JPH0521724A - Semiconductor integrated circuit device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and its manufacture

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JPH0521724A
JPH0521724A JP3198281A JP19828191A JPH0521724A JP H0521724 A JPH0521724 A JP H0521724A JP 3198281 A JP3198281 A JP 3198281A JP 19828191 A JP19828191 A JP 19828191A JP H0521724 A JPH0521724 A JP H0521724A
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JP
Japan
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trench
semiconductor substrate
diffusion layer
film
capacitor
Prior art date
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Application number
JP3198281A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirosuke Koyama
裕亮 幸山
Takashi Osawa
隆 大沢
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0521724A publication Critical patent/JPH0521724A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a structure of a semiconductor integrated circuit device having high speed and large capacity suitable for high integration and a method for fabricating the same. CONSTITUTION:On a P-type semiconductor substrate 1 for example with an integrated circuit including a bipolar transistor formed, an N+ buried layer 2 has been formed in advance. A plurality of trenches 9 reaching the layer are formed to provide a capacitor K of an HSPC cell and a plate electrode extracting terminal D therein, so that the layer is used as a plate wire. A MOS structure process can be implemented in a bipolar process with good balance.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高集積化された半導体
集積回路装置に係り、とくに、バイポ−ラトランジスタ
を有する高速大容量の半導体集積回路装置およびその製
造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly integrated semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a high speed and large capacity semiconductor integrated circuit device having a bipolar transistor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSFET(metal-oxide-semiconduc
tor field effect transistor)を構成要素とするデバイ
ス(以下、MOSデバイスという)は、メモリ、マイク
ロプロセッサなどのLSIに用いられる主要な技術であ
る。MOSデバイスは、微細化によって高密度高集積化
が進み、その結果、高速性能も向上しているが、さらに
その高速性を求めるならばバイポ−ラデバイスを共存さ
せることが有効である。この点からたとえば相補型MO
Sデバイス(CMOSデバイス)等の高集積性、低消費
電力性とバイポ−ラデバイスの高駆動力、高速性を共存
させるバイポ−ラ−CMOSデバイス(Bi−CMOS
デバイス)は、LSIに多機能性を持たせるために開発
された現実的で有効な技術である。高性能なデバイスを
実現するためには、高駆動力を維持するための高い電流
増幅率が確保されること、高速性を維持するための高い
遮断周波数が維持されること、出力部において高速かつ
大電流を維持するために低いコレクタ抵抗が確保される
ことが必要である。また、そのプロセスとしては、通常
のバイポ−ラ工程にMOS工程の一部を付加することに
よりバイポ−ラデバイスとCMOSデバイスを同時に形
成することができ、例えば、高精度のアナログ処理およ
び大電力ドライブを得意とするバイポ−ラ回路と高集
積、低消費電力化に有利なCMOS回路を同一チップ上
に搭載可能にする技術である。しかし、MOSデバイス
のプロセスとバイポ−ラデバイスのプロセスをそれぞれ
単に1つの半導体基板に適用するのでは製造工程が増え
るのみであり、効率的にBi−MOSデバイスを製造す
るために、両プロセスを共存させるバランスのとれた製
造技術が必要である。
2. Description of the Related Art MOSFET (metal-oxide-semiconduc)
A device having a tor field effect transistor as a constituent element (hereinafter referred to as a MOS device) is a main technology used for an LSI such as a memory or a microprocessor. In MOS devices, high density and high integration have been advanced due to miniaturization, and as a result, high speed performance has been improved. However, if higher speed is required, it is effective to coexist a bipolar device. From this point, for example, complementary MO
Bi-polar CMOS device (Bi-CMOS) that has high integration and low power consumption of S device (CMOS device) and high driving power and high speed of bipolar device
Device) is a realistic and effective technology developed to give LSI multi-functionality. In order to realize a high-performance device, a high current amplification factor for maintaining a high driving force, a high cutoff frequency for maintaining a high speed, and a high output speed It is necessary to secure a low collector resistance in order to maintain a large current. As the process, a bipolar device and a CMOS device can be formed at the same time by adding a part of a MOS process to a normal bipolar process. For example, high precision analog processing and high power drive. It is a technology that enables a bipolar circuit, which is good at high performance, and a CMOS circuit, which is highly integrated and advantageous for low power consumption, to be mounted on the same chip. However, if the process of the MOS device and the process of the bipolar device are simply applied to one semiconductor substrate, the number of manufacturing steps increases, and in order to efficiently manufacture the Bi-MOS device, both processes coexist. A well-balanced manufacturing technology is required.

【0003】一方、上記のようなMOSデバイスの1つ
である半導体メモリ、例えば、ダイナミックRAMは、
三年で四倍のスピ−ドで大容量化が進み、そのためのテ
バイス構造が各種提案されてきた。これらは、大きく2
つに分けられており、その1つは、キャバシタをシリコ
ン基板の内部に形成するトレンチキャパシタセルであ
り、他は、逆に基板の表面領域に形成するスタックトキ
ャパシタセルである。また、更に大容量化を進めるため
にそれぞれのキャパシタに様々な工夫がなされている。
その1つが、HSPCセル(Half-VCC Seath-Plate Cap
acitorCell) である(International Electron Devices
Meeting 1987 Technical Digest p.332参照)。このセ
ルは、トレンチ中に形成されたキャパシタの下部電極を
プレートとして使い、各セルごとのプレートをシリコン
基板中に網状に形成された埋め込みn層とコンタクト
をとることでプレート電位を与えている。このセルは、
上記のトレンチキャパシタセルに分類されるもので、蓄
積ノ−ドは、絶縁膜によってシリコン半導体基板とは絶
縁されている。したがって、トレンチ間の洩れ電流が低
く、高いアルファ粒子にたいする耐性をもっている。こ
のセルの製造工程は、次のようになる。まず、シリコン
基板表面のLOCOS端部に約3μm深さのトレンチを
形成してから、基板表面にCVDSiO2 膜を堆積し、
これをRIEなどでエッチングしてトレンチ側壁にSi
2 膜を被覆する。ついで、トレンチ内壁表面のSiO
2 膜にポリシリコンを堆積し、ガス拡散法によってリン
をド−プする。このド−ピングにより埋め込みN層か
らなる配線(以下、N配線という)がトレンチ底辺に
形成される。ついで、ポリシリコン蓄積ノ−ドを形成し
てからこの表面は酸化される。酸化された蓄積ノ−ド内
部にはポリシリコンを充填してキャパシタを形成する。
この方法では埋め込みN配線は、各トレンチから拡散
により形成し、それぞれのN層を接合して完成する。
On the other hand, a semiconductor memory, which is one of the MOS devices as described above, such as a dynamic RAM, is
In three years, the capacity has been increased by four times the speed, and various tevice structures have been proposed for that purpose. These are 2
One is a trench capacitor cell that forms a capacitor inside a silicon substrate, and the other is a stacked capacitor cell that is formed in the surface region of the substrate. In addition, various measures have been taken for each capacitor in order to further increase the capacity.
One of them is the HSPC cell (Half-V CC Seath-Plate Cap.
acitorCell) (International Electron Devices
See Meeting 1987 Technical Digest p.332). In this cell, the lower electrode of the capacitor formed in the trench is used as a plate, and the plate of each cell is contacted with a buried n + layer formed in a silicon substrate in a mesh shape to give a plate potential. . This cell is
The storage node is classified into the above trench capacitor cell, and the storage node is insulated from the silicon semiconductor substrate by the insulating film. Therefore, the leakage current between the trenches is low and it is resistant to high alpha particles. The manufacturing process of this cell is as follows. First, a trench having a depth of about 3 μm is formed at the LOCOS end of the silicon substrate surface, and then a CVDSiO 2 film is deposited on the substrate surface.
This is etched by RIE or the like to form Si on the sidewall of the trench.
Cover the O 2 film. Then, SiO on the inner wall surface of the trench
2 Polysilicon is deposited on the film and phosphorus is doped by the gas diffusion method. By this doping, a wiring made of a buried N + layer (hereinafter referred to as N + wiring) is formed at the bottom of the trench. This surface is then oxidized after forming a polysilicon storage node. The inside of the oxidized storage node is filled with polysilicon to form a capacitor.
In this method, the buried N + wiring is formed by diffusion from each trench, and each N + layer is joined to complete.

【0004】ところで、ダイナミックRAMのような半
導体メモリは、大容量化と並行して高速化の要求も増し
ている。高速化を図る一つの方法としてBi−CMOS
メモリ(1990 Simposium on TechnologyDigest p.79参
照)が挙げられる。この例はスタテイックRAMに応用
したものであるが、これをダイナミックRAMに応用す
ると次のような製造工程になる。シリコン基板にバイポ
−ラトランジスタのコレクタを形成し、CMOSに必要
なウェル、素子分離領域を順次形成し、次にメモリセル
に必要なキャパシタを形成する。さらにCMOS回路お
よびメモリセルに必要なMOSFETを形成し、これと
同時にバイポ−ラトランジスタのエミッタ、ベースを形
成する。次にビット線を形成し、さらに配線層を形成
し、Bi−CMOSダイナミックRAMが完成する。こ
のようにCMOS、バイポ−ラに必要な各要素をそれぞ
れ順に形成していくため、工程数が増大する。すなわ
ち、従来は、バイポ−ラ技術およびCMOSなどMOS
技術を何の繋がりも無く半導体基板に適用するものであ
って、両技術を適用するにあたって両者を結合する何の
工夫もされていなかった。
By the way, in semiconductor memories such as dynamic RAM, there is an increasing demand for higher speed in parallel with the increase in capacity. Bi-CMOS is one method for increasing the speed.
Memory (see 1990 Simposium on TechnologyDigest p.79). This example is applied to the static RAM, but if it is applied to the dynamic RAM, the following manufacturing process is performed. A collector of a bipolar transistor is formed on a silicon substrate, a well required for CMOS and an element isolation region are sequentially formed, and then a capacitor required for a memory cell is formed. Further, MOSFETs necessary for the CMOS circuit and the memory cell are formed, and at the same time, the emitter and the base of the bipolar transistor are formed. Next, a bit line is formed and then a wiring layer is formed to complete a Bi-CMOS dynamic RAM. As described above, the respective elements required for the CMOS and the bipolar are sequentially formed, so that the number of steps is increased. That is, conventionally, the bipolar technology and the MOS such as CMOS are used.
The technology was applied to the semiconductor substrate without any connection, and no attempt was made to combine the two technologies when applying them.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上、述べたように、
従来のHSPCセルを形成するにあたり、プレ−ト配線
となる前記埋め込みN層は、キャパシタが形成される
各トレンチから拡散によりそれぞれのN層を形成し、
これらN層を互いに接合して形成していた。しかし、
各トレンチで形成した小さなN層領域を接合して大き
い領域のプレ−ト配線を形成するには、トレンチ間があ
る程度接近していなければならないが、実際は、レイア
ウトによっては、隣接するN層が接合できないほど離
れていることがある。従来このような場合は、ダミ−の
トレンチを形成して各層の接合を完成していたが、これ
ではレイアウトの自由度もなくなり、高集積化の妨げに
もなっている。さらに、埋め込まれたプレ−ト配線を半
導体基板表面に導出するためには、やはりトレンチを利
用する。プレ−ト配線を形成するには、N層をトレン
チの底部にのみ形成するが、この場合は、トレンチ側面
にも底部から続いたN層を形成し、この部分を半導体
基板表面に導出する端子としている。この様にトレンチ
の周辺部分も端子として用いるので、やはりレイアウト
の自由度を少なくするという問題があった。また、従来
からMOSデバイスを含む半導体集積回路装置の大容量
化と同時に高速化を図るためにBi−CMOS構造を導
入するにしてもMOS、バイポ−ラに必要な各要素を順
に形成していくため、工程数が増大しコスト低減を妨げ
るという問題が生じていた。また、バイポ−ラ素子を形
成するにあたり、埋め込み層に形成したコレクタ電極を
半導体基板表面の配線に接続する手段として、埋め込み
層に接続される高濃度不純物拡散層を利用していたが、
この拡散層は、半導体基板の比較的大きな面積を占める
ために素子の微細化の阻害要因の1つになっていた。本
発明は、この様な事情によって成されたものであり、高
集積化に適した高速で大容量の半導体集積回路装置の構
造およびその製造方法を提供する事を目的としている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention As mentioned above,
In forming conventional HSPC cells, pre - the buried N + layer becomes DOO wire forms a respective N + layer by diffusion from the trench in which the capacitor is to be formed,
These N + layers were formed by bonding them to each other. But,
Each trench formed was small N + layer region area larger by joining pre - to form the door wiring is must not approach somewhat between the trenches, in practice, by the layout, adjacent N + layer May be too far apart to join. Conventionally, in such a case, a dummy trench was formed to complete the joining of the respective layers, but this also reduces the degree of freedom in layout and hinders high integration. Furthermore, in order to lead the embedded plate wiring to the surface of the semiconductor substrate, the trench is also used. In order to form the plate wiring, the N + layer is formed only on the bottom of the trench, but in this case, the N + layer continued from the bottom is also formed on the side surface of the trench, and this portion is led to the surface of the semiconductor substrate. It is used as a terminal. Since the peripheral portion of the trench is also used as a terminal as described above, there is a problem that the degree of freedom in layout is reduced. Moreover, even if a Bi-CMOS structure is introduced in order to increase the capacity and speed of a semiconductor integrated circuit device including a MOS device, each element necessary for a MOS and a bipolar is formed in order. Therefore, there has been a problem that the number of steps increases and the cost reduction is hindered. Further, in forming the bipolar element, the high-concentration impurity diffusion layer connected to the buried layer was used as a means for connecting the collector electrode formed in the buried layer to the wiring on the surface of the semiconductor substrate.
Since this diffusion layer occupies a relatively large area of the semiconductor substrate, it has been one of the factors that hinder the miniaturization of the device. The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a structure of a high-speed and large-capacity semiconductor integrated circuit device suitable for high integration and a manufacturing method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板と、こ
の半導体基板内部に形成された埋め込み高濃度不純物拡
散層と、前記半導体基板表面から前記埋め込み高濃度不
純物拡散層に達するトレンチに形成され、前記埋め込み
高濃度不純物拡散層をプレ−ト配線とする複数のキャパ
シタと、前記半導体基板表面から前記埋め込み高濃度不
純物拡散層に達するトレンチ内に形成され、2層の導電
層から構成したプレ−ト電極引出し端子とを具備してい
ることを第1の特徴としている。前記トレンチ内のキャ
パシタの容量は、キャパシタ絶縁膜もしくは接合容量を
利用し、前記キャパシタ絶縁膜は、SiO2 膜、Si3
N4 膜、Ta2 5 膜などの金属酸化膜およびこれらの
複合膜から選ばれることができる。また、半導体基板
と、この半導体基板内部に形成された少なくとも1つの
埋め込み高濃度不純物拡散層と、前記半導体基板に形成
され、前記埋め込み高濃度不純物拡散層をコレクタ電極
とするバイポ−ラトランジスタと、前記半導体基板に形
成され、前記埋め込み高濃度不純物拡散層をプレ−ト配
線とする複数のキャパシタとを具備していることを第2
の特徴としている。前記コレクタ電極は前記半導体基板
表面から前記埋め込み高濃度不純物拡散層に達するトレ
ンチ内に形成されたコレクタ電極引出し端子に接続され
ており、前記キャパシタは、前記半導体基板表面から前
記埋め込み高濃度不純物拡散層に達するトレンチ内に形
成されている。また、本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、半導体基板内部の所望の領域に前記半導体基
板とは異なる導電型の埋め込み高濃度不純物拡散層を少
なくとも1層形成する工程と、前記半導体基板に、前記
半導体基板表面から前記埋め込み高濃度不純物拡散層に
達する複数のトレンチを形成する工程と、前記トレンチ
にキャパシタを形成し、そのキャパシタのプレ−ト電極
を、プレ−ト配線として用いられる前記埋め込み高濃度
不純物拡散層に接触させる工程と前記トレンチにプレ−
ト電極引出し端子を形成し、このプレ−ト電極引出し端
子を、前記プレ−ト配線に接触させる工程と、前記半導
体基板に、前記埋め込み高濃度不純物拡散層をコレクタ
電極とするバイポ−ラトランジスタを形成する工程と、
前記トレンチにコレクタ電極引出し端子を形成し、この
コレクタ電極引出し端子を前記コレクタ電極に接触させ
る工程とを具備していることを特徴としている。前記ト
レンチにキャパシタを形成する工程においては、前記半
導体基板に設けたすべてのトレンチ内にキャパシタ絶縁
膜を形成することができる。
In order to achieve the above-mentioned object, a semiconductor integrated circuit device of the present invention comprises a semiconductor substrate, a buried high-concentration impurity diffusion layer formed inside the semiconductor substrate, and the surface of the semiconductor substrate. A plurality of capacitors formed in the trench reaching the buried high-concentration impurity diffusion layer from the surface of the semiconductor substrate to the buried high-concentration impurity diffusion layer from the surface of the semiconductor substrate. And a plate electrode lead-out terminal formed of two conductive layers. The capacitance of the capacitor in the trench uses a capacitor insulating film or a junction capacitance, and the capacitor insulating film is a SiO 2 film or a Si 3 film.
N4 film may be selected from metal oxide film and a composite film thereof, such as the Ta 2 O 5 film. Also, a semiconductor substrate, at least one buried high-concentration impurity diffusion layer formed inside the semiconductor substrate, and a bipolar transistor formed in the semiconductor substrate and having the buried high-concentration impurity diffusion layer as a collector electrode. A plurality of capacitors formed on the semiconductor substrate and having the buried high-concentration impurity diffusion layer as a plate wiring;
It is a feature of. The collector electrode is connected to a collector electrode lead terminal formed in a trench reaching from the surface of the semiconductor substrate to the buried high-concentration impurity diffusion layer, and the capacitor is formed from the surface of the semiconductor substrate to the buried high-concentration impurity diffusion layer. Is formed in the trench reaching to. Further, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention comprises the step of forming at least one buried high-concentration impurity diffusion layer of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate in a desired region inside the semiconductor substrate, Forming a plurality of trenches from the surface of the semiconductor substrate to reach the buried high-concentration impurity diffusion layer, forming a capacitor in the trench, and using a plate electrode of the capacitor as a plate wiring. And a step of contacting the high-concentration impurity diffusion layer with the trench.
A step of forming a lead electrode lead terminal and bringing the plate electrode lead terminal into contact with the plate wiring; and a bipolar transistor having the buried high concentration impurity diffusion layer as a collector electrode on the semiconductor substrate. Forming process,
Forming a collector electrode lead terminal in the trench and bringing the collector electrode lead terminal into contact with the collector electrode. In the step of forming the capacitor in the trench, the capacitor insulating film may be formed in all the trenches provided in the semiconductor substrate.

【0007】[0007]

【作用】予め半導体基板内に形成した埋め込み高濃度不
純物拡散層をキャパシタのプレ−ト配線とすることによ
りダミ−のトレンチを設ける必要はなくなり、このプレ
−ト配線と接続されるプレ−ト電極引出し端子をトレン
チ内の2層の導電層で構成することによりキャパシタの
トレンチもこの端子のトレンチも同一工程で形成するこ
とができる。また、埋め込み高濃度不純物拡散層を半導
体基板内のキャパシタのプレ−ト配線およびバイポ−ラ
トランジスタのコレクタ電極として用い、さらに、半導
体基板に形成したトレンチをコレクタ電極の引出し端子
とすることによって高速性を有するバイポ−ラトランジ
スタを効果的に組み込み、高集積化を著しく向上させ
る。また、バイポ−ラトランジスタのコレクタ電極引出
し端子として用いられるトレンチ、埋め込み高濃度不純
物拡散層に接続されるキャパシタのプレ−ト電極の引出
し端子として用いられるトレンチ、キャパシタが形成さ
れているトレンチなど、半導体基板内のすべてのトレン
チに絶縁膜を施すことによって製造工程の複雑化を防ぐ
ようにする事ができる。
By using the buried high-concentration impurity diffusion layer formed beforehand in the semiconductor substrate as the plate wiring of the capacitor, it is not necessary to provide a dummy trench, and the plate electrode connected to this plate wiring is eliminated. By forming the lead terminal with two conductive layers in the trench, the trench of the capacitor and the trench of this terminal can be formed in the same step. Further, the buried high-concentration impurity diffusion layer is used as the plate wiring of the capacitor in the semiconductor substrate and the collector electrode of the bipolar transistor, and the trench formed in the semiconductor substrate is used as the extraction terminal of the collector electrode to improve the high speed operation. Effectively integrates the bipolar transistor having the above structure, and significantly improves high integration. In addition, semiconductors such as a trench used as a collector electrode lead-out terminal of a bipolar transistor, a trench used as a lead-out terminal of a plate electrode of a capacitor connected to a buried high-concentration impurity diffusion layer, a trench in which a capacitor is formed, etc. By providing an insulating film on all the trenches in the substrate, it is possible to prevent the manufacturing process from becoming complicated.

【0008】[0008]

【実施例】図1乃至図9を参照して本発明の実施例を説
明する。図1は、本発明の実施例におけるHSPCセル
の要部をしめす断面図である。ウェ−ハは、P型シリコ
ン半導体基板1と、その上に成長させたP型シリコンエ
ピタキシャル層3からなり両者の間には、N埋め込み
高濃度不純物拡散層2(以下、N埋め込み層という)
が複数形成されている。エピタキシャル層3には、ダイ
ナミックRAMセルを構成するMOSトランジスタとキ
ャパシタKが形成されている。このMOSトランジスタ
は、ゲ−ト絶縁膜21を介して形成されたN型ポリシリ
コンゲ−ト電極22側部にLDDスペ−サ24を設けて
いる。ソ−ス、ドレインとなるN拡散層23は、エピ
タキシャル層3内に形成され、ドレインは、トレンチ内
に形成されたキャパシタKのN型ポリシリコン膜18と
直接接続しているN拡散層19を含んでいる。キャパ
シタKが形成されているトレンチ9には、底辺を除いて
その側壁には酸化膜10が形成されており、その表面と
底辺には、N型ポリシリコン膜11が形成されている。
このポリシリコン膜11上には、キャパシタの誘電体と
なる絶縁膜13が形成されている。このポリシリコン膜
11は、トレンチ9入り口付近には形成されていないの
で、この付近の絶縁膜13は、酸化膜10上に形成され
いる。絶縁膜13は、トレンチ9の側壁と底辺に形成さ
れるので袋状になっているが、その中に、N型ポリシリ
コン膜14が充填される。さらに、この上には、前述し
たN型ポリシリコン膜18が設けられている。このポリ
シリコン膜18は表面を酸化膜20で覆われている。ト
レンチ9内のキャパシタKは絶縁膜13とこれを介して
互いに対向する電極であるN型ポリシリコン膜11、1
4からなっている。ポリシリコン膜11は、N埋め込
み層2と接触しているので、この埋め込み層2は、プレ
−ト配線として用いられる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing an essential part of an HSPC cell according to an embodiment of the present invention. The wafer is composed of a P-type silicon semiconductor substrate 1 and a P-type silicon epitaxial layer 3 grown on the P-type silicon semiconductor substrate 1, and an N + buried high-concentration impurity diffusion layer 2 (hereinafter referred to as N + buried layer) between them. )
Are formed in plural. In the epitaxial layer 3, a MOS transistor and a capacitor K that form a dynamic RAM cell are formed. In this MOS transistor, an LDD spacer 24 is provided on the side of the N-type polysilicon gate electrode 22 formed via the gate insulating film 21. The N diffusion layer 23 serving as a source and a drain is formed in the epitaxial layer 3, and the drain is an N diffusion layer directly connected to the N type polysilicon film 18 of the capacitor K formed in the trench. Includes 19. In the trench 9 in which the capacitor K is formed, an oxide film 10 is formed on the side walls except the bottom side, and an N-type polysilicon film 11 is formed on the surface and the bottom side.
On this polysilicon film 11, an insulating film 13 which serves as a dielectric of the capacitor is formed. Since the polysilicon film 11 is not formed near the entrance of the trench 9, the insulating film 13 near this is formed on the oxide film 10. The insulating film 13 has a bag shape because it is formed on the side wall and the bottom of the trench 9, and the N-type polysilicon film 14 is filled therein. Further, the above-mentioned N-type polysilicon film 18 is provided thereon. The surface of the polysilicon film 18 is covered with an oxide film 20. The capacitor K in the trench 9 is composed of an insulating film 13 and N-type polysilicon films 11 and 1 which are electrodes facing each other via the insulating film 13.
It consists of four. Since the polysilicon film 11 is in contact with the N + buried layer 2, this buried layer 2 is used as a plate wiring.

【0009】図には、キャパシタが形成されたトレンチ
は1つしか示されていないが、実際には複数のキャパシ
タトレンチが設けられていて、いずれもN埋め込み層
2をプレ−ト配線としている。したがって、各セルのプ
レ−ト電極は、1つに繋がっている。プレ−ト配線に
は、1/2Vccの定電位が与えられるが、これを外部
から供給する端子として、ウェ−ハに形成したトレンチ
9をプレ−ト電極引出し端子Dとして利用する。端子D
は、トレンチ9の側壁上と半導体基板上に形成された第
1の導電膜であるポリシリコン膜11とその上の第2の
導電膜であるポリシリコン膜14、18からなり、ポリ
シリコン膜18が半導体基板上のプレ−ト電極引出し端
子54となるアルミニウム配線もしくは選択成長したタ
ングステン配線と接続している。すなわち、プレ−ト電
極引出し端子は、キャパシタトレンチでは一対の電極と
して用いられる第1および第2の導電膜から構成され
る。製造を容易にするために、どのトレンチ9にも一様
にキャパシタ絶縁膜を形成しているが、この端子Dには
ポリシリコン膜11とポリシリコン膜14、18との間
に設けられている。したがって、外部のアルミニウム配
線と電気的に接続するためにはこの絶縁膜は少なくとも
部分的に取り除かなければならない。この場合は、前記
酸化膜5上のキャパシタ絶縁膜13が部分的にエッチン
グ除去されている。しかし、表面に露出したキャパシタ
絶縁膜13をウエ−ハ全面にわたりエッチング除去して
もよい。この場合、エッチング除去工程におけるマスク
を施す必要がなくなるので、その点では有利である。
Although only one trench in which a capacitor is formed is shown in the figure, a plurality of capacitor trenches are actually provided, and all of them use the N + buried layer 2 as a plate wiring. . Therefore, the plate electrodes of each cell are connected together. A constant potential of 1/2 Vcc is applied to the plate wiring, and the trench 9 formed on the wafer is used as a plate electrode lead-out terminal D as a terminal for supplying this from the outside. Terminal D
Is composed of a polysilicon film 11 which is a first conductive film formed on the sidewalls of the trench 9 and on the semiconductor substrate, and polysilicon films 14 and 18 which are a second conductive film on the first conductive film. Is connected to an aluminum wiring or a selectively grown tungsten wiring to be the plate electrode lead-out terminal 54 on the semiconductor substrate. That is, the plate electrode lead terminal is composed of the first and second conductive films used as a pair of electrodes in the capacitor trench. A capacitor insulating film is uniformly formed in all the trenches 9 for facilitating the manufacture. The terminal D is provided between the polysilicon film 11 and the polysilicon films 14 and 18. . Therefore, this insulating film must be at least partially removed in order to electrically connect to the external aluminum wiring. In this case, the capacitor insulating film 13 on the oxide film 5 is partially removed by etching. However, the capacitor insulating film 13 exposed on the surface may be removed by etching over the entire surface of the wafer. In this case, there is no need to apply a mask in the etching removal step, which is advantageous in that respect.

【0010】次に、図2〜図9を参照して前述した実施
例に係るHSPCセルを組み込んだBi−CMOS構造
を備えたダイナミックRAMについて説明する。図2
は、その主要部の断面図、図3は、そのダイナミックR
AMの回路図、図4は、そのダイナミックRAMの製造
工程断面図を示すものである。図2は、P型シリコンウ
ェ−ハに素子を形成するもので、ウェ−ハは、P型シリ
コン半導体基板1と、その上に成長させたP型シリコン
エピタキシャル層3からなり、両者の間には、N埋め
込み層2が複数形成されている。このエピタキシャル層
3の所望の領域には、N埋め込み層2に達するNウエ
ル4が形成されており、このウエルの中にN拡散層2
5、P拡散層26を形成してそれぞれエミッタ、ベ−
スとし、コレクタとして用いられるN埋め込み層2と
ともにNPNトランジスタを構成する。一方、エピタキ
シャル層3のNウエル4が形成されていない領域には、
ダイナミックRAMセルを構成するMOSトランジスタ
とキャパシタKが形成されている。このMOSトランジ
スタは、例えばLDD構造を備えており、ゲ−ト絶縁膜
(SiO2 )21を介して形成されたN型ポリシリコン
ゲ−ト電極22側部にLDDスペ−サ24を設けてい
る。ソ−ス、ドレインとなるN拡散層23は、エピタ
キシャル層3内に形成され、ドレインは、トレンチ内に
形成されたキャパシタKのN型ポリシリコン膜18と直
接接続しているN拡散層19を含んでいる。キャパシ
タKが形成されているトレンチ9には、底辺を除いてそ
の側壁には酸化膜(SiO2 )10が形成されており、
その表面と底辺には、N型ポリシリコン膜11が形成さ
れている。
Next, a dynamic RAM having a Bi-CMOS structure incorporating the HSPC cell according to the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. Figure 2
Is a cross-sectional view of the main part, and FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram of the AM, and FIG. 4 is a sectional view of the manufacturing process of the dynamic RAM. FIG. 2 shows an element formed on a P-type silicon wafer. The wafer comprises a P-type silicon semiconductor substrate 1 and a P-type silicon epitaxial layer 3 grown on the P-type silicon semiconductor substrate 1. Has a plurality of N + buried layers 2. An N well 4 reaching the N + buried layer 2 is formed in a desired region of the epitaxial layer 3, and the N + diffusion layer 2 is formed in this well.
5, P - diffusion layer 26 is formed to form an emitter and a base, respectively.
And an N + buried layer 2 used as a collector to form an NPN transistor. On the other hand, in the region of the epitaxial layer 3 where the N well 4 is not formed,
A MOS transistor and a capacitor K forming a dynamic RAM cell are formed. This MOS transistor has, for example, an LDD structure, and an LDD spacer 24 is provided on the side of the N-type polysilicon gate electrode 22 formed via a gate insulating film (SiO 2 ) 21. The N diffusion layer 23 serving as a source and a drain is formed in the epitaxial layer 3, and the drain is an N diffusion layer directly connected to the N type polysilicon film 18 of the capacitor K formed in the trench. Includes 19. In the trench 9 where the capacitor K is formed, an oxide film (SiO 2 ) 10 is formed on the side walls of the trench 9 except the bottom side,
An N-type polysilicon film 11 is formed on the surface and the bottom.

【0011】このポリシリコン膜11上には、キャパシ
タの誘電体となる絶縁膜13が形成されている。このポ
リシリコン膜11は、トレンチ9入り口付近には形成さ
れていないので、この付近の絶縁膜13は、酸化膜10
上に形成されいる。材料としては、SiO2 /Si3
4 積層膜を用いるが、この材料以外にもTa2 5 膜、
SiO2 膜、Ta2 5 /Si3 4 積層膜、SiO2
/Si3 4 /SiO2 積層膜など多くの材料が利用さ
れる。絶縁材料の誘電率が高ければどのようなものでも
用いることができる。絶縁膜13は、トレンチ9の側壁
と底辺に形成されるので袋状になっているが、その中
に、N型ポリシリコン膜14が充填される。さらに、こ
の上には、前述したN型ポリシリコン膜18が設けられ
ている。このポリシリコン膜18は、表面を酸化膜20
で覆われている。トレンチ9内のキャパシタKは、絶縁
膜13とこれを介して互いに対向する電極であるN型ポ
リシリコン膜11、14からなっている。ポリシリコン
膜11は、N埋め込み層2と接触しているので、この
埋め込み層2は、プレ−ト配線として用いられる。した
がって、各セルは、1つに繋がっている。プレ−ト配線
には、1/2Vccの定電位が与えられるが、これを外
部から供給する端子として、図2に示すように、ウェ−
ハに形成したトレンチ9をプレ−ト電極引出し端子Dと
して利用する。端子Dは、トレンチ9の側壁上と素子分
離酸化膜5上に形成された第1の導電膜であるポリシリ
コン膜11とその上の第2の導電膜であるポリシリコン
膜14、18からなり、ポリシリコン膜18が半導体基
板上のプレ−ト電極引出し端子54となるアルミニウム
配線と接続している。
On the polysilicon film 11, an insulating film 13 serving as a dielectric of the capacitor is formed. Since the polysilicon film 11 is not formed near the entrance of the trench 9, the insulating film 13 near this entrance is formed by the oxide film 10.
Is formed on. As a material, SiO 2 / Si 3 N
4 laminated film is used, but in addition to this material, Ta 2 O 5 film,
SiO 2 film, Ta 2 O 5 / Si 3 N 4 laminated film, SiO 2
Many materials such as / Si 3 N 4 / SiO 2 laminated film are used. Any material having a high dielectric constant can be used. The insulating film 13 has a bag shape because it is formed on the side wall and the bottom of the trench 9, and the N-type polysilicon film 14 is filled therein. Further, the above-mentioned N-type polysilicon film 18 is provided thereon. The surface of the polysilicon film 18 is an oxide film 20.
Is covered with. The capacitor K in the trench 9 is composed of an insulating film 13 and N-type polysilicon films 11 and 14 which are electrodes facing each other with the insulating film 13 therebetween. Since the polysilicon film 11 is in contact with the N + buried layer 2, this buried layer 2 is used as a plate wiring. Therefore, each cell is connected to one. A constant potential of 1/2 Vcc is applied to the plate wiring, and as a terminal for externally supplying this, as shown in FIG.
The trench 9 formed in the c is used as the lead electrode lead terminal D. The terminal D is composed of a polysilicon film 11 which is a first conductive film formed on the side wall of the trench 9 and the element isolation oxide film 5, and polysilicon films 14 and 18 which are a second conductive film thereon. , The polysilicon film 18 is connected to the aluminum wiring to be the plate electrode lead-out terminal 54 on the semiconductor substrate.

【0012】前述したNPNトランジスタのコレクタ電
極となるN埋め込み層2は、トレンチに形成したコレ
クタ電極引出し端子Cを介してコレクタ電極引出し端子
51となる金属配線層32と接続する。端子Cは、端子
Dと同じ構造を有している。また、ベ−ス52およびエ
ミッタ53は、それぞれP拡散層26およびN拡散
層25に接続している。ウェ−ハ上部のエピタキシャル
層3の表面は、厚い素子分離酸化膜5とゲ−ト絶縁膜2
1を含む薄い酸化膜に覆われている。端子やキャパシタ
に利用されるトレンチは、厚い酸化膜5を通して形成さ
れる。各トレンチの上部に形成されるN型ポリシリコン
膜18の表面は、酸化膜20で覆われている。ウェ−ハ
の表面は多層配線の為に例えばSiO2 膜、BPSG膜
などの層間絶縁膜27、30で被覆されている。そし
て、その間にはビット線42となる金属配線が形成され
ている。ビット線は、層間絶縁膜に形成されたコンタク
トホ−ル28を通してMOSトランジスタのソ−ス領域
となるN拡散層23に接続している。層間絶縁膜上に
は、前述したコレクタ電極引出し端子51、ベ−ス電極
引出し端子52、エミッタ電極引出し端子53、プレ−
ト電極引出し端子54となるアルミニウムなどの金属配
線32が形成されている。
The N + buried layer 2 serving as the collector electrode of the NPN transistor described above is connected to the metal wiring layer 32 serving as the collector electrode lead terminal 51 through the collector electrode lead terminal C formed in the trench. The terminal C has the same structure as the terminal D. The base 52 and the emitter 53 are connected to the P diffusion layer 26 and the N + diffusion layer 25, respectively. The surface of the epitaxial layer 3 above the wafer has a thick element isolation oxide film 5 and a gate insulating film 2.
It is covered with a thin oxide film containing 1. The trenches used for terminals and capacitors are formed through the thick oxide film 5. The surface of the N-type polysilicon film 18 formed on each trench is covered with an oxide film 20. The surface of the wafer is covered with interlayer insulating films 27 and 30 such as SiO 2 film and BPSG film for multi-layer wiring. Then, a metal wiring to be the bit line 42 is formed between them. The bit line is connected to the N - diffusion layer 23 which will be the source region of the MOS transistor through a contact hole 28 formed in the interlayer insulating film. On the inter-layer insulating film, the collector electrode lead terminal 51, the base electrode lead terminal 52, the emitter electrode lead terminal 53, the plane electrode
A metal wiring 32, such as aluminum, which serves as a lead-out electrode lead-out terminal 54 is formed.

【0013】図3は、前述した実施例のメモリセルの回
路図である。図に示すごとく、このメモリセルは、MO
Sトランジスタのゲ−ト電極22が、ワ−ド線41に接
続され、ソ−ス電極がビット線42に接続されると共
に、ドレイン電極は、プレ−ト電位(1/2Vcc)を
与えるプレ−ト54を有するキャパシタKに接続されて
いる。かかるメモリセルにおいて、読みだし時に、カラ
ム選択線49で選ばれたビット線対42、43は、入出
力信号線対47、48に接続され、読みだし情報が入出
力信号線対47、48に伝えられる。1トランジスタ型
メモリセルでは、読みだし時にビット線に取り出せる信
号量は極めて小さくこれを検出し増幅するためのセンス
増幅器が必要であり、この実施例でもNチャネルセンス
アンプ活性化信号線45およびPチャネルセンスアンプ
活性化信号線46に接続されているCMOSセンスアン
プをビット線対42、43に接続して信号の検出、増幅
を行う。入出力信号線対47、48に伝えられた読みだ
し情報は、バイポ−ラメインアンプで増幅され、出力ド
ライバ50を通して出力(Dout)される。書き込み
は、デ−タ入力バッファから入出力信号線を通して行わ
れる。このメモリ回路には、たとえば、センス増幅器や
メイン増幅器などにBi−CMOS構造が組み込まれて
いるので高速性の優れた半導体集積回路装置が得られ
る。そして、この半導体集積回路装置を形成するにあた
り、まず、ウェ−ハとしては、例えば、P型シリコン基
板上に薄いP型エピタキシャル層を形成し、N埋め込
み層を設けたものを使用する。キャパシタのプレ−ト配
線として埋め込み層を利用する。ウェ−ハに形成したト
レンチをキャパシタおよびコレクタやプレ−トなどの電
極引出し端子に用いる。以上のような構成を有すること
によって、セル面積を小さくすることができると同時
に、通常のバイポ−ラプロセス技術にMOSプロセス技
術を付加したバランスのとれた製造技術で効率よく形成
することができる。
FIG. 3 is a circuit diagram of the memory cell of the above-described embodiment. As shown in the figure, this memory cell is
The gate electrode 22 of the S-transistor is connected to the word line 41, the source electrode is connected to the bit line 42, and the drain electrode of the S-transistor is provided with a plate potential (1/2 Vcc). Connected to a capacitor K having a gate 54. In such a memory cell, at the time of reading, the bit line pair 42, 43 selected by the column selecting line 49 is connected to the input / output signal line pair 47, 48, and the read information is inputted to the input / output signal line pair 47, 48. Reportedly. In the one-transistor type memory cell, the amount of signal that can be taken out to the bit line at the time of reading is extremely small, and a sense amplifier for detecting and amplifying this is required. Also in this embodiment, the N channel sense amplifier activation signal line 45 and the P channel A CMOS sense amplifier connected to the sense amplifier activation signal line 46 is connected to the bit line pair 42 and 43 to detect and amplify a signal. The read information transmitted to the input / output signal line pair 47, 48 is amplified by the bipolar main amplifier and output (Dout) through the output driver 50. Writing is performed from the data input buffer through the input / output signal line. In this memory circuit, for example, a Bi-CMOS structure is incorporated in a sense amplifier, a main amplifier, etc., so that a semiconductor integrated circuit device excellent in high speed can be obtained. In forming this semiconductor integrated circuit device, first, as the wafer, for example, a thin P-type epitaxial layer formed on a P-type silicon substrate and an N + buried layer provided thereon is used. The buried layer is used as the plate wiring of the capacitor. The trench formed on the wafer is used as a capacitor and an electrode lead-out terminal such as a collector and a plate. With the above-described structure, the cell area can be reduced, and at the same time, it can be efficiently formed by a well-balanced manufacturing technique in which the MOS process technique is added to the normal bipolar process technique.

【0014】つぎに、図4乃至図9を参照して、この実
施例の半導体集積回路装置の製造方法を説明する。ま
ず、P型シリコン半導体基板1の所望の領域に例えばS
bを拡散して不純物濃度が5×1018〜1020cm-3
度のN埋め込み層2を形成する。つぎに、ウェ−ハ全
面に不純物濃度が5×1015〜5×1017cm-3程度の
P型シリコンエピタキシャル層3を3〜10μm程度成
長させる。そして、その所望の領域に、P型エピタキシ
ャル層3と同程度の濃度でN埋め込み層2に達する深
さ(2〜9μm程度)のNウエル領域4を形成する(図
4)。つぎに、エピタキシャル層3表面に、たとえば熱
酸化などの周知の方法により厚さ300nm程度の素子
分離酸化膜5を形成する。ついで、エピタキシャル層3
上に厚さ50nm程度のパッド酸化膜6、厚さ100n
m程度のSi3 4 膜7、厚さ600nm程度のSiO
2 膜8を例えばCVDなどにより順次形成する。そし
て、これらの積層された絶縁膜をマスクにして埋め込み
層2に達するトレンチ9を複数個形成する。トレンチの
深さは、埋め込み層2に底が届くように、たとえば、3
〜10μm程度にする(図5)。つぎに、SiO2 膜8
およびSi3 4 膜7をマスクにして選択的に酸化し、
トレンチ9内のみに、厚さ50nm程度の酸化膜(Si
2 )10を形成した後に、異方性エッチング(RI
E)によりトレンチ底面のみこの酸化膜10を除去する
と共に、残存しているSiO2 膜8も同時にエッチング
除去する。ついで、厚さ50nm程度のN型ポリシリコ
ン膜11をウェ−ハ全面に堆積する。この時ポリシリコ
ン膜11は、埋め込み層2と接触している。ついで、パ
タ−ニングしたフォトレジスト12をマスクにしてポリ
シリコン膜11を等方性エッチング等でパターニングす
る。残ったポリシリコン膜11は、トレンチ9内に形成
されており、さらに、キャパシタとして利用されるトレ
ンチ以外のトレンチ内のポリシリコン膜11は、素子分
離酸化膜5上にまで部分的に延在している(図6)。
Next, a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, for example, in a desired region of the P-type silicon semiconductor substrate 1, S
b is diffused to form the N + buried layer 2 having an impurity concentration of about 5 × 10 18 to 10 20 cm −3 . Next, a P-type silicon epitaxial layer 3 having an impurity concentration of about 5 × 10 15 to 5 × 10 17 cm −3 is grown on the entire surface of the wafer to a thickness of about 3 to 10 μm. Then, in the desired region, an N well region 4 having a depth (about 2 to 9 μm) reaching the N + buried layer 2 with the same concentration as the P type epitaxial layer 3 is formed (FIG. 4). Next, an element isolation oxide film 5 having a thickness of about 300 nm is formed on the surface of the epitaxial layer 3 by a known method such as thermal oxidation. Then, epitaxial layer 3
Pad oxide film 6 having a thickness of about 50 nm and a thickness of 100 n
m 3 Si 3 N 4 film 7, SiO about 600 nm thick
The two films 8 are sequentially formed by, for example, CVD. Then, a plurality of trenches 9 reaching the buried layer 2 are formed using these laminated insulating films as a mask. The depth of the trench is, for example, 3 so that the bottom reaches the buried layer 2.
Approximately 10 μm (FIG. 5). Next, the SiO 2 film 8
And selectively oxidize using the Si 3 N 4 film 7 as a mask,
An oxide film (Si having a thickness of about 50 nm is formed only in the trench 9).
After forming O 2 ) 10, anisotropic etching (RI
By E), the oxide film 10 is removed only on the bottom surface of the trench, and the remaining SiO 2 film 8 is simultaneously removed by etching. Then, an N-type polysilicon film 11 having a thickness of about 50 nm is deposited on the entire surface of the wafer. At this time, the polysilicon film 11 is in contact with the buried layer 2. Then, using the patterned photoresist 12 as a mask, the polysilicon film 11 is patterned by isotropic etching or the like. The remaining polysilicon film 11 is formed in the trench 9, and the polysilicon film 11 in the trenches other than the trench used as the capacitor partially extends to the element isolation oxide film 5. (Fig. 6).

【0015】フォトレジストを除去した後、キャパシタ
絶縁膜13をウエ−ハ全面に堆積する。キャパシタ絶縁
膜13は、例えば酸化膜換算膜厚で3〜5nmのSiO
2 /Si3 4 積層膜を用いる。この実施例では、絶縁
膜13は、キャパシタ用以外のトレンチにも形成する
が、必ずしもその様にする必要はない。ついでN型ポリ
シリコン膜14をトレンチが埋まるぐらいの膜厚で絶縁
膜13上に堆積し、等方性エッチングによりエッチバッ
クしてポリシリコン膜14をトレンチ内のみに残存させ
る。ついで、フォトレジスト15をウェ−ハ上に形成
し、これをマスクに所定領域のキャパシタ絶縁膜13を
除去し、さらに酸化膜10がある場合はそれも除去して
コンタクトホール16,17 を形成する。そして、コンタク
トホ−ル16内には、絶縁膜13が除去されているの
で、素子分離酸化膜5上に延在しているポリシリコン膜
11が露出しており、コンタクトホ−ル17内には、ポ
リシリコン膜14と、さらに酸化膜10が部分的に除去
されているので、その部分のエピタキシャル層3とがそ
れぞれ露出している( 図7)。ついで、フォトレジスト
15は除去し、N型ポリシリコン膜18を前記ポリシリ
コン膜14上にさらに堆積する。次に、コンタクトホ−
ル17から、例えばリン拡散法などにより、露出したエ
ピタキシャル層3へ不純物を拡散して、1018cm-3
度のN拡散層19をトレンチ9入口付近の側壁部分に
形成する。堆積したポリシリコン膜18は、所定の形状
にパターニングする。これを例えばSi3 4 膜7をマ
スクにして熱酸化などで選択酸化し、酸化膜20で覆い
くるむようにする。その後、露出している絶縁膜13、
Si3 4 膜7、パッド酸化膜6等をエッチング除去す
る( 図8)。
After removing the photoresist, the capacitor insulating film 13 is deposited on the entire surface of the wafer. The capacitor insulating film 13 is, for example, a 3-5 nm SiO 2 film converted to an oxide film.
A 2 / Si 3 N 4 laminated film is used. In this embodiment, the insulating film 13 is also formed in trenches other than those for capacitors, but it is not always necessary to do so. Next, the N-type polysilicon film 14 is deposited on the insulating film 13 so as to fill the trench, and isotropically etched back to leave the polysilicon film 14 only in the trench. Next, a photoresist 15 is formed on the wafer, the capacitor insulating film 13 in a predetermined region is removed by using this as a mask, and if the oxide film 10 is present, it is also removed to form contact holes 16 and 17. . Since the insulating film 13 is removed in the contact hole 16, the polysilicon film 11 extending on the element isolation oxide film 5 is exposed, and the polysilicon film 11 is exposed in the contact hole 17. Since the polysilicon film 14 and the oxide film 10 are partially removed, the epitaxial layer 3 in that part is exposed (FIG. 7). Then, the photoresist 15 is removed and an N-type polysilicon film 18 is further deposited on the polysilicon film 14. Next, contact
Impurities are diffused from the groove 17 to the exposed epitaxial layer 3 by, for example, a phosphorus diffusion method or the like to form an N diffusion layer 19 of about 10 18 cm −3 on the side wall portion near the entrance of the trench 9. The deposited polysilicon film 18 is patterned into a predetermined shape. This is selectively oxidized by, for example, thermal oxidation using the Si 3 N 4 film 7 as a mask and covered with the oxide film 20. After that, the exposed insulating film 13,
The Si 3 N 4 film 7, the pad oxide film 6 and the like are removed by etching (FIG. 8).

【0016】ついで、ウェ−ハのゲ−ト電極を形成する
領域上に10〜20nm程度のゲート絶縁膜(Si
2 )21を形成し、その上に堆積させたN型ポリシリ
コン膜をパターニングしてゲート電極22を形成する。
次に、通常の手段でこのゲート電極と自己整合的に1対
の1018cm-3程度のN型拡散層23をゲ−ト電極を
挟むようにエピタキシャル層3に形成し、さらに、ここ
で形成されるMOSトランジスタをLDD構造に対応す
るために、LDDスペイサ24をゲート電極側部に形成
する。そして、エピタキシャル層3の他の領域表面に1
20cm-3程度のN拡散層25およびこの領域を含む
ように1018cm-3程度のP拡散層26を形成する。
ここで、周辺回路のMOSトランジスタは、図示されて
はいないが、DD構造になってている。また、さきに形
成したN拡散層19は、N拡散層23の一方と接触
し、ドレイン電極の一部を成している。拡散層25、2
6は、それぞれNウエル4に形成されるバイポ−ラトラ
ンジスタのエミッタ、ベ−ス電極を構成する。このMO
Sトランジスタとキャパシタで構成されるセルは、1つ
のウェ−ハ内に繰り返し形成されるものである(図
9)。ついで、ウェ−ハの表面に、例えばSiO2 膜、
BPSG膜などの層間絶縁膜27を堆積する。そしてこ
の層間絶縁膜27の所定領域をエッチングしてコンタク
トホール28を開孔する。つぎに、層間絶縁膜27上に
MoSi2 、WSi2 などのポリサイドによるビット線
42を配線し、次いでビット線42がコンタクトホ−ル
28を通して上記のソ−ス電極23とコンタクトをとる
ようにする。さらに、層間絶縁膜27上に、この絶縁膜
と同種かもしくは異種の層間絶縁膜30を堆積してから
平坦化する。その後、層間絶縁膜の所定領域にコンタク
トホールを開孔し、層間絶縁膜上にアルミなどの金属配
線層32を形成すると同時に、コンタクトホ−ルを介
し、金属配線をプレ−ト配線やそのほかの電極等と電気
的に接続させることにより、コレクタ電極引出し端子5
1、ベ−ス電極引出し端子52、エミッタ電極引き出し
端子53およびプレ−ト電極引き出し端子54を形成す
る(図2)。
Then, a gate insulating film (Si) of about 10 to 20 nm is formed on the area of the wafer where the gate electrode is to be formed.
O 2 ) 21 is formed, and the N-type polysilicon film deposited thereon is patterned to form a gate electrode 22.
Then, a pair of N type diffusion layers 23 of about 10 18 cm −3 are formed on the epitaxial layer 3 in a self-aligning manner with the gate electrode by a conventional means so as to sandwich the gate electrode. The LDD spacer 24 is formed on the side of the gate electrode in order to correspond the LDD structure to the MOS transistor formed in 1. Then, 1 is formed on the surface of the other region of the epitaxial layer 3.
An N + diffusion layer 25 of about 0 20 cm −3 and a P diffusion layer 26 of about 10 18 cm −3 are formed so as to include this region.
Here, although not shown, the MOS transistor of the peripheral circuit has a DD structure. Further, the N diffusion layer 19 formed previously is in contact with one of the N diffusion layers 23 and forms a part of the drain electrode. Diffusion layers 25, 2
Reference numeral 6 constitutes an emitter and a base electrode of a bipolar transistor formed in the N well 4, respectively. This MO
A cell composed of an S transistor and a capacitor is repeatedly formed in one wafer (FIG. 9). Then, on the surface of the wafer, for example, a SiO 2 film,
An interlayer insulating film 27 such as a BPSG film is deposited. Then, a predetermined region of the interlayer insulating film 27 is etched to open a contact hole 28. Next, a bit line 42 made of polycide such as MoSi 2 or WSi 2 is laid on the interlayer insulating film 27, and then the bit line 42 makes contact with the source electrode 23 through the contact hole 28. . Further, an interlayer insulating film 30 of the same type as or different from this insulating film is deposited on the interlayer insulating film 27 and then planarized. After that, a contact hole is opened in a predetermined region of the interlayer insulating film to form a metal wiring layer 32 of aluminum or the like on the interlayer insulating film, and at the same time, metal wiring is applied to the plate wiring or other wiring through the contact hole. By electrically connecting with an electrode or the like, the collector electrode lead-out terminal 5
1, a base electrode lead-out terminal 52, an emitter electrode lead-out terminal 53 and a plate electrode lead-out terminal 54 are formed (FIG. 2).

【0017】本発明は、以上のように、バイポ−ラトラ
ンジスタとMOSトランジスタおよびこのMOSトラン
ジスタに接続したキャパシタとを効果的に1つのウェ−
ハ内に組み込むことができるとともに、トレンチを端子
に利用することが可能なのでレイアウトの自由度が向上
し、高集積化した半導体集積回路装置を効率良く得るこ
とができる。
As described above, the present invention effectively combines the bipolar transistor, the MOS transistor, and the capacitor connected to the MOS transistor into one wafer.
Since the trench can be incorporated in the c and the trench can be used for the terminal, the degree of freedom in layout is improved, and a highly integrated semiconductor integrated circuit device can be efficiently obtained.

【0018】図3に記載の半導体集積回路装置のセンス
アンプに使われているCMOS構造は、例えば、素子分
離などにトレンチ構造を用いれば他の素子と同じプロセ
スを用いることができるので、製造が容易になる。ま
た、同じ図において、メモリセル44におけるトランジ
スタはLDD構造を採用しているが、とくに、この構造
に限る必要はない。さらに、キャパシタのプレ−ト電極
11は1/2Vcc電位に固定され、かつバイポ−ラト
ランジスタのコレクタ電極2は、電源電圧(Vcc)に
接続されているので、複数のコレクタ電極を1つにまと
めるコレクタ配線およびコレクタ電極は、それぞれ別の
埋め込み層2を利用する。しかし、これらがともに同じ
1/2VccもしくはVccに接続される場合は、共通
の埋め込み層を利用することができる。
The CMOS structure used in the sense amplifier of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 3 can be manufactured because the same process as other devices can be used by using a trench structure for element isolation. It will be easier. Further, in the same figure, the transistor in the memory cell 44 adopts the LDD structure, but it is not particularly limited to this structure. Furthermore, since the plate electrode 11 of the capacitor is fixed to 1/2 Vcc potential and the collector electrode 2 of the bipolar transistor is connected to the power supply voltage (Vcc), a plurality of collector electrodes are combined into one. Different buried layers 2 are used for the collector wiring and the collector electrode. However, if they are both connected to the same 1/2 Vcc or Vcc, then a common buried layer can be utilized.

【0019】前述のように、従来のHSPCセルでは、
各セル毎のプレ−ト電極をプレ−ト配線として半導体基
板中に網状に形成された埋め込み層に接続するが、この
埋め込み層は、各トレンチに各セルのキャパシタを形成
する時に、拡散処理を行って高濃度不純物拡散領域を作
り、これらを繋げることによって形成していた。本発明
では、このような面倒なことはせずに最初から埋め込み
層を基板の中に形成してあるので、製造工程を非常に簡
略化することができる。実施例では、バイポ−ラトラン
ジスタとキャパシタとの組み合わせとしてメモリを用い
て説明したが、特にこれに限るものではなく、他のデバ
イスに用いるキャパシタにも適用できることは勿論であ
る。また、半導体基板にはP型を用いたが、N型半導体
を用いても良い。
As mentioned above, in the conventional HSPC cell,
The plate electrode of each cell is connected as a plate wiring to a buried layer formed in a net shape in the semiconductor substrate. This buried layer is subjected to diffusion treatment when the capacitor of each cell is formed in each trench. The high-concentration impurity diffusion region is formed by connecting the above regions. In the present invention, since the buried layer is formed in the substrate from the beginning without such a trouble, the manufacturing process can be greatly simplified. In the embodiments, the memory is used as the combination of the bipolar transistor and the capacitor, but the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the invention can be applied to a capacitor used in another device. Further, although the P type is used for the semiconductor substrate, an N type semiconductor may be used.

【0020】[0020]

【発明の効果】このように、本発明は、バイポ−ラ製造
プロセスおよびMOS構造製造プロセスをバランス良く
組み合わせるので、一回の埋め込み層形成プロセスでプ
レートとコレクタを同時に形成することができ、その結
果、製造工程を低減することが可能になる。また、引出
し端子には、ウェ−ハ内に形成したトレンチ内を利用す
る事ができるので、レイアウトの自由度がまして半導体
集積回路装置の高集積化が著しく進むようになる。
As described above, according to the present invention, the bipolar manufacturing process and the MOS structure manufacturing process are combined in a well-balanced manner, so that the plate and the collector can be simultaneously formed in one buried layer forming process. It is possible to reduce the manufacturing process. Further, since the inside of the trench formed in the wafer can be used for the lead-out terminal, the degree of freedom in layout is increased, and the high integration of the semiconductor integrated circuit device is significantly advanced.

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

【図1】本発明の実施例のHSPCセルの要部断面図。FIG. 1 is a sectional view of an essential part of an HSPC cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の半導体集積回路装置の要部断
面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of essential parts of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例の半導体集積回路装置の回路
図。
FIG. 3 is a circuit diagram of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン半導体基板 2 N埋め込み層 3 P型エピタキシャル層 4 Nウエル 5 素子分離酸化膜 6 パッド酸化膜 7 Si3 4 膜 8 SiO2 膜 9 トレンチ 10 酸化膜 11 N型ポリシリコン膜 12 フォトレジスト 13 キャパシタ絶縁膜 14 N型ポリシリコン膜 15 フォトレジスト 16 コンタクトホール 17 コンタクトホ−ル 18 N型ポリシリコン膜 19 N拡散層 20 酸化膜 21 ゲート絶縁膜 22 ゲート電極 23 N拡散層 24 LDDスペイサ 25 N拡散層 26 P拡散層 27 層間絶縁膜 28 コンタクトホ−ル 30 層間絶縁膜 32 金属配線層 41 ワ−ド線 42 ビット線(BL) 43 ビット線(BL) 44 メモリセル 45 Nチャネルセンスアンプ活性化信号線 46 Pチャネルセンスアンプ活性化信号線 47 入出力信号線(I/O) 48 入出力信号線(I/O) 49 カラム選択線 50 出力ドライバ 51 コレクタ電極引出し端子 52 ベ−ス電極引出し端子 53 エミッタ電極引出し端子 54 プレ−ト電極引出し端子1 P-type silicon semiconductor substrate 2 N + buried layer 3 P-type epitaxial layer 4 N well 5 Element isolation oxide film 6 Pad oxide film 7 Si 3 N 4 film 8 SiO 2 film 9 Trench 10 Oxide film 11 N-type polysilicon film 12 Photoresist 13 Capacitor insulating film 14 N-type polysilicon film 15 Photoresist 16 Contact hole 17 Contact hole 18 N-type polysilicon film 19 N - diffusion layer 20 Oxide film 21 Gate insulating film 22 Gate electrode 23 N - Diffusion layer 24 LDD spacer 25 N + Diffusion layer 26 P Diffusion layer 27 Interlayer insulation film 28 Contact hole 30 Interlayer insulation film 32 Metal wiring layer 41 Word line 42 Bit line (BL) 43 Bit line (BL) 44 Memory cell 45 N channel sense amplifier activation signal line 46 P channel sense amplifier activation signal line 47 Input / output Line (I / O) 48 O signal lines (I / O) 49 column select line 50 output driver 51 collector electrode lead-out terminal 52 base - scan electrode lead terminal 53 an emitter electrode lead-out terminal 54 pre - gate electrode lead terminal

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板内部に形成された埋め込み高濃度不純物
拡散層と、 前記半導体基板表面から前記埋め込み高濃度不純物拡散
層に達するトレンチに形成され、前記埋め込み高濃度不
純物拡散層をプレ−ト配線とする複数のキャパシタと、 前記半導体基板表面から前記埋め込み高濃度不純物拡散
層に達するトレンチ内に形成され、2層の導電層から構
成したプレ−ト電極引出し端子とを備えていることを特
徴とする半導体集積回路装置。
1. A semiconductor substrate, an embedded high-concentration impurity diffusion layer formed inside the semiconductor substrate, and a trench formed from a surface of the semiconductor substrate to the embedded high-concentration impurity diffusion layer, the embedded high-concentration impurity diffusion layer being formed. A plurality of capacitors each having a layer serving as a plate wiring; and a plate electrode lead-out terminal which is formed in a trench reaching the buried high-concentration impurity diffusion layer from the surface of the semiconductor substrate and is composed of two conductive layers. And a semiconductor integrated circuit device.
【請求項2】 前記トレンチ内のキャパシタの容量は、
キャパシタ絶縁膜もしくは接合容量を利用することを特
徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
2. The capacitance of the capacitor in the trench is
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a capacitor insulating film or a junction capacitance is used.
【請求項3】 前記キャパシタ絶縁膜は、SiO2 膜、
Si3 4 膜、Ta2 5 膜などの金属酸化膜およびこ
れらの複合膜から選ばれることを特徴とする請求項2に
記載の半導体集積回路装置。
3. The capacitor insulating film is a SiO 2 film,
The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the semiconductor integrated circuit device is selected from a metal oxide film such as a Si 3 N 4 film and a Ta 2 O 5 film, and a composite film thereof.
【請求項4】 半導体基板と、 前記半導体基板内部に形成された少なくとも1つの埋め
込み高濃度不純物拡散層と、 前記半導体基板に形成され、前記埋め込み高濃度不純物
拡散層をコレクタ電極とするバイポ−ラトランジスタ
と、 前記半導体基板に形成され、前記埋め込み高濃度不純物
拡散層をプレ−ト配線とする複数のキャパシタとを備え
ていることを特徴とする半導体集積回路装置。
4. A semiconductor substrate, at least one buried high-concentration impurity diffusion layer formed inside the semiconductor substrate, and a bipolar formed on the semiconductor substrate and having the buried high-concentration impurity diffusion layer as a collector electrode. A semiconductor integrated circuit device comprising: a transistor; and a plurality of capacitors formed on the semiconductor substrate and having the buried high-concentration impurity diffusion layer as a plate wiring.
【請求項5】 前記コレクタ電極は、前記半導体基板表
面から前記埋め込み高濃度不純物拡散層に達するトレン
チ内に形成されたコレクタ電極引出し端子に接続されて
いることを特徴とする請求項4に記載の半導体集積回路
装置。
5. The collector electrode is connected to a collector electrode lead-out terminal formed in a trench reaching the buried high-concentration impurity diffusion layer from the surface of the semiconductor substrate. Semiconductor integrated circuit device.
【請求項6】 前記キャパシタは、前記半導体基板表面
から前記埋め込み高濃度不純物拡散層に達するトレンチ
内に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の
半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the capacitor is formed in a trench extending from the surface of the semiconductor substrate to the buried high-concentration impurity diffusion layer.
【請求項7】 半導体基板内部の所望の領域に前記半導
体基板とは異なる導電型の埋め込み高濃度不純物拡散層
を少なくとも1層形成する工程と、 前記半導体基板に、前記半導体基板表面から前記埋め込
み高濃度不純物拡散層に達する複数のトレンチを形成す
る工程と、 前記トレンチにキャパシタを形成し、そのキャパシタの
プレ−ト電極をプレ−ト配線として用いられる前記埋め
込み高濃度不純物拡散層に接触させる工程と、 前記トレンチにプレ−ト電極引出し端子を形成し、この
プレ−ト電極引出し端子を、前記プレ−ト配線に接触さ
せる工程と、 前記半導体基板に、前記埋め込み高濃度不純物拡散層を
コレクタ電極とするバイポ−ラトランジスタを形成する
工程と、 前記トレンチにコレクタ電極引出し端子を形成し、この
コレクタ電極引出し端子を前記コレクタ電極に接触させ
る工程とを備えていることを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
7. A step of forming at least one buried high-concentration impurity diffusion layer of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate in a desired region inside the semiconductor substrate; Forming a plurality of trenches reaching the concentrated impurity diffusion layer; forming a capacitor in the trench, and contacting a plate electrode of the capacitor with the buried high-concentration impurity diffusion layer used as a plate wiring; A step of forming a plate electrode lead terminal in the trench and bringing the plate electrode lead terminal into contact with the plate wiring; and the buried high concentration impurity diffusion layer as a collector electrode in the semiconductor substrate. Forming a bipolar transistor, and forming a collector electrode lead terminal in the trench. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device characterized in that it comprises a step of contacting the lead terminal to the collector electrode.
【請求項8】 前記トレンチにキャパシタを形成する工
程において、前記半導体基板に設けたすべてのトレンチ
内にキャパシタ絶縁膜を形成することを特徴とする請求
項7に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein in the step of forming a capacitor in the trench, a capacitor insulating film is formed in all the trenches provided in the semiconductor substrate. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7615813B2 (en) 2000-02-17 2009-11-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device using fuse/anti-fuse system

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