JPH06132495A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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JPH06132495A
JPH06132495A JP4301731A JP30173192A JPH06132495A JP H06132495 A JPH06132495 A JP H06132495A JP 4301731 A JP4301731 A JP 4301731A JP 30173192 A JP30173192 A JP 30173192A JP H06132495 A JPH06132495 A JP H06132495A
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JP
Japan
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film
trench
lower electrode
poly
memory device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4301731A
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English (en)
Inventor
Kenji Anzai
賢二 安西
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度、高集積度でしかもデータ保持特性の
優れた半導体記憶装置を簡易に製造する。 【構成】 キャパシタ27の第1の下部電極としての多
結晶Si膜31を形成した後、トレンチ21を形成し、
更に第2の下部電極としての多結晶Si膜24を形成し
て、MOSトランジスタ17の一方のソース・ドレイン
領域である不純物層15と多結晶Si膜24とをコンタ
クトさせる。このため、トレンチ21の形成とコンタク
ト部の形成とが同時に行われ、且つコンタクト部のため
に平面的な領域を確保する必要がない。また、多結晶S
i膜31を形成する時点ではSiO2 膜18、13に開
孔が形成されていないので、Si基板11がエッチング
されることがなく、エグレ部が形成されるのを防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願の発明は、スタック・トレン
チ型キャパシタ構造のDRAMと称されている半導体記
憶装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】DRAMでは、高密度化、高集積化を達
成するために、メモリセルを構成するキャパシタを立体
的にして、メモリセルの平面的な面積を小さくしても所
要のメモリセル容量を確保することができる様に、所謂
スタック・トレンチ型キャパシタ構造が考えられてい
る。
【0003】図3、4は、この様なスタック・トレンチ
型キャパシタ構造のDRAMの製造方法の一従来例を示
している。この一従来例では、図3(a)に示す様に、
まずP型のSi基板11の表面をLOCOS法で選択的
に酸化して、素子分離領域としてのSiO2 膜12を形
成し、このSiO2 膜12に囲まれている素子活性領域
の表面を熱酸化して、ゲート酸化膜としてのSiO2
13を形成する。
【0004】そして、SiO2 膜12、13上で多結晶
Si膜14をパターニングしてゲート電極を形成し、こ
の多結晶Si膜14とSiO2 膜12とをマスクにして
Si基板11に不純物をイオン注入して、ソース・ドレ
イン領域としてのN+ 型の不純物層15、16をSi基
板11に形成する。ここまでの工程で、メモリセルを構
成するスイッチングトランジスタとしてのMOSトラン
ジスタ17が形成される。その後、層間絶縁膜としての
SiO2 膜18をCVD法で全面に形成する。
【0005】次に、図3(b)に示す様に、SiO2
18、13と不純物層15とを貫通するトレンチ21
を、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とで形成
する。そして、層間絶縁膜としてのSiO2 膜22をト
レンチ21の内面を含む全面にCVD法で形成する。そ
して、図3(c)に示す様に、SiO2 膜22、18、
13を貫通して不純物層15に達するコンタクト孔23
を、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とで形成
する。
【0006】次に、図4(a)に示す様に、多結晶Si
膜24をトレンチ21の内面を含む全面にCVD法で形
成し、この多結晶Si膜24中にリンを拡散させる。そ
して、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とで、
メモリセルを構成するキャパシタの下部電極のパターン
に多結晶Si膜24を加工する。
【0007】次に、図4(b)に示す様に、キャパシタ
誘電体膜としてのSiN膜25と多結晶Si膜26とを
CVD法で順次に全面に形成し、多結晶Si膜26中に
リンを拡散させる。そして、フォトリソグラフィ技術と
エッチング技術とで、キャパシタの上部電極のパターン
に多結晶Si膜26を加工する。なお、SiN膜25が
薄膜であるので、多結晶Si膜26に対するオーバエッ
チングで、SiN膜25も上部電極のパターンに加工さ
れる。ここまでの工程で、キャパシタ27が形成され
る。
【0008】その後、図示してはいないが、更に層間絶
縁膜、不純物層16に対するコンタクト孔、ビット線、
層間絶縁膜、金属配線、表面保護膜等を順次に形成し
て、このスタック・トレンチ型キャパシタ構造のDRA
Mを完成させる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の一従
来例では、コンタクト孔23をトレンチ21とは平面的
に異なる位置に形成しているので、トレンチ21のため
の領域とは別にコンタクト孔23のためにも平面的な領
域を確保する必要がある。このため、メモリセル面積を
十分には縮小することができず、高密度、高集積度のD
RAMを製造することが困難であった。
【0010】なお、コンタクト孔23をトレンチ21の
側面の一部に形成することによって、コンタクト孔23
のために平面的な領域を確保する必要がない様にした別
の従来例もあるが、この方法はプロセス的に非常に複雑
且つ困難であり安定性に欠けるという問題があった。
【0011】また、上述の従来例では、図3(b)
(c)からも明らかな様に、トレンチ21を形成するた
めのフォトリソグラフィ及びエッチング工程と、コンタ
クト孔23を形成するためのフォトリソグラフィ及びエ
ッチング工程とが全く別個であるので、工程数が多く、
スタック・トレンチ型キャパシタ構造のDRAMを簡易
には製造することができなかった。
【0012】更に、図3(c)及び図4(a)からも明
らかな様に、下部電極である多結晶Si膜24をパター
ニングする時点ではコンタクト孔23が既に形成されて
いるので、多結晶Si膜24のパターンがコンタクト孔
23から位置ずれして、コンタクト孔23が多結晶Si
膜24によって覆われなければ、多結晶Si膜24に対
するオーバエッチングの際に、Si基板11もエッチン
グされる。この結果、電界集中の生じ易いエグレ部が形
成されて、電荷保持特性、従ってデータ保持特性の優れ
たDRAMを製造することが困難であった。
【0013】従って本願の発明は、高密度、高集積度で
しかもデータ保持特性の優れた半導体記憶装置を簡易に
製造することができる方法を提供することを目的として
いる。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体記憶
装置の製造方法は、MOSトランジスタとキャパシタと
でメモリセルが構成されている半導体記憶装置の製造方
法において、前記MOSトランジスタ上の絶縁膜上に前
記キャパシタの第1の下部電極を形成する第1の工程
と、前記第1の下部電極と前記絶縁膜とを貫通すると共
に側面が前記MOSトランジスタの一方のソース・ドレ
イン領域に接するトレンチを、前記ソース・ドレイン領
域が形成されている半導体基板に形成する第2の工程
と、前記トレンチの内面と前記第1の下部電極とを覆う
前記キャパシタの第2の下部電極を形成する第3の工程
とを含むことを特徴としている。
【0015】また、本発明による半導体記憶装置の製造
方法は、前記MOSトランジスタのゲート電極の延在方
向で前記第1の下部電極の周縁を横断する様に前記トレ
ンチを形成することを特徴としている。
【0016】さらに、本発明による半導体記憶装置の製
造方法は、前記半導体基板のうちで前記トレンチの前記
内面を囲む領域に前記半導体基板と同一導電型で且つ前
記半導体基板よりも高濃度の不純物層を形成することを
特徴としている。
【0017】
【作用】本発明による半導体記憶装置の製造方法では、
トレンチの側面がMOSトランジスタの一方のソース・
ドレイン領域に接し、且つキャパシタの第2の下部電極
がトレンチの内面を覆うので、この第2の下部電極はト
レンチの側面でMOSトランジスタの一方のソース・ド
レイン領域にコンタクトする。従って、トレンチの形成
とコンタクト部の形成とが同時に行われ、且つコンタク
ト部のために平面的な領域を確保する必要がなくメモリ
セル面積を縮小することができる。
【0018】また、第1の下部電極を形成する時点では
MOSトランジスタ上の絶縁膜に開孔が形成されておら
ず、しかも第2の下部電極はトレンチの内面と第1の下
部電極とを覆う様に形成する。従って、第1及び第2の
下部電極のパターニングに際して半導体基板がエッチン
グされることがなく、電界集中の生じ易いエグレ部が形
成されるのを防止することができる。
【0019】また、本発明による半導体記憶装置の製造
方法では、トレンチの平面的なパターンが第1の下部電
極から位置ずれしてもよいので、トレンチを形成する際
の位置合わせ余裕が大きい。
【0020】さらに、本発明による半導体記憶装置の製
造方法では、トレンチ内に形成されるキャパシタの第2
の下部電極から半導体基板へ向かって空乏層が伸びにく
いので、隣接メモリセルのキャパシタの下部電極同士の
間におけるパンチスルーが防止される。
【0021】
【実施例】以下、本願の発明の一実施例を、図1、2を
参照しながら説明する。なお、図3、4に示した一従来
例と対応する構成部分には、共通の部号を付してある。
【0022】図1(a)に示す様に、本実施例も、Si
2 膜18を形成するまでは、上述の一従来例と実質的
に同様の工程を実行する。本実施例では、その後、図1
(b)に示す様に、膜厚が100〜500nmの多結晶
Si膜31をCVD法で全面に形成し、この多結晶Si
膜31中にリンを拡散させる。そして、フォトリソグラ
フィ技術とエッチング技術とで、不純物層15に対応す
ると共に後に形成するトレンチ21よりも大きなパター
ンに、多結晶Si膜31を加工する。この多結晶Si膜
31が、キャパシタ27の第1の下部電極になる。
【0023】次に、図1(c)に示す様に、多結晶Si
膜31とSiO2 膜18、13と不純物層15とを貫通
するトレンチ21を、フォトリソグラフィ技術とエッチ
ング技術とで形成する。従って、トレンチ21の側面が
不純物層15に接する。この際のエッチングは、多結晶
Si膜31とSiO2 膜18、13とSi基板11との
各々に対してエッチングガスを変えながら行う。
【0024】なお、本実施例ではトレンチ21の平面的
なパターンが多結晶Si膜31の平面的なパターンに包
含されているが、トレンチ21が多結晶Si膜14の延
在方向へ位置ずれして多結晶Si膜31からはみ出して
も問題はない。但し、後に形成する第2の下部電極とし
ての多結晶Si膜24の平面的なパターンには、トレン
チ21の平面的なパターンが包含されていることが好ま
しい。もし、包含されていなければ、多結晶Si膜24
をパターニングするためのオーバエッチング時に、トレ
ンチ21の底部でSi基板11にエグレ部が発生するか
らである。
【0025】しかし、この場合でも、多結晶Si膜24
の膜厚である100〜500nmまでは、トレンチ21
の平面的なパターンが多結晶Si膜24の平面的なパタ
ーンからはみ出しても、トレンチ21の内側面における
多結晶Si膜24の側壁のために、Si基板11が露出
することはない。従って、その分だけ、トレンチ21を
形成する際の位置合わせ余裕が大きい。
【0026】次に、Si基板11と同一導電型つまりP
型の不純物を、Si基板11の表面に対して斜めの方向
から、不純物層15及び多結晶Si膜31の導電型が反
転しない程度のドーズ量にイオン注入して、図2(a)
に示す様に、トレンチ21の内面を囲む領域にP+ 型の
不純物層32を形成する。
【0027】その後、膜厚が100〜500nmの多結
晶Si膜24をトレンチ21の内面を含む全面にCVD
法で形成し、この多結晶Si膜24中にリンを拡散させ
る。そして、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術
とで、多結晶Si膜31を覆うパターンに多結晶Si膜
24を加工する。この多結晶Si膜24は、トレンチ2
1の側面で不純物層15にコンタクトすると共に多結晶
Si膜31にもコンタクトし、キャパシタ27の第2の
下部電極になる。
【0028】次に、上述の一従来例と同様の工程を実行
して、図2(b)に示す様に、キャパシタ誘電体膜とし
てのSiN膜25と上部電極としての多結晶Si膜26
とを形成して、キャパシタ27を形成する。そして、更
に上述の一従来例と同様の工程を実行して、このスタッ
ク・トレンチ型キャパシタ構造のDRAMを完成させ
る。
【0029】
【発明の効果】本発明による半導体記憶装置の製造方法
では、メモリセルを構成するMOSトランジスタの一方
のソース・ドレイン領域とキャパシタの下部電極とをコ
ンタクトさせるためのコンタクト部の形成と、下部電極
を形成するための領域であるトレンチの形成とが同時に
行われ、しかもコンタクト部のために平面的な領域を確
保する必要がなくメモリセル面積を縮小することができ
るので、高密度、高集積度の半導体記憶装置を簡易に製
造することができる。
【0030】また、キャパシタの第1及び第2の下部電
極のパターニングに際して半導体基板がエッチングされ
ることがなく、電界集中の生じ易いエグレ部が形成され
るのを防止することができるので、電荷保持特性、従っ
てデータ保持特性の優れた半導体記憶装置を製造するこ
とができる。
【0031】また、本発明による半導体記憶装置の製造
方法では、トレンチを形成する際の位置合わせ余裕が大
きいので、高密度、高集積度の半導体記憶装置を更に簡
易に製造することができる。
【0032】さらに、本発明による半導体記憶装置の製
造方法では、隣接メモリセルのキャパシタの下部電極同
士の間におけるパンチスルーが防止されるので、データ
保持特性の更に優れた半導体記憶装置を製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の前半の工程を示す縦断面図
である。
【図2】本発明の一実施例の後半の工程を示す縦断面図
である。
【図3】従来例の前半の工程を示す縦断面図である。
【図4】従来例の後半の工程を示す縦断面図である。
【符号の説明】
11 Si基板 14 多結晶Si膜 15 不純物層 17 MOSトランジスタ 18 SiO2 膜 21 トレンチ 24 多結晶Si膜 27 キャパシタ 31 多結晶Si膜 32 不純物層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MOSトランジスタとキャパシタとでメ
    モリセルが構成されている半導体記憶装置の製造方法に
    おいて、 前記MOSトランジスタ上の絶縁膜上に前記キャパシタ
    の第1の下部電極を形成する第1の工程と、 前記第1の下部電極と前記絶縁膜とを貫通すると共に側
    面が前記MOSトランジスタの一方のソース・ドレイン
    領域に接するトレンチを、前記ソース・ドレイン領域が
    形成されている半導体基板に形成する第2の工程と、 前記トレンチの内面と前記第1の下部電極とを覆う前記
    キャパシタの第2の下部電極を形成する第3の工程とを
    含むことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記MOSトランジスタのゲート電極の
    延在方向で前記第1の下部電極の周縁を横断する様に前
    記トレンチを形成することを特徴とする請求項1記載の
    半導体記憶装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記半導体基板のうちで前記トレンチの
    前記内面を囲む領域に前記半導体基板と同一導電型で且
    つ前記半導体基板よりも高濃度の不純物層を形成するこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置の製造方
    法。
JP4301731A 1992-10-14 1992-10-14 半導体記憶装置の製造方法 Withdrawn JPH06132495A (ja)

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JP4301731A JPH06132495A (ja) 1992-10-14 1992-10-14 半導体記憶装置の製造方法

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JPH06132495A true JPH06132495A (ja) 1994-05-13

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6081008A (en) * 1996-02-14 2000-06-27 Lsi Logic Corporation Composite trench-fin capacitors for DRAM

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6081008A (en) * 1996-02-14 2000-06-27 Lsi Logic Corporation Composite trench-fin capacitors for DRAM

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