JPH05304271A - トレンチ型メモリセル - Google Patents

トレンチ型メモリセル

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JPH05304271A
JPH05304271A JP4109511A JP10951192A JPH05304271A JP H05304271 A JPH05304271 A JP H05304271A JP 4109511 A JP4109511 A JP 4109511A JP 10951192 A JP10951192 A JP 10951192A JP H05304271 A JPH05304271 A JP H05304271A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
memory cell
film
capacitors
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP4109511A
Other languages
English (en)
Inventor
Masatoshi Hasegawa
雅俊 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4109511A priority Critical patent/JPH05304271A/ja
Publication of JPH05304271A publication Critical patent/JPH05304271A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】STTメモリセルの深さおよび穴径を増大する
ことなく、大容量のキャパシタおよび上記キャパシタを
有する半導体素子を提供することを目的とする。 【構成】Si基板1上のトレンチ内に電極3a、容量絶
縁膜4a、電極3bによって構成されるキャパシタ構造
を複数回積層することによりキャパシタの積層構造を形
成する。そして、隣あった2つのキャパシタの一方の電
極を構成する導電膜の内側と外側を利用することによっ
て、上記1つの導電膜で2つのキャパシタの電極を形成
する。このように、キャパシタ構造の積層によって形成
された、一方の電極を共有する複数のキャパシタを1つ
のMOSトランジスタと並列接続する。 【効果】(1)リフレッシュサイクルを長くすることに
より、低消費電力化が可能となる。 (2)耐アルファ線特性が向上する。 (3)信号量が大きくなるため、耐ノイズ特性が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、RAMのメモリセルに
関するものであり、特に大容量かつ高集積なメモリセル
を提供するために有効な技術である。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の大容量化に伴い、高集積な
メモリセルが要求されるため、近年は上記メモリセルと
して、スタックトレンチ型(以下STTと記す)のメモ
リセルが上記半導体素子において使用されている。図2
(a)に従来のSTTメモリセルをDRAMに適用した
場合の断面構造の要部概略図を、図2(b)に1トラン
ジスタ,1キャパシタで構成されるメモリセルの等価回
路図を示す。シリコン基板(以下Si基板と記す)1に
ホトリソグラフィーおよびドライエッチングによって形
成されたトレンチ内に、熱酸化あるいは化学的気相法
(以下CVD法と記す)によってシリコン酸化膜(以下
SiO2膜と記す)2aが形成されている。そして、上
記SiO2膜2a上には、上記CVD法,ホトリソグラ
フィー,ドライエッチングによってpoly−Si膜3
aが形成され、このpoly−Si膜3aが図2(b)
におけるキャパシタC1の蓄積ノードSNである。さら
に、上記poly−Si膜3a上には、上記CVD法,
ホトリソグラフィー,ドライエッチングによってSiO
2膜2bが形成されており、上記SiO2膜2b上には、
上記CVD法,ホトリソグラフィー,ドライエッチング
により形成されたpoly−Si膜8が上記トレンチに
埋め込まれている。そして、このpoly−Si膜8は
図2(b)におけるキャパシタC1のプレート電極PL
1となっている。このようにして形成されたキャパシタ
C1は、拡散層6およびワード線WLとしてのMOSゲ
ートによって構成されたMOSトランジスタQ1と接続
され上記MOSトランジスタQ1はビット線BLと接続
されている。そして、上記MOSトランジスタQ1およ
びキャパシタC1から構成されるSTTメモリセルはL
OCOS酸化膜5によって、その周辺回路との素子分離
を行なっている。さらに、上記STTメモリセルにおけ
るpoly−Si膜によって形成された電極およびワー
ド線WL上にはパッシベーション膜7が形成されてい
る。しかし、このようなトレンチ型構造のSTTメモリ
セルにおいて、近年のメモリの大容量化に対応していく
ためには、上記キャパシタの表面積を大きくしなければ
ならず、そのためには、上記メモリセルの深さbを大き
くする、あるいは上記メモリセルの穴径aを大きくする
ことが必要となる。しかし、上記メモリセルの穴径aを
大きくすることは、半導体素子の高集積化上不利であ
り、上記メモリセルの深さbを大きくすることは加工プ
ロセス上不利である。これは、具体的には上記ドライエ
ッチング工程において、トレンチにテーパーがつくこと
によって設計どおりの形状にならないことや、上記CV
D法の工程において、SiO2膜、poly−Si膜を
下地膜上に堆積させるときに、上記メモリセルにおいて
溝内と表面部における成膜速度が異なり、上記Si基板
表面付近の成膜速度が速いため、穴が塞がってしまうと
いう問題点が有る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、STTメモ
リセルの深さおよび穴径を増大することなく、大容量の
キャパシタおよび上記キャパシタを有する半導体素子を
提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】Si基板上のトレンチ内
に電極、容量絶縁膜、電極によって構成されるキャパシ
タ構造を複数回積層することによりキャパシタの積層構
造を形成する。そして、隣あった2つのキャパシタの一
方の電極を構成する導電膜の内側と外側を利用すること
によって、上記1つの導電膜で2つのキャパシタの電極
を形成する。このように、キャパシタ構造の積層によっ
て形成された、一方の電極を共有する複数のキャパシタ
を1つのMOSトランジスタと並列接続する。
【0005】
【作用】複数回積層して構成されたキャパシタ構造にお
いて、上記キャパシタの任意の積層回数により、任意の
数の並列接続のキャパシタを形成することができ、キャ
パシタの表面積を大きくすることができる。このため、
高集積かつ大容量のメモリセルおよび半導体素子が実現
できる。そして、上記メモリセルを用いたダイナミック
型RAMにおいては、リフレッシュサイクルを長くして
低消費電力化、耐アルファ線特性の向上、大信号量によ
る耐ノイズ特性の向上が可能となる。
【0006】
【実施例】図1(a)に本発明をDRAMメモリセルに
適用した場合のSTTメモリセルの断面構造の要部概略
図を、図1(b)に本発明のSTTメモリセルの等価回
路図を示す。Si基板1上に従来と同様にトレンチが形
成されており、上記トレンチ内にはSiO2膜2aが形
成されている。そして、上記SiO2膜2a上にメタル
膜3aが形成され、図1(b)に示したキャパシタC1
のプレート電極PL1となっている。さらに、容量絶縁
膜として、窒化シリコン膜(以下Si−N膜と記す)4
aが形成され、その上にメタル膜3bが形成されてお
り、これが図1(b)に示したキャパシタC1及びキャ
パシタC2の蓄積ノードSNとなっている。更に上記蓄
積ノードSNの容量を大きくするために、再びSi−N
膜4bが容量絶縁膜として形成され、再びメタル膜3c
が形成されている。そして、上記メタル膜3cは図1
(b)に示すキャパシタC2のプレート電極PL2とな
っている。このようにして形成されたキャパシタC1お
よびC2は、拡散層6およびワード線WLとしてのMO
Sゲートによって構成されたMOSトランジスタQ1と
接続され、上記MOSトランジスタQ1はビット線BL
と接続されている。そして、上記MOSトランジスタQ
1およびキャパシタC1,C2から構成されるSTTメ
モリセルはLOCOS酸化膜5によってその周辺回路と
の素子分離を行なっている。さらに、上記STTメモリ
セルにおけるメタル膜によって形成された電極およびワ
ード線WL上にはパッシベーション膜7が形成されてい
る。本実施例は電極,容量絶縁膜,電極の順に構成した
キャパシタ構造を2回積層した構造であるため、上記M
OSトランジスタと2つの並列接続されたキャパシタに
よって構成されるメモリセルが実現できる。このため、
上記STTメモリセルの有する容量は従来の約2倍とな
る。
【0007】図3に本発明の2つのキャパシタと1つの
MOSトランジスタによって構成されるSTTメモリセ
ル形成のためのプロセスフローの概略図を示す。図3
(a)の工程において、Si基板1上に従来のホトリソ
グラフィーおよびドライエッチング技術を用いてトレン
チを形成している。そして、図3(b)の工程におい
て、上記トレンチ内を従来の技術を用いて熱酸化し、S
iO2膜2aを形成する。更に図3(c)の工程におい
て、従来のCVD法および上記ホトリソグラフィー,ド
ライエッチングを用いてメタル膜3aを形成し、このこ
とによってプレート電極を形成する。そして、図3
(d)の工程で従来のCVD法,ホトリソグラフィー,
ドライエッチングによってSi−N膜4aを形成し、容
量絶縁膜とする。図3(e)の工程で、上記CVD法,
ホトリソグラフィー,ドライエッチングによってメタル
膜3bを形成することによって、2つのキャパシタにお
ける共通の蓄積ノードとしている。そして、図3(f)
の工程によって、従来のホトリソグラフィー,ドライエ
ッチングにより上記蓄積ノードにスルーホールを形成
し、再び上記CVD法,ホトリソグラフィー,ドライエ
ッチングによってSi−N膜4bを形成することにより
容量絶縁膜を形成する。最後に図3(g)の工程によ
り、トレンチ内に上記CVD法,ホトリソグラフィー,
ドライエッチングによってメタル膜3cを埋め込むこと
によってプレート電極を形成している。
【0008】このようにして、プレート電極,容量絶縁
膜,蓄積ノードを積層構造とすることによって、上記キ
ャパシタを並列に形成することが可能となり、キャパシ
タの表面積が増加し、従来と同一のトレンチの深さと穴
径で、従来の数倍の容量のメモリセルを構成することが
可能となる。本実施例では絶縁膜としてSiO2膜及び
Si−N膜、導電膜としてメタル膜を記載したが、絶縁
膜,導電膜であれば他の材料を使用することも可能であ
り、上記メタル膜の一例として、poly−Siを使用
することもできる。また、本実施例では2つの並列キャ
パシタを形成した場合について記載したが、加工プロセ
スが許すかぎり複数回積層することも可能であり、積層
回数によって上記キャパシタの容量が倍増する。また、
上記トレンチ内の上記蓄積ノードとプレート電極は逆の
構成にしても差し支えない。
【0009】
【発明の効果】(1)リフレッシュサイクルを長くする
ことにより、低消費電力化が可能となる。(2)耐アル
ファ線特性が向上する。
【0010】(3)信号量が大きくなるため、耐ノイズ
特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をDRAMのSTTメモリセルに適用し
た場合の断面構造の要部概略図。
【図2】従来のDRAMのSTTメモリセルの断面構造
の要部概略図。
【図3】本発明のSTTメモリセルを形成するためのプ
ロセスフローの要部概略図。
【符号の説明】
1・・・Si基板、2a,2b・・・SiO2膜、3a,3
b,3c・・・メタル膜、4a,4b・・・Si−N膜、5・・
・LOCOS酸化膜、6・・・拡散層、7・・・パッシベーシ
ョン膜、8・・・poly−Si膜、BL・・・ビット線、W
L・・・ワード線、SN・・・蓄積ノード、PL・・・プレー
ト、C1,C2・・・キャパシタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1トランジスタとキャパシタを有するトレ
    ンチ型メモリセルにおいて、シリコン基板にトレンチを
    有し、該トレンチ内に電極,容量絶縁膜,電極によって
    構成されるキャパシタ構造を有し、上記電極と上記容量
    絶縁膜が複数回積層された少なくとも2つのキャパシタ
    が構成されてなり、上記隣合う2つのキャパシタのそれ
    ぞれの蓄積ノード又はプレート電極を共通の電極とする
    ことを特徴とするトレンチ型メモリセル。
  2. 【請求項2】上記電極としてメタル膜を用い、上記容量
    絶縁膜として窒化シリコンを用いることを特徴とする特
    許請求項1に記載のトレンチ型メモリセル。
JP4109511A 1992-04-28 1992-04-28 トレンチ型メモリセル Pending JPH05304271A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4109511A JPH05304271A (ja) 1992-04-28 1992-04-28 トレンチ型メモリセル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4109511A JPH05304271A (ja) 1992-04-28 1992-04-28 トレンチ型メモリセル

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05304271A true JPH05304271A (ja) 1993-11-16

Family

ID=14512123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4109511A Pending JPH05304271A (ja) 1992-04-28 1992-04-28 トレンチ型メモリセル

Country Status (1)

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JP (1) JPH05304271A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100328743B1 (ko) * 1995-11-28 2002-10-31 삼성전자 주식회사 다이내믹 강유전체 랜덤 액세서 메모리
US6744658B2 (en) 2002-09-13 2004-06-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device capable of holding write data for long time

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