JPH0638485B2 - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JPH0638485B2
JPH0638485B2 JP58095727A JP9572783A JPH0638485B2 JP H0638485 B2 JPH0638485 B2 JP H0638485B2 JP 58095727 A JP58095727 A JP 58095727A JP 9572783 A JP9572783 A JP 9572783A JP H0638485 B2 JPH0638485 B2 JP H0638485B2
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semiconductor memory
insulating film
capacitor
transistor
film
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英夫 角南
理 大倉
喜久雄 楠川
正信 宮尾
光紀 蕨迫
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体メモリに係り、特に平面面積を増大する
ことなく大容量を実現し、大規模化に適する1トランジ
スタ型ダイナミツクランダムアクセスメモリに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory, and more particularly to a one-transistor type dynamic random access memory which realizes a large capacity without increasing a planar area and is suitable for a large scale.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

MOSダイナミツクメモリは1970年初頭に1Kbの
ダイナミツクランダムアクセスメモリ(以下dRAMと
略す)が発売されてから、3年に4倍の大規模化が達成
されてきた。しかるに、このメモリチツプを入れるパツ
ケージは、主に16ピンDIP(デユアルインランパツ
ケージ)が用いられてきており、チツプを入れるキヤビ
テイサイズも制限されていることから、メモリチツプも
4倍の大規模化に伴なつてもたかだか1.4倍程度にし
か増大していない。(またdRAMは大量に用いられる
ことから、コスト面でもチツプ増大をおさえる必要があ
る。)従つて、1記憶容量単位たる1ビツト分のメモリ
セル面積も大きく減少しており、4倍の大規模化に伴な
つて、約1/3に微小化している。キヤパシタ容量CはC
=εA/Ti(ここでε:絶縁膜の誘電率、A:キヤパ
シタ面積、Ti:絶縁膜厚)で表わされるので、面積A
が1/3になればεとTが同じである限りCもまた1/
3になる。記憶容量としての信号量Sは、貯えられる電
荷量Qに比例しており、QはCと記憶電圧Vとの
積であることから、Aが小さくなれば比例してQも小
さくなり、信号Sはそれに伴なつて小さくなる。
Since the introduction of a 1 Kb dynamic random access memory (hereinafter abbreviated as dRAM) at the beginning of 1970, the MOS dynamic memory has been quadrupled in size in three years. However, a 16-pin DIP (dual-in-run package) has mainly been used as a package for inserting this memory chip, and the size of the cavity for inserting the chip is also limited. At most, it has increased only 1.4 times. (In addition, since the dRAM is used in a large amount, it is necessary to reduce the cost in terms of cost.) Accordingly, the memory cell area for one bit, which is one storage capacity unit, is also greatly reduced, and is four times as large. As it becomes smaller, it is reduced to about 1/3. Capacitor capacity C is C
= ΕA / Ti (here, ε: dielectric constant of insulating film, A: capacitor area, Ti: insulating film thickness), so area A
Is 1/3, C is also 1 / so long as ε and T are the same.
It will be 3. The signal amount S as a storage capacity is proportional to the stored charge amount Q S , and since Q S is the product of C and the storage voltage V S , the smaller A is, the smaller Q S is. And the signal S becomes smaller accordingly.

雑音電圧をNとすれば信号対雑音比(S/N比)はSの
減少に伴なつて小さくなり、回路動作上大きな問題とな
る。従つて通常はAの減少分をTiの減少で補つてきて
おり、4Kb,16Kb,64KbとdRAMが大規模
化されるに伴ない、絶縁膜としてのSiO2膜の典型的
な厚さTiは、100nm,75nm,50nmと小さ
くなつてきた。
If the noise voltage is N, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) becomes smaller as S decreases, which is a serious problem in circuit operation. Therefore, the decrease in A is usually compensated for by the decrease in Ti, and with the increase in the size of 4Kb, 16Kb, 64Kb and dRAM, the typical thickness Ti of the SiO 2 film as an insulating film is increased. Has become as small as 100 nm, 75 nm and 50 nm.

さらに最近、パツケージなどに含まれる重金属(U,T
h等)から放射されるα粒子によつてSi基板内に約2
00fCの電荷が発生して、これが雑音となることが確
認され高信頼動作上信号量としての電荷もほぼ200f
C以下にすることが困難となつてきた。
More recently, heavy metals (U, T
(2) and the like are generated in the Si substrate by α particles emitted from
It has been confirmed that a charge of 00fC is generated, and that this becomes noise, and the charge as a signal amount is approximately 200f in terms of highly reliable operation.
It became difficult to make it C or less.

従つて絶縁膜をさらに加速して薄くすることが実行され
ており、この場合には絶縁膜の絶縁破壊が問題となつて
きた。SiO2膜の絶縁耐圧電界は、最大107V/cmで
あり、従つて10nmのSiO2膜は10V印加によつ
てほとんど永久破壊を起すか、あるいは劣化する。また
永久破壊を起さないまでも最大電界付近で使用すること
は、長期信頼上大きな問題である。
Therefore, further acceleration of the insulating film to reduce the thickness has been carried out, and in this case, dielectric breakdown of the insulating film has become a problem. Dielectric breakdown voltage field of the SiO 2 film is at most 10 7 V / cm, SiO 2 film of the slave connexion 10nm Whether causes little permanent damage Te cowpea to 10V is applied, or degraded. Further, it is a serious problem in terms of long-term reliability that it is used near the maximum electric field even if it does not cause permanent destruction.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的はこれらのメモリセルの微小化に伴なうα
粒子による擾乱、S/N比の悪化、絶縁耐圧の問題の深
刻化に対処し、メモリセルを微小化してもなお絶縁膜厚
を減少することなく、キヤパシタ面積Aを保つか、ある
いは増大できる方法を提供することである。
The object of the present invention is to reduce the size of α associated with miniaturization of these memory cells.
A method capable of maintaining or increasing the capacitor area A without reducing the insulating film thickness even if the memory cell is miniaturized, by coping with the disturbance due to particles, the deterioration of the S / N ratio, and the aggravation of the withstand voltage problem. Is to provide.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明の骨子は、SiO2等の絶縁膜上に形成されたキ
ヤパシタ電極を凹部のある形状(たとえばくし型状や、
孔や溝を形成したもの)にすることにより平面面積を増
大することなく電極面積を増大することにある。これに
より、絶縁膜を薄くしてその絶縁膜の破壊、劣化の恐れ
を増大させることなしに所望のキヤパシタ容量を得るこ
とができる。
The essence of the present invention is that a capacitor electrode formed on an insulating film such as SiO 2 has a recessed shape (for example, a comb shape,
By forming holes and grooves), it is possible to increase the electrode area without increasing the plane area. As a result, the desired capacitance can be obtained without making the insulating film thinner and increasing the risk of the insulating film being broken or deteriorated.

〔発明の実施例〕Example of Invention

第1図は1トランジスタ型dRAMメモリセルの構成図
を示すものであり、電荷を貯えるキヤパシタ1とスイツ
チトランジスタ2で構成され、スイツチトランジスタの
ドレインはビツト線3に接続されており、ゲートはワー
ド線4に接続されている。
FIG. 1 is a block diagram of a one-transistor type dRAM memory cell, which is composed of a capacitor 1 for storing charges and a switch transistor 2, the drain of the switch transistor is connected to a bit line 3, and the gate is a word line. 4 is connected.

このメモリセルは、キヤパシタ1に貯えた信号電荷をス
イツチトランジスタ2によつて読み出すことによつて動
作が行われる。実際にNビツトのメモリを構成するには
メモリアレーを形成するが大別して以下に述べる2つの
方法がある。
This memory cell operates by reading out the signal charge stored in the capacitor 1 by means of the switch transistor 2. In order to actually construct an N-bit memory, a memory array is formed, but there are roughly two methods described below.

第2図には信号を差動で増幅するセンスアンプ5に対
し、両側にビツト線3−1と3−2を配列するいわゆる
“開放ビツト線”構成を示す。これは1本のワード線4
−1に対して一方のビツト線3−1のみが電気的に交叉
しているものであり、ビツト線3−1と3−2の信号の
差をセンスアンプ5で検出するものである。
FIG. 2 shows a so-called "open bit line" configuration in which bit lines 3-1 and 3-2 are arranged on both sides of a sense amplifier 5 for differentially amplifying a signal. This is one word line 4
Only one bit line 3-1 is electrically crossed with respect to -1, and the difference between the signals on the bit lines 3-1 and 3-2 is detected by the sense amplifier 5.

第3図は他方の“折り返しビツト線”構成を示すもので
あり、センスアンプ5に接続されている二本のビツト線
3−1、3−2が平行に配列されており、一本のワード
線4−1が二本のビツト線3−1,3−2と交叉してい
る。
FIG. 3 shows the other "folded bit line" configuration, in which two bit lines 3-1 and 3-2 connected to the sense amplifier 5 are arranged in parallel and one word is formed. Line 4-1 intersects with two bit lines 3-1 and 3-2.

後述する本発明の実施例は主に折り返しビツト線構成の
場合を示すが、同様に開放ビツト線構成にも適用可能で
ある。
Although the embodiments of the present invention described later mainly show the case of the folded bit line structure, they can be similarly applied to the open bit line structure.

第2図と第3図に示すようにビツト線3−2の寄生容量
6の値をCとし、メモリセルのキヤパシタ1−2の値
をCとすれば、このメモリアレーの主要な性能指標の
一つがC/Cとなる。このメモリアレーのS/N比
はC/Cと一対一対応しており、メモリセルのキヤ
パシタの値を大きくすると同時に、ビツト線3の寄生容
量Cの値を小さくすることも同様にS/N比を向上す
ることになる。
As shown in FIGS. 2 and 3, if the value of the parasitic capacitance 6 of the bit line 3-2 is C D and the value of the capacitor 1-2 of the memory cell is C S , the main performance of this memory array is shown. One of the indexes is C S / C D. The S / N ratio of this memory array has a one-to-one correspondence with C S / C D, and it is also possible to increase the capacitance of the memory cell and at the same time decrease the parasitic capacitance C D of the bit line 3. The S / N ratio will be improved.

第4図に折り返しビツト線方式のメモリセルの平面の一
例を示す。通常100nm以上の厚いフイールド酸化膜
に囲まれた活性領域7の一部がキヤパシタを形成するた
め、プレート8で覆われている。スイツチトランジスタ
を形成する部分と、Si基板上のドレインヘビツト線電
極接続を行うコンタクト孔9の部分はプレート8が選択
的に除去されており、この部分にワード線4−1,4−
2が被着されて、スイツチトランジスタ2を形成してい
る。理解を助けるため第5図には、第4図のAA′断面
図を示す。
FIG. 4 shows an example of a plane of a folded bit line type memory cell. A part of the active region 7, which is usually surrounded by a thick field oxide film of 100 nm or more, forms a capacitor, and is therefore covered with a plate 8. The plate 8 is selectively removed from the portion forming the switch transistor and the portion of the contact hole 9 on the Si substrate for connecting the drain heavy line electrode, and word lines 4-1 and 4- are formed in this portion.
2 is deposited to form the switch transistor 2. To facilitate understanding, FIG. 5 shows a sectional view taken along the line AA 'of FIG.

以後説明の便のためトランジスタはnチヤネル型を用い
た例を示す。pチヤネル型にするには、一般にSi基板
と拡散層の導電型をそれぞれnチヤネルの場合と逆にす
ればよい。
For convenience of description, an example using an n-channel type transistor is shown below. In order to obtain the p-channel type, generally, the conductivity types of the Si substrate and the diffusion layer may be reversed from those of the n-channel type.

第5図に示した従来のメモリセルは、p型、10Ω−cm
程度のSi基板10上に、通常100〜1000nm厚程度の
フイールドSiO2膜11をSi34を熱酸化マスクと
して用いるいわゆるLOCOS法によつて選択的に被着す
る。この後リンやA添加した多結晶Si(以下poly S
iと略す)に代表されるプレート8を選択的に被着し、
このpoly Siのプレート8を酸化して、第1層間酸化膜
13を形成する。しかる後に、poly SiやMシリサイ
ド、あるいはリフラクトリー金属(MやW等)に代表
されるワード線4を被着し、リンやAをイオン打込み
すると、プレート8とワード線4の被着されていない活
性領域にnの拡散層15が形成されて、スイツチトラ
ンジスタ2のソースとドレインとなる。この後リンを含
んだいわゆるCVD法によるPSG(Phosoho Silicate
Glass)を200〜1000nm厚に被着して第2層間絶縁
膜14を形成しAl電極で代表されるビツト線3の拡散
層15への接続を行う部分にコンタクト孔9を形成して
ビツト線3を選択的に被着する。
The conventional memory cell shown in FIG. 5 is a p-type, 10 Ω-cm.
A field-effect SiO 2 film 11 having a thickness of about 100 to 1000 nm is selectively deposited on the Si substrate 10 of about 10 nm by the so-called LOCOS method using Si 3 N 4 as a thermal oxidation mask. Thereafter phosphorus and A S added polycrystalline Si (hereinafter poly S
a plate 8 represented by abbreviated i) is selectively attached,
The poly Si plate 8 is oxidized to form a first interlayer oxide film 13. Thereafter, deposited word line 4 typified by poly Si or M O silicide or refractory metal, (M O, W, etc.), the phosphorus or A S to the ion implantation, deposition of the plate 8 and the word lines 4 An n + diffusion layer 15 is formed in the active region which is not formed to serve as the source and drain of the switch transistor 2. After this, PSG (Phosoho Silicate) containing phosphorus by so-called CVD method
Glass) to a thickness of 200 to 1000 nm to form a second interlayer insulating film 14, and a contact hole 9 is formed at a portion for connecting the bit line 3 typified by an Al electrode to the diffusion layer 15. 3 is selectively applied.

このメモリセルにおいては、記憶容量となるキヤパシタ
1の領域16は第4図の斜線で示される部分であり、メ
モリセル自体が小さくなればまた領域16も小さくな
り、ゲート酸化膜12を薄くしない限り、前述したよう
にキヤパシタ容量Cが小さくなりメモリ動作上大きな
障害となる。
In this memory cell, the region 16 of the capacitor 1 which becomes the storage capacity is the shaded portion in FIG. 4, and the region 16 becomes smaller as the memory cell itself becomes smaller, unless the gate oxide film 12 is made thinner. As described above, the capacitance C S of the capacitor becomes small, which is a great obstacle to the memory operation.

上記説明では、便宜上、プレート8とワード線4(すな
わちスイツチトランジスタ2のゲート)下の絶縁膜は同
じSiO2膜12としたが、メモリセルのキヤパシタの
値Cを大きくすることを主目的とし、プレート8下の
絶縁膜は、SiO2とSi34のどちらか一方あるいは
両方を用いて1層〜3層構造の絶縁膜が用いられること
もある。
In the above description, the insulating film under the plate 8 and the word line 4 (that is, the gate of the switch transistor 2) is the same SiO 2 film 12 for the sake of convenience, but the main purpose is to increase the value C S of the capacitor of the memory cell. The insulating film below the plate 8 may be an insulating film having a one-layer to three- layer structure using one or both of SiO 2 and Si 3 N 4 .

本発明は従来の上記構造の欠点を補い、平面面積を拡大
することなくCを増大することを目的としている。
It is an object of the present invention to compensate for the drawbacks of the above-described conventional structure and increase C S without increasing the plane area.

以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。まず第6
図に本発明の1つの実施例の平面図を示す。第4図に示
した従来のメモリセルと対比して異なる点はキヤパシタ
領域がSi基板10表面上に形成されておらず、絶縁膜
上に被着されたキヤパシタ電極19とプレート8によつ
て構成されている点にある。第6図に示すAA断面図を
第7図に示す。この特徴はワード線4−1に対応する拡
散層15にキヤパシタ電極接続孔20を介してキヤパシ
タ電極19−1が接続されている。
The present invention will be described in detail below with reference to examples. First 6th
The figure shows a plan view of one embodiment of the invention. The difference from the conventional memory cell shown in FIG. 4 is that the capacitor region is not formed on the surface of the Si substrate 10 and is constituted by the capacitor electrode 19 and the plate 8 deposited on the insulating film. There is a point. A sectional view taken along the line AA shown in FIG. 6 is shown in FIG. This feature is that the capacitor electrode 19-1 is connected to the diffusion layer 15 corresponding to the word line 4-1 through the capacitor electrode connection hole 20.

またキヤパシタ電極19は第6図に示すごとく単純な長
方形形状ではなく、平面的に少なくとも一つ以上の凹部
を持つている。たとえば二つの凹部をもつくし形状のキ
ヤパシタ電極19の形状を第8図に示す。この凹部によ
つてキヤパシタ電極19の表面積が増大しメモリセルキ
ヤパシタの値Cもメモリセル平面寸法を拡大すること
なく増大することができ、S/N比の向上が得られる。
またくし形状のキヤパシタ電極19だけでなく第9図に
示すように中央に凹みを持つたキヤパシタ電極19でも
同様に表面積の増大に対応してCの増大を得ることが
できる。
Further, the capacitor electrode 19 does not have a simple rectangular shape as shown in FIG. 6, but has at least one recessed portion in a plane. For example, FIG. 8 shows the shape of the capacitor electrode 19 having two recesses and having a shape. Due to this recess, the surface area of the capacitor electrode 19 is increased, and the value C S of the memory cell capacitor can be increased without enlarging the plane dimension of the memory cell, and the S / N ratio can be improved.
Further, not only the comb-shaped capacitor electrode 19 but also the capacitor electrode 19 having a recess at the center as shown in FIG. 9 can similarly increase the C S corresponding to the increase in the surface area.

すなわち、キャパシタ電極19はSi半導体基板10の
主表面上で平面的に凹部を有した形状であり、またキャ
パシタ電極19は第8図および第9図に示すようにある
程度の厚さを有しており、凹部はキャパシタ電極19の
厚み方向に所定の深さで掘り込む如くに形成され、その
結果、凹部の側壁は半導体基板主表面と略垂直とされ、
メモリセルの平面寸法を増大することなく、キャパシタ
電極19とプレート8との間の容量を増大することがで
きる。
That is, the capacitor electrode 19 has a shape having a recess in plan view on the main surface of the Si semiconductor substrate 10, and the capacitor electrode 19 has a certain thickness as shown in FIGS. 8 and 9. The recess is formed so as to have a predetermined depth in the thickness direction of the capacitor electrode 19, and as a result, the sidewall of the recess is substantially perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate,
The capacitance between the capacitor electrode 19 and the plate 8 can be increased without increasing the planar size of the memory cell.

すなわち、キャパシタ電極19の凹部を上述の形状とす
ることによって、キャパシタ電極19に平面的に形成さ
れた凹部による電極の周辺距離の増大分と凹部の垂直な
側壁の深さとの積の分、キャパシタ電極19とプレート
8との対抗面積が増大し、平面寸法を増大することなく
メモリセルのメモリキャパシタの容量値Cを増大する
ことができる。
That is, by forming the concave portion of the capacitor electrode 19 in the above-described shape, the capacitor is divided by the product of the increase in the peripheral distance of the electrode due to the concave portion formed on the capacitor electrode 19 in a plane and the depth of the vertical side wall of the concave portion. The opposing area between the electrode 19 and the plate 8 is increased, and the capacitance value C S of the memory capacitor of the memory cell can be increased without increasing the plane size.

第6および第7図に示した本発明の実施例ではスイツチ
トランジスタ2のチヤネルはSi基板10上の表面上に
形成されているが、このスイツチトランジスタを絶縁膜
上に形成したSi結晶いわゆるSOI(Silicon On Ins
ulaton)上に形成することができる。第10図および第
11図に本発明の他の実施例を示す。
In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 6 and 7, the channel of the switch transistor 2 is formed on the surface of the Si substrate 10. However, a Si crystal in which the switch transistor is formed on an insulating film, a so-called SOI ( Silicon On Ins
ulaton). 10 and 11 show another embodiment of the present invention.

本実施例は、スイツチトランジスタとキヤパシタ領域1
6を共にSi基板10上に形成した基板上絶縁膜17上
に形成したSi結晶、望むらくは単結晶内に形成する。
これによつて、たとえばSi基板内にα線や欠陥等によ
つて発生する雑音としてのキヤリヤの影響をうけない。
In this embodiment, the switch transistor and the capacitor region 1
6 are both formed in a Si crystal formed on the substrate insulating film 17 formed on the Si substrate 10, preferably a single crystal.
As a result, the carrier is not affected by noise as noise generated by, for example, α-rays or defects in the Si substrate.

以下本発明にかかる半導体メモリの製造工程を詳細に記
す。まず第12図に示すように、nあるいはp型のSi
基板10に10〜1000nm厚のSiO2膜あるいはSi3
4膜の単層や多層膜17を全面に被着する。この後、
全体に無定形や多結晶Siあるいは一部単結晶化したS
iを100〜1000nm程度によく知られたSiH4やSiH2Cl
2ガス等を用いて被着する。この後、Si基板10全体
を、室温から1000℃の所定の温度に保つておき、CW−
Arレーザーを用いて5〜10Wのエネルギーで15〜
30μmφのスポツトを、10〜50cm/secの走査速
度で上記の多結晶Si膜表面全体に照射すると、絶縁膜
上エピタキシヤル層(SOI層)27を得る。
The manufacturing process of the semiconductor memory according to the present invention will be described in detail below. First, as shown in FIG. 12, n or p type Si
The substrate 10 has a SiO 2 film or Si 3 film with a thickness of 10 to 1000 nm.
A single layer of N 4 film or a multilayer film 17 is deposited on the entire surface. After this,
Amorphous or polycrystalline Si as a whole or S that is partly single crystallized
i of 100 to 1000 nm is well known SiH 4 and SiH 2 Cl
2 Adhere using gas. After that, the entire Si substrate 10 is kept at a predetermined temperature from room temperature to 1000 ° C., and CW-
15 ~ with energy of 5 ~ 10W using Ar laser
When the spot of 30 .mu.m.phi. Is irradiated on the entire surface of the above-mentioned polycrystalline Si film at a scanning speed of 10 to 50 cm / sec, an epitaxial layer (SOI layer) 27 on the insulating film is obtained.

ここでは、いわゆるCWレーザーを用いたレーザーアニ
ールを用いた例を示したが、最終的にはスイツチトラン
ジスタ2のチヤネル部24が単結晶となるだけでよく、
レーザーアニール法以外にも、カーボンヒータを用いた
アニール、電子線を用いたアニール等いずれの方法も用
いることができる。
Here, an example in which laser annealing using a so-called CW laser is used is shown, but in the end, the channel portion 24 of the switch transistor 2 only needs to be a single crystal,
Besides the laser annealing method, any method such as annealing using a carbon heater or annealing using an electron beam can be used.

第12図には示していないが、SOI構造のSi膜の一
部をSi基板10に接触しておくと、単結晶化が容易に
行えるので利点が大きい。
Although not shown in FIG. 12, if a part of the Si film having the SOI structure is brought into contact with the Si substrate 10, single crystallization can be easily performed, which is a great advantage.

本発明では、絶縁膜上に単結晶Siを成長する方法は限
定しない。
In the present invention, the method of growing single crystal Si on the insulating film is not limited.

その後第13図に示すようによく知られたホトリソグラ
フイなどによつて、少なくともスイツチトランジスタを
形成する部分を残すようにエツチングして、不必要なS
OI層を除去する。
After that, as shown in FIG. 13, etching is performed by well-known photolithography so that at least a portion forming a switch transistor is left, and unnecessary S is removed.
Remove the OI layer.

このエツチングは、Siをエツチングするあらゆる方法
を用いることができる。HF−HNO系の溶液エツチ
ング、CFやSFガス等を主成分とするプラズマエ
ツチング、あるいは特に(111)面のエツチング速度が
遅いKOHやヒドラジン等を用いた異方性エツチングを
行うことができる。特にこの異方性エツチングは、SO
I層17の上面が(100)面であるときには、約55度
((100)面と(111)面のなす角度)で、下端の広い台
型に形成されるので、なだらかなSOI層の端部となり、
その上に被着される種々の膜の形成が容易となる利点を
有する。
For this etching, any method of etching Si can be used. Solution etching of HF-HNO 3 system, plasma etching having CF 4 or SF 6 gas as a main component, or anisotropic etching using KOH or hydrazine having a slow (111) plane etching speed can be performed. it can. Especially, this anisotropic etching is
When the upper surface of the I layer 17 is the (100) plane, it is formed into a trapezoid with a wide lower end at an angle of about 55 degrees (the angle formed by the (100) plane and the (111) plane). Part of the
It has an advantage that various films deposited thereon can be easily formed.

またSOI層がnチヤネルトランジスタ形成に適合する
ようにイオン打込み法とアニール法で抵抗率1〜20Ω
−cmをもつようにしておく。
Further, the SOI layer has a resistivity of 1 to 20 Ω by the ion implantation method and the annealing method so that it is suitable for forming an n-channel transistor.
Be sure to have −cm.

その後キヤパシタ電極となるべき部分にAやリンをイ
オン打込みや熱拡散法でキヤパシタ電極19を形成して
おく。
Previously forming a Kiyapashita electrode 19 A S and phosphorus ion implantation and thermal diffusion in subsequent portions to be Kiyapashita electrode.

その後SiO2やSi3N4の単層あるいはそれらの複合膜、あ
るいはTa2O5等で代表されるキヤパシタ絶縁膜18を被
着する。
After that, a single layer of SiO 2 or Si 3 N 4 , a composite film thereof, or a capacitor insulating film 18 typified by Ta 2 O 5 is deposited.

さらにAやリンを添加した多結晶Siのプレート8を
選択的に被着し800〜1100℃の乾燥あるいは湿式酸化
法で酸化し、100〜200nmの第1層間絶縁膜13
を形成する。
Further, a plate 8 of polycrystalline Si added with AS or phosphorus is selectively deposited and oxidized by a dry or wet oxidation method at 800 to 1100 ° C. to form a first interlayer insulating film 13 of 100 to 200 nm.
To form.

その後すでに第11図に示したように、スイツチトラン
ジスタ2を形成すべき部分に10〜50nm厚のゲート
酸化膜12を形成しさらにその上にpoly SiやMシリ
サイド、あるいはM、W等のゲート(ワード線4)を
被着する。その後イオン打込み法でA等を打込み、n
拡散層15を形成する。
Then, as already shown in FIG. 11, Sui Tutsi in part to form the transistor 2 to form a gate oxide film 12 of 10~50nm thickness more poly Si or M O silicide thereon or M O, such as W, The gate (word line 4) is deposited. Implanted A S like in the subsequent ion implantation, n
A + diffusion layer 15 is formed.

さらにCVDPSGで代表される第2層間絶縁膜14を被着し
てn拡散層15へのコンタクト孔9を形成し、Alに
代表されるビツト線3を被着する。
Further, a second interlayer insulating film 14 typified by CVDPSG is deposited to form a contact hole 9 to the n + diffusion layer 15, and a bit line 3 typified by Al is deposited.

このようにすることによつて、キヤパシタ1は、キヤパ
シタ絶縁膜18とそれをはさんだ二つの電極すなわちキ
ヤパシタ電極19とプレート8によつて形成される。
By doing so, the capacitor 1 is formed by the capacitor insulating film 18, two electrodes sandwiching the capacitor insulating film 18, that is, the capacitor electrode 19 and the plate 8.

またプレート電極19の平面形状はすでに第8図,第9
図に示したものと同様である。
Further, the planar shape of the plate electrode 19 is already shown in FIGS.
It is similar to that shown in the figure.

本実施例は全面のSOI部の所望の部分を単結晶化した
のち不用の部分を除去したが、全面に多結晶Siを被着
し、まず不用の部分を除去した後、前述したレーザーア
ニール等によつて所望の部分を単結晶化することも同様
に実施可能である。
In this embodiment, the desired portion of the SOI portion on the entire surface is monocrystallized and the unnecessary portion is removed. However, polycrystalline Si is deposited on the entire surface, and the unnecessary portion is removed first, and then the above-mentioned laser annealing or the like is performed. It is also possible to crystallize a desired portion into a single crystal.

また本実施例は、不用のSOI部を除去する方法を用い
たが、第14図に示す本発明の他の実施例のように、不
用の部分の一部を酸化膜に変える方法がある。すなわ
ち、必要な部分に1〜50nm厚の下敷SiO2膜を形成
し、さらに50〜200nm圧のLOCOSマスクSi3N4膜を
選択的に被着する。
Further, although the method of removing the unnecessary SOI portion is used in the present embodiment, there is a method of changing a part of the unnecessary portion to an oxide film as in another embodiment of the present invention shown in FIG. That is, an underlying SiO 2 film having a thickness of 1 to 50 nm is formed in a necessary portion, and a LOCOS mask Si 3 N 4 film having a pressure of 50 to 200 nm is selectively deposited.

その後に示すように800〜1100℃の湿式酸化を行い、
所望のSOIフイールド酸化膜21を得る。このときS
OIフイールド酸化膜21が、SOI層23をすべてSi
O2膜にかえない場合には、よく知られたLOCOS法と同様
に、通常Si3N4膜をマスクとして、Boronをイオン打込み
し、チヤネルストツパーとすることが行われる。その後
Si3N4膜とSiO2膜を除去すると、第14図に示すような
構造が得られる。本実施例は不用のSOI層を酸化膜に
かえるため、不用のSOI層を除去する場合より段差が
小さく、その上に被着する種々の膜の形成に有利なばか
りでなく、フイールドSiO2膜32があるため、下地のプ
レート8や、Si基板10との間の寄生容量が小さくな
る利点を有する。
Wet oxidation at 800-1100 ° C as shown below
A desired SOI field oxide film 21 is obtained. At this time S
The OI field oxide film 21 covers the entire SOI layer 23 with Si.
When the O 2 film is not used, Boron is ion-implanted into a channel stopper by using the Si 3 N 4 film as a mask, as in the well-known LOCOS method. afterwards
By removing the Si 3 N 4 film and the SiO 2 film, a structure as shown in FIG. 14 is obtained. In this embodiment, since the unnecessary SOI layer is replaced with an oxide film, the step is smaller than the case where the unnecessary SOI layer is removed, which is advantageous not only for forming various films deposited thereon, but also for the field SiO 2 film. Since there is 32, there is an advantage that the parasitic capacitance between the underlying plate 8 and the Si substrate 10 becomes small.

また本発明のキヤパシタ電極19はプレート8との対向
部でキヤパシタを構成するが、基板上絶縁膜17を薄く
すればSi基板10との間のキヤパシタが付加され一層
を増大することができる。この場合キヤパシタ電極
19が正電圧となつたときに、Si基板表面上に反転層
や空乏層が形成されてキヤパシタ増大効果を減じないよ
うに、Si基板10のp型の抵抗率を極めて低くする
か、あるいはn型としておけばよい。
Further, the capacitor electrode 19 of the present invention constitutes a capacitor at the portion facing the plate 8. However, if the insulating film 17 on the substrate is thinned, the capacitor with the Si substrate 10 can be added to further increase C S. . In this case, the p-type resistivity of the Si substrate 10 is made extremely low so that an inversion layer and a depletion layer are not formed on the surface of the Si substrate and the effect of increasing the capacitance is reduced when the capacitor electrode 19 has a positive voltage. Alternatively, it may be of n-type.

また、本発明は冒頭にも述べたように、nチヤネル型M
OSトランジスタを用いて説明したが、pチヤネル型に
するにはすべての不純物の導電型を逆にする不純物を用
いることで達成できる。リンやAはBやAlに、Bは
リン,A,Sbなどに置換すればよい。
In addition, the present invention, as described at the beginning, has an n-channel type M.
Although the description has been made using the OS transistor, the p-channel type can be achieved by using impurities that reverse the conductivity types of all the impurities. Phosphorus or A S may be replaced with B or Al, and B may be replaced with phosphorus, A S , Sb, or the like.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、小さなメモリセルでキヤパシタ容量C
を増大することができる。
According to the present invention, the capacitance C of the capacitor can be reduced with a small memory cell.
S can be increased.

α線によるダイナミツクメモリの誤動作は、Cが10
%増加しても1桁以上改善される場合が多いので、C
の2倍以上の増加はその規模のメモリの信頼性を上昇す
るばかりでなく、さらに大規模のメモリ実現を可能とす
る。
malfunction of Dyna honey click memory by α-rays, C S is 10
Even if it increases by%, it is often improved by one digit or more, so C S
More than double, not only increases the reliability of the memory of that scale, but also enables realization of a larger scale memory.

また本発明は構造上、α線によつてSi基板内に発生す
る大量の電子−正孔対は、直接キヤパシタ電極に流入す
ることが極めて少なく、特にSOIを用いたものでは全く
流入しないので特にα線に対して強い特長を有する。
Further, in the present invention, a large amount of electron-hole pairs generated in the Si substrate due to α rays rarely directly flow into the capacitor electrode, and particularly in the case of using SOI, it does not flow at all. It has strong characteristics against α rays.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図〜第5図は従来のメモリセルを説明する図、第6
図〜第14図はそれぞれ本発明の実施例を示す図であ
る。 1……キヤパシタ、2……スイツチトランジスタ、3…
…ビツト線、4……ワード線、5……センスアンプ、6
……寄生容量、7……活性領域、8……プレート、9…
…コンタクト孔、10……Si基板、11……フイール
ド酸化膜、12……ゲート酸化膜、13……第1層間絶
縁膜、14……第2層間絶縁膜、15……拡散層、16
……キヤパシタ領域、17……基板上絶縁膜、18……
キヤパシタ絶縁膜、19……キヤパシタ電極、20……
キヤパシタ電極接続孔、21……SOIフイールド酸化
膜、23……SOI部、24……トランジスタチヤネル
部。
1 to 5 are views for explaining a conventional memory cell, and FIG.
FIG. 14 to FIG. 14 are views showing an embodiment of the present invention. 1 ... Capacitor, 2 ... Switch transistor, 3 ...
... bit line, 4 ... word line, 5 ... sense amplifier, 6
... parasitic capacitance, 7 ... active area, 8 ... plate, 9 ...
Contact hole, 10 Si substrate, 11 field oxide film, 12 gate oxide film, 13 first interlayer insulating film, 14 second interlayer insulating film, 15 diffusion layer, 16
...... Capacitor area, 17 ...... Insulating film on the substrate, 18 ......
Capacitor insulating film, 19 ... Capacitor electrode, 20 ...
Capacitor electrode connection hole, 21 ... SOI field oxide film, 23 ... SOI part, 24 ... Transistor channel part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠川 喜久雄 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宮尾 正信 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 蕨迫 光紀 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−19820(JP,A) 特開 昭54−54588(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kikuo Kusukawa 1-280 Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Masanobu Miyao 1-280 Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Hitachi Co., Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Mitsunori Warabi, 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji City, Tokyo Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP 55-19820 (JP, A) JP 54-54588 ( JP, A)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板と、 該半導体基板表面に形成された所望の形状を有する第1
の絶縁膜と、 該基板上に形成され、ゲート電極を備えた電界効果トラ
ンジスタからなるスイッチング素子と、 上記トランジスタのドレインに電気的に接続されたビッ
ト線と、 上記トランジスタのゲート電極に電気的に接続されたワ
ード線と、 上記第1の絶縁膜上に形成され、上記トランジスタのソ
ースに電気的に接続されたキャパシタ電極と該キャパシ
タ電極表面に形成された第2の絶縁膜と該第2の絶縁膜
表面に形成されたプレートとを有する半導体メモリにお
いて、上記キャパシタ電極は上記半導体基板の主表面上
で所定の厚みを有するとともに少なくともその中央部に
凹部が形成され、その結果、上記中央部の上記凹部の側
壁は上記半導体基板の主表面と略垂直とされ、上記略垂
直な上記側壁にもキャパシタが形成されることを特徴と
する半導体メモリ。
1. A semiconductor substrate and a first shape having a desired shape formed on a surface of the semiconductor substrate.
An insulating film, a switching element formed on the substrate and formed of a field effect transistor having a gate electrode, a bit line electrically connected to the drain of the transistor, and a gate electrode of the transistor electrically connected to the bit line. The connected word line, the capacitor electrode formed on the first insulating film and electrically connected to the source of the transistor, the second insulating film formed on the surface of the capacitor electrode, and the second insulating film. In a semiconductor memory having a plate formed on the surface of an insulating film, the capacitor electrode has a predetermined thickness on the main surface of the semiconductor substrate and has a recess formed in at least the central portion thereof. A sidewall of the recess is substantially vertical to the main surface of the semiconductor substrate, and a capacitor is formed on the sidewall that is substantially vertical. And semiconductor memory.
【請求項2】上記第2の絶縁膜は、単層膜からなること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体メモ
リ。
2. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the second insulating film is a single layer film.
【請求項3】上記第2の絶縁膜は、多層膜からなること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体メモ
リ。
3. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the second insulating film is a multilayer film.
【請求項4】上記多層膜は、SiOを含む3層膜であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の半導体
メモリ。
4. The semiconductor memory according to claim 3, wherein the multilayer film is a three-layer film containing SiO 2 .
【請求項5】上記キャパシタ電極は、多結晶Siからな
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4項の
何れかに記載の半導体メモリ。
5. The semiconductor memory according to any one of claims 1 to 4, wherein the capacitor electrode is made of polycrystalline Si.
【請求項6】上記ワード線は、多結晶SiやMoシリサ
イドあるいはリフラクトリー金属からなり、上記ビット
線はAlからなることを特徴とする特許範囲第1項乃至
第5項の何れかに記載の半導体メモリ。
6. The semiconductor according to claim 1, wherein the word line is made of polycrystalline Si, Mo silicide or refractory metal, and the bit line is made of Al. memory.
【請求項7】上記キャパシタ電極に設けられた凹みの数
は2であることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
第6項の何れかに記載の半導体メモリ。
7. The semiconductor memory according to any one of claims 1 to 6, wherein the number of recesses provided in the capacitor electrode is two.
【請求項8】上記トランジスタは、上記第1の絶縁膜上
に形成された単結晶半導体表面に形成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第7項の何れかに
記載の半導体メモリ。
8. The transistor according to any one of claims 1 to 7, wherein the transistor is formed on a surface of a single crystal semiconductor formed on the first insulating film. Semiconductor memory.
【請求項9】上記半導体メモリは、折り返しビット線方
式に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項乃至第8項の何れかに記載の半導体メモリ。
9. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the semiconductor memory is formed in a folded bit line system.
【請求項10】上記半導体メモリは、開放ビット線方式
に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項乃至第8項の何れかに記載の半導体メモリ。
10. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the semiconductor memory is formed in an open bit line system.
9. The semiconductor memory according to any one of items 8 to 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930007522B1 (en) * 1985-03-08 1993-08-12 가부시끼 가이샤 히다찌세이사꾸쇼 Semiconductor memory using a trench capacitor
JP2672810B2 (en) * 1986-02-05 1997-11-05 シャープ株式会社 Semiconductor integrated circuit device
JP2610257B2 (en) * 1986-02-05 1997-05-14 テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド Integrated circuit device
KR100702355B1 (en) * 2000-08-30 2007-04-04 마이크론 테크놀로지, 인크 Semiconductor memory having dual port cell supporting hidden refresh
US6974744B1 (en) 2000-09-05 2005-12-13 Marvell International Ltd. Fringing capacitor structure
US6980414B1 (en) 2004-06-16 2005-12-27 Marvell International, Ltd. Capacitor structure in a semiconductor device
DE10248722A1 (en) * 2002-10-18 2004-05-06 Infineon Technologies Ag Integrated circuit arrangement with capacitor and manufacturing process

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5519820A (en) * 1978-07-27 1980-02-12 Nec Corp Semiconductor device
JPS5824022B2 (en) * 1979-10-17 1983-05-18 沖電気工業株式会社 Manufacturing method of MOS type semiconductor memory device

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