JPH06318679A - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置およびその製造方法

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JPH06318679A
JPH06318679A JP5107803A JP10780393A JPH06318679A JP H06318679 A JPH06318679 A JP H06318679A JP 5107803 A JP5107803 A JP 5107803A JP 10780393 A JP10780393 A JP 10780393A JP H06318679 A JPH06318679 A JP H06318679A
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insulating film
forming
trench
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夏樹 佐藤
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
    • H10B12/377DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate having a storage electrode extension located over the transistor

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Abstract

(57)【要約】 【目的】トレンチ型キャパシタを有するDRAMのセル
サイズと同程度のセルサイズを有するトレンチ・スタッ
クド型キャパシタを有するDRAMを提供する。 【構成】N+ 型ソース領域107baを貫通するU字型
のトレンチ116baの表面はシリコン酸化膜117a
(第3の絶縁膜)により覆われる。N+ 型多結晶シリコ
ン膜からなる第1のストレージ・ノード電極112aは
+ 型ソース領域107baの上面に直接に接続され、
シリコン酸化膜117a表面を覆う第2のストレージ・
ノード電極119baは第1のストレージ・ノード電極
112aの上面においてこれと直接に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置およびそ
の製造方法に関し、特に1つのMOSトランジスタと1
つの情報蓄積用のトレンチ・スタックド型キャパシタと
からなるメモリセルを有するDRAMおよびその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータなどの記憶装置として重要
な半導体記憶装置であるDRAMは、そのメモリセルが
1つのMOSトランジスタと1つのキャパシタとにより
構成されている。従来のDRAMのメモリセルは、MO
Sトランジスタとプレーナ型と呼ばれるキャパシタとが
同一平面上に配置されている構造であったが、そのセル
サイズの縮小(DRAMの集積度の向上)には限度があ
り、より小型化,高記憶容量化が困難であった。そこ
で、このような欠点を改良したメモリセルとして、トレ
ンチ型キャパシタと呼ばれるキャパシタ構造を有するメ
モリセルが提案された。
【0003】このメモリセルの特徴は、キャパシタが半
導体基板(P型シリコン基板)に対して平面的ではな
く,P型シリコン基板の表面に対して垂直に掘り込まれ
たトレンチに形成されていることである。このような構
造にすることにより、例えばトレンチの開口部が1μm
×1μm程度のように小さくても、このトレンチの深さ
を2〜5μm程度にすることにより、メモリセルの平面
占有面積(セルサイズ)に対して実質的なキャパシタ面
積をはるかに大きくすることが可能になる。すなわち、
小型なセルサイズでも大型のメモリセルと同等以上の蓄
積容量が得られることになる。これにより、ビット線寄
生容量に対する蓄積容量の比を充分に大きくすることが
でき、ソフトエラーが生じにくいメモリが実現できた。
【0004】しかし、この構造の場合、電荷蓄積領域が
(上記MOSトランジスタのN+ 型ソース領域に接続し
て)トレンチにより露出されたP型シリコン基板の表面
に設けられたN+ 型拡散領域からなるため、隣接する2
つのトレンチの間隔が狭いと、トレンチ・キャパシタ部
分から拡がる空乏層どうしが接触し、キャパシタに保持
させた情報(電荷)が失われてしまうパンチスルー現象
が起ってしまう。また、電荷蓄積領域がトレンチにより
露出されたP型シリコン基板の表面に設けられているた
め、接合リークによる電荷保持時間が低下するという欠
点も有している。さらに、このようなセル構造では、電
荷蓄積領域から延びる空乏層が基板内に拡がっているた
め、α線によるソフトエラーが発生しやすいという問題
点も有している。
【0005】上述のトレンチ・キャパシタの欠点を除去
したDRAMのメモリセルとして、例えば特開平3−6
5904号公報に開示されたようなトレンチ・スタック
ド型キャパシタと呼ばれるキャパシタ構造が出現した。
【0006】トレンチ・スタックド型キャパシタを有す
るDRAMの平面図である図6(a)と図6(a)のC
C線での部分拡大断面図である図6(b)とを参照する
と、上記公報記載のDRAMは、オープン・ビット線方
式のDRAMであり、以下のようになっている。
【0007】P型シリコン基板201の表面は素子分離
用のフィールド酸化膜203とゲート酸化膜204とに
より覆われ、フィールド酸化膜203,およびゲート酸
化膜204上にはワード線を兼ねるゲート電極205
a,205b,205c等が設けられている。P型シリ
コン基板201の表面には、上記ゲート電極205a,
205b,205c等と上記フィールド酸化膜203と
に自己整合的に、N+ 型ソース領域207ba,207
bb,207ca,207cb等とN+ 型ドレイン領域
208aba,208abb等とが設けられている。フ
ィールド酸化膜203,ゲート電極205a,205
b,205c等,N+ 型ソース領域207ba,207
bb,207ca,207cb等,およびN+ 型ドレイ
ン領域208aba,208abb等の表面は、シリコ
ン酸化膜からなる第1の層間絶縁膜223aにより覆わ
れている。
【0008】この層間絶縁膜223aには、N+ 型ソー
ス領域207ba,207bb,207ca,207c
b等にそれぞれに達するノード・コンタクト孔218b
a,218bb,218ca,218cb等が設けられ
ている。フィールド酸化膜203並びに層間絶縁膜22
3a並びにN+ 型ソース領域207ba,フィールド酸
化膜203並びに層間絶縁膜223a並びにN+ 型ソー
ス領域207bb,フィールド酸化膜203並びに層間
絶縁膜223a並びにN+ 型ソース領域207ca,お
よびフィールド酸化膜203並びに層間絶縁膜223a
並びにN+ 型ソース領域207cb等を貫通して、それ
ぞれU字型のトレンチ216ba,トレンチ216b
b,トレンチ216ca,およびトレンチ216cb等
が設けられている。これらトレンチ216ba,216
bb,216ca,216cb等により露出されたN+
型ソース領域207およびフィールド酸化膜203およ
びP型シリコン基板201の表面は、絶縁膜217によ
り覆われている。
【0009】トレンチ216baを覆う絶縁膜217は
ノード・コンタクト孔218baを介してN+ 型ソース
領域207baに接続されるストレージ・ノード電極2
19baにより覆われ、トレンチ216bbを覆う絶縁
膜217はノード・コンタクト孔218bbを介してN
+ 型ソース領域207bbに接続されるストレージ・ノ
ード電極219bbにより覆われ、トレンチ216ca
を覆う絶縁膜217はノード・コンタクト孔218ca
を介してN+ 型ソース領域207caに接続されるスト
レージ・ノード電極219caにより覆われ、トレンチ
216cbを覆う絶縁膜217はノード・コンタクト孔
218cbを介してN+ 型ソース領域207cbに接続
されるストレージ・ノード電極219cbにより覆われ
ている。
【0010】上記ストレージ・ノード電極219ba,
219bb,219ca,219cb等はそれぞれ誘電
体膜221により覆われ、誘電体膜221はセル・プレ
ート電極222により覆われている。このDRAMの
(複数の)トレンチ・スタックド型キャパシタは、スト
レージ・ノード電極219ba並びに誘電体膜221並
びにセル・プレート電極222,ストレージ・ノード電
極219bb並びに誘電体膜221並びにセル・プレー
ト電極222,ストレージ・ノード電極219ca並び
に誘電体膜221並びにセル・プレート電極222,ス
トレージ・ノード電極219cb並びに誘電体膜221
並びにセル・プレート電極222等により、それぞれト
レンチ216ba,216bb,216ca,216c
b等に形成されている。
【0011】上記N+ 型ドレイン領域208aba,2
08abb等の上部のそれぞれの少なくとも一部のセル
・プレート電極222と誘電体膜221とは除去されて
おり、第1の層間絶縁膜223aとセル・プレート電極
222とは第2の層間絶縁膜223bにより覆われてい
る。層間絶縁膜223b,223aには、N+ 型ドレイ
ン領域208aba,208abb等にそれぞれに達す
るビット・コンタクト孔224aba,224abb等
が設けられている。層間絶縁膜223b上には、ビット
・コンタクト孔224aba,224abb等を介して
それぞれN+ 型ドレイン領域208aba,208ab
b等に接続されるビット線225a,225b等が設け
られている。
【0012】トレンチ・スタックド型キャパシタを有す
るDRAMは上述のような構造であることから、トレン
チ・スタックド型キャパシタは、トレンチ216ba,
216bb,216ca,216cb等を覆う絶縁膜2
17により、P型シリコン基板201から電気的に絶縁
されている。このため、トレンチ・スタックド型キャパ
シタを有するDRAMでは、上述のトレンチ型キャパシ
タにみられたトレンチ間のパンチスルーは起らず,かつ
接合リークも起らないため電荷保持時間も長くなるとい
う特徴を有している。また、トレンチ・スタックド型キ
ャパシタがP型シリコン基板201と電気的に絶縁され
ていることから、α線によるソフトエラーの発生も起り
にくくなる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のト
レンチ・スタックド型キャパシタを有するDRAMのメ
モリセルは、ノード・コンタクト孔が必要なため、トレ
ンチ型キャパシタ(ノード・コンタクト孔が不用)を有
するDRAMのメモリセルに比べて平面占有面積(セル
サイズ)が大きくなる。
【0014】例えば、0.5μmデザイン・ルール(マ
スク・アライメント精度は±0.05μm)を採用する
と、ゲート電極205b等の幅(ゲート長)は0.5μ
m、ノード・コンタクト孔218ba等,トレンチ21
6ba等,およびビット・コンタクト孔224aba等
はそれぞれ0.5μm×0.5μm、ストレージ・ノー
ド電極219baとストレージ・ノード電極219ca
との間隔,およびストレージ・ノード電極219baと
ストレージ・ノード電極219bbとの間隔はそれぞれ
0.5μmとなる。さらに、ビット・コンタクト孔22
4abaとゲート電極205bとの間隔,ゲート電極2
05bとノード・コンタクト孔218baとの間隔,ノ
ード・コンタクト孔218baとトレンチ216baと
の間隔,ノード・コンタクト孔218baとストレージ
・ノード電極219baとの間隔(マージン),および
トレンチ216baとストレージ・ノード電極219b
aとの間隔(マージン)が、それぞれ0.2μmである
とすると、図6に示したDRAMのメモリセルのビット
線方向の長さは2.8μm,ワード線方向の長さは1.
4μmとなる。
【0015】これに対して、同じデザイン・ルールを適
用したトレンチ型キャパシタを有するDRAMのメモリ
セルでは、メモリセルのワード線方向の長さはトレンチ
・スタックド型の場合と同様に1.4μmであるが、ビ
ット線方向の長さは例えば2.2μm(トレンチとゲー
ト電極との間隔を0.3μmとした)となり、トレンチ
・スタックド型の場合に比べて0.6μm短かくなる。
これは、上述のようにノード・コンタクト孔が不用なた
めである。
【0016】本発明の目的は、トレンチ型キャパシタを
有するDRAMの利点を有し、かつ、トレンチ型キャパ
シタを有するDRAMのセルサイズ程度の小型のメモリ
セルからなるトレンチ型キャパシタを有するDRAM
を、提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、P型シリコン基板の表面に選択的に設けられた素子
分離用のフィールド酸化膜を有し、上記P型シリコン基
板の表面に設けられた1つのMOSトランジスタ,およ
び上記MOSトランジスタのN型ソース領域を貫通して
上記P型シリコン基板の表面に設けられたU字型のトレ
ンチに埋設された姿態を有して形成された1つのトレン
チ・スタックド型キャパシタから各々が形成された複数
のメモリセルを有し、上記MOSトランジスタがN型ド
レイン領域,上記N型ソース領域,ワード線を兼るゲー
ト電極,およびゲート絶縁膜からなり、上記ゲート電極
の上面を覆う第1の絶縁膜を有し、上記MOSトランジ
スタを覆う第2の絶縁膜を有し、上記ソース領域側の上
記ゲート電極上面の一部,並びに上記ソース領域を開口
する上記第2の絶縁膜に設けられた開口部と上記ソース
領域側の上記ゲート電極の側面に設けられた上記第2の
絶縁膜からなるスペーサとを有し、上記トレンチ・スタ
ックド型キャパシタが上記開口部を覆いかつ上記ソース
領域の上面において該ソース領域に直接に接続されるN
型の多結晶シリコン膜からなる第1のストレージ・ノー
ド電極,少なくとも上記第1のストレージ・ノード電極
の上面において該第1のストレージ・ノード電極に直接
に接続して上記トレンチの上端部における上記第1のス
トレージ・ノード電極の側面並びに上記トレンチの表面
に設けられた第3の絶縁膜を介して上記トレンチの表面
を覆う第2のストレージ・ノード電極,上記第2のスト
レージ・ノード電極を覆う誘電体膜,および上記誘電体
膜を覆うセル・プレート電極とからなり、上記MOSト
ランジスタ,および上記トレンチ・スタックド型キャパ
シタを覆う層間絶縁膜を有し、上記層間絶縁膜,上記第
2の絶縁膜,および上記ゲート絶縁膜を貫通してそれぞ
れの上記ドレイン領域に達する複数のビット・コンタク
ト孔を有し、それぞれの上記ビット・コンタクト孔を介
してそれぞれの上記ドレイン領域に接続される複数のビ
ット線を有する。
【0018】好ましくは、素子分離用のフィールド酸化
膜の直下のP型シリコン基板の表面に設けられた第1の
P型チャネル・ストッパー領域,および上記トレンチに
より露出した上記P型シリコン基板の表面に設けられた
第2のP型チャネル・ストッパー領域を有し、上記第1
のストレージ・ノード電極の側面が上記第2のストレー
ジ・ノード電極により覆われている。
【0019】さらに好ましくは、このDRAMが折り返
しビット線方式の半導体記憶装置であり、1つのゲート
電極と隣接し,上記フィールド酸化膜上に設けられた他
のゲート電極のトレンチ側の側面には、上記第2の絶縁
膜からなるスペーサを有する。
【0020】本発明の半導体記憶装置の製造方法は、P
型シリコン基板の表面に選択的に第1のP型チャネル・
ストッパー領域とフィールド酸化膜とからなる素子分離
領域を形成し、上記素子分離領域に囲まれた上記P型シ
リコン基板の表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、全
面に第1の導電体膜と第1の絶縁膜とを形成し、上記第
1の絶縁膜と上記第1の導電体膜とを順次エッチング
し、上面に上記第1の絶縁膜を有し,ワード線を兼ねる
上記第1の導電体膜からなる複数のゲート電極を形成す
る工程と、上記ゲート電極,および上記フィールド酸化
膜に自己整合的に、上記P型シリコン基板の表面に複数
のN型ソース領域と複数のN型ドレイン領域とを形成す
る工程と、全面に第2の絶縁膜を形成し、上記第2の絶
縁膜を異方性エッチングにより除去して上記ソース領域
側の上記ゲート電極上面の一部,並びに上記ソース領域
を開口する複数の開口部を形成し、同時に、それぞれの
上記ソース領域側の上記ゲート電極の側面に上記第2の
絶縁膜からなるスペーサをそれぞれ形成する工程と、全
面にN型多結晶シリコン膜,所定膜厚の第1のシリコン
酸化膜,所定膜厚のシリコン窒化膜,および第2のシリ
コン酸化膜を形成し、フォトレジスト膜をマスクにして
上記第2のシリコン酸化膜,上記シリコン窒化膜,上記
第1のシリコン酸化膜,上記N型多結晶シリコン膜,上
記N型ソース領域,および上記P型シリコン基板を順次
エッチングして、それぞれの上記ソース領域を貫通する
所定の深さの複数のU字型のトレンチを上記P型シリコ
ン基板の表面に形成する工程と、上記フォトレジスト膜
と上記第2のシリコン酸化膜とを順次除去し、熱酸化に
より上記N型多結晶シリコン膜の側面および上記トレン
チのそれぞれの表面にシリコン酸化膜からなる所定膜厚
の第3の絶縁膜を形成する工程と、上記シリコン窒化
膜,および上記第1のシリコン酸化膜を順次除去し、全
面に第2の導電体膜を形成し、上記第2の導電体膜,お
よび上記N型多結晶シリコン膜を順次エッチングして、
それぞれの上記開口部を覆いそれぞれの上記N型ソース
領域の上面に直接に接続する上記N型多結晶シリコン膜
からなる複数の第1のストレージ・ノード電極と、それ
ぞれの上記第1のストレージ・ノード電極を覆い,上記
第3の絶縁膜を介してそれぞれの上記トレンチ表面を覆
う上記第2の導電体膜からなる複数の第2のストレージ
・ノード電極とを形成する工程と、全面に所定膜厚の誘
電体膜と第3の導電体膜とを形成し、それぞれの上記N
型ドレイン領域上の少なくともビット・コンタクト孔が
形成される領域の上記第3の導電体膜,および上記誘電
体膜を除去し、上記第3の導電体膜からなるセル・プレ
ート電極を形成する工程と、全面に層間絶縁膜を形成
し、上記層間絶縁膜,上記第2の絶縁膜,および上記ゲ
ート絶縁膜を順次除去してそれぞれの上記N型ドレイン
領域に達する複数のビット・コンタクト孔を形成し、そ
れぞれの上記ビット・コンタクト孔を介してそれぞれの
上記N型ドレイン領域に接続される複数のビット線を形
成する工程と、を有する。
【0021】好ましくは、複数の前記トレンチを形成し
た後、前記フォトレジスト膜をマスクにした斜め回転イ
オン注入法により、前記トレンチにより露出されたそれ
ぞれの前記P型シリコン基板の表面に第2のP型チャネ
ル・ストッパー領域を形成する工程を有し、前記第1の
絶縁膜がシリコン酸化膜からなり、前記第2の絶縁膜が
気相成長法によるシリコン酸化膜からなる。さらに好ま
しくは、上記第1のストレージ・ノード電極を、上記第
2の導電体膜の形成に先だって形成する工程を有する。
【0022】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0023】トレンチ・スタックド型キャパシタを有す
るDRAMの平面図である図1(a)と図1(a)のA
A線での部分拡大断面図である図1(b)とを参照する
と、本発明の第1の実施例によるDRAMは、オープン
・ビット線方式のDRAMであり、0.5μmデザイン
・ルール(マスク・アライメント精度は±0.05μ
m)により形成されており、以下のようになっている。
【0024】P型シリコン基板101の表面は素子分離
用の膜厚0.4〜0.6μm程度のフィールド酸化膜1
03と膜厚10〜15nm程度のゲート酸化膜104と
により覆われ、フィールド酸化膜103の直下のP型シ
リコン基板101の表面には第1のP+ 型チャネル・ス
トッパー領域102aが設けられ、フィールド酸化膜1
03,およびゲート酸化膜104上にはワード線を兼ね
る膜厚200nm程度の第1の導電体膜(例えば、N+
型多結晶シリコン膜からなる。これ以外に、シリサイド
膜,ポリサイド膜,あるいは高融点金属膜等を用いるこ
ともできる。)からなるゲート電極105a,105
b,105c等が設けられている。ゲート電極105b
等の幅(ゲート長)は0.5μmである。
【0025】ゲート電極105a,105b,105c
等のそれぞれの上面は、第1の絶縁膜である膜厚100
nm程度のシリコン酸化膜106により覆われている。
P型シリコン基板101の表面には、上記ゲート電極1
05a,105b,105c等と上記フィールド酸化膜
103とに自己整合的に、N+ 型ソース領域107b
a,107bb,107ca,107cb等とN+ 型ド
レイン領域108aba,108abb等とが設けられ
ている。N+ 型ソース領域107ba並びにN+型ドレ
イン領域108aba等の幅(ゲート幅)と接合の深さ
とは、0.8μmと0.2μm程度とである。N+ 型ソ
ース領域107baとN+ 型ソース領域107bbとの
間隔,N+ 型ソース領域107baとN+ 型ソース領域
107caとの間隔,およびN+ 型ドレイン領域108
abaとN+ 型ドレイン領域108abbとの間隔は同
一であり、0.6μmである。
【0026】フィールド酸化膜103,ゲート電極10
5a,105b,105c等,N+型ソース領域107
ba,107bb,107ca,107cb等,および
+型ドレイン領域108aba,108abb等の表
面には第2の絶縁膜である膜厚100nm程度のシリコ
ン酸化膜121が設けられ、このシリコン酸化膜121
にはN+ 型ソース領域107baからゲート電極105
bの上面の一部に延在する開口部111ba,N+ 型ソ
ース領域107bbからゲート電極105bの上面の一
部に延在する開口部111bb,N+ 型ソース領域10
7caからゲート電極105cの上面の一部に延在する
開口部111ca,およびN+ 型ソース領域107cb
からゲート電極105cの上面の一部に延在する開口部
111cb等が設けられている。さらに、ゲート電極1
05bのN+ 型ソース領域107baおよびN+ 型ソー
ス領域107bb等に隣接する側面,およびゲート電極
105cのN+ 型ソース領域107caおよびN+ 型ソ
ース領域107cb等に隣接する側面等には、上記第2
の絶縁膜からなるスペーサ109aがそれぞれに設けら
れている。
【0027】複数の第1のストレージ・ノード電極11
2aは、それぞれ膜厚50nm程度のN+ 型多結晶シリ
コン膜から構成されている。それぞれの第1のストレー
ジ・ノード電極112aは、スペーサ109aの表面を
含めて上記開口部111baを覆い,N+ 型ソース領域
107baの上面においてこのN+ 型ソース領域107
baに自己整合的に直接に接続され、スペーサ109a
の表面を含めて上記開口部111bbを覆い,N+ 型ソ
ース領域107bbの上面においてこのN+ 型ソース領
域107bbに自己整合的に直接に接続され、スペーサ
109aの表面を含めて上記開口部111caを覆い,
+ 型ソース領域107caの上面においてこのN+
ソース領域107caに自己整合的に直接に接続され、
スペーサ109aの表面を含めて上記開口部111cb
を覆い,N+ 型ソース領域107cbの上面においてこ
のN+ 型ソース領域107cbに自己整合的に直接に接
続されている。
【0028】第1のストレージ・ノード電極112aと
+ 型ソース領域107baとを貫通したU字型のトレ
ンチ116ba,第1のストレージ・ノード電極112
aとN+ 型ソース領域107bbとを貫通したU字型の
トレンチ116bb,第1のストレージ・ノード電極1
12aとN+ 型ソース領域107caとを貫通したU字
型のトレンチ116ca,および第1のストレージ・ノ
ード電極112aとN+ 型ソース領域107cbとを貫
通したU字型のトレンチ116cb等が、P型シリコン
基板101の表面に設けられている。トレンチ116b
a等の大きさと深さとは、それぞれ0.5μm×0.5
μmと3μm程度とである。トレンチ116baとゲー
ト電極105bとの間隔,およびトレンチ116baと
+ 型ソース領域107baとの間隔(マージン)等
は、それぞれ0.3μm,および0.15μmである。
【0029】トレンチ116ba,116bb,116
ca,116cb等の表面はそれぞれ第3の絶縁膜であ
るシリコン酸化膜117aにより覆われている。このシ
リコン酸化膜117aの膜厚は、このトレンチ116b
aにより露出されたP型シリコン基板101の表面を覆
う部分では50nm程度であるが、例えばこのトレンチ
116baにより露出された第1のストレージ・ノード
電極112aの側面並びにこのトレンチ116baによ
り露出されたN+ 型ソース領域107baの側面等を覆
う部分では100nmとなっている。さらに、トレンチ
116ba等により露出されたP型シリコン基板101
の表面には、それぞれ第2のP+ 型チャネル・ストッパ
ー領域102bが設けられている。この第2のP+ 型チ
ャネル・ストッパー領域102bは、上記第1のP+
チャネル・ストッパー領域102aに接続されている。
なお、上記第2のP+ 型チャネル・ストッパー領域10
2bは、必ずしも必要ではないが、素子の微細化に伴な
いトレンチ111ba等の口径が小さくなると、ストレ
ージ・ノード電極,誘電体膜,およびセル・プレート電
極がこれらトレンチに埋設された姿態を有して形成され
るためには上記シリコン酸化膜117aの膜厚も薄くす
ることが必要となる。このような場合、第2のP+ 型チ
ャネル・ストッパー領域102bを設けておくならば、
トレンチ116ba等の周辺のP型シリコン基板101
における空乏層の形成が抑制されるため、トレンチ・ス
タックド型キャパシタ間のパンチスルー現象の発生の低
減も容易になる。
【0030】シリコン酸化膜117aを介してトレンチ
116baを覆い,第1のストレージ・ノード電極11
2aを介して開口部111baを覆う第2のストレージ
・ノード電極119ba、シリコン酸化膜117aを介
してトレンチ116bbを覆い,第1のストレージ・ノ
ード電極112aを介して開口部111bbを覆う第2
のストレージ・ノード電極119bb、シリコン酸化膜
117aを介してトレンチ116caを覆い,第1のス
トレージ・ノード電極112aを介して開口部111c
aを覆う第2のストレージ・ノード電極119ca、お
よびシリコン酸化膜117aを介してトレンチ116c
bを覆い,第1のストレージ・ノード電極112aを介
して開口部111cbを覆う第2のストレージ・ノード
電極119cb等が設けられている。例えば第2のスト
レージ・ノード電極119baは、第1のストレージ・
ノード電極112aを介して、N+ 型ソース領域107
baに電気的に接続されている。本実施例における第1
のストレージ・ノード電極112aは、従来のトレンチ
・スタックド型キャパシタを有するDRAMにおけるノ
ード・コンタクト孔と類似した機能を果している。
【0031】第2のストレージ・ノード電極119ba
等は、膜厚100nm程度の第2の導電体膜(例えば、
+ 型多結晶シリコン膜,あるいは高融点金属膜,シリ
サイド膜等でもよい)からなる。第2のストレージ・ノ
ード電極119ba等の(水平面に射影した)長さ,お
よび(水平面に射影した)幅は、それぞれ1.1μm,
および0.9μmである。第2のストレージ・ノード電
極119baと第2のストレージ・ノード電極119b
bとの間隔および第2のストレージ・ノード電極119
baと第2のストレージ・ノード電極119caとの間
隔等は、同一であり、それぞれ0.5μmである。それ
ぞれの第1のストレージ・ノード電極112aの側面と
第2のストレージ・ノード電極119ba等の側面と
は、それぞれ一致している。
【0032】上記第2のストレージ・ノード電極119
ba,119bb,119ca,119cb等の上面お
よび側面と上記第1のストレージ・ノード電極112a
の側面とはそれぞれ所定材料からなる所定膜厚の誘電体
膜121により覆われ、誘電体膜121は第3の導電体
膜からなる所定膜厚のセル・プレート電極122により
覆われている。少なくともビット・コンタクト孔が形成
される領域のN+ 型ドレイン領域108aba,108
abb等の上のそれぞれのセル・プレート電極122と
誘電体膜121とは、除去されている。本実施例の(複
数の)トレンチ・スタックド型キャパシタは、第1のス
トレージ・ノード電極112a並びに第2のストレージ
・ノード電極119ba並びに誘電体膜121並びにセ
ル・プレート電極122,第1のストレージ・ノード電
極112a並びに第2のストレージ・ノード電極119
bb並びに誘電体膜121並びにセル・プレート電極1
22,第1のストレージ・ノード電極112a並びに第
2のストレージ・ノード電極119ca並びに誘電体膜
121並びにセル・プレート電極122,第1のストレ
ージ・ノード電極112a並びに第2のストレージ・ノ
ード電極119cb並びに誘電体膜121並びにセル・
プレート電極122等により、それぞれトレンチ116
ba,116bb,116ca,116cb等に形成さ
れている。
【0033】セル・プレート電極122とシリコン酸化
膜109とは、所定膜厚の層間絶縁膜123により覆わ
れている。層間絶縁膜123,第2の絶縁膜であるシリ
コン酸化膜109,およびゲート酸化膜104を貫通し
てN+ 型ドレイン領域108aba,108abb等に
達する複数のビット・コンタクト孔124aba,12
4abb等が設けられている。例えばビット・コンタク
ト孔124abaの大きさは0.5μm×0.5μmで
あり、ビット・コンタクト孔124abaとゲート電極
105b(およびゲート電極105a)との間隔,およ
びビット・コンタクト孔124abaとN+ 型ドレイン
領域108abaとの間隔(マージン)は、0.2μ
m,および0.15μmである。層間絶縁膜123上に
は、アルミニウム膜等からなる所定膜厚のビット線12
5a,125b等が設けられている。これらビット線1
25a,125b等は、ビット・コンタクト孔124a
ba,124abb等を介して、N+ 型ドレイン領域1
08aba,108abb等に接続されている。
【0034】上記第1の実施例は、トレンチ・スタック
ド型キャパシタがシリコン酸化膜117aと第2のP+
型チャネル・ストッパー領域102bとによりP型シリ
コン基板101から電気的に絶縁されるため、前述の従
来のトレンチ・スタックド型キャパシタを有するDRA
Mと同様に、トレンチ・スタックド型キャパシタ間のパ
ンチスルーは起らず,かつ接合リークも起らないため電
荷保持時間も長くなるという特徴を有している。また、
本実施例のトレンチ・スタックド型キャパシタがP型シ
リコン基板と電気的に絶縁されていることから、α線に
よるソフトエラーの発生も起りにくくなる。さらに本実
施例のメモリセルの平面占有面積(セルサイズ)は、上
述したそれぞれのディメンジョンから、2.2μm×
1.4μm(従来のトレンチ型キャパシタを有するDR
AMのメモリセルのセルサイズと同じ値)となり、従来
のトレンチ・スタックド型キャパシタを有するDRAM
のメモリセルのセルサイズに比べて充分に小さくなる。
【0035】図1と、図1(a)のAA線での部分拡大
断面図であり,製造工程の断面図である図2と、図1
(a)のAA線での部分拡大断面図であり,製造工程の
断面図である図3とを併せて参照すると、上記第1の実
施例のDRAMの製造方法は、以下のようになる。
【0036】まず、P型シリコン基板101の表面に選
択的に第1のP+ 型チャネル・ストッパー領域102a
とフィールド酸化膜103とからなる素子分離領域が形
成され、ゲート酸化膜104が形成される。全面に例え
ばN+ 型多結晶シリコン膜からなる第1の導電体膜と第
1の絶縁膜であるシリコン酸化膜106とが形成され、
これらシリコン酸化膜106と第1の導電体膜とが同一
パターンに順次パターニングされ、第1の導電体膜から
なるワード線を兼ねる複数のゲート電極105a,10
5b,105c等が形成される。このとき、シリコン酸
化膜106は、ゲート電極105a,105b,105
c等の上面にのみ残留形成される。ゲート酸電極105
b等とフィールド酸化膜103とをマスクにした砒素の
イオン注入により、N+ 型ソース領域107ba等とN
+ 型ドレイン領域108aba等とが形成される。全面
に第2の絶縁膜であるシリコン酸化膜109が気相成長
法により形成され、フォトレジスト膜110aをマスク
にした異方性エッチングにより、シリコン酸化膜109
には開口部111ba等が形成され、シリコン酸化膜1
09からなるスペーサ109aがゲート電極105b等
のN+ 型ソース領域107ba等の側の側面に形成され
る。このとき、スペーサ109aの直下を除き、N+
ソース領域107baの表面を覆ったゲート酸化膜10
4もエッチング除去される。このエッチングに際して、
シリコン酸化膜106の膜厚はゲート酸化膜104の膜
厚に対して充分に厚いことから、ゲート電極105b等
の上面が露出されることが防がれる〔図1(a),図2
(a)〕。
【0037】次に、上記フォトレジスト膜110aが除
去された後、全面に膜厚50nm程度のN+ 型多結晶シ
リコン膜112,膜厚20nm程度の第1のシリコン酸
化膜113,膜厚20nm程度のシリコン窒化膜11
4,および膜厚300nm程度の第2のシリコン酸化膜
115が、順次形成される。フォトレジスト膜110b
をマスクにして、シリコン酸化膜115,シリコン窒化
膜114,シリコン酸化膜113,N+ 型多結晶シリコ
ン膜112,N+ 型ソース領域107ba等,およびP
型シリコン基板101が順次エッチングされ、U字型の
トレンチ116ba等が形成される。さらにフォトレジ
スト膜110bをマスクにした斜め回転イオン注入法に
より、1013cm-2程度のボロンがトレンチ116ba
等により露出されたP型シリコン基板101の表面に導
入され、第2のP+ 型チャネル・ストッパー領域102
bが形成される〔図1(a),(b),図2(b)〕。
【0038】フォトレジスト膜110bと第2のシリコ
ン酸化膜115とが除去された後、シリコン窒化膜11
4をマスクにして熱酸化が行なわれ、トレンチ116b
a等の表面には第3の絶縁膜であるシリコン酸化膜11
7が形成される。このシリコン酸化膜117のP型シリ
コン基板101表面を覆う部分の膜厚は100nmであ
るが、N+ 型多結晶シリコン膜112の側面,およびN
+ 型ソース領域107ba等の側面を覆う部分のシリコ
ン酸化膜117の膜厚は、増速酸化のため、150nm
程度となる〔図3(a)〕。
【0039】次に、ウェットエッチングによりシリコン
窒化膜114が除去され、さらに等方性エッチングによ
りシリコン酸化膜113が除去される。シリコン酸化膜
113の除去のエッチングは充分に行なわれ、シリコン
酸化膜117の膜厚もそれぞれの部分で50nm程度薄
くなり、シリコン酸化膜117aとなる〔図3
(b)〕。
【0040】次に、全面に第2の導電体膜が形成され
る。フォトレジスト膜(図示せず)をマスクにして第2
の導電体膜と上記N+ 型多結晶シリコン膜112とが順
次エッチングされ、N+ 型多結晶シリコン膜112から
なる複数の第1のストレージ・ノード電極112aと第
2の導電体膜からなる第2のストレージ・ノード電極1
19ba等とが形成される〔図1(a),(b),図3
(c)〕。
【0041】続いて、全面に誘電体膜121と第3の導
電体膜とが形成され、少なくともビット・コンタクト孔
が形成される領域の第3の導電体膜と誘電体膜121と
が除去される。これにより、第3の導電体膜からなるセ
ル・プレート電極122が形成される。次に、全面に所
定膜厚の層間絶縁膜123が形成され、層間絶縁膜12
3,シリコン酸化膜109,およびゲート酸化膜104
が順次エッチング除去され、N+ 型ドレイン領域108
aba等に達するビット・コンタクト孔124aba等
が形成される。さらに、ビット線125a等が形成さ
れ、本実施例によるDRAMが得られる〔図1(a),
(b)〕。
【0042】なお、第3の絶縁膜として気相成長法によ
る第2のシリコン窒化膜を用いてもよい。この場合に
は、第2のP+ 型チャネル・ストッパー領域102aを
形成し、第2のシリコン酸化膜115を除去した後、全
面に膜厚50nm程度のシリコン窒化膜を減圧気相成長
法により形成し、全面にフォトレジスト膜を形成する。
このフォトレジスト膜をエッチバックしてトレンチ11
6ba等のみをこのフォトレジストで埋め込み、シリコ
ン窒化膜114,およびシリコン酸化膜113をエッチ
ングし、このフォトレジスト膜を除去することにより実
現する。この場合には上記第1の実施例と異なり、トレ
ンチ上端での第3の絶縁膜の膜厚が厚くなるということ
が避けらる。
【0043】製造工程の断面図である図4を参照する
と、本発明の第2の実施例は、上記第1の実施例に比べ
て第1のストレージ・ノード電極112bと第2のスト
レージ・ノード電極119ba等との位置関係が異なっ
ている。すなわち、それぞれの第1のストレージ・ノー
ド電極112bの上面と側面とが第2のストレージ・ノ
ード電極119ba等により覆われている。
【0044】本実施例の製造方法の要部は、次の点にあ
る。まず、図3(b)に示した工程までは上記第1の実
施例と同様の方法に形成され、フォトレジスト膜110
cをマスクにしてN+ 型多結晶シリコン膜112(図3
(b)参照)がエッチングされ、第1のストレージ・ノ
ード電極112bが形成される。この第1のストレージ
・ノード電極112bは、第1の絶縁膜であるシリコン
酸化膜109に設けられた開口部111ba等(図2
(a)参照)は覆うが、第1のスノレージ・ノード電極
112aより小さく作られている〔図4(a)〕。
【0045】次に、フォトレジスト膜110cが除去さ
れた後、上記第1の実施例と同様の方法により、第2の
ストレージ・ノード電極119ba等が形成される〔図
4(b)〕。
【0046】上記第2の実施例のDRAMのメモリセル
のセルサイズは、上記第1の実施例のDMAMのメモリ
セルのセルサイズに等しい。上記第1の実施例に比べて
本実施例によると、第2のストレージ・ノード電極に形
成された段部の数が増加することから、本実施例による
トレンチ・スタックド型キャパシタの蓄積容量は大きく
なる。
【0047】トレンチ・スタックド型キャパシタを有す
るDRAMの平面図である図5(a)と図5(a)のB
B線での部分拡大断面図である図5(b)とを参照する
と、本発明の第3の実施例によるDRAMは、折り返し
ビット線方式のDRAMであり、0.5μmデザイン・
ルール(マスク・アライメント精度は±0.05μm)
により形成されており、以下のようになっている。
【0048】P型シリコン基板101のフィールド酸化
膜103とゲート酸化膜104とにより覆われ、フィー
ルド酸化膜103の直下のP型シリコン基板101の表
面には第1のP+ 型チャネル・ストッパー領域102a
が設けられ、フィールド酸化膜103,およびゲート酸
化膜104上にはワード線を兼ねる第1の導電体膜(例
えば、膜厚200nm程度のN+ 型多結晶シリコン膜)
からなるゲート電極135a,135b,135c,1
35d,135e等が設けられている。ゲート電極13
5b等のゲート電極として機能する部分での幅(ゲート
長)は0.5μmである。ゲート電極135b等のそれ
ぞれの上面は、第1の絶縁膜であるシリコン酸化膜10
6により覆われている。P型シリコン基板101の表面
には、上記ゲート電極135a,135b,135c,
135d,135e等と上記フィールド酸化膜103と
に自己整合的に、N+ 型ソース領域137ba,137
ca,137da,137ea等とN+ 型ドレイン領域
138aba,138cda等とが設けられている。N
+ 型ソース領域137ba並びにN+ 型ドレイン領域1
38aba等の幅(ゲート幅)と接合の深さとは、0.
8μmと0.2μm程度とである。N+ 型ソース領域1
37baとN+ 型ソース領域137caとの間隔,N+
型ソース領域137baとN+ 型ソース領域137ea
との間隔は、0.6μm,1.2μmである。
【0049】フィールド酸化膜103,ゲート電極13
5a,135b,135c,135d,135e等,N
+ 型ソース領域137ba,137ca,137da,
137ea等,およびN+ 型ドレイン領域138ab
a,138cda等の表面には第2の絶縁膜であるシリ
コン酸化膜121が設けられ、このシリコン酸化膜12
1には開口部141ba,141ca,141da,1
41ea等が設けられている。例えば、開口部141b
aは、一端がゲート電極135bの上面にあり、N+
ソース領域137baの上面を露出させ、他端がゲート
電極135cに延在している。開口部141ba等によ
り開口されたゲート電極135b,135c等のN+
ソース領域137ba等の側の側面には、上記第2の絶
縁膜からなるスペーサ109aがそれぞれに設けられて
いる。
【0050】複数の第1のストレージ・ノード電極11
2cは、それぞれ膜厚50nm程度のN+ 型多結晶シリ
コン膜から構成されている。それぞれの第1のストレー
ジ・ノード電極112aは、例えば、スペーサ109a
の表面を含めて上記開口部141baを覆い,N+ 型ソ
ース領域137baの上面においてこのN+ 型ソース領
域137baに自己整合的に直接に接続されている。
【0051】第1のストレージ・ノード電極112cと
+ 型ソース領域137baとを貫通したU字型のトレ
ンチ146ba,第1のストレージ・ノード電極112
cとN+ 型ソース領域137caとを貫通したU字型の
トレンチ146ca,第1のストレージ・ノード電極1
12cとN+ 型ソース領域137daとを貫通したU字
型のトレンチ146da,および第1のストレージ・ノ
ード電極112cとN+ 型ソース領域137eaとを貫
通したU字型のトレンチ146ea等が、P型シリコン
基板101の表面に設けられている。トレンチ146b
a等の大きさと深さとは、それぞれ0.5μm×0.5
μmと3μm程度とである。トレンチ166baとゲー
ト電極135bとの間隔,トレンチ166baとゲート
電極135cとの間隔,およびトレンチ146baとN
+ 型ソース領域137baとの間隔(マージン)等は、
それぞれ0.3μm,0.2μm,および0.15μm
である。
【0052】トレンチ146ba等の表面はそれぞれ第
3の絶縁膜であるシリコン酸化膜117aにより覆われ
ている。さらに、トレンチ146ba等により露出され
たP型シリコン基板101の表面には、それぞれ第2の
+ 型チャネル・ストッパー領域102bが設けられて
いる。
【0053】シリコン酸化膜117aを介してトレンチ
146baを覆い,第1のストレージ・ノード電極11
2cを介して開口部141baを覆う第2のストレージ
・ノード電極149baと、シリコン酸化膜117aを
介してトレンチ146caを覆い,第1のストレージ・
ノード電極112cを介して開口部141caを覆う第
2のストレージ・ノード電極149caと、シリコン酸
化膜117aを介してトレンチ146daを覆い,第1
のストレージ・ノード電極112cを介して開口部14
1daを覆う第2のストレージ・ノード電極149da
と、シリコン酸化膜117aを介してトレンチ146e
aを覆い,第1のストレージ・ノード電極112cを介
して開口部141eaを覆う第2のストレージ・ノード
電極149eaと等が、設けられている。例えば第2の
ストレージ・ノード電極149baは、第1のストレー
ジ・ノード電極112cを介して、N+ 型ソース領域1
37baに電気的に接続されている。本実施例における
第1のストレージ・ノード電極112cも、上記第1,
第2の実施例と同様に、従来のトレンチ・スタックド型
キャパシタを有するDRAMにおけるノード・コンタク
ト孔と類似した機能を果している。
【0054】第2のストレージ・ノード電極149ba
等は、膜厚100nm程度の第2の導電体膜(例えば、
+ 型多結晶シリコン膜,あるいは高融点金属膜,シリ
サイド膜等でもよい)からなる。第2のストレージ・ノ
ード電極149ba等の(水平面に射影した)長さ,お
よび(水平面に射影した)幅は、それぞれ1.9μm,
および0.9μmである。第2のストレージ・ノード電
極149baと第2のストレージ・ノード電極149c
aとの間隔および第2のストレージ・ノード電極149
baと第2のストレージ・ノード電極149eaとの間
隔等は、同一であり、それぞれ0.5μmである。それ
ぞれの第1のストレージ・ノード電極112cの側面と
第2のストレージ・ノード電極149ba等の側面と
は、それぞれ一致している。
【0055】上記第2のストレージ・ノード電極149
ba,149ca,149da,149ea等の上面お
よび側面と上記第1のストレージ・ノード電極112c
の側面とはそれぞれ所定材料からなる所定膜厚の誘電体
膜121により覆われ、誘電体膜121は第3の導電体
膜からなる所定膜厚のセル・プレート電極152により
覆われている。少なくともビット・コンタクト孔が形成
される領域のN+ 型ドレイン領域138aba,138
cda等の上のそれぞれのセル・プレート電極152と
誘電体膜121とは、除去されている。本実施例の(複
数の)トレンチ・スタックド型キャパシタは、第1のス
トレージ・ノード電極112c並びに第2のストレージ
・ノード電極149ba並びに誘電体膜121並びにセ
ル・プレート電極152,第1のストレージ・ノード電
極112c並びに第2のストレージ・ノード電極149
ca並びに誘電体膜121並びにセル・プレート電極1
52,第1のストレージ・ノード電極112c並びに第
2のストレージ・ノード電極149da並びに誘電体膜
121並びにセル・プレート電極152,第1のストレ
ージ・ノード電極112c並びに第2のストレージ・ノ
ード電極149ea並びに誘電体膜121並びにセル・
プレート電極152等により、それぞれトレンチ146
ba,146ca,146da,146ea等に形成さ
れている。
【0056】セル・プレート電極152とシリコン酸化
膜109とは、所定膜厚の層間絶縁膜123により覆わ
れている。層間絶縁膜123,第2の絶縁膜であるシリ
コン酸化膜109,およびゲート酸化膜104を貫通し
てN+ 型ドレイン領域138aba,138cda等に
達する複数のビット・コンタクト孔154aba,15
4cda等が設けられている。例えばビット・コンタク
ト孔154aba等の大きさは0.5μm×0.5μm
であり、ビット・コンタクト孔154abaとゲート電
極135b(およびゲート電極135a)との間隔,お
よびビット・コンタクト孔154abaとN+ 型ドレイ
ン領域138abaとの間隔(マージン)は、0.2μ
m,および0.15μmである。層間絶縁膜123上に
は、アルミニウム膜等からなる所定膜厚のビット線12
5aa,125ab等が設けられている。これらビット
線125aa,125ab等は、ビット・コンタクト孔
154aba,154cda等を介して、N+ 型ドレイ
ン領域138aba,138cda等に接続されてい
る。
【0057】上記第3の実施例は、上記第1,第2の実
施例と同様に、トレンチ・スタックド型キャパシタがシ
リコン酸化膜117aと第2のP+ 型チャネル・ストッ
パー領域102bとによりP型シリコン基板101から
電気的に絶縁されるため、前述の従来のトレンチ・スタ
ックド型キャパシタを有するDRAMと同様に、トレン
チ・スタックド型キャパシタ間のパンチスルーは起ら
ず,かつ接合リークも起らないため電荷保持時間も長く
なるという特徴を有している。また、本実施例のトレン
チ・スタックド型キャパシタがP型シリコン基板と電気
的に絶縁されていることから、α線によるソフトエラー
の発生も起りにくくなる。さらに本実施例のメモリセル
の平面占有面積(セルサイズ)は、上述したそれぞれの
ディメンジョンから、2.75μm×1.4μmとな
り、本実施例のDRAMが折り返しビット線方式である
にもかかわらず、従来のトレンチ・スタックド型キャパ
シタを有するDRAMのメモリセルのセルサイズに比べ
て小さくなる。
【0058】なお、上記第3の実施例において、上記第
2の実施例と同様に、第1のストレージ・ノード電極を
第2のストレージ・ノード電極のより覆われるように構
成することも可能である。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体記憶
装置は、トレンチ・スタックド型キャパシタを有するD
RAMであり、従来のトレンチ・スタックド型キャパシ
タを有するDRAMと同様に、トレンチ・スタックド型
キャパシタ間のパンチスルーは起らず,かつ接合リーク
も起らないため電荷保持時間も長くなるという特徴を有
し、α線によるソフトエラーの発生も起りにくくなる。
【0060】さらに本発明によれば、ソース領域を貫通
して設けられたトレンチに形成されるキャパシタのスト
レージ・ノード電極が第1のストレージ・ノード電極と
第2のストレージ・ノード電極とからなり、第1のスト
レージ・ノード電極がソース領域の上面に直接に接続し
て形成され、第2のストレージ・ノード電極が少なくと
も第1のストレージ・ノード電極の上面においてこれと
接続しているため、従来のようなソース領域とストレー
ジ・ノード電極とを接続するためのノード・コンタクト
孔が不用とたる。このため、本発明によるDRAMのメ
モリセルの平面占有面積(セルサイズ)は、同一のデザ
イン・ルールで形成した従来のトレンチ・スタックド型
キャパシタを有するDRAMのメモリセルのセルサイズ
に比べて充分に小さくなり、同一のデザイン・ルールで
形成した従来のトレンチ型キャパシタを有するDRAM
のメモリセルのセルサイズとほぼ等しくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の平面図,および部分拡
大断面図である。
【図2】上記第1の実施例の製造工程の断面図である。
【図3】上記第1の実施例の製造工程の断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例の製造工程の断面図であ
る。
【図5】本発明の第3の実施例の平面図,および部分拡
大断面図である。
【図6】従来のトレンチ・スタックド型キャパシタを有
するDRAMの平面図,および部分拡大断面図である。
【符号の説明】
101,201 P型シリコン基板 102a,102b P+ 型チャネル・ストッパー領
域 103,203 フィールド酸化膜 104,204 ゲート酸化膜 105a,105b,105c,135a,135b,
135c,135d,135e,205a,205b,
205c ゲート電極 106,109,113,115,117,117a
シリコン酸化膜 107ba,107bb,107ca,107cb,1
37ba,137ca,137da,137ea,20
7ba,207bb,207ca,207cbN+ 型ソ
ース領域 108aba,108abb,138aba,138c
da,208aba,208abb N+ 型ドレイン
領域 109a スペーサ 110a,110b,110c フォトレジスト膜 111ba,111bb,111ca,111cb,1
41ba,141ca,141da,141ea 開
口部 112 N+ 型多結晶シリコン膜 112a,112b,112c 第1のストレージ・
ノード電極 114 シリコン窒化膜 116ba,116bb,116ca,146cb,1
46ba,146ca,146da,216ea,21
6ba,216bb,216ca,216cbトレンチ 119ba,119bb,119ca,119cb,1
49ba,149ca,149da,149ea 第
2のストレージ・ノード電極 121,221 誘電体膜 122,152,222 セル・プレート電極 123,223a,223b 層間絶縁膜 124aba,124abb,154aba,154c
da,224aba,224abb ビット・コンタ
クト孔 125a,125b,155aa,155ab,225
a,225b ビット線 217 絶縁膜 218ba,218bb,218ca,218cb
ノード・コンタクト孔 220ba,220bb,220ca,220cb
ストレージ・ノード電極

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P型シリコン基板の表面に選択的に設け
    られた素子分離用のフィールド酸化膜を有し、前記P型
    シリコン基板の表面に設けられた1つのMOSトランジ
    スタ,および前記MOSトランジスタのN型ソース領域
    を貫通して前記P型シリコン基板の表面に設けられたU
    字型のトレンチに埋設された姿態を有して形成された1
    つのトレンチ・スタックド型キャパシタから各々が形成
    された複数のメモリセルを有することと、 前記MOSトランジスタがN型ドレイン領域,前記N型
    ソース領域,ワード線を兼るゲート電極,およびゲート
    絶縁膜からなり、前記ゲート電極の上面を覆う第1の絶
    縁膜を有し、前記MOSトランジスタを覆う第2の絶縁
    膜を有し、前記ソース領域側の前記ゲート電極上面の一
    部,並びに前記ソース領域を開口する前記第2の絶縁膜
    に設けられた開口部と前記ソース領域側の前記ゲート電
    極の側面に設けられた前記第2の絶縁膜からなるスペー
    サとを有することと、 前記トレンチ・スタックド型キャパシタが、前記開口部
    を覆い,かつ前記ソース領域の上面において該ソース領
    域に直接に接続されるN型の多結晶シリコン膜からなる
    第1のストレージ・ノード電極と、少なくとも前記第1
    のストレージ・ノード電極の上面において該第1のスト
    レージ・ノード電極に直接に接続し,前記トレンチの上
    端部における前記第1のストレージ・ノード電極の側面
    並びに前記トレンチの表面に設けられた第3の絶縁膜を
    介して前記トレンチの表面を覆う第2のストレージ・ノ
    ード電極と、前記第2のストレージ・ノード電極を覆う
    誘電体膜と、前記誘電体膜を覆うセル・プレート電極と
    からなることと、 前記MOSトランジスタ,および前記トレンチ・スタッ
    クド型キャパシタを覆う層間絶縁膜を有し、前記層間絶
    縁膜,前記第2の絶縁膜,および前記ゲート絶縁膜を貫
    通してそれぞれの前記ドレイン領域に達する複数のビッ
    ト・コンタクト孔を有し、それぞれの前記ビット・コン
    タクト孔を介してそれぞれの前記ドレイン領域に接続さ
    れる複数のビット線を有することとを併せて特徴とする
    半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記フィールド酸化膜の直下の前記P型
    シリコン基板の表面に設けられた第1のP型チャネル・
    ストッパー領域と、前記トレンチにより露出した前記P
    型シリコン基板の表面に設けられた第2のP型チャネル
    ・ストッパー領域とを有することを特徴とする請求項1
    記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のストレージ・ノード電極の側
    面が前記第2のストレージ・ノード電極により覆われて
    いることを特徴とする請求項1,あるいは請求項2記載
    の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体記憶装置が折り返しビット線
    方式の半導体記憶装置であることと、 前記開口部の一端が、前記トレンチを介して前記ゲート
    電極と隣接し,前記フィールド酸化膜上に設けられた他
    のゲート電極の上面に設けられたことと、 前記他のゲート電極における前記トレンチ側の側面に
    は、前記第2の絶縁膜からなるスペーサを有することと
    を併せて特徴とする請求項1,請求項2,あるいは請求
    項3記載の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 P型シリコン基板の表面に選択的に第1
    のP型チャネル・ストッパー領域とフィールド酸化膜と
    からなる素子分離領域を形成し、前記素子分離領域に囲
    まれた前記P型シリコン基板の表面にゲート絶縁膜を形
    成する工程と、 全面に第1の導電体膜と第1の絶縁膜とを形成し、前記
    第1の絶縁膜と前記第1の導電体膜とを順次エッチング
    し、上面に前記第1の絶縁膜を有し,前記第1の導電体
    膜からなるワード線を兼ねる複数のゲート電極を形成す
    る工程と、 前記ゲート電極,および前記フィールド酸化膜に自己整
    合的に、前記P型シリコン基板の表面に複数のN型ソー
    ス領域と複数のN型ドレイン領域とを形成する工程と、 全面に第2の絶縁膜を形成し、前記第2の絶縁膜を異方
    性エッチングにより除去して前記ソース領域側の前記ゲ
    ート電極上面の一部,並びに前記ソース領域を開口する
    複数の開口部を形成し、同時に、それぞれの前記ソース
    領域側の前記ゲート電極の側面に前記第2の絶縁膜から
    なるスペーサをそれぞれ形成する工程と、 全面にN型多結晶シリコン膜,所定膜厚の第1のシリコ
    ン酸化膜,所定膜厚のシリコン窒化膜,および第2のシ
    リコン酸化膜を形成し、フォトレジスト膜をマスクにし
    て前記第2のシリコン酸化膜,前記シリコン窒化膜,前
    記第1のシリコン酸化膜,前記N型多結晶シリコン膜,
    前記N型ソース領域,および前記P型シリコン基板を順
    次エッチングして、それぞれの前記ソース領域を貫通す
    る所定の深さの複数のU字型のトレンチを前記P型シリ
    コン基板の表面に形成する工程と、 前記フォトレジスト膜と前記第2のシリコン酸化膜とを
    順次除去し、熱酸化により前記N型多結晶シリコン膜の
    側面および前記トレンチのそれぞれの表面にシリコン酸
    化膜からなる所定膜厚の第3の絶縁膜を形成する工程
    と、 前記シリコン窒化膜,および前記第1のシリコン酸化膜
    を順次除去し、全面に第2の導電体膜を形成し、前記第
    2の導電体膜,および前記N型多結晶シリコン膜を順次
    エッチングして、それぞれの前記開口部を覆いそれぞれ
    の前記N型ソース領域の上面に直接に接続する前記N型
    多結晶シリコン膜からなる複数の第1のストレージ・ノ
    ード電極と、それぞれの前記第1のストレージ・ノード
    電極を覆い,前記第3の絶縁膜を介してそれぞれの前記
    トレンチ表面を覆う前記第2の導電体膜からなる複数の
    第2のストレージ・ノード電極とを形成する工程と、 全面に所定膜厚の誘電体膜と第3の導電体膜とを形成
    し、それぞれの前記N型ドレイン領域上の少なくともビ
    ット・コンタクト孔が形成される領域の前記第3の導電
    体膜,および前記誘電体膜を除去し、前記第3の導電体
    膜からなるセル・プレート電極を形成する工程と、 全面に層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜,前記第2
    の絶縁膜,および前記ゲート絶縁膜を順次除去してそれ
    ぞれの前記N型ドレイン領域に達する複数のビット・コ
    ンタクト孔を形成し、それぞれの前記ビット・コンタク
    ト孔を介してそれぞれの前記N型ドレイン領域に接続さ
    れる複数のビット線を形成する工程と、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. 【請求項6】 複数の前記トレンチを形成した後、前記
    フォトレジスト膜をマスクにした斜め回転イオン注入法
    により、それぞれの前記トレンチにより露出されたそれ
    ぞれの前記P型シリコン基板の表面に第2のP型チャネ
    ル・ストッパー領域を形成する工程を有することを特徴
    とする請求項5記載の半導体記憶装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記第1の絶縁膜がシリコン酸化膜から
    なり、前記第2の絶縁膜が気相成長法によるシリコン酸
    化膜からなることを特徴とする請求項5,あるいは請求
    項6記載の半導体記憶装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 P型シリコン基板の表面に選択的に第1
    のP型チャネル・ストッパー領域とフィールド酸化膜と
    からなる素子分離領域を形成し、前記素子分離領域に囲
    まれた前記P型シリコン基板の表面にゲート絶縁膜を形
    成する工程と、 全面に第1の導電体膜と第1の絶縁膜とを形成し、前記
    第1の絶縁膜と前記第1の導電体膜とを順次エッチング
    し、上面に前記第1の絶縁膜を有し,ワード線を兼ねる
    前記第1の導電体膜からなる複数のゲート電極を形成す
    る工程と、 前記ゲート電極,および前記フィールド酸化膜に自己整
    合的に、前記P型シリコン基板の表面に複数のN型ソー
    ス領域と複数のN型ドレイン領域とを形成する工程と、 全面に第2の絶縁膜を形成し、前記第2の絶縁膜を異方
    性エッチングにより除去して前記ソース領域側の前記ゲ
    ート電極上面の一部,並びに前記ソース領域を開口する
    複数の開口部を形成し、同時に、それぞれの前記ソース
    領域側の前記ゲート電極の側面に前記第2の絶縁膜から
    なるスペーサをそれぞれ形成する工程と、 全面にN型多結晶シリコン膜,所定膜厚の第1のシリコ
    ン酸化膜,所定膜厚のシリコン窒化膜,および第2のシ
    リコン酸化膜を形成し、フォトレジスト膜をマスクにし
    て前記第2のシリコン酸化膜,前記シリコン窒化膜,前
    記第1のシリコン酸化膜,前記N型多結晶シリコン膜,
    前記N型ソース領域,および前記P型シリコン基板を順
    次エッチングして、それぞれの前記ソース領域を貫通す
    る所定の深さの複数のU字型のトレンチを前記P型シリ
    コン基板の表面に形成する工程と、 前記フォトレジスト膜と前記第2のシリコン酸化膜とを
    順次除去し、熱酸化により前記N型多結晶シリコン膜の
    側面および前記トレンチのそれぞれの表面にシリコン酸
    化膜からなる所定膜厚の第3の絶縁膜を形成する工程
    と、 前記シリコン窒化膜,および前記第1のシリコン酸化膜
    を順次除去し、前記N型多結晶シリコン膜を選択的に除
    去してそれぞれの前記開口部を覆う領域の前記N型多結
    晶シリコン膜を残留形成し、前記N型多結晶シリコン膜
    からなるそれぞれの前記N型ソース領域の上面に直接に
    接続する複数の第1のストレージ・ノード電極を形成す
    る工程と、 全面に第2の導電体膜を形成し、前記第2の導電体膜を
    選択的にエッチングして、それぞれの前記第1のストレ
    ージ・ノード電極を覆い,前記第3の絶縁膜を介してそ
    れぞれの前記トレンチ表面を覆う前記第2の導電体膜か
    らなる複数の第2のストレージ・ノード電極とを形成す
    る工程と、 全面に所定膜厚の誘電体膜と第3の導電体膜とを形成
    し、それぞれの前記N型ドレイン領域上の少なくともビ
    ット・コンタクト孔が形成される領域の前記第3の導電
    体膜,および前記誘電体膜を除去し、前記第3の導電体
    膜からなるセル・プレート電極を形成する工程と、 全面に層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜,前記第2
    の絶縁膜,および前記ゲート絶縁膜を順次除去してそれ
    ぞれの前記N型ドレイン領域に達する複数のビット・コ
    ンタクト孔を形成し、それぞれの前記ビット・コンタク
    ト孔を介してそれぞれの前記N型ドレイン領域に接続さ
    れる複数のビット線を形成する工程と、を有することを
    特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 複数の前記トレンチを形成した後、前記
    フォトレジスト膜をマスクにした斜め回転イオン注入法
    により、それぞれの前記トレンチにより露出されたそれ
    ぞれの前記P型シリコン基板の表面に第2のP型チャネ
    ル・ストッパー領域を形成する工程を有することを特徴
    とする請求項8記載の半導体記憶装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記第1の絶縁膜がシリコン酸化膜か
    らなり、前記第2の絶縁膜が気相成長法によるシリコン
    酸化膜からなることを特徴とする請求項8,あるいは請
    求項9記載の半導体記憶装置の製造方法。
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