JPH0682799B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0682799B2
JPH0682799B2 JP60136922A JP13692285A JPH0682799B2 JP H0682799 B2 JPH0682799 B2 JP H0682799B2 JP 60136922 A JP60136922 A JP 60136922A JP 13692285 A JP13692285 A JP 13692285A JP H0682799 B2 JPH0682799 B2 JP H0682799B2
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groove
memory device
semiconductor memory
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film thickness
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英樹 伊東
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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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
    • H10B12/39DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench
    • H10B12/395DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench the transistor being vertical

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、高密度に集積し得るMOS型の半導体記憶装
置に関する。
(従来の技術) 第5図は従来のトランジスタ・ダイナミック型のMOS型
半導体記憶装置の例を示す断面図である。この第5図に
おいて、半導体基材6の表面に、ソース・ドレイン3、
トランスフアゲート絶縁膜5、トランスフアゲート電極
4よりなるトランジスタと、キヤパシタゲート絶縁膜
7、キヤパシタゲート電極8よりなるキヤパシタおよび
フイールド酸化膜9、およびチヤンネルストツプ不純物
拡散領域10よりなる素子分離領域を平面的に配置し、そ
の上に中間絶縁膜2を形成し、金属による配線1を行つ
て、構成されている。
また、その製造方法においては、トランジスタ・キヤパ
シタ素子分離領域のそれぞれを平面上に配置するため
に、ホトリソグラフイによる平面上の区域分けを行うも
のがあつた。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記従来のMOS型半導体記憶装置の構造
では、集積度を向上させる際に、キヤパシタの容量に下
限があるなど、機能的制限による面積縮小の限度があ
り、また、ホトリソグラフイ時の誤差に対する余裕など
の必要もあつた。
また、その製造方法においては、そのホトリソグラフイ
による区域分けが不可欠であつた。
そこで、たとえば、特公昭58-12739号公報に示されるよ
うに、キヤパシタの容量を増大すべく、いわゆるトレン
チセルが発明されるに及んでいる。
しかしながら、これは、キヤパシタンスの増大には効果
があるものの、集積度向上には必ずしも十分ではなかつ
た。
この発明は、前記従来技術がもつている問題点のうち、
ホトリソグラフイによる区域分けが必要な点と、集積度
向上に関して不十分な点について解決した半導体記憶装
置を提供するものである。
(問題点を解決するための手段) この発明は、半導体記憶装置において、半導体基板に溝
を形成し、この溝の側壁にMOS型半導体記憶装置を垂直
に形成したものである。
(作用) この発明は、以上のように半導体記憶装置を構成したの
で、トランジスタとキヤパシタが垂直方向に位置し、結
線部と素子分離領域の二つの部分のみが面積縮小を抑制
し、集積度向上阻害要因となるのみとなり、したがっ
て、前記問題点を解決できる。
(実施例) 以下、この発明の半導体記憶装置の実施例について図面
に基づき説明する。第1図はその一実施例の構成を示す
断面図である。この第1図において、第5図と同一部分
には同一符号が付されており、半導体基板6に掘られた
溝の側壁に従来のMOS型半導体記憶装置と等価な構造の
半導体記憶装置が垂直に構成されている。
この第1図において、個々の具体的な構成の説明は後に
述べる製造工程により明らかになるものであり、第2図
ないし第4図を併用して説明することにする。
第2図(a)はこの発明の半導体記憶装置の平面図であ
り、第2図(b)は第2図の(a)a-a′線の断面図、
第2図(c)は第2図(a)のb-b′線の断面図であ
る。
まず、第1図および第2図(a)ないし第2図(c)に
おいて、6は柱状の半導体基材であり、8はこの柱状基
材6周囲の溝内に設けられ、前記柱状基材6の下部から
中間部の側面とキヤパシタゲート絶縁膜7を挾んで対向
する面をもつキヤパシタゲート電極である。また、4
は、トランスフアゲート絶縁膜5および前記電極8表面
の層間絶縁膜12(第1図では図示せず)により前記電極
8および柱状基材6と絶縁され、柱状基材6の側面上部
を囲むように設けられたトランスフアゲート電極であ
る。また、9はフイールド酸化膜、10はチヤンネルスト
ップ不純物拡散領域、3はソース・ドレイン、2は中間
絶縁膜、1は配線である。
半導体基板6は図からも明らかなように、溝を格子状に
掘る(第1溝と第2溝を行列状に掘る)ことにより、柱
状となり、その上面形状は図示の実施例では、正方形で
あるが、長方形、円形のいずれであつてもよい。
この柱状の半導体基板6の配列は、縦方向間隔(第2溝
幅)をl、横方向間隔(第1溝幅)をw、トランスフア
ゲート電極厚をTとすると、T<l<2T<、3T<Wの関
係をもつている。
このように、柱状の半導体基板6の配列関係が異なるた
め、トランスフアゲート電極4が第2図(b)において
は、柱状の半導体基板6間で分離されており、また、第
2図(c)では分離されていない。
次に、第3図(a)ないし第3図(d)により、製造工
程を説明する。通常、半導体基材6に溝を掘る場合、半
導体基材6上にCVD法によりSiO2を成長させ、次に、ホ
トリソグラフイの手法を用いてSiO2をパターニングし、
そのSiO2をマスクとして、半導体基材6のエツチングが
行われる。
この後、チヤンネルストツプ不純物をイオン注入法によ
り拡散し、チヤンネルストツプ不純物拡散領域10を形成
し、減圧CVD法によるSiO2を柱状の半導体基材6の最大
間隔の半分から3分の2の厚さに成長させ、異方性エツ
チングにより、エツチバツクすることで、溝底部にSiO2
(フイールド酸化膜)9を堆積させる。
その後、第3図(b)に示すように、キヤパシタゲート
絶縁膜7を熱酸化などにより形成して、伝導性のあるポ
リシリコンを柱状半導体基材6の最大間隔の半分から3
分の2の厚さに成長させ、異方性エツチングによりエツ
チバツクしてキヤパシタゲート電極8を形成する。
その後、第3図(c)に示すように、ポリシリコンと半
導体基材6の酸化膜成長速度の差が大きい条件で、熱酸
化することにより、ポリシリコン表面に層間絶縁膜12を
半導体基材6の表面にトランスフアゲート絶縁膜5を形
成し、最小間隔の半分から3分の2の厚さに伝導性のあ
るポリシリコンを成長させ、トランスフアゲート電極4
を形成する。
この第3図(c)は第2図(a)のa-a′線の断面方向
に描かれているが、第2図のb-b′線の断面方向に描い
たのが第3図(c),(d)である。この第3図(d)
の状態に異方性エツチングを行い、第3図(c)におけ
る柱状の半導体基材6間のトランスフアゲート電極4を
分離し、その後、中間絶縁膜2、金属による配線1を行
うと、第2図(b)、第2図(c)に示す構造となる。
第3図(c)、第3図(d)の状態において、異方性エ
ツチングを行い、柱状の半導体基材6の間隔の差によ
り、第3図(d)でのトランスフアゲート電極4が柱状
の半導体基材6間で分離されず、第3図(c)における
トランスフアゲート電極4が柱状の半導体基材6で分離
されるのを第4図で示している。
この第4図(a)では、幅の異なる二つの溝をもつ柱状
の半導体基材6上に狭い方の溝幅の半分の厚さにポリシ
リコンを成長させてトランスフアゲート電極4を形成し
ている。
この第4図(a)より明らかなように、狭い方の溝はポ
リシリコンが充填されているのに対して、広い方の溝で
は、半導体基材6の表面に均一な厚みでポリシリコン膜
が成長している。
このため、最も溝の底面に近いポリシリコンの表面位置
は、狭い溝においては、溝開口部付近にあるのに対し
て、広い溝においては、ポリシリコン膜厚の分の高さし
かない。
したがつて、この状態に異方性エツチングを行うと、第
4図(b)のように、狭い方の溝にはポリシリコンが充
填され、広い溝では、底面のポリシリコンが除去され、
広い方の溝の壁面にポリシリコンが付着した状態とな
る。
このような半導体基板6の溝幅、ポリシリコン膜厚、異
方性エツチングの関係を用いて、トランスフアゲート電
極材料を用いて配線を行う。
(発明の効果) 以上詳細に説明したようにこの発明によれば、半導体基
材に溝を形成し、この溝の側壁に従来のMOS型半導体記
憶装置と等価な半導体記憶装置を形成するようにしたの
で、集積度向上の際の面積縮小の制限は金属の配線との
結線部と素子分離領域の二つの要素のみとなり、集積度
をより向上させることができる。
また、溝形成と金属の配線を除くすべての工程を自己整
合的とし得るから、ホトリソグラフイの工程が減少し、
したがつて、簡便に半導体記憶装置を形成できる。特に
この発明によれば溝幅を利用してトランスフアゲート電
極間の接続と分離が容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体記憶装置の一実施例の構成を
示す断面図、第2図(a)はこの発明の半導体記憶装置
の平面図、第2図(b)は第2図(a)のa-a′線の部
分の断面図、第2図(c)は第2図(a)のb-b′線の
部分の断面図、第3図(a)ないし第3図(d)はこの
発明の半導体記憶装置の製造工程を説明するための図、
第4図(a)ないし第4図(d)はこの発明の半導体記
憶装置におけるトランスフアゲート電極を形成するポリ
シリコンの溝の幅の相違による異方性エツチングを説明
するための図、第5図は従来のMOS型半導体記憶装置の
構成を示す断面図である。 1……配線、2……中間絶縁膜、3……ソース・ドレイ
ン、4……トランスフアゲート電極、5……トランスフ
アゲート絶縁膜、6……半導体基材、7……キヤパシタ
ゲート絶縁膜、8……キヤパシタゲート電極、9……フ
イールド酸化膜、10……チヤンネルストツプ不純物拡散
領域、11……結線部、12……層間絶縁膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】列方向に平行して延在する複数の第1溝
    と、行方向に平行して延在する複数の第2溝とからなる
    格子状溝によって分離された複数の柱状部を有する半導
    体基体と、 前記格子状溝内に設けられ、前記柱状部の側面の下部か
    ら中間部周囲に絶縁膜を介して対向する面を有する電極
    部であって、前記柱状部の側面との間でキャパシタを形
    成する前記電極部と、 前記電極部及び柱状部とは絶縁され、前記各柱状部側面
    上部を囲むように形成された所定膜厚のトランスファゲ
    ート電極とを有し、 前記第1溝の幅は、隣接するトランスファゲート電極間
    がその所定膜厚により接続しないように広く、前記第2
    溝の幅は、隣接するトランスファゲート電極間がその所
    定膜厚により接続する狭さであり、トランスファゲート
    が列方向に自己整合的に接続したことを特徴とした半導
    体記憶装置。
  2. 【請求項2】前記第1溝の幅は、前記トランスファゲー
    ト電極の前記所定膜厚の3倍より大きく、一方前記第2
    溝の幅は、前記所定膜厚より大きく、その2倍より小さ
    いことを特徴とした特許請求の範囲第1項記載の半導体
    記憶装置。
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