JPH0621387A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JPH0621387A
JPH0621387A JP5114091A JP11409193A JPH0621387A JP H0621387 A JPH0621387 A JP H0621387A JP 5114091 A JP5114091 A JP 5114091A JP 11409193 A JP11409193 A JP 11409193A JP H0621387 A JPH0621387 A JP H0621387A
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JP
Japan
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trench
film
capacitor
forming
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP5114091A
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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】 トレンチを利用したDRAMのメモリセルに
おいて、キャパシタ誘電体膜の膜質が良く、電荷蓄積特
性即ちデータ保持特性が優れた構造及びその製造方法を
提供する。 【構成】 トレンチ21内に形成した多結晶Si膜24
をキャパシタ27の電荷蓄積ノードである下部電極と
し、この多結晶Si膜24の上にキャパシタ誘電体膜で
あるONO膜25を形成している。従って、トレンチ2
1をエッチングで形成した場合でも、ONO膜25は、
そのダメージの影響を受けず、膜質の良いキャパシタ誘
電体膜を得ることができる。また、トレンチ21の内面
部分に形成したP+ 拡散層23により、隣接するトレン
チ間のリーク電流が抑制されるので、トレンチを近接し
て形成することが可能となり、素子の高集積化を図るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トレンチキャパシタ構
造を有するDRAM(Dynamic Random Access Memory)
等の半導体記憶装置及びその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】DRAMのメモリセルは、通常、1個の
MOS(Metal Oxide Semiconductor)又はMIS(Met
al Insulator Semiconductor )トランジスタと1個の
キャパシタとで構成され、そのキャパシタに蓄積される
電荷の量でメモリセル容量を確保している。そこで、D
RAMのメモリセル面積を縮小し且つ充分なキャパシタ
面積を確保するために、半導体基板中に掘り込んだトレ
ンチと呼ばれる溝の中にキャパシタを形成したトレンチ
キャパシタ構造が注目されている。
【0003】このトレンチキャパシタ構造は、トレンチ
の内面の半導体基板の部分を電荷蓄積ノードとし、誘電
体膜を介してトレンチ内に埋設された例えばポリシリコ
ンを対向電極としたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したトレンチは、
通常、半導体基板をエッチングすることにより形成され
るが、エッチングにより形成されたトレンチの内面部分
はエッチングのダメージを受けている。このため、この
ダメージを受けた内面を酸化して形成するキャパシタ誘
電体膜の膜質が悪くなり、この結果、従来のトレンチキ
ャパシタ構造のメモリセルでは、キャパシタの電荷蓄積
特性即ちデータ保持特性が良くなかった。
【0005】また、このトレンチキャパシタ構造では、
隣接するトレンチ間でリーク電流が流れる虞があり、こ
のため、トレンチを近接して形成することができないと
いう問題もあった。
【0006】一方、特開昭63−102351号公報に
は、エピタキシャル成長時にトレンチの内面にホウ素を
導入することにより電荷蓄積ノードを形成し、エッチン
グによるダメージを防止する方法が開示されている。し
かしながら、この方法は、エピタキシャル成長時の高温
熱処理のためにホウ素が広範囲に拡散するので、キャパ
シタの容量を大きくすることが困難であるという欠点を
有している。
【0007】そこで、本発明の目的は、キャパシタ誘電
体膜の膜質が良好で電荷蓄積特性に優れた改良されたト
レンチキャパシタ構造のメモリセルを有する半導体記憶
装置及びその製造方法を提供することである。
【0008】また、本発明の別の目的は、隣接するトレ
ンチ間でリーク電流が流れ難く、従って、トレンチを近
接して形成することができて、素子の高集積化を図るこ
とができる半導体記憶装置及びその製造方法を提供する
ことである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の半導体記憶装置は、第1導電型を有す
る半導体基板に形成された1個のトランジスタと、上記
半導体基板に形成されたトレンチの内部に形成された1
個のキャパシタとからなるメモリセルを備えた半導体記
憶装置において、上記キャパシタは、上記トレンチの内
面に形成されかつ第2導電型の不純物を含む多結晶シリ
コン膜からなる下部電極と、上記下部電極の上に形成さ
れた誘電体膜と、上記誘電体膜の上に形成された上部電
極とを有しており、上記トレンチの内面の表面部分に、
第1導電型の不純物が上記半導体基板よりも高濃度に導
入されている半導体記憶装置である。
【0010】この場合、上記下部電極と上記トランジス
タのソース又はドレインとの間に、これらの間を電気的
に接続するための第2導電型の不純物を注入した拡散層
を更に備えていてもよい。
【0011】また、この時、上記キャパシタが上記上部
電極を覆う絶縁層を有し、上記拡散層が上記絶縁層より
も上記トランジスタのソース又はドレイン方向に突出し
て形成されていてもよい。
【0012】更に、本発明の半導体記憶装置の製造方法
では、第1導電型の半導体基板に第2導電型の不純物領
域を形成する工程と、この不純物領域が形成された上記
半導体基板の部分にトレンチを形成する工程と、このト
レンチの内面に、上記不純物領域と接触した第1の導電
体膜を形成する工程と、この第1の導電体膜の上にキャ
パシタ誘電体膜を形成する工程と、このキャパシタ誘電
体膜の上にキャパシタの上部電極を形成する工程と、上
記不純物領域にソースが接続したトランジスタを上記半
導体基板に形成する工程とを設けている。
【0013】この場合、上記トレンチを形成した後、上
記第1の導電体膜を形成する前に、上記トレンチの内面
の表面部分に第1導電型の不純物を上記半導体基板より
も高濃度に導入する工程を更に設けるのが好ましい。
【0014】
【作用】本発明の半導体記憶装置では、トレンチの内面
の表面部分をキャパシタの電荷蓄積ノードとするのでは
なく、そのトレンチの内面に形成した別の導電体膜を電
荷蓄積ノードとしている。従って、トレンチをエッチン
グで形成した場合でも、その内面に形成される導電体膜
が一種の緩衝作用を果たし、その導電体膜表面の酸化に
よって形成されるキャパシタ誘電体膜の膜質が従来より
も良くなる。このため、従来よりも電荷蓄積特性に優れ
たキャパシタを得ることができる。
【0015】また、トレンチの内面の表面部分に半導体
基板と同一導電型の不純物を半導体基板よりも高濃度に
導入し、且つ、トレンチの内面に半導体基板とは反対導
電型の不純物を含む多結晶シリコン膜からなる下部電極
を形成するので、トレンチの表面部分と下部電極との間
に生じるいわゆるHi−C構造(high capacitance str
ucture)の効果のために、隣接するトレンチ間のリーク
電流を著しく少なくすることができる。
【0016】また、本発明の半導体記憶装置の製造方法
では、上述した構造のキャパシタとメモリセルを構成す
るトランジスタのソース又はドレイン領域とをオフセッ
トなしに電気的に接続することができる。
【0017】
【実施例】以下、DRAMのメモリセルに本発明を適用
した実施例を図1及び図2を参照して説明する。
【0018】本実施例の製造方法を説明すると、まず、
図2(a)に示すように、P型のSi基板11の素子分
離領域12にチャネルストッパーとしてのP型拡散層1
3を形成し、更に、この素子分離領域12の表面にLO
COS法でフィールド酸化膜としてのSiO2 膜14を
形成する。
【0019】この後、素子活性領域15の表面に、ゲー
ト酸化膜としてのSiO2 膜16を形成する。そして、
この素子活性領域15のうちで後にトレンチを形成すべ
き領域及びその近傍にN型の不純物をイオン注入してN
+ 拡散層17を形成する。このN+ 拡散層17は、後に
トレンチ内に形成するキャパシタの下部電極がMOSト
ランジスタのソース(またはドレイン)から離間するの
を防止するためのものである。
【0020】次に、図2(b)に示すように、素子活性
領域15の部分のSi基板11を選択的にエッチングし
て、トレンチ21を形成する。この時、トレンチ21
は、N+ 拡散層17の領域に包含され且つN+ 拡散層1
7の領域が残るように形成される。
【0021】そして、このトレンチ21以外の領域をレ
ジスト(図示せず)で覆った状態で、ホウ素22を斜め
方向からイオン注入し、トレンチ21の側部及び底部に
+拡散層23を形成する。
【0022】次に、図2(c)に示すように、トレンチ
21の内面を含む全面に100〜200nm程度の膜厚
の多結晶Si膜24をCVD法で堆積させ、N型の不純
物をイオン注入してこの多結晶Si膜24をN+ 型にす
る。
【0023】そして、トレンチ21の内面から開口部の
周囲にまで広がり、このトレンチ21の内面でN+ 拡散
層17とコンタクトするパターンに多結晶Si膜24を
加工して、キャパシタの下部電極を形成する。この後、
SiO2 膜に換算して5〜10nm程度の膜厚のONO
膜25を多結晶Si膜24の表面に形成し、このONO
膜25をキャパシタ誘電体膜とする。
【0024】この後、トレンチ21内を含む全面に10
0〜200nm程度の膜厚の多結晶Si膜26をCVD
法で堆積させ、N型の不純物をイオン注入してこの多結
晶Si膜26をN+ 型にする。そして更に、MOSトラ
ンジスタの形成領域に開口を有するパターンにこの多結
晶Si膜26を加工して、キャパシタの上部電極を形成
する。以上の工程により、キャパシタ27が完成する。
【0025】次に、図1に示すように、トレンチ21内
を含む全面にSiO2 膜31等の絶縁膜を形成し、多結
晶Si膜26を覆うパターンにこのSiO2 膜31を加
工する。このとき、SiO2 膜31がN+ 拡散層17よ
りもMOSトランジスタ36のソース35方向に突出す
るようにSiO2 膜31を加工する。そして、多結晶S
i膜32の堆積及びエッチング等でトレンチ21の残り
の凹部を埋め、更にSiO2 膜33の堆積及びエッチン
グ等で多結晶Si膜32をSiO2 膜33で覆う。
【0026】なお、トレンチ21の凹部は、キャパシタ
の上部電極である多結晶Si膜26で埋められても良
い。
【0027】この後、多結晶Si膜34を全面に形成
し、MOSトランジスタのゲート電極即ちワード線のパ
ターンにこの多結晶Si膜34を加工する。そして、こ
の多結晶Si膜34及びSiO2 膜31をマスクとして
素子活性領域15にN型の不純物をイオン注入し、MO
Sトランジスタのソース/ドレインとなるN+ 拡散層3
5を形成する。この時、N+ 拡散層35の一方(ソー
ス)とN+ 拡散層17とが互いに連続、即ち電気的に接
続されるようにする。以上の工程によってMOSトラン
ジスタ36が完成し、このMOSトランジスタ36とキ
ャパシタ27とで図1に表されているようなDRAMの
メモリセルが構成される。
【0028】
【発明の効果】本発明の半導体記憶装置によれば、キャ
パシタ誘電体膜の膜質が従来のトレンチキャパシタ構造
の場合よりも良くなり、この結果、キャパシタの電荷蓄
積特性が良くなるので、データ保持特性が向上する。
【0029】また、本発明の半導体記憶装置によれば、
トレンチの内面の表面部分を電荷蓄積ノードとはせず、
このトレンチ内面に形成した別の導電体膜を電荷蓄積ノ
ードとしているので、トレンチの内面の表面部分に基板
と同一導電型の高濃度不純物領域を形成することがで
き、この高濃度不純物領域によって、隣接するトレンチ
間のリーク電流を抑制することができる。従って、トレ
ンチを近接して形成することが可能となり、素子の高集
積化を図ることができる。
【0030】更に、本発明の半導体記憶装置の製造方法
によれば、メモリセルを構成するトランジスタとキャパ
シタとの確実な電気的接続が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるDRAMのメモリセル
の構成を示す断面図である。
【図2】図1のメモリセルの製造方法を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
11 Si基板 17 N+ 拡散層 21 トレンチ 24 多結晶Si膜 25 ONO膜 26 多結晶Si膜 27 キャパシタ 34 ワード線 35 N+ 拡散層 36 MOSトランジスタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型を有する半導体基板に形成さ
    れた1個のトランジスタと、上記半導体基板に形成され
    たトレンチの内部に形成された1個のキャパシタとから
    なるメモリセルを備えた半導体記憶装置において、 上記キャパシタは、上記トレンチの内面に形成されかつ
    第2導電型の不純物を含む多結晶シリコン膜からなる下
    部電極と、上記下部電極の上に形成された誘電体膜と、
    上記誘電体膜の上に形成された上部電極とを有してお
    り、 上記トレンチの内面の表面部分に、第1導電型の不純物
    が上記半導体基板よりも高濃度に導入されていることを
    特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 上記下部電極と上記トランジスタのソー
    ス又はドレインとの間に、これらの間を電気的に接続す
    るための第2導電型の不純物を注入した拡散層を更に備
    えていることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶
    装置。
  3. 【請求項3】 上記キャパシタが上記上部電極を覆う絶
    縁層を有し、上記拡散層が上記絶縁層よりも上記トラン
    ジスタのソース又はドレイン方向に突出して形成されて
    いることを特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装
    置。
  4. 【請求項4】 第1導電型の半導体基板に第2導電型の
    不純物領域を形成する工程と、 この不純物領域が形成された上記半導体基板の部分にト
    レンチを形成する工程と、 このトレンチの内面に、上記不純物領域と接触した第1
    の導電体膜を形成する工程と、 この第1の導電体膜の上にキャパシタ誘電体膜を形成す
    る工程と、 このキャパシタ誘電体膜の上にキャパシタの上部電極を
    形成する工程と、 上記不純物領域にソースが接続したトランジスタを上記
    半導体基板に形成する工程とを有することを特徴とする
    半導体記憶装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記トレンチを形成した後、上記第1の
    導電体膜を形成する前に、上記トレンチの内面の表面部
    分に第1導電型の不純物を上記半導体基板よりも高濃度
    に導入する工程を更に有することを特徴とする請求項4
    に記載の半導体記憶装置の製造方法。
JP5114091A 1992-04-23 1993-04-16 半導体記憶装置及びその製造方法 Pending JPH0621387A (ja)

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JP13000492 1992-04-23
JP4-130004 1992-04-23
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5905279A (en) * 1996-04-09 1999-05-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Low resistant trench fill for a semiconductor device
KR100292279B1 (ko) * 1997-07-22 2001-09-17 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 반도체장치및그제조방법
JP2008166476A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 薄膜トランスおよびその製造方法
JP2021158256A (ja) * 2020-03-27 2021-10-07 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010925