cell portion side by side in the memory cell.

【0012】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、半導体基板の一方主面上の一
定面積当たりに形成するメモリーセルの個数を増やし、
更に高集積化した半導体記憶装置を得ることを目的とす
る。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and increases the number of memory cells formed per fixed area on one main surface of a semiconductor substrate.
It is another object of the present invention to obtain a highly integrated semiconductor memory device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】第1の発明に係る半導体
記憶装置は、半導体基板の一方主面に形成した凹部と、
前記凹部の内面に沿って形成したキャパシタと、前記キ
ャパシタの上に堆積した層間絶縁層と、前記キャパシタ
の直上の前記層間絶縁層上に形成し、該キャパシタと電
気的に接続したトランジスタとを備えて構成されてい
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising: a recess formed on one main surface of a semiconductor substrate;
A capacitor formed along the inner surface of the recess, an interlayer insulating layer deposited on the capacitor, and a transistor formed on the interlayer insulating layer directly above the capacitor and electrically connected to the capacitor. Is configured.

【0014】第2の発明に係る半導体記憶装置は、第1
の発明の半導体装置において、半導体基板上の凹部の内
面に沿って形成した前記キャパシタが、前記凹部の内面
の前記半導体基板に不純物を導入して形成された導電型
の不純物拡散層を電荷蓄積領域としたことを特徴として
いる。
A semiconductor memory device according to a second invention is the first memory device.
In the semiconductor device of the present invention, the capacitor formed along the inner surface of the recess on the semiconductor substrate has a conductivity type impurity diffusion layer formed by introducing impurities into the semiconductor substrate on the inner surface of the recess to form a charge storage region. It is characterized by

【0015】第3の発明に係る半導体記憶装置は、第1
の発明の半導体装置において、半導体基板上の凹部の内
面に沿って形成した前記キャパシタが、前記凹部の内面
全域を含めた前記半導体基板の一方主面に形成された第
1の絶縁層と、前記第1の絶縁層の上に均一に形成され
た導電体膜と、前記導電体膜上に形成された第2の絶縁
層と、前記第2の絶縁層上に形成されたキャパシタ電極
層とを備え、前記キャパシタとその隣合う素子との素子
分離を前記第2の絶縁層により行うことを特徴としてい
る。
A semiconductor memory device according to a third invention is the first memory device.
In the semiconductor device of the invention described above, the capacitor formed along the inner surface of the recess on the semiconductor substrate has a first insulating layer formed on one main surface of the semiconductor substrate including the entire inner surface of the recess, and A conductor film uniformly formed on the first insulating layer, a second insulating layer formed on the conductor film, and a capacitor electrode layer formed on the second insulating layer. It is characterized in that the element isolation between the capacitor and the element adjacent thereto is performed by the second insulating layer.

【0016】[0016]

【作用】第1の発明における半導体記憶装置は、キャパ
シタの直上の前記層間絶縁層上に形成し、該キャパシタ
と電気的に接続したトランジスタを備えて構成されてい
ことにより、一つのメモリーセルが半導体基板面を占有
する面積を小さくすることができる。
According to the semiconductor memory device of the first aspect of the invention, one memory cell is a semiconductor memory device because it is formed on the interlayer insulating layer immediately above the capacitor and is provided with a transistor electrically connected to the capacitor. The area occupied by the substrate surface can be reduced.

【0017】更に、第2の発明における半導体記憶装置
は、半導体基板上の凹部の内面に沿って形成したキャパ
シタが、前記凹部の内面の前記半導体基板に不純物を導
入して形成された導電型の不純物拡散層を電荷蓄積領域
としたことにより、製造工程を簡単にすることができ
る。
Further, in the semiconductor memory device according to the second aspect of the present invention, a capacitor formed along the inner surface of the recess on the semiconductor substrate is of a conductive type formed by introducing impurities into the semiconductor substrate on the inner surface of the recess. By using the impurity diffusion layer as the charge storage region, the manufacturing process can be simplified.

【0018】第3の発明における半導体記憶装置は、導
電体膜上に形成された第2の絶縁層を備え、キャパシタ
とその隣合う素子との素子分離を前記第2の絶縁層によ
り行うことにより、素子分離層が占有する面積を小さく
することができる。
A semiconductor memory device according to a third aspect of the invention includes a second insulating layer formed on a conductor film, and the element isolation between a capacitor and an element adjacent to the capacitor is performed by the second insulating layer. The area occupied by the element isolation layer can be reduced.

【0019】[0019]

【実施例】以下、この発明の第1の実施例を図について
説明する。図1は、この発明の第1の実施例により得ら
れた半導体記憶装置のメモリーセルの構造を示す断面図
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a sectional view showing the structure of a memory cell of a semiconductor memory device obtained according to the first embodiment of the present invention.

【0020】図1において、1は半導体基板、13は素
子分離層、2は半導体基板1の一方主面に形成された凹
部を形成している溝である。4は溝2の内面全域に形成
された第1の絶縁膜、5は第1の絶縁膜4上に溝2の内
周面に沿って形成された電荷蓄積層、6は電荷蓄積層5
の内面上に形成された第2の絶縁膜、18は第2の導電
型の不純物層、12は第2の絶縁膜6の内面に形成され
たキャパシタ電極、そして、第1の絶縁膜4と電荷蓄積
層5と第2の絶縁膜6とキャパシタ電極12とでキャパ
シタを構成している。19はキャパシタとパストランジ
スタを接続する配線のための不純物層、14はキャパシ
タの上に堆積されたパストランジスタのための層間絶縁
膜、20はパストランジスタの配線のための層間絶縁膜
に開けられた開口部、25はパストランジスタと不純物
層19を接続する配線、21は多結晶シリコンの薄膜、
22は配線25に接続した多結晶シリコンの薄膜に形成
されたソース・ドレイン領域、23はパストランジスタ
のゲート絶縁膜である第3の絶縁膜、24はゲート電
極、32は金属配線のための層間絶縁膜、30は金属配
線のための層間絶縁膜32に開けられた開口部、31は
金属配線である。
In FIG. 1, 1 is a semiconductor substrate, 13 is an element isolation layer, and 2 is a groove which forms a concave portion formed on one main surface of the semiconductor substrate 1. Reference numeral 4 is a first insulating film formed on the entire inner surface of the groove 2, 5 is a charge storage layer formed on the first insulating film 4 along the inner peripheral surface of the groove 2, and 6 is a charge storage layer 5.
A second insulating film formed on the inner surface of the second insulating film, 18 an impurity layer of the second conductivity type, 12 a capacitor electrode formed on the inner surface of the second insulating film 6, and the first insulating film 4 and The charge storage layer 5, the second insulating film 6 and the capacitor electrode 12 form a capacitor. Reference numeral 19 is an impurity layer for a wiring connecting the capacitor and the pass transistor, 14 is an interlayer insulating film for the pass transistor deposited on the capacitor, and 20 is an interlayer insulating film for the wiring of the pass transistor. An opening, 25 is a wiring connecting the pass transistor and the impurity layer 19, 21 is a thin film of polycrystalline silicon,
Reference numeral 22 is a source / drain region formed in a thin film of polycrystalline silicon connected to the wiring 25, 23 is a third insulating film which is a gate insulating film of a pass transistor, 24 is a gate electrode, and 32 is an interlayer for metal wiring. An insulating film, 30 is an opening formed in the interlayer insulating film 32 for metal wiring, and 31 is a metal wiring.

【0021】以上に示したメモリーセルの構造により、
メモリーセル一つ当たりの占有面積を小さくすることが
でき、半導体基板表面の単位面積当たりのメモリーセル
の個数を増やすことができ、半導体記憶装置の集積度を
向上することができるという効果がある。
Due to the structure of the memory cell shown above,
The area occupied by each memory cell can be reduced, the number of memory cells per unit area of the semiconductor substrate can be increased, and the integration degree of the semiconductor memory device can be improved.

【0022】次に、このように構成される半導体記憶装
置のメモリーセルのキャパシタセル部とパストランジス
タセル部の製造方法を図2乃至図3を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing the capacitor cell portion and the pass transistor cell portion of the memory cell of the semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to FIGS.

【0023】図2に、従来例と同様の工程でつくられた
キャパシタセル部を示す。このキャパシタセル部を形成
するには図12乃至図16に示した工程を実施する。
FIG. 2 shows a capacitor cell portion manufactured by the same process as the conventional example. To form this capacitor cell part, the steps shown in FIGS. 12 to 16 are performed.

【0024】次に、図3に示すように、パストランジス
タのための層間絶縁膜14に開口部20を形成する。そ
して、不純物をイオン注入して不純物層19を形成す
る。第2の導電型のシリコン多結晶25を、CVD法に
より堆積し、層間絶縁膜14をストッパーとした、エッ
チバックを行うことにより、パストランジスタの配線2
5とする。シリコン多結晶21を堆積し、所望の形状に
パターニングし、薄膜トランジスタの基板とする。
Next, as shown in FIG. 3, an opening 20 is formed in the interlayer insulating film 14 for the pass transistor. Then, impurities are ion-implanted to form the impurity layer 19. The second conductive type silicon polycrystal 25 is deposited by the CVD method, and the interlayer insulating film 14 is used as a stopper to perform etching back, whereby the wiring 2 of the pass transistor is formed.
Set to 5. A silicon polycrystal 21 is deposited and patterned into a desired shape to form a thin film transistor substrate.

【0025】続いて、第3の絶縁膜23と第2の導電型
のシリコン多結晶層21を堆積し、所望の形状にパター
ニングすることにより、ゲート電極24を形成する。ゲ
ート電極24をマスクとするイオン注入法により、シリ
コン多結晶層21の一部に第2の導電型のソース・ドレ
イン領域22を形成する。シリコン多結晶層21、ソー
ス・ドレイン領域22を形成する。シリコン多結晶層2
1、ソース・ドレイン領域22、第3の絶縁層23、ゲ
ート電極24とで、半導体記憶装置のパストランジスタ
部を構成する。
Subsequently, the third insulating film 23 and the second-conductivity-type silicon polycrystal layer 21 are deposited and patterned into a desired shape to form a gate electrode 24. The source / drain regions 22 of the second conductivity type are formed in a part of the polycrystalline silicon layer 21 by an ion implantation method using the gate electrode 24 as a mask. A silicon polycrystal layer 21 and source / drain regions 22 are formed. Silicon polycrystalline layer 2
1, the source / drain region 22, the third insulating layer 23, and the gate electrode 24 form a pass transistor portion of the semiconductor memory device.

【0026】次に、金属配線用の層間絶縁膜32をパス
トランジスタ部の上に堆積し、所望の形状にエッチング
することにより、開口部30を形成する。開口部30を
形成したことによって露出した第3の絶縁層23を除去
する。層間絶縁膜32の上に金属薄膜31を形成し、所
望の形状にエッチングすることにより、金属配線31と
する。以上のように、この実施例による半導体記憶装置
によれば、キャパシタセル部とパストランジスタセル部
を別々に形成するものであるので、絶縁膜、電極の厚さ
や、材質等の選択を自由におこなうことができるという
効果がある。
Next, an interlayer insulating film 32 for metal wiring is deposited on the pass transistor portion and etched into a desired shape to form an opening 30. The third insulating layer 23 exposed by forming the opening 30 is removed. A metal thin film 31 is formed on the interlayer insulating film 32 and etched into a desired shape to form the metal wiring 31. As described above, according to the semiconductor memory device of this embodiment, since the capacitor cell portion and the pass transistor cell portion are formed separately, the thickness of the insulating film, the electrodes, the material, etc. can be freely selected. The effect is that you can.

【0027】次に、この発明の第2の実施例を図につい
て説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0028】図4は、この発明の第2実施例により得ら
れた半導体記憶装置のメモリーセルの構造の要部の断面
図である。図4において、1は半導体基板、13は素子
分離層、2は半導体基板1の一方主面に形成された凹部
を形成している溝である。3は半導体基板1において溝
2に沿って形成された不純物層、4は不純物層3が形成
された溝2の内面全域に形成された第1の絶縁膜、12
は第1の絶縁膜4の内面に形成されたキャパシタ電極、
そして、第1の絶縁膜4と不純物層3とキャパシタ電極
12とでキャパシタを構成している。14はキャパシタ
の上に堆積されたパストランジスタのための層間絶縁
膜、20はパストランジスタと不純物層3を接続する配
線のための層間絶縁膜に開けられた開口部、25はパス
トランジスタと不純物層3を接続する配線、21は多結
晶シリコンの薄膜、22は配線25に接続した多結晶シ
リコンの薄膜に形成されたソース・ドレイン領域、23
はパストランジスタのゲート絶縁膜である第3の絶縁
膜、24はゲート電極、32は金属配線のための層間絶
縁膜、30は金属配線のための層間絶縁膜32に開けら
れた開口部、31は金属配線である。
FIG. 4 is a sectional view of the essential part of the structure of the memory cell of the semiconductor memory device obtained according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, 1 is a semiconductor substrate, 13 is an element isolation layer, and 2 is a groove which forms a recess formed in one main surface of the semiconductor substrate 1. 3 is an impurity layer formed along the groove 2 in the semiconductor substrate 1, 4 is a first insulating film formed on the entire inner surface of the groove 2 in which the impurity layer 3 is formed, 12
Is a capacitor electrode formed on the inner surface of the first insulating film 4,
Then, the first insulating film 4, the impurity layer 3, and the capacitor electrode 12 form a capacitor. 14 is an interlayer insulating film for the pass transistor deposited on the capacitor, 20 is an opening formed in the interlayer insulating film for the wiring connecting the pass transistor and the impurity layer 3, and 25 is the pass transistor and the impurity layer. A wiring connecting 3; 21 is a polycrystalline silicon thin film; 22 is a source / drain region formed in the polycrystalline silicon thin film connected to the wiring 25;
Is a third insulating film which is a gate insulating film of a pass transistor, 24 is a gate electrode, 32 is an interlayer insulating film for metal wiring, 30 is an opening formed in the interlayer insulating film 32 for metal wiring, 31 Is metal wiring.

【0029】このように構成される半導体記憶装置のメ
モリーセルのキャパシタ部とパストランジスタ部の製造
方法を図5乃至図9について説明する。
A method of manufacturing the capacitor portion and the pass transistor portion of the memory cell of the semiconductor memory device thus configured will be described with reference to FIGS.

【0030】先ず、第1の導電型の半導体基板1の一方
主面に凹部である溝2と素子分離層13を形成する。次
に、図5に示すように、高温の不純物雰囲気にさらすこ
とにより、素子分離層13の形成部を除く半導体基板1
の表面に、第2の導電型の不純物層3を形成する。
First, the groove 2 as a recess and the element isolation layer 13 are formed on one main surface of the first conductivity type semiconductor substrate 1. Next, as shown in FIG. 5, the semiconductor substrate 1 excluding the portion where the element isolation layer 13 is formed is exposed to a high-temperature impurity atmosphere.
An impurity layer 3 of the second conductivity type is formed on the surface of.

【0031】次に、図6に示すように、既存の方法で第
2の導電型の不純物層3上に第1の絶縁層4を形成す
る。次に、図7に示すように、第1の絶縁層4の上に、
第2の導電型のシリコン多結晶層12をCVD法により
堆積する。そして、図8に示すように、第2の導電型の
シリコン多結晶層12を所望の形状にパターニングする
ことにより、キャパシタ電極12を形成する。上記のよ
うな手順で、半導体記憶装置のキャパシタセル部を構成
する。
Next, as shown in FIG. 6, a first insulating layer 4 is formed on the second conductivity type impurity layer 3 by an existing method. Next, as shown in FIG. 7, on the first insulating layer 4,
The second-conductivity-type silicon polycrystalline layer 12 is deposited by the CVD method. Then, as shown in FIG. 8, the second conductivity type silicon polycrystalline layer 12 is patterned into a desired shape to form the capacitor electrode 12. The capacitor cell portion of the semiconductor memory device is configured by the above procedure.

【0032】続いて、第1の実施例と同様に、パストラ
ンジスタのための層間絶縁膜14を堆積し、更に、開口
部20を形成する。第2の導電型のシリコン多結晶層2
5、CVD法により堆積し、層間絶縁膜14をストッパ
ーとしたエッチバックを行うことにより、パストランジ
スタの配線25とする。そして、第1の実施例と同様な
方法で、シリコン多結晶層21、ソース・ドレイン領域
22、第3の絶縁層23、ゲート電極24とで、図9に
示すように、半導体記憶装置のパストランジスタセル部
を構成する。
Then, similarly to the first embodiment, the interlayer insulating film 14 for the pass transistor is deposited, and the opening 20 is further formed. Second conductivity type silicon polycrystalline layer 2
5. The wiring 25 of the pass transistor is formed by depositing by the CVD method and performing etching back using the interlayer insulating film 14 as a stopper. Then, in the same manner as in the first embodiment, the silicon polycrystalline layer 21, the source / drain regions 22, the third insulating layer 23, and the gate electrode 24 are used to pass the semiconductor memory device as shown in FIG. It constitutes a transistor cell section.

【0033】以上のように、第2実施例のような構造に
することにより、電荷蓄積層やトランジスタとキャパシ
タの接続等の形成において、従来のキャパシタセル部の
製造工程に比べて製造工程が簡略化され、この発明によ
る高集積化された半導体記憶装置を容易に製造すること
ができるという効果がある。
As described above, by adopting the structure of the second embodiment, the manufacturing process is simpler than the conventional manufacturing process of the capacitor cell portion in forming the charge storage layer and the connection between the transistor and the capacitor. Therefore, there is an effect that the highly integrated semiconductor memory device according to the present invention can be easily manufactured.

【0034】次に、この発明の第3実施例を図について
説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0035】図10は、この発明の第3の実施例により
得られた半導体記憶装置のメモリーセルの構造の要部の
断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of the essential part of the structure of the memory cell of the semiconductor memory device obtained according to the third embodiment of the present invention.

【0036】図10において、1は半導体基板、2は半
導体基板1の一方主面に形成された凹部を形成している
溝である。4は溝2の内面全域を含めた半導体基板1上
に形成された第1の絶縁膜、5は第1の絶縁膜4上に形
成された導電体をパターニングして形成した電荷蓄積
層、6は電荷蓄積層5の内面上に形成された第2の絶縁
膜、12は第2の絶縁膜6の内面に形成されたキャパシ
タ電極、そして、第1の絶縁膜4と電荷蓄積層5と第2
の絶縁膜6とキャパシタ電極12とでキャパシタを構成
し、第2の絶縁膜4で隣接するキャパシタ同士を分離し
ている。14はキャパシタの上に堆積されたパストラン
ジスタのための層間絶縁膜、20はパストランジスタの
配線のための層間絶縁膜に開けられた開口部、25はパ
ストランジスタと電荷蓄積層5を接続する配線、21は
多結晶シリコンの薄膜、22は配線25に接続した多結
晶シリコンの薄膜に形成されたソース・ドレイン領域、
23はパストランジスタのゲート絶縁膜である第3の絶
縁膜、24はゲート電極、32は金属配線のための層間
絶縁膜、30は金属配線のための層間絶縁膜32に開け
られた開口部、31は金属配線である。
In FIG. 10, reference numeral 1 is a semiconductor substrate, and 2 is a groove forming a concave portion formed on one main surface of the semiconductor substrate 1. Reference numeral 4 is a first insulating film formed on the semiconductor substrate 1 including the entire inner surface of the groove 2, and 5 is a charge storage layer formed by patterning a conductor formed on the first insulating film 4, 6 Is a second insulating film formed on the inner surface of the charge storage layer 5, 12 is a capacitor electrode formed on the inner surface of the second insulation film 6, and the first insulating film 4, the charge storage layer 5, and the first insulating film 4. Two
The insulating film 6 and the capacitor electrode 12 form a capacitor, and the second insulating film 4 separates adjacent capacitors. 14 is an interlayer insulating film for the pass transistor deposited on the capacitor, 20 is an opening opened in the interlayer insulating film for the wiring of the pass transistor, and 25 is a wiring connecting the pass transistor and the charge storage layer 5. , 21 is a polycrystalline silicon thin film, 22 is a source / drain region formed in the polycrystalline silicon thin film connected to the wiring 25,
23 is a third insulating film which is a gate insulating film of a pass transistor, 24 is a gate electrode, 32 is an interlayer insulating film for metal wiring, 30 is an opening formed in the interlayer insulating film 32 for metal wiring, Reference numeral 31 is a metal wiring.

【0037】このように構成される半導体記憶装置のメ
モリーセルのキャパシタセル部とパストランジスタセル
部の製造方法を図10について説明する。
A method of manufacturing the capacitor cell portion and the pass transistor cell portion of the memory cell of the semiconductor memory device thus configured will be described with reference to FIG.

【0038】図10に示すように、第1の導電型の半導
体基板1に凹部である溝2を形成する。次に、溝2の内
面を含め半導体基板1の一方主面上全体に、第1の絶縁
層4を形成し、第1の絶縁層4の上に、第2の導電型の
シリコン多結晶層をCVD法により、溝2の内面から半
導体基板1の上面にかけて膜厚が均一になるように堆積
させ、所望の形状にパターニングすることにより、電荷
蓄積領域5を形成する。電荷蓄積領域5の上に、第2の
絶縁層6と第2の導電型のシリコン多結晶層12をCV
D法により堆積する。この時、第2の絶縁層6により隣
合うキャパシタ同士の分離が施される。そして、第2の
導電型のシリコン多結晶層12を所望の形状にパターニ
ングすることにより、キャパシタ電極12を形成する。
以上のような手順で、半導体記憶装置のキャパシタセル
部を構成する。
As shown in FIG. 10, a groove 2 which is a recess is formed in a semiconductor substrate 1 of the first conductivity type. Next, the first insulating layer 4 is formed on the entire one main surface of the semiconductor substrate 1 including the inner surface of the groove 2, and the second conductivity type silicon polycrystalline layer is formed on the first insulating layer 4. Is deposited by CVD on the inner surface of the groove 2 to the upper surface of the semiconductor substrate 1 so as to have a uniform film thickness, and patterned into a desired shape to form the charge storage region 5. A second insulating layer 6 and a second conductivity type silicon polycrystalline layer 12 are CVed on the charge storage region 5.
Deposit by the D method. At this time, the second insulating layer 6 separates the adjacent capacitors from each other. Then, the second conductivity type silicon polycrystalline layer 12 is patterned into a desired shape to form the capacitor electrode 12.
The capacitor cell portion of the semiconductor memory device is configured by the above procedure.

【0039】次に、第2実施例における図9に示した手
順と同様に、パストランジスタのための層間絶縁膜14
を堆積し、さらに電荷蓄積層5の真上に、開口部20を
形成する。第2の導電型のシリコン多結晶層25をCV
D法により堆積し、層間絶縁膜14をストッパーとし
た、エッチバックを行うことにより、パストランジスタ
の配線25とする。そして、第2の実施例と同様な方法
で、シリコン多結晶層21、ソース・ドレイン領域2
2、第3の絶縁層23、ゲート電極24とで、半導体記
憶装置のパストランジスタ部を構成する。
Next, similar to the procedure shown in FIG. 9 in the second embodiment, the interlayer insulating film 14 for the pass transistor is formed.
Is deposited, and an opening 20 is formed immediately above the charge storage layer 5. The second conductivity type silicon polycrystalline layer 25 is CV
It is deposited by the D method and is etched back using the interlayer insulating film 14 as a stopper to form the wiring 25 of the pass transistor. Then, in the same manner as in the second embodiment, the silicon polycrystal layer 21 and the source / drain regions 2 are formed.
2, the third insulating layer 23 and the gate electrode 24 form a pass transistor portion of the semiconductor memory device.

【0040】以上のように、この実施例による半導体記
憶装置によれば、キャパシタセル部とパストランジスタ
セル部を別々に形成するものであるので、絶縁膜、電極
の厚さや、材質等の選択を自由におこなうことができる
という効果がある。
As described above, according to the semiconductor memory device of this embodiment, since the capacitor cell portion and the pass transistor cell portion are formed separately, the thickness of the insulating film, the electrodes, the material, etc. are selected. The effect is that you can do it freely.

【0041】また、第3実施例のメモリーセルの構造に
よれば、素子間分離を素子分離層によらず、第2の絶縁
膜6によって行っているため、素子の間隔を小さくして
集積度を向上することができるという効果がある。ま
た、トランジスタとキャパシタの接続等の形成におい
て、従来のキャパシタセル部の製造工程に比べて製造工
程が簡略化され、この発明による高集積化された半導体
記憶装置を容易に製造することができるという効果があ
る。また、凹部の底面にも電荷蓄積層が形成されている
ため、キャパシタの容量が増すという効果もある。ま
た、電荷蓄積領域5を第1の絶縁膜4により半導体基板
1とは電気的に分離してあるので、α線等により半導体
基板1に発生する電荷によるソフトエラーなどの影響が
取り除かれるという効果がある。
Further, according to the structure of the memory cell of the third embodiment, the elements are isolated by the second insulating film 6 instead of by the element isolation layer. There is an effect that can improve. Further, in forming the connection between the transistor and the capacitor, the manufacturing process is simplified as compared with the conventional manufacturing process of the capacitor cell portion, and the highly integrated semiconductor memory device according to the present invention can be easily manufactured. effective. Further, since the charge storage layer is also formed on the bottom surface of the recess, there is an effect that the capacitance of the capacitor is increased. Further, since the charge storage region 5 is electrically separated from the semiconductor substrate 1 by the first insulating film 4, the effect such as the soft error caused by the charges generated in the semiconductor substrate 1 due to the α rays or the like can be removed. There is.

【0042】なお、上記各実施例では、キャパシタの上
に形成するトランジスタとして薄膜トランジスタを用い
たが、キャパシタの上に形成するトランジスタとして薄
膜トランジスタ以外の他のトランジスタを用いてもよ
く、上記各実施例と同様の効果を奏する。
In each of the above embodiments, the thin film transistor is used as the transistor formed on the capacitor, but a transistor other than the thin film transistor may be used as the transistor formed on the capacitor. Has the same effect.

【0043】[0043]

【発明の効果】請求項1記載の発明に係る半導体記憶装
置によれば、キャパシタの直上の層間絶縁層上に形成
し、該キャパシタと電気的に接続したトランジスタを備
えて構成されていことにより、一つのメモリーセルが半
導体基板面を占有する面積を小さくなり、一定面積あた
りの集積度が上がるため、半導体記憶装置の集積度を向
上することができるという効果がある。また、キャパシ
タとパストランジスタを、別々に形成するものであるの
で、絶縁膜、電極の厚さや、材質等の選択を自由におこ
なうことができるという効果がある。
According to the semiconductor memory device of the first aspect of the present invention, the semiconductor memory device is formed on the interlayer insulating layer immediately above the capacitor, and is configured to include a transistor electrically connected to the capacitor. Since the area occupied by one memory cell on the surface of the semiconductor substrate is reduced, and the degree of integration per fixed area is increased, the degree of integration of the semiconductor memory device can be improved. Further, since the capacitor and the pass transistor are formed separately, there is an effect that the thickness of the insulating film, the electrode, the material, etc. can be freely selected.

【0044】更に、請求項2記載の発明に係る半導体記
憶装置によれば、半導体基板上の凹部の内面に沿って形
成したキャパシタが、前記凹部の内面の前記半導体基板
に不純物を導入して形成された導電型の不純物拡散層を
電荷蓄積領域としたことにより、製造工程を簡単にする
ことができ、この発明による半導体記憶装置を容易に製
造することができるという効果がある。
Further, according to the semiconductor memory device of the present invention, a capacitor formed along the inner surface of the recess on the semiconductor substrate is formed by introducing impurities into the semiconductor substrate on the inner surface of the recess. By using the conductivity type impurity diffusion layer as the charge storage region, the manufacturing process can be simplified, and the semiconductor memory device according to the present invention can be easily manufactured.

【0045】更に、請求項3記載の発明に係る半導体記
憶装置は、導電体膜上に形成された第2の絶縁層を備
え、キャパシタとその隣合う素子との素子分離を前記第
2の絶縁層により行うことにより、素子分離層が占有す
る面積を小さくすることができ、半導体記憶装置の集積
度を更に向上することができるという効果がある。
Further, a semiconductor memory device according to a third aspect of the present invention includes a second insulating layer formed on a conductor film, and separates a capacitor and an element adjacent to the capacitor from the second insulating layer. By using the layer, there is an effect that the area occupied by the element isolation layer can be reduced and the integration degree of the semiconductor memory device can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1実施例による半導体記憶装置の
メモリーセル要部の構造示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a main part of a memory cell of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1実施例による半導体記憶装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1実施例による半導体記憶装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第2実施例による半導体記憶装置の
メモリーセル要部の構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a main part of a memory cell of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第2実施例による半導体記憶装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第2実施例による半導体記憶装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第2実施例による半導体記憶装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第2実施例による半導体記憶装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第2実施例による半導体記憶装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】この発明の第3実施例による半導体記憶装置
の製造方法を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention.

【図11】従来の半導体記憶装置のメモリーセル要部の
構造を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a structure of a main part of a memory cell of a conventional semiconductor memory device.

【図12】従来の半導体記憶装置の製造方法を示す断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the conventional semiconductor memory device.

【図13】従来の半導体記憶装置の製造方法を示す断面
図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the conventional semiconductor memory device.

【図14】従来の半導体記憶装置の製造方法を示す断面
図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the conventional semiconductor memory device.

【図15】従来の半導体記憶装置の製造方法を示す断面
図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the conventional semiconductor memory device.

【図16】従来の半導体記憶装置の製造方法を示す断面
図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the conventional semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 溝 3 不純物層 4 第1の絶縁膜 5 電荷蓄積層 6 第2の絶縁膜 12 キャパシタ電極 13 素子分離層 14 層間絶縁膜 15 第1のレジスト 16 酸化珪素 17 第2のレジスト 18 第2の導電型の不純物層 19 第2の導電型の不純物層 20 開口部 21 多結晶シリコンの薄膜 22 ソース・ドレイン領域 23 第3の絶縁膜 24 ゲート電極 25 配線 27 ソース・ドレイン領域 28 不純物層 30 開口部 31 金属配線 32 層間絶縁膜 1 Semiconductor Substrate 2 Groove 3 Impurity Layer 4 First Insulating Film 5 Charge Storage Layer 6 Second Insulating Film 12 Capacitor Electrode 13 Element Separation Layer 14 Interlayer Insulating Film 15 First Resist 16 Silicon Oxide 17 Second Resist 18th Second conductivity type impurity layer 19 Second conductivity type impurity layer 20 Opening 21 Polycrystalline silicon thin film 22 Source / drain region 23 Third insulating film 24 Gate electrode 25 Wiring 27 Source / drain region 28 Impurity layer 30 Opening 31 Metal wiring 32 Interlayer insulation film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の一方主面に形成した凹部
と、 前記凹部の内面に沿って形成したキャパシタと、 前記キャパシタの上に堆積した層間絶縁層と、 前記キャパシタの直上の前記層間絶縁層上に形成し、該
キャパシタと電気的に接続したトランジスタと、 を備えた半導体記憶装置。
1. A recess formed on one main surface of a semiconductor substrate, a capacitor formed along the inner surface of the recess, an interlayer insulating layer deposited on the capacitor, and the interlayer insulating layer directly above the capacitor. A semiconductor memory device, comprising: a transistor formed above and electrically connected to the capacitor.
【請求項2】 前記半導体基板上の前記凹部の内面に沿
って形成した前記キャパシタが、前記凹部の内面の前記
半導体基板に不純物を導入して形成された導電型の不純
物拡散層を電荷蓄積領域としたことを特徴とする請求項
1記載の半導体記憶装置。
2. The charge accumulation region, wherein the capacitor formed along the inner surface of the recess on the semiconductor substrate has a conductivity type impurity diffusion layer formed by introducing impurities into the semiconductor substrate on the inner surface of the recess. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記半導体基板上の前記凹部の内面に沿
って形成した前記キャパシタが、 前記凹部の内面全域を含めた前記半導体基板の一方主面
に形成された第1の絶縁層と、 前記第1の絶縁層の上に均一に形成された導電体膜と、 前記導電体膜上に形成された第2の絶縁層と、 前記第2の絶縁層上に形成されたキャパシタ電極層とを
備え、 前記キャパシタとその隣合う素子との素子分離を前記第
2の絶縁層により行うことを特徴とする請求項1記載の
半導体記憶装置。
3. The capacitor formed along the inner surface of the recess on the semiconductor substrate, the first insulating layer formed on one main surface of the semiconductor substrate including the entire inner surface of the recess, A conductor film uniformly formed on the first insulating layer, a second insulating layer formed on the conductor film, and a capacitor electrode layer formed on the second insulating layer. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising an element isolation between the capacitor and an element adjacent thereto by the second insulating layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5770875A (en) * 1996-09-16 1998-06-23 International Business Machines Corporation Large value capacitor for SOI

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