JPH0621388A - Semiconductor memory and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor memory and manufacture thereofInfo
- Publication number
- JPH0621388A JPH0621388A JP5120853A JP12085393A JPH0621388A JP H0621388 A JPH0621388 A JP H0621388A JP 5120853 A JP5120853 A JP 5120853A JP 12085393 A JP12085393 A JP 12085393A JP H0621388 A JPH0621388 A JP H0621388A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- trench
- insulating film
- semiconductor
- film
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 43
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 13
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業の上の利用分野】本発明は、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。This invention relates to a DRAM (Dynamic
The present invention relates to a semiconductor memory device such as a Random Access Memory) and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】DRAMのメモリセルは、通常、1個の
MOS(又はMIS)トランジスタと1個のキャパシタ
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、DRAM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することが最近行われてい
る。半導体基板表面に堀り残した柱状部(ピラー:pill
ar)の周囲にキャパシタを形成することも提案されてい
る。2. Description of the Related Art A memory cell of a DRAM is usually composed of one MOS (or MIS) transistor and one capacitor, and the capacity of the memory cell is secured by the amount of charges accumulated in the capacitor. Therefore, in order to reduce the memory cell area of the DRAM and secure a sufficient capacitor area, a capacitor is recently formed in a groove called a trench dug in a semiconductor substrate. Pillars (pillar: pill) left unetched on the semiconductor substrate surface
It has also been proposed to form a capacitor around (ar).
【0003】このトレンチを利用したメモリセルには、
トレンチの内面の半導体基板の部分を電荷蓄積ノード
(記憶ノード)とし、絶縁膜を介してトレンチ内に埋設
されたポリシリコンを対向電極としたトレンチキャパシ
タ構造と、記憶ノードである電荷蓄積電極をトレンチ内
部に絶縁膜を介して形成し、その上に、誘電体膜を介し
て対向電極を形成したいわゆるスタック・トレンチ構造
とがある。また、絶縁膜を介してトレンチ内に形成され
たポリシリコン膜を記憶ノードである電荷蓄積電極と
し、トレンチ内面の半導体基板の部分を対向電極とした
構造も提案されている。A memory cell utilizing this trench includes
A trench capacitor structure in which a portion of the semiconductor substrate on the inner surface of the trench is used as a charge storage node (storage node), and polysilicon is embedded in the trench via an insulating film as a counter electrode, and a charge storage electrode which is a storage node is used as a trench There is a so-called stack trench structure in which an insulating film is formed inside, and a counter electrode is formed thereon with a dielectric film therebetween. Further, a structure has also been proposed in which a polysilicon film formed in a trench via an insulating film is used as a charge storage electrode which is a storage node, and a portion of the semiconductor substrate on the inner surface of the trench is used as a counter electrode.
【0004】例えば、改良されたスタック・トレンチ構
造が、“Double Stacked Capacitorwith Self-aligned
Poly Source / Drain Transistor (DSP) Cell for Mega
bitDRAM" (Tsukamoto et.al. , pp328-331 IEDM 87 IEE
E 1987 )に開示されている。For example, an improved stacked trench structure is known as "Double Stacked Capacitor with Self-aligned".
Poly Source / Drain Transistor (DSP) Cell for Mega
bitDRAM "(Tsukamoto et.al., pp328-331 IEDM 87 IEE
E 1987).
【0005】また、トレンチ構造のメモリセルの製造方
法は、例えば、特開昭63−253660号公報または
特開平2−111062号公報に開示されている。A method of manufacturing a memory cell having a trench structure is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-253660 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-111062.
【0006】更に、トレンチキャパシタのためのトレン
チを作成する方法が、例えば、特開平1−105567
号公報に開示されている。Further, a method of forming a trench for a trench capacitor is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-105567.
It is disclosed in the publication.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述したトレンチは、
従来、半導体基板をエッチングすることにより形成され
ていた。The trench described above is
Conventionally, it is formed by etching a semiconductor substrate.
【0008】ところが、エッチングで半導体基板にトレ
ンチを形成すると、エッチングによるダメージで、トレ
ンチ周辺の半導体基板に結晶欠陥が多く発生し、特に、
トレンチ内面部分を電荷蓄積ノードとしたトレンチキャ
パシタ構造では、リーク電流が流れ易くなって、データ
保持特性が悪くなっていた。However, when a trench is formed in a semiconductor substrate by etching, many crystal defects occur in the semiconductor substrate around the trench due to damage due to etching.
In the trench capacitor structure in which the inner surface of the trench is used as a charge storage node, a leak current easily flows and the data retention characteristic deteriorates.
【0009】また、このようなエッチングダメージやリ
ーク電流の問題が有るため、トレンチを互いに近接して
形成することができず、この結果、装置の集積度を或る
程度以上には高めることができないという問題も有っ
た。Further, since there are such problems of etching damage and leakage current, the trenches cannot be formed close to each other, and as a result, the degree of integration of the device cannot be increased beyond a certain level. There was also a problem.
【0010】更に、微細なパターンを形成するために加
工精度の高いエッチング方法を採用すると、通常高エネ
ルギーイオンアシストが必要なため、却ってエッチング
ダメージが大きくなるという問題も有った。Further, if an etching method with high processing accuracy is adopted to form a fine pattern, there is a problem that etching damage is rather increased because high energy ion assist is usually required.
【0011】そこで、本発明の目的は、結晶欠陥の少な
いトレンチを有するためにリーク電流が流れにくく、高
集積化が可能な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。Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a trench with few crystal defects, in which leak current does not easily flow, and which can be highly integrated, and a manufacturing method thereof.
【0012】[0012]
【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、1個のトランジス
タと1個のキャパシタとが協働して情報を記録するメモ
リセルを有する半導体記憶装置において、半導体基板
と、前記半導体基板の上にパターン形成された絶縁膜
と、前記絶縁膜の周囲の前記半導体基板の上に、前記絶
縁膜よりも大きな膜厚で形成された半導体単結晶層とを
備えている。In order to solve the above-mentioned problems, a semiconductor memory device of the present invention is a semiconductor having a memory cell in which one transistor and one capacitor cooperate to record information. In a memory device, a semiconductor single crystal formed on a semiconductor substrate, an insulating film patterned on the semiconductor substrate, and on the semiconductor substrate around the insulating film with a film thickness larger than the insulating film. And layers.
【0013】このとき、前記半導体単結晶層が前記半導
体基板と同じ導電型を有することが好ましい。At this time, it is preferable that the semiconductor single crystal layer has the same conductivity type as that of the semiconductor substrate.
【0014】また、このとき、前記半導体単結晶層が前
記半導体基板と同じ結晶軸方向を有してもよい。At this time, the semiconductor single crystal layer may have the same crystal axis direction as the semiconductor substrate.
【0015】また、本発明の半導体記憶装置は、別の観
点では、1個のトランジスタと1個のキャパシタとが協
働して情報を記録するメモリセルを有する半導体記憶装
置において、半導体基板の上にパターン形成された絶縁
膜からなる底部と、前記絶縁膜の周囲の前記半導体基板
の上にエピタキシャル成長させたエピタキシャル半導体
層の実質的に垂直な側面からなる側壁とを有し、かつ、
内部に前記キャパシタが形成されたトレンチを備えると
共に、前記エピタキシャル半導体層の上に前記トランジ
スタが形成されていてよい。In another aspect, the semiconductor memory device of the present invention is a semiconductor memory device having a memory cell in which one transistor and one capacitor cooperate to record information. A bottom made of a patterned insulating film, and a sidewall made of a substantially vertical side surface of an epitaxial semiconductor layer epitaxially grown on the semiconductor substrate around the insulating film, and
The transistor may be formed on the epitaxial semiconductor layer while having a trench in which the capacitor is formed.
【0016】また、このとき、前記キャパシタが、前記
トレンチの側壁部分に不純物が導入されて構成された電
荷蓄積ノードと、前記トレンチの内面を覆う第2の絶縁
膜と、前記第2の絶縁膜の上に形成された対向電極とを
備えていてよい。Further, at this time, the capacitor has a charge storage node formed by introducing impurities into a sidewall portion of the trench, a second insulating film covering an inner surface of the trench, and the second insulating film. And a counter electrode formed on the top surface.
【0017】また、本発明の半導体記憶装置の製造方法
は、1個のトランジスタと1個のキャパシタとが協働し
て情報を記録するメモリセルを有する半導体記憶装置の
製造方法において、半導体基板の上に絶縁膜をパターン
形成する工程と、この絶縁膜を成長マスクとして前記半
導体基板の上に半導体材料を選択エピタキシャル成長さ
せ、これにより、前記絶縁膜の上の部分が相対的にトレ
ンチを構成するエピタキシャル層を形成する工程と、前
記トレンチの側壁に前記キャパシタを形成する工程とを
有する。The method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention is the method of manufacturing a semiconductor memory device having a memory cell in which one transistor and one capacitor cooperate to record information. A step of patterning an insulating film thereon, and using this insulating film as a growth mask, a semiconductor material is selectively epitaxially grown on the semiconductor substrate, whereby an upper portion of the insulating film constitutes a relative trench. Forming a layer, and forming the capacitor on the sidewall of the trench.
【0018】更に、本発明の半導体記憶装置の製造方法
は、別の観点では、1個のトランジスタと1個のキャパ
シタとが協働して情報を記録するメモリセルを有する半
導体記憶装置の製造方法において、半導体基板の上に第
1の絶縁膜をパターン形成する工程と、この第1の絶縁
膜を成長マスクとして前記半導体基板の上に半導体材料
を選択エピタキシャル成長させ、これにより、前記第1
の絶縁膜の上の部分が相対的にトレンチを構成するエピ
タキシャル層を形成する工程と、前記トレンチの側壁部
分に不純物を導入して、前記キャパシタの電荷蓄積ノー
ドを形成する工程と、前記トレンチの側壁を第2の絶縁
膜で覆う工程と、前記キャパシタの対向電極となる導電
膜を前記第2の絶縁膜の上に形成する工程とを有する。Furthermore, in another aspect of the method for manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor memory device having a memory cell in which one transistor and one capacitor cooperate to record information. In the step of patterning a first insulating film on a semiconductor substrate, and using the first insulating film as a growth mask, a semiconductor material is selectively epitaxially grown on the semiconductor substrate, whereby the first insulating film is formed.
A step of forming an epitaxial layer in which a portion above the insulating film relatively constitutes a trench; a step of introducing an impurity into a side wall portion of the trench to form a charge storage node of the capacitor; The method includes a step of covering the side wall with a second insulating film, and a step of forming a conductive film to be a counter electrode of the capacitor on the second insulating film.
【0019】[0019]
【作用】本発明の半導体記憶装置では、絶縁膜の周囲の
半導体基板の上に、絶縁膜よりも大きな膜厚で半導体単
結晶層が形成されているので、この絶縁膜の上の部分に
相対的にトレンチが形成される。このトレンチはエッチ
ングによるダメージを受けていないため、トレンチ周辺
部分の結晶欠陥が少なく、この結果、トレンチ部分から
のリーク電流が少なくなる。In the semiconductor memory device of the present invention, the semiconductor single crystal layer having a larger film thickness than the insulating film is formed on the semiconductor substrate around the insulating film. Trenches are formed. Since this trench is not damaged by etching, there are few crystal defects in the peripheral portion of the trench, and as a result, the leak current from the trench portion is reduced.
【0020】本発明の半導体記憶装置の製造方法では、
半導体基板の上にパターン形成した絶縁膜をマスクとし
てこの半導体基板の上にエピタキシャル層を選択エピタ
キシャル成長させることにより、その絶縁膜の上の部分
にエッチングを行うことなく相対的にトレンチを形成す
るようにしている。従って、従来のエッチングによる方
法に比べて、特に、トレンチ周辺部分の結晶欠陥が少な
くなり、この結果、トレンチ部分からのリーク電流が少
ない半導体記憶装置を提供できる。In the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present invention,
By selectively epitaxially growing an epitaxial layer on this semiconductor substrate using a patterned insulating film on the semiconductor substrate as a mask, it is possible to relatively form a trench in the portion above the insulating film without etching. ing. Therefore, as compared with the conventional etching method, crystal defects particularly in the peripheral portion of the trench are reduced, and as a result, it is possible to provide a semiconductor memory device having a small leak current from the trench portion.
【0021】また、トレンチ周辺部分の結晶欠陥が少な
くなるため、メモリセル面積を縮小して形成すると共に
トレンチを互いに近接させて形成することが可能とな
り、装置の高集積化を図ることができる。Further, since the crystal defects in the peripheral portion of the trench are reduced, the memory cell area can be reduced and the trenches can be formed close to each other, so that the device can be highly integrated.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明を、1個のMOSトランジスタ
と1個のキャパシタとが協働して情報を記憶するメモリ
セルを備えたDRAMに適用した一実施例を図1〜図6
を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment in which the present invention is applied to a DRAM having a memory cell in which one MOS transistor and one capacitor cooperate to store information will be described with reference to FIGS.
Will be described with reference to.
【0023】図1は、DRAMのメモリセルが2つ形成
された半導体記憶装置を、ビット線やパッシベーション
膜等の蓋部分を省略して示す要部拡大断面図である。図
1に示すように、P型半導体基板11上には、厚さ20
00Å〜5000Å程度の絶縁膜12と、この絶縁膜1
2に隣接して絶縁膜12よりも膜厚の厚い(5〜10μ
m程度)半導体単結晶層13とが形成されており、その
結果、絶縁膜12を底部とし、半導体単結晶層13を側
部とするトレンチ14が構成されている。FIG. 1 is an enlarged sectional view of an essential part showing a semiconductor memory device in which two memory cells of a DRAM are formed by omitting a cover part such as a bit line and a passivation film. As shown in FIG. 1, a thickness of 20 is formed on the P-type semiconductor substrate 11.
Insulating film 12 of about 00Å to 5000Å and this insulating film 1
2 is thicker than the insulating film 12 adjacent to 2 (5-10 μm
The semiconductor single crystal layer 13 is formed, and as a result, the trench 14 having the insulating film 12 as the bottom and the semiconductor single crystal layer 13 as the side is formed.
【0024】DRAMの1個のメモリセルは、1個のM
OSトランジスタ35と1個のキャパシタ27とからな
る。ここで、MOSトランジスタ35は半導体単結晶層
であるエピタキシャル層13の上に形成されており、ゲ
ート電極34と、このゲート電極34の下部に形成され
たゲート絶縁膜33と、ゲート電極34の両側に配置さ
れたソース/ドレイン31、32とを備えている。尚、
ゲート電極34は多結晶シリコン、ソース/ドレイン3
1、32はN+ 型半導体結晶、ゲート絶縁膜及び層間絶
縁膜33はSiO2 でそれぞれ構成されている。One memory cell of DRAM is one M
It is composed of an OS transistor 35 and one capacitor 27. Here, the MOS transistor 35 is formed on the epitaxial layer 13 which is a semiconductor single crystal layer, and the gate electrode 34, the gate insulating film 33 formed under the gate electrode 34, and both sides of the gate electrode 34. And source / drain 31, 32 arranged in the. still,
The gate electrode 34 is polycrystalline silicon, source / drain 3
Reference numerals 1 and 32 are N + type semiconductor crystals, and gate insulating film and interlayer insulating film 33 are made of SiO 2 .
【0025】また、キャパシタ27は、トレンチ14の
内部に形成されている。このキャパシタ27は、トレン
チ14の内壁部分にN型不純物が導入された記憶ノード
(電荷蓄積ノード)23と、トレンチ14の内面を覆う
ONO膜24と、ONO膜24の上に形成された多結晶
Si膜25、26であるセルプレート(対向電極)とを
備えている。The capacitor 27 is formed inside the trench 14. The capacitor 27 includes a storage node (charge storage node) 23 in which an N-type impurity is introduced into the inner wall portion of the trench 14, an ONO film 24 covering the inner surface of the trench 14, and a polycrystalline film formed on the ONO film 24. It is provided with a cell plate (counter electrode) which is the Si films 25 and 26.
【0026】そして、各トランジスタ35のソース31
は、各キャパシタ27の記憶ノード23と電気的に接続
されている。The source 31 of each transistor 35
Are electrically connected to the storage node 23 of each capacitor 27.
【0027】次に、図1に示すDRAMのメモリセルの
製造方法について説明する。Next, a method of manufacturing the memory cell of the DRAM shown in FIG. 1 will be described.
【0028】まず、図2に示すように、P型の単結晶S
i基板11上の全面に、CVD法又は熱酸化法により、
膜厚が2000〜5000Å程度のSiO2 膜12を形
成し、このSiO2 膜12をパターニングして、Si基
板11上のトレンチを形成すべき領域にのみSiO2 膜
12を残す。なお、この成長マスクとなる絶縁膜には、
SiO2 膜12の代わりにSi3 N4 膜を用いても良
い。First, as shown in FIG. 2, a P-type single crystal S
By the CVD method or the thermal oxidation method on the entire surface of the i substrate 11,
A SiO 2 film 12 having a film thickness of about 2000 to 5000 Å is formed, and this SiO 2 film 12 is patterned to leave the SiO 2 film 12 only in the region on the Si substrate 11 where the trench is to be formed. In addition, the insulating film to be the growth mask,
A Si 3 N 4 film may be used instead of the SiO 2 film 12.
【0029】次に、図3に示すように、このSiO2 膜
12をマスクとして用い、1000〜1200℃程度の
温度でのシランの熱分解により、Si基板11上に、膜
厚が5〜10μm程度のP型のエピタキシャル層13を
選択成長させる。この結果、図3に示すように、エピタ
キシャル層が成長しなかったSiO2 膜12の上の部分
が相対的にトレンチ14となる。Next, as shown in FIG. 3, the SiO 2 film 12 is used as a mask to thermally decompose silane at a temperature of about 1000 to 1200 ° C., so that a film thickness of 5 to 10 μm is formed on the Si substrate 11. The P-type epitaxial layer 13 having a certain degree is selectively grown. As a result, as shown in FIG. 3, the portion on the SiO 2 film 12 where the epitaxial layer has not grown becomes the trench 14 relatively.
【0030】次に、図4に示すように、このトレンチ1
4の内面を含むエピタキシャル層13の全面に、SiO
2 膜15と耐酸化膜であるSi3 N4 膜16を夫々形成
し、ホトリソグラフィ技術によってこれらのSi3 N4
膜16及びSiO2 膜15をパターニングして、エピタ
キシャル層13のうちで素子活性領域とすべき部分上に
のみSi3 N4 膜16及びSiO2 膜15を残す。Next, as shown in FIG.
4 on the entire surface of the epitaxial layer 13 including the inner surface of
2 film 15 and the Si 3 N 4 film 16 is oxidation resistant film is formed respectively, of the photolithography Si 3 N 4
The film 16 and the SiO 2 film 15 are patterned to leave the Si 3 N 4 film 16 and the SiO 2 film 15 only on the portion of the epitaxial layer 13 to be the device active region.
【0031】しかる後、Si3 N4 膜16をマスクとし
た選択酸化で、エピタキシャル層13のうちの素子分離
領域にフィールド酸化膜17を形成する。この時、各ト
レンチ14が素子活性領域に完全に包含されるように素
子分離領域を形成する。Then, the field oxide film 17 is formed in the element isolation region of the epitaxial layer 13 by selective oxidation using the Si 3 N 4 film 16 as a mask. At this time, the element isolation region is formed so that each trench 14 is completely included in the element active region.
【0032】次に、図5に示すように、熱リン酸でSi
3 N4 膜16を除去し、更に、SiO2 膜15を除去し
た後、トレンチ14及びその近傍部分のみを露出させる
ようにレジスト21をパターン形成する。そして、この
レジスト21をマスクにした斜めイオン注入法により、
トレンチ14の側壁及びその近傍部分に不純物22を1
013〜1014cm-2程度のドーズ量に導入して、トレン
チ14の側壁にN型層23を形成する。なお、この不純
物導入は、固相拡散等の方法によって行っても良い。Next, as shown in FIG. 5, Si is treated with hot phosphoric acid.
After removing the 3 N 4 film 16 and further removing the SiO 2 film 15, a resist 21 is patterned so as to expose only the trench 14 and its vicinity. Then, by the oblique ion implantation method using the resist 21 as a mask,
Impurities 22 are added to the side wall of the trench 14 and the vicinity thereof.
The N-type layer 23 is formed on the side wall of the trench 14 by introducing it at a dose of about 0 13 to 10 14 cm −2 . The introduction of impurities may be performed by a method such as solid phase diffusion.
【0033】次に、図6に示すように、酸素プラズマに
よる灰化でレジスト21を除去した後、トレンチ14の
内面を含む全面にONO膜24を形成し、更に、その上
に多結晶Si膜25を形成する。そして、この多結晶S
i膜25を形成した後にトレンチ14内に残っている凹
部を低圧CVD法等により多結晶Si膜26で埋める。
なお、このトレンチ埋め込み用には、多結晶Si膜26
の代わりにSiO2 膜を用いても良い。Next, as shown in FIG. 6, after removing the resist 21 by ashing with oxygen plasma, an ONO film 24 is formed on the entire surface including the inner surface of the trench 14, and a polycrystalline Si film is further formed thereon. 25 is formed. And this polycrystalline S
After forming the i film 25, the concave portion remaining in the trench 14 is filled with a polycrystalline Si film 26 by a low pressure CVD method or the like.
The polycrystalline Si film 26 is used to fill the trench.
Alternatively, a SiO 2 film may be used.
【0034】この後、図示の如く、多結晶Si膜25及
びONO膜24のうちでMOSトランジスタを形成すべ
き領域の部分のみを除去するように、これらの多結晶S
i膜25とONO膜24を夫々パターニングする。これ
により、N型層23を記憶ノードである電荷蓄積ノード
とし、ONO膜24をキャパシタ誘電体膜とし、多結晶
Si膜25及び26を対向電極であるセルプレートとす
るキャパシタ27が形成される。After that, as shown in the figure, the polycrystalline S film 25 and the ONO film 24 are formed so as to remove only the portion of the region where the MOS transistor is to be formed.
The i film 25 and the ONO film 24 are patterned respectively. As a result, a capacitor 27 is formed in which the N-type layer 23 serves as a charge storage node serving as a storage node, the ONO film 24 serves as a capacitor dielectric film, and the polycrystalline Si films 25 and 26 serve as cell plates serving as counter electrodes.
【0035】次に、図1に示すように、多結晶Si膜2
5に覆われていないエピタキシャル層13内に、N型層
23に連なるN+ 層31とこのN+ 層31から離間した
N+層32を形成する。そして、エピタキシャル層1
3、多結晶Si膜25及び26の表面に、熱酸化によ
り、SiO2 膜33を形成する。この時、多結晶Si膜
25及び26はエピタキシャル層13に比べて酸化速度
が速いので、多結晶Si膜25及び26の表面のSiO
2 膜33の膜厚は、エピタキシャル層13の表面のSi
O2 膜33の膜厚よりも厚くなる。エピタキシャル層1
3上のSiO2 膜33はMOSトランジスタのゲート酸
化膜となる。なお、ゲート酸化膜は、層間絶縁膜である
SiO2 膜33と別に形成しても良い。Next, as shown in FIG. 1, the polycrystalline Si film 2
The uncovered epitaxial layer 13 to 5, to form the N + layer 32 spaced from the N + layer 31 Toko of N + layer 31 connected to the N-type layer 23. And the epitaxial layer 1
3. A SiO 2 film 33 is formed on the surfaces of the polycrystalline Si films 25 and 26 by thermal oxidation. At this time, since the polycrystalline Si films 25 and 26 have a higher oxidation rate than the epitaxial layer 13, the SiO on the surfaces of the polycrystalline Si films 25 and 26 are
2 The film thickness of the film 33 is the same as the Si on the surface of the epitaxial layer 13.
It becomes thicker than the film thickness of the O 2 film 33. Epitaxial layer 1
The SiO 2 film 33 on 3 serves as a gate oxide film of the MOS transistor. The gate oxide film may be formed separately from the SiO 2 film 33 which is the interlayer insulating film.
【0036】この後、多結晶Si膜34を全面に堆積さ
せ、この多結晶Si膜34をパターニングして、N+ 層
31と32の間に多結晶Si膜34を残す。これによ
り、N+ 層31、32をソース、ドレインとし、エピタ
キシャル層13の表面のSiO2 膜33をゲート酸化膜
とし、多結晶Si膜34をゲート電極とするMOSトラ
ンジスタ35が形成される。なお、多結晶Si膜25及
び26の上のSiO2 膜33は層間絶縁膜となる。After that, a polycrystalline Si film 34 is deposited on the entire surface, and the polycrystalline Si film 34 is patterned to leave the polycrystalline Si film 34 between the N + layers 31 and 32. Thus, a MOS transistor 35 having the N + layers 31 and 32 as sources and drains, the SiO 2 film 33 on the surface of the epitaxial layer 13 as a gate oxide film, and the polycrystalline Si film 34 as a gate electrode is formed. The SiO 2 film 33 on the polycrystalline Si films 25 and 26 becomes an interlayer insulating film.
【0037】この後、図示は省略したが、多結晶Si膜
34を層間絶縁膜で覆い、この層間絶縁膜にN+ 層32
にまで達するコンタクト孔を開孔する。そして、このコ
ンタクト孔を介してN+ 層32にコンタクトするビット
線を形成し、このビット線をパッシベーション膜で覆っ
て、トレンチキャパシタ構造のメモリセルを有するDR
AMを完成させる。After that, although not shown, the polycrystalline Si film 34 is covered with an interlayer insulating film, and the N + layer 32 is formed on the interlayer insulating film.
Open the contact hole reaching up to. Then, a bit line that contacts the N + layer 32 through the contact hole is formed, the bit line is covered with a passivation film, and a DR having a memory cell having a trench capacitor structure is formed.
Complete the AM.
【0038】なお、図示の例では、ドレインを共有する
一対のMOSトランジスタ35を、夫々、対応するキャ
パシタ27のアクセストランジスタとした2個のメモリ
セルが1つの素子活性領域に形成されている。In the illustrated example, two memory cells each having a pair of MOS transistors 35 sharing the drain as access transistors of the corresponding capacitors 27 are formed in one element active region.
【0039】以上に説明した製造方法によれば、トレン
チ14を形成するためにエッチングを行う必要が無いの
で、相対的にトレンチ14が形成されたエピタキシャル
層13には結晶欠陥が非常に少ない。このため、エピタ
キシャル層13内にはリーク電流が流れ難く、キャパシ
タの記憶ノードであるN型層23からのリーク電流が少
なくなって、そのデータ保持特性が良好になる。According to the manufacturing method described above, since it is not necessary to perform etching to form the trench 14, the epitaxial layer 13 in which the trench 14 is formed has relatively few crystal defects. Therefore, a leak current is unlikely to flow in the epitaxial layer 13, the leak current from the N-type layer 23 which is the storage node of the capacitor is reduced, and the data retention characteristic thereof is improved.
【0040】また、エピタキシャル層13内にリーク電
流が流れ難くいため、メモリセル面積を縮小して形成す
ると共にトレンチを近接して形成することが可能とな
り、DRAMの高集積化を図ることができる。Further, since it is difficult for a leak current to flow in the epitaxial layer 13, the memory cell area can be reduced and the trenches can be formed in close proximity to each other, so that the DRAM can be highly integrated.
【0041】以上、トレンチキャパシタ構造のメモリセ
ルの製造方法に本発明を適用した実施例を説明したが、
本発明は、トレンチを用いる他の構造のメモリセルの製
造方法にも適用が可能である。The embodiment in which the present invention is applied to the method of manufacturing the memory cell having the trench capacitor structure has been described above.
The present invention can be applied to a method of manufacturing a memory cell having another structure using a trench.
【0042】更に、本発明は、凸型の半導体単結晶層壁
面にキャパシタを形成したピラー(pillar)構造の半導
体記憶装置に適応することも可能である。Furthermore, the present invention can be applied to a semiconductor memory device having a pillar structure in which a capacitor is formed on the wall surface of a convex semiconductor single crystal layer.
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明の半導体記憶装置では、絶縁膜の
周囲の半導体基板の上に、絶縁膜よりも大きな膜厚で半
導体単結晶層が形成されているので、この絶縁膜の上の
部分に相対的にトレンチが形成される。このトレンチは
エッチングによるダメージを受けていないため、トレン
チ周辺部分の結晶欠陥が少ない。従って、本発明の半導
体記憶装置は、トレンチ部分からのリーク電流が少な
く、データ保持特性に優れている。In the semiconductor memory device of the present invention, the semiconductor single crystal layer having a larger film thickness than the insulating film is formed on the semiconductor substrate around the insulating film. A trench is formed relatively to. Since this trench is not damaged by etching, there are few crystal defects around the trench. Therefore, the semiconductor memory device of the present invention has a small leak current from the trench portion and is excellent in data retention characteristics.
【0044】本発明の半導体記憶装置の製造方法では、
半導体基板の上にパターン形成した絶縁膜をマスクとし
てこの半導体基板の上にエピタキシャル層を選択エピタ
キシャル成長させることにより、その絶縁膜の上の部分
にエッチングを行うことなく相対的にトレンチを形成す
るようにしている。従って、従来のエッチングによる方
法に比べて、特に、トレンチ周辺部分の結晶欠陥が少な
い半導体記憶装置を得ることができる。よって、本発明
の半導体記憶装置の製造方法によると、トレンチ部分か
らのリーク電流が少なく、データ保持特性に優れた半導
体記憶装置を提供できる。In the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present invention,
By selectively epitaxially growing an epitaxial layer on this semiconductor substrate using a patterned insulating film on the semiconductor substrate as a mask, it is possible to relatively form a trench in the portion above the insulating film without etching. ing. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor memory device with less crystal defects particularly in the peripheral portion of the trench as compared with the conventional etching method. Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device having a small leak current from the trench portion and excellent data retention characteristics.
【0045】また、本発明の半導体記憶装置の製造方法
によると、トレンチ周辺部分の結晶欠陥が少なくなるた
め、メモリセル面積を縮小して形成すると共にトレンチ
を互いに近接させて形成することが可能となり、装置の
高集積化を図ることができる。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, since the crystal defects in the peripheral portion of the trench are reduced, the memory cell area can be reduced and the trench can be formed close to each other. Therefore, high integration of the device can be achieved.
【図1】本発明の一実施例によるトレンチキャパシタ構
造のメモリセルの製造方法を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a memory cell having a trench capacitor structure according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例によるトレンチキャパシタ構
造のメモリセルの製造方法を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a memory cell having a trench capacitor structure according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例によるトレンチキャパシタ構
造のメモリセルの製造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a memory cell having a trench capacitor structure according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例によるトレンチキャパシタ構
造のメモリセルの製造方法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a memory cell having a trench capacitor structure according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例によるトレンチキャパシタ構
造のメモリセルの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a memory cell having a trench capacitor structure according to an embodiment of the present invention.
【図6】本発明の一実施例によるトレンチキャパシタ構
造のメモリセルの製造方法を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a memory cell having a trench capacitor structure according to an embodiment of the present invention.
11 Si基板 12 SiO2 膜 13 エピタキシャル層 14 トレンチ 23 N型層 24 ONO膜 25 多結晶Si膜 27 キャパシタ 35 MOSトランジスタ11 Si substrate 12 SiO 2 film 13 Epitaxial layer 14 Trench 23 N-type layer 24 ONO film 25 Polycrystalline Si film 27 Capacitor 35 MOS transistor
Claims (7)
とが協働して情報を記録するメモリセルを有する半導体
記憶装置において、 半導体基板と、 前記半導体基板の上にパターン形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜の周囲の前記半導体基板の上に、前記絶縁膜
よりも大きな膜厚で形成された半導体単結晶層とを備え
ていることを特徴とする半導体記憶装置。1. A semiconductor memory device having a memory cell in which one transistor and one capacitor cooperate to record information, a semiconductor substrate, and an insulating film patterned on the semiconductor substrate. A semiconductor memory device comprising: a semiconductor single crystal layer formed to have a larger film thickness than the insulating film, on the semiconductor substrate around the insulating film.
同じ導電型を有することを特徴とする請求項1に記載の
半導体記憶装置。2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor single crystal layer has the same conductivity type as that of the semiconductor substrate.
同じ結晶軸方向を有することを特徴とする請求項1又は
2に記載の半導体記憶装置。3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor single crystal layer has the same crystal axis direction as the semiconductor substrate.
とが協働して情報を記録するメモリセルを有する半導体
記憶装置において、 半導体基板の上にパターン形成された絶縁膜からなる底
部と、前記絶縁膜の周囲の前記半導体基板の上にエピタ
キシャル成長させたエピタキシャル半導体層の実質的に
垂直な側面からなる側壁とを有し、かつ、内部に前記キ
ャパシタが形成されたトレンチを備えると共に、前記エ
ピタキシャル半導体層の上に前記トランジスタが形成さ
れていることを特徴とする半導体記憶装置。4. A semiconductor memory device having a memory cell in which one transistor and one capacitor cooperate to record information, and a bottom portion formed of an insulating film patterned on a semiconductor substrate, An epitaxial semiconductor layer epitaxially grown on the semiconductor substrate around an insulating film, and a sidewall having substantially vertical side surfaces, and a trench in which the capacitor is formed. A semiconductor memory device, wherein the transistor is formed on a layer.
部分に不純物が導入されて構成された電荷蓄積ノード
と、前記トレンチの内面を覆う第2の絶縁膜と、前記第
2の絶縁膜の上に形成された対向電極とを備えているこ
とを特徴とする請求項4に記載の半導体記憶装置。5. The capacitor comprises: a charge storage node formed by introducing impurities into a sidewall portion of the trench; a second insulating film covering an inner surface of the trench; and a second insulating film on the second insulating film. The semiconductor memory device according to claim 4, further comprising a formed counter electrode.
とが協働して情報を記録するメモリセルを有する半導体
記憶装置の製造方法において、 半導体基板の上に絶縁膜をパターン形成する工程と、 この絶縁膜を成長マスクとして前記半導体基板の上に半
導体材料を選択エピタキシャル成長させ、これにより、
前記絶縁膜の上の部分が相対的にトレンチを構成するエ
ピタキシャル層を形成する工程と、 前記トレンチの側壁に前記キャパシタを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。6. A method of manufacturing a semiconductor memory device having a memory cell in which one transistor and one capacitor cooperate to record information, the method comprising: patterning an insulating film on a semiconductor substrate; Using this insulating film as a growth mask, a semiconductor material is selectively epitaxially grown on the semiconductor substrate.
A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising: a step of forming an epitaxial layer in which a portion above the insulating film relatively forms a trench; and a step of forming the capacitor on a sidewall of the trench.
とが協働して情報を記録するメモリセルを有する半導体
記憶装置の製造方法において、 半導体基板の上に第1の絶縁膜をパターン形成する工程
と、 この第1の絶縁膜を成長マスクとして前記半導体基板の
上に半導体材料を選択エピタキシャル成長させ、これに
より、前記第1の絶縁膜の上の部分が相対的にトレンチ
を構成するエピタキシャル層を形成する工程と、 前記トレンチの側壁部分に不純物を導入して、前記キャ
パシタの電荷蓄積ノードを形成する工程と、 前記トレンチの側壁を第2の絶縁膜で覆う工程と、 前記キャパシタの対向電極となる導電膜を前記第2の絶
縁膜の上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。7. A method of manufacturing a semiconductor memory device having a memory cell in which one transistor and one capacitor cooperate to record information, wherein a first insulating film is patterned on a semiconductor substrate. A step of selectively epitaxially growing a semiconductor material on the semiconductor substrate by using the first insulating film as a growth mask, thereby forming an epitaxial layer in which a portion above the first insulating film relatively forms a trench. Forming a charge storage node of the capacitor by introducing impurities into the side wall of the trench; covering the side wall of the trench with a second insulating film; and a counter electrode of the capacitor. Forming a conductive film formed on the second insulating film, the method for manufacturing a semiconductor memory device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5120853A JPH0621388A (en) | 1992-04-23 | 1993-04-23 | Semiconductor memory and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13000292 | 1992-04-23 | ||
JP4-130002 | 1992-04-23 | ||
JP5120853A JPH0621388A (en) | 1992-04-23 | 1993-04-23 | Semiconductor memory and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0621388A true JPH0621388A (en) | 1994-01-28 |
Family
ID=26458359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5120853A Pending JPH0621388A (en) | 1992-04-23 | 1993-04-23 | Semiconductor memory and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0621388A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002203963A (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
KR100403798B1 (en) * | 1996-03-11 | 2004-06-26 | 삼성전자주식회사 | Overlapping ferroelectric random access memory and method for fabricating and driving the same |
JP2013504217A (en) * | 2009-09-03 | 2013-02-04 | ビシャイ‐シリコニックス | Semiconductor device formation method |
-
1993
- 1993-04-23 JP JP5120853A patent/JPH0621388A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100403798B1 (en) * | 1996-03-11 | 2004-06-26 | 삼성전자주식회사 | Overlapping ferroelectric random access memory and method for fabricating and driving the same |
JP2002203963A (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
JP2013504217A (en) * | 2009-09-03 | 2013-02-04 | ビシャイ‐シリコニックス | Semiconductor device formation method |
US10546750B2 (en) | 2009-09-03 | 2020-01-28 | Vishay-Siliconix | System and method for substrate wafer back side and edge cross section seals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2000156482A (en) | Semiconductor memory device and manufacture thereof | |
JPH0365905B2 (en) | ||
JPH1197629A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
US5250830A (en) | Dynamic type semiconductor memory device and its manufacturing method | |
US5292679A (en) | Process for producing a semiconductor memory device having memory cells including transistors and capacitors | |
US20040248364A1 (en) | Method of forming a memory cell with a single sided buried strap | |
JPH04234166A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
JPS61107762A (en) | Manufacture of semiconductor memory device | |
JP3222188B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JPH0715949B2 (en) | DRAM cell and manufacturing method thereof | |
JPH09232534A (en) | Semiconductor memory and its manufacturing method | |
JPS63281457A (en) | Semiconductor memory | |
JPH03268462A (en) | Formation of memory cell | |
JP2519216B2 (en) | Semiconductor memory device | |
JPH11135752A (en) | Semiconductor memory device and its manufacture | |
JPH0347588B2 (en) | ||
JPH0621388A (en) | Semiconductor memory and manufacture thereof | |
JPH02257670A (en) | Semiconductor storage device and manufacture thereof | |
JPH06120446A (en) | Semiconductor storage device and manufacture thereof | |
JPH1022471A (en) | Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof | |
JP2760979B2 (en) | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
KR930000718B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
JPH0434831B2 (en) | ||
JPS61134058A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JP2794750B2 (en) | Semiconductor memory cell and manufacturing method thereof |