JPH07176628A - Semiconductor memory and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor memory and fabrication thereof

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JPH07176628A
JPH07176628A JP6146650A JP14665094A JPH07176628A JP H07176628 A JPH07176628 A JP H07176628A JP 6146650 A JP6146650 A JP 6146650A JP 14665094 A JP14665094 A JP 14665094A JP H07176628 A JPH07176628 A JP H07176628A
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capacitor
trench
memory cell
insulating film
forming
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毅司 浜本
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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor memory having NAND cell structure in which sufficient storage capacity can be obtained without increasing the level difference from underlying layer when a bit line is formed. CONSTITUTION:In a dynamic semiconductor memory comprising a memory cell group (NAND cell) wherein a plurality of MOS transistors are formed, while connected in series, in the memory cell region of a semiconductor substrate and a capacitor is connected with the source side of each transistor, the capacitor of the memory cell comprises a trench 5 made in the memory cell region and a diffusion layer 2, i.e., a charge storage layer, formed on the inner wall of the trench 5. A capacitor electrode 6 is formed by filling the trench 5 through a capacitor insulating film 3 except the region on the surface of substrate where the MOS transistor is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に係わ
り、特にダイナミック型半導体記憶装置(DRAM)の
メモリセル構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a memory cell structure of a dynamic semiconductor memory device (DRAM).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、MOSトランジスタを複数個直列
に接続し、これらのMOSトランジスタの各ソース(或
いはドレイン)にそれぞれ情報記憶用キャパシタを接続
したNAND型のメモリセル構造が提案されている。こ
のメモリセル構造を、図23に示す。図中の101は基
板、103はフィールド酸化膜、106はキャパシタ電
極、107はゲート酸化膜、108はゲート電極(ワー
ド線)、109はソース・ドレイン領域、111はビッ
ト線コンタクト、112は層間絶縁膜、113はビット
線、121はキャパシタ絶縁膜、122はプレート電極
である。
2. Description of the Related Art In recent years, a NAND-type memory cell structure has been proposed in which a plurality of MOS transistors are connected in series and an information storage capacitor is connected to each source (or drain) of these MOS transistors. This memory cell structure is shown in FIG. In the figure, 101 is a substrate, 103 is a field oxide film, 106 is a capacitor electrode, 107 is a gate oxide film, 108 is a gate electrode (word line), 109 is a source / drain region, 111 is a bit line contact, 112 is interlayer insulation. A film, 113 is a bit line, 121 is a capacitor insulating film, and 122 is a plate electrode.

【0003】このアレイ方式は、直列接続されたメモリ
セル群の1つにつき1つのビット線コンタクトで済むた
め、MOSトランジスタを複数個直列に接続しない場合
に比べて、ビット線のコンタクト111が少なくなり、
セル面積が小さくなるという利点がある。
In this array method, since one bit line contact is required for each memory cell group connected in series, the number of bit line contacts 111 is smaller than in the case where a plurality of MOS transistors are not connected in series. ,
There is an advantage that the cell area becomes small.

【0004】しかしながら、この種のメモリセル構造に
あっては次のような問題があった。即ち、用いるセルが
スタック型セルであり、またセル面積が少ないため、必
要な蓄積容量を得るには、キャパシタを極めて高く形成
せざるを得ない。このため、ビット線等の上層配線を形
成する時における下地段差は、1μm以上と極めて大き
な段差となり、上層配線の加工が極めて困難であった。
However, this type of memory cell structure has the following problems. That is, since the cell used is a stack type cell and the cell area is small, the capacitor must be formed extremely high in order to obtain the required storage capacity. Therefore, when forming the upper layer wiring such as the bit line, the step difference in the underlying layer is as large as 1 μm or more, which makes it extremely difficult to process the upper layer wiring.

【0005】また、図24にトレンチ型キャパシタを用
いたNAND型メモリセル構造の従来例を示す。図中の
133はp+ 型シリコン基板、134はp型エピタキシ
ャル層、135は蓄積電極、136,137はn型拡散
層、138は側壁コンタクトである。このメモリセル構
造は、トレンチ型キャパシタを用いているため、深いト
レンチを形成することにより充分な蓄積容量を容易に得
ることができる、という長所がある。
Further, FIG. 24 shows a conventional example of a NAND type memory cell structure using a trench type capacitor. In the figure, 133 is ap + type silicon substrate, 134 is a p type epitaxial layer, 135 is a storage electrode, 136 and 137 are n type diffusion layers, and 138 is a sidewall contact. Since this memory cell structure uses a trench type capacitor, it has an advantage that a sufficient storage capacity can be easily obtained by forming a deep trench.

【0006】しかしながら、この種のメモリセル構造に
おいては次のような問題があった。即ち、用いるトラン
ジスタが縦型MOSトランジスタのため、RIE(Reac
tiveIon Etching)で形成したトレンチ側面をチャネル
領域として用いることになる。そのため、ゲート絶縁膜
の絶縁特性又はトランジスタ特性がRIE時にトレンチ
側面に形成されたダメージ層の影響を受ける可能性があ
った。
However, this type of memory cell structure has the following problems. That is, since the transistor used is a vertical MOS transistor, RIE (Reac
The side surface of the trench formed by tiveIon etching is used as the channel region. Therefore, the insulation characteristics or the transistor characteristics of the gate insulating film may be affected by the damaged layer formed on the side surface of the trench during RIE.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、MO
Sトランジスタを直列接続したNAND型のメモリセル
構造においては、高集積化に際して十分な蓄積容量を得
るのが困難であり、しかもビット線等の上層配線を形成
する時の下地段差が極めて大きく、加工が困難であると
いう問題があった。
As described above, the conventional MO
In a NAND-type memory cell structure in which S transistors are connected in series, it is difficult to obtain a sufficient storage capacity at the time of high integration, and the step difference in the underlying layer when forming an upper layer wiring such as a bit line is extremely large. There was a problem that it was difficult.

【0008】また、トレンチ型セルを用いたNAND型
メモリセル構造では、ゲート絶縁膜特性及びトランジス
タ特性がトレンチ側面のダメージ層の影響を受ける可能
性があるという問題があった。
Further, in the NAND type memory cell structure using the trench type cell, there is a problem that the gate insulating film characteristic and the transistor characteristic may be influenced by the damage layer on the side surface of the trench.

【0009】本発明は、上記の問題点を解決すべくなさ
れたもので、その目的とするところは、ビット線等の上
層配線を形成する時の下地段差を大きくすることなく、
十分な蓄積容量を得ることができ、かつゲート絶縁膜特
性及びトランジスタ特性がトレンチ側面のダメージ層の
影響を受けないNANDセル構造の半導体記憶装置を提
供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to increase the underlying step when forming an upper layer wiring such as a bit line.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device having a NAND cell structure which can obtain a sufficient storage capacity and whose gate insulating film characteristics and transistor characteristics are not affected by the damage layer on the side surface of the trench.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、大きな
蓄積容量を得るために、トレンチ内にキャパシタ絶縁膜
を介してキャパシタ電極が埋め込まれたMOSキャパシ
タを情報記憶用キャパシタとし、さらにMOSトランジ
スタをトレンチ側面ではなくシリコン基板上面に形成す
ることにある。
In order to obtain a large storage capacity, the essence of the present invention is to use a MOS capacitor having a capacitor electrode embedded in a trench via a capacitor insulating film as an information storage capacitor, and further to form a MOS transistor. Is formed on the upper surface of the silicon substrate, not on the side surface of the trench.

【0011】即ち、本発明(請求項1)は、半導体基板
のメモリセル領域に複数個のMOSトランジスタを直列
接続して形成し、各々のトランジスタにそれぞれキャパ
シタを接続したメモリセル群を有する半導体記憶装置に
おいて、キャパシタは、メモリセル領域に形成されたト
レンチと、このトレンチ内壁に形成されMOSトランジ
スタに接続された拡散層からなる電荷蓄積層と、トレン
チ内にキャパシタ絶縁膜を介して埋め込み形成され、か
つ基板表面の少なくともMOSトランジスタ形成領域を
除いて形成されたキャパシタ電極とからなることを特徴
とする。
That is, the present invention (claim 1) is a semiconductor memory having a memory cell group in which a plurality of MOS transistors are connected in series in a memory cell region of a semiconductor substrate and a capacitor is connected to each transistor. In the device, the capacitor is formed by forming a trench formed in the memory cell region, a charge storage layer formed on the inner wall of the trench and formed of a diffusion layer connected to the MOS transistor, and embedded in the trench via a capacitor insulating film. And a capacitor electrode formed on the surface of the substrate except at least the MOS transistor formation region.

【0012】また、本発明(請求項2)は、半導体基板
のメモリセル領域に複数個のMOSトランジスタを直列
接続して形成し、各々のトランジスタにそれぞれキャパ
シタを接続したメモリセル群を有する半導体記憶装置に
おいて、キャパシタは、メモリセル領域に形成されたト
レンチと、このトレンチ内壁に形成された拡散層からな
る電荷蓄積層と、トレンチ内にキャパシタ絶縁膜を介し
て埋め込み形成され、かつ基板表面の少なくともMOS
トランジスタ形成領域を除いて形成されたキャパシタ電
極とからなり、MOSトランジスタは、トレンチ間にゲ
ート電極が形成され、トレンチ内壁に形成された拡散層
をソース・ドレインとするものであることを特徴とす
る。
Further, the present invention (claim 2) is a semiconductor memory having a memory cell group in which a plurality of MOS transistors are connected in series in a memory cell region of a semiconductor substrate and a capacitor is connected to each transistor. In the device, the capacitor includes a trench formed in a memory cell region, a charge storage layer formed of a diffusion layer formed on the inner wall of the trench, a trench embedded in the trench through a capacitor insulating film, and at least a substrate surface. MOS
The MOS transistor includes a capacitor electrode formed excluding the transistor formation region, and a MOS transistor is characterized in that a gate electrode is formed between trenches and a diffusion layer formed on the inner wall of the trench is used as a source / drain. .

【0013】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) キャパシタ電極がフィールドプレートとなり隣接す
るメモリセル群間の素子分離を行うこと。 (2) キャパシタ電極の上部及び側部に、MOSトランジ
スタのゲート絶縁膜よりも膜厚の厚い絶縁膜が形成され
ていること。 (3) MOSトランジスタのゲート電極へのコンタクト
が、メモリセル領域以外のキャパシタ電極の上に形成さ
れていること。
The preferred embodiments of the present invention are as follows. (1) Capacitor electrodes function as field plates to separate elements between adjacent memory cell groups. (2) An insulating film thicker than the gate insulating film of the MOS transistor is formed on the upper and side portions of the capacitor electrode. (3) The contact to the gate electrode of the MOS transistor is formed on the capacitor electrode other than the memory cell region.

【0014】また本発明は、上記構成の半導体記憶装置
の製造方法において、半導体基板のメモリセル領域にト
レンチを形成する工程と、トレンチの壁面に拡散層及び
キャパシタ絶縁膜を形成する工程と、基板上に前記トレ
ンチを埋め込むようにキャパシタ電極を形成する工程
と、キャパシタ電極上に上部絶縁膜を形成する工程と、
キャパシタ電極及び上部絶縁膜を前記MOSトランジス
タの直列接続方向に隣接するトレンチ間が露出するよう
に網目状に加工する工程と、キャパシタ電極の側面に側
部絶縁膜を形成する工程と、露出した基板表面にゲート
絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程とを含むこと
を特徴とする。
According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor memory device having the above structure, a step of forming a trench in a memory cell region of a semiconductor substrate, a step of forming a diffusion layer and a capacitor insulating film on a wall surface of the trench, and a substrate A step of forming a capacitor electrode so as to fill the trench above, a step of forming an upper insulating film on the capacitor electrode,
A step of processing the capacitor electrode and the upper insulating film into a mesh shape so as to expose a space between trenches adjacent to each other in the series connection direction of the MOS transistor; a step of forming a side insulating film on a side surface of the capacitor electrode; and an exposed substrate And a step of forming a gate electrode on the surface via a gate insulating film.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、トレンチ内にキャパシタ絶縁
膜を介して埋め込まれたキャパシタ電極を有するMOS
キャパシタにより、小さなセル面積で十分な蓄積容量を
得ることができる。これに加えて、キャパシタ電極を基
板表面にも形成してフィールドプレートとすることによ
り、メモリセル群間を分離するフィールド絶縁膜が不要
となり、製造工程の簡略化をはかり得る。
According to the present invention, a MOS having a capacitor electrode embedded in a trench via a capacitor insulating film.
With the capacitor, a sufficient storage capacitance can be obtained with a small cell area. In addition to this, by forming the capacitor electrode also on the substrate surface to form a field plate, a field insulating film for separating the memory cell groups becomes unnecessary, and the manufacturing process can be simplified.

【0016】また、キャパシタ電極をトレンチ内と基板
表面に形成することにより、ビット線等の上層配線を形
成する時の下地段差を大きくすることなく十分な蓄積容
量を実現できる。さらに、シリコン基板表面にMOSト
ランジスタを形成するため、RIEダメージ層の影響を
受けない高信頼性のメモリセルを実現できる。
Further, by forming the capacitor electrode in the trench and on the surface of the substrate, it is possible to realize a sufficient storage capacity without increasing the step difference of the underlying layer when forming the upper layer wiring such as the bit line. Furthermore, since the MOS transistor is formed on the surface of the silicon substrate, a highly reliable memory cell that is not affected by the RIE damage layer can be realized.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。 (実施例1)図1は本発明の第1の実施例に係わるDR
AMのセルアレイ構成を示す平面図、図2は図1の矢視
A−A′断面図、図3(a)(b)は図1の矢視B−
B′,C−C′断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows a DR according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing the AM cell array configuration, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B are views taken along the line B- of FIG.
It is a B ', CC' sectional drawing.

【0018】シリコン基板1上のメモリセル領域は、フ
ィールド酸化膜14によりストライプ状の素子領域に区
切られている。フィールド酸化膜14により囲まれた素
子領域内に、MOSトランジスタとトレンチキャパシタ
からなるメモリセルをビット線10に対して複数個(本
実施例では4個)直列接続してなるメモリセル群(NA
ND型セル)が形成されている。
The memory cell region on the silicon substrate 1 is divided into stripe-shaped element regions by the field oxide film 14. In the element region surrounded by the field oxide film 14, a memory cell group (NA) in which a plurality of memory cells (four in this embodiment) each including a MOS transistor and a trench capacitor are connected in series to the bit line 10 (NA)
ND type cell) is formed.

【0019】トレンチキャパシタは、素子領域内に1つ
のNAND型セルで4個のトレンチ5を形成し、これら
のトレンチ5の内壁にn型拡散層2(電荷蓄積層)をそ
れぞれ形成すると共に、トレンチ5内にキャパシタ絶縁
膜3を介してキャパシタ電極6を埋め込んで形成されて
いる。なお、キャパシタ電極6は隣接するメモリセル群
の隣接するトレンチ間同士で接続されている。
In the trench capacitor, four trenches 5 are formed in one NAND type cell in the element region, and n-type diffusion layers 2 (charge storage layers) are formed on the inner walls of these trenches 5, respectively. Capacitor electrode 6 is embedded in capacitor 5 via capacitor insulating film 3. The capacitor electrode 6 is connected between adjacent trenches of adjacent memory cell groups.

【0020】MOSトランジスタは、各々のトレンチ5
に隣接して設けられている。具体的には、基板表面にゲ
ート絶縁膜7を介してゲート電極8を形成して構成さ
れ、ソース・ドレイン領域はゲート電極8の両側にある
電荷蓄積層2とそれぞれ接続されている。ゲート電極8
は、セルアレイの一方向に連続するようにパターニング
されて、これがワード線となる。
The MOS transistor has a trench 5
Is provided adjacent to. Specifically, the gate electrode 8 is formed on the surface of the substrate via the gate insulating film 7, and the source / drain regions are connected to the charge storage layers 2 on both sides of the gate electrode 8, respectively. Gate electrode 8
Is patterned so as to be continuous in one direction of the cell array, and this becomes a word line.

【0021】NAND型セルの一端部にあるMOSトラ
ンジスタのn型拡散層2の一部は、ビット線コンタクト
9を介してビット線10に接続されている。このビット
線10は、ゲート電極8と直交する方向にパターニング
されている。また、キャパシタ電極6はゲート電極8と
平行方向にパターニングされ、いわゆるプレート電極と
なる。なお、図中の4は層間絶縁膜である。
A part of the n-type diffusion layer 2 of the MOS transistor at one end of the NAND-type cell is connected to the bit line 10 via the bit line contact 9. The bit line 10 is patterned in a direction orthogonal to the gate electrode 8. Further, the capacitor electrode 6 is patterned in a direction parallel to the gate electrode 8 to become a so-called plate electrode. Incidentally, reference numeral 4 in the figure is an interlayer insulating film.

【0022】このように構成された本実施例によれば、
トレンチ5内にキャパシタ電極6を埋め込んでキャパシ
タを形成しているので、十分な蓄積容量を確保すると共
に、下地段差を減らすことができる。このため、ビット
線を形成する時における上層配線の加工を容易に行うこ
とができる。 (実施例2)図4は本発明の第2の実施例に係わるDR
AMのセルアレイ構成を示す平面図、図5は図4の矢視
A−A′断面図、図6(a)(b)は図4の矢視B−
B′,C−C′断面図である。なお、図1〜図3と同一
部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。
According to the present embodiment thus constructed,
Since the capacitor electrode 6 is embedded in the trench 5 to form the capacitor, it is possible to secure a sufficient storage capacitance and reduce the step difference of the base. Therefore, the upper wiring can be easily processed when forming the bit line. (Embodiment 2) FIG. 4 shows a DR according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing an AM cell array structure, FIG. 5 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 4, and FIGS.
It is a B ', CC' sectional drawing. The same parts as those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0023】本実施例が先に説明した第1の実施例と異
なる点は、メモリセル群間の素子分離にフィールドプレ
ート分離を用いた点にある。即ち、本実施例において
は、キャパシタ電極6は絶縁膜3,7よりも膜厚の厚い
酸化膜11を介してシリコン基板1の表面にも設けられ
ている。そして、キャパシタ電極6はMOSトランジス
タ部のみ除去された網目状に加工されている。また、本
実施例では、図3に示したようなフィールド酸化膜14
はセル領域には形成されておらず、キャパシタ電極6に
よる、いわゆるフィールドプレート分離となっている。
This embodiment is different from the first embodiment described above in that field plate isolation is used for element isolation between memory cell groups. That is, in this embodiment, the capacitor electrode 6 is also provided on the surface of the silicon substrate 1 via the oxide film 11 having a thickness larger than that of the insulating films 3 and 7. The capacitor electrode 6 is processed into a mesh shape in which only the MOS transistor portion is removed. Further, in this embodiment, the field oxide film 14 as shown in FIG.
Are not formed in the cell region, and are so-called field plate separation by the capacitor electrode 6.

【0024】このような構成であれば、第1の実施例と
同様の効果が得られるのは勿論のこと、次のような効果
が得られる。即ち、フィールド酸化膜14を形成する工
程が不要となるため、製造コストを下げることが可能と
なる。また、キャパシタ電極6が網目状に加工されてい
ることから、キャパシタ電極6がストライプ状に分離さ
れることなく接続されているので、ワード線の電位変化
の影響を受けにくく、ノイズマージンが広がる。
With such a structure, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained. That is, since the step of forming the field oxide film 14 is unnecessary, the manufacturing cost can be reduced. Further, since the capacitor electrodes 6 are processed in a mesh shape, the capacitor electrodes 6 are connected without being separated in a stripe shape, so that they are less affected by the potential change of the word line and the noise margin is widened.

【0025】なお、本実施例においては、キャパシタ電
極6の下には酸化膜11が存在しているが、これを形成
せず、キャパシタ絶縁膜3を形成してもよい。また、酸
化膜11は他の材料、例えばシリコン窒化膜,Ta2
5 ,Al23 でもよい。さらに、これらの材料を積層
してもよい。
Although the oxide film 11 exists under the capacitor electrode 6 in this embodiment, the capacitor insulating film 3 may be formed without forming the oxide film 11. Further, the oxide film 11 is made of another material such as silicon nitride film or Ta 2 O.
5 , Al 2 O 3 may be used. Further, these materials may be laminated.

【0026】また、本実施例のキャパシタ電極6のゲー
ト電極8方向のパターニングは、トレンチ5のパターン
と一致しているが、必らずしもそうする必要はない。即
ち、シリコン基板1の上にキャパシタ電極6が乗り出し
ていてもよいし、逆にトレンチ5内でパターニングされ
ていてもよい。 (実施例3)図7は本発明の第3の実施例に係わるDR
AMのセルアレイ構成を示す平面図、図8は図7の矢視
A−A′断面図、図9(a)(b)は図7の矢視B−
B′,C−C′断面図である。なお、図1〜図3と同一
部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。
Further, the patterning of the capacitor electrode 6 in the direction of the gate electrode 8 of this embodiment is the same as the pattern of the trench 5, but it is not always necessary to do so. That is, the capacitor electrode 6 may be mounted on the silicon substrate 1, or conversely, the capacitor electrode 6 may be patterned in the trench 5. (Third Embodiment) FIG. 7 shows a DR according to a third embodiment of the present invention.
8 is a plan view showing the AM cell array structure, FIG. 8 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 7, and FIGS. 9A and 9B are views taken along the line B- of FIG.
It is a B ', CC' sectional drawing. The same parts as those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0027】本実施例においては、キャパシタ電極6は
酸化膜11を介してシリコン基板1の表面に接してお
り、MOSトランジスタ部のみ除去された網目状に加工
されている。これにより、第2の実施例と同様に、キャ
パシタ電極6によるフィールドプレート分離となってい
る。
In this embodiment, the capacitor electrode 6 is in contact with the surface of the silicon substrate 1 through the oxide film 11 and is processed into a mesh shape in which only the MOS transistor portion is removed. As a result, similar to the second embodiment, the field plates are separated by the capacitor electrodes 6.

【0028】また、キャパシタ電極6の上には比較的膜
厚の厚い酸化膜12が形成されており、さらに、側面に
も比較的膜厚の厚い酸化膜13が形成されている。そし
て、キャパシタ電極6とゲート電極8の分離は、これら
の酸化膜12及び酸化膜13で行っている。
A relatively thick oxide film 12 is formed on the capacitor electrode 6, and a relatively thick oxide film 13 is also formed on the side surface. The capacitor electrode 6 and the gate electrode 8 are separated by the oxide film 12 and the oxide film 13.

【0029】このような構成であれば、先の第2の実施
例と同様の効果が得られるのは勿論のこと、キャパシタ
電極6とゲート電極8が酸化膜12及び酸化膜13で分
離されているため、絶縁特性が優れており、信頼性が高
い。また、ゲート容量が少ないため高速動作が期待でき
る。
With such a structure, the same effect as in the second embodiment can be obtained, and the capacitor electrode 6 and the gate electrode 8 are separated by the oxide film 12 and the oxide film 13. Therefore, it has excellent insulation characteristics and high reliability. Further, since the gate capacitance is small, high speed operation can be expected.

【0030】なお、本実施例においては、キャパシタ電
極6の側面に酸化膜13を形成したが、これを形成せず
にゲート絶縁膜7でゲート電極8との分離を行ってもよ
い。また、酸化膜12及び酸化膜13は他の材料、例え
ばシリコン窒化膜,Ta25 ,Al23 でもよい。
さらに、これらの材料を積層してもよい。また、酸化膜
12及び酸化膜13は同時に形成してもよいし、別々に
形成してもよい。 (実施例4)図10は本発明の第4の実施例に係わるD
RAMのメモリセルアレイ終端のゲート電極引き出し部
分を示す平面図、図11は図10の矢視C−C′断面図
である。なお、図1〜図3と同一部分には同一符号を付
して、その詳しい説明は省略する。
Although the oxide film 13 is formed on the side surface of the capacitor electrode 6 in this embodiment, the gate insulating film 7 may be separated from the gate electrode 8 without forming the oxide film 13. Further, the oxide film 12 and the oxide film 13 may be made of other materials such as silicon nitride film, Ta 2 O 5 , and Al 2 O 3 .
Further, these materials may be laminated. The oxide film 12 and the oxide film 13 may be formed simultaneously or separately. (Embodiment 4) FIG. 10 shows D according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing the gate electrode lead-out portion at the end of the RAM memory cell array, and FIG. 11 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. The same parts as those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0031】セルアレイ部分の構成は、先に説明した第
3の実施例と同様である。ゲート電極8のアルミ配線1
6とのコンタクト15は、メモリセル領域の外側に引き
出されたキャパシタ電極6の上に形成されている。キャ
パシタ電極6の上部及び側部に酸化膜12,13が形成
されているのは勿論である。
The structure of the cell array portion is similar to that of the third embodiment described above. Aluminum wiring 1 for gate electrode 8
The contact 15 with the capacitor 6 is formed on the capacitor electrode 6 which is drawn outside the memory cell region. Of course, the oxide films 12 and 13 are formed on the upper and side portions of the capacitor electrode 6.

【0032】キャパシタ電極6の上にゲート電極8を配
置する構成において、キャパシタ電極6をRIE(リア
クティブ・イオン・エッチング)等で垂直に加工する
と、その上部に形成されたゲート電極8をRIEで加工
する時に、キャパシタ電極6のエッジ部に沿ってゲート
電極8が残る可能性がある。これは、隣接するゲート電
極8間の短絡を招く。
In the structure in which the gate electrode 8 is arranged on the capacitor electrode 6, when the capacitor electrode 6 is vertically processed by RIE (reactive ion etching) or the like, the gate electrode 8 formed on the upper part thereof is subjected to RIE. The gate electrode 8 may remain along the edge of the capacitor electrode 6 during processing. This causes a short circuit between the adjacent gate electrodes 8.

【0033】これに対し本実施例では、メモリセル領域
の外側に引き出されたキャパシタ電極6の上にコンタク
ト15を形成していることから、セルアレイ以外の部分
でゲート電極8がキャパシタ電極6のエッジと交差する
ことはない。このため、ゲート電極8が隣接するゲート
電極8又は他の配線とショートすることはない。セルア
レイ部分では、キャパシタ電極6の窓部でゲート電極8
がキャパシタ電極6のエッジと交差するが、1つの窓に
は1つのゲート電極8しか存在しないので、仮にキャパ
シタ電極6のエッジにゲート電極8の残りが生じても何
等問題ない。従って、製造歩留りを上げることができ
る。
On the other hand, in the present embodiment, since the contact 15 is formed on the capacitor electrode 6 which is drawn out to the outside of the memory cell region, the gate electrode 8 is formed on the edge of the capacitor electrode 6 in the portion other than the cell array. Never crosses. Therefore, the gate electrode 8 does not short-circuit with the adjacent gate electrode 8 or another wiring. In the cell array portion, the gate electrode 8 is formed at the window of the capacitor electrode 6.
Intersects with the edge of the capacitor electrode 6, but since only one gate electrode 8 exists in one window, there is no problem even if the gate electrode 8 remains at the edge of the capacitor electrode 6. Therefore, the manufacturing yield can be increased.

【0034】なお、本実施例においては、キャパシタ電
極6は酸化膜11を介してシリコン基板1と接している
が、酸化膜11が存在せずキャパシタ絶縁膜3で分離し
てもよい。また、酸化膜12及び酸化膜13の代わり
に、ゲート絶縁膜7でゲート電極8とキャパシタ電極6
の分離を行ってもよい。また、アルミ配線16は他の材
料、例えばポリSi,Cu,W,WSi2 ,MoSi
2 ,TiSi2 ,Ag等でもよい。 (実施例5)図12は本発明の第5の実施例に係わるD
RAMのセルアレイ構成を示す平面図、図13は図12
の矢視A−A′断面図、図14(a)(b)は図12の
矢視B−B′,C−C′断面図である。なお、図1〜図
3と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は
省略する。
In this embodiment, the capacitor electrode 6 is in contact with the silicon substrate 1 through the oxide film 11, but the oxide film 11 may not be present and may be separated by the capacitor insulating film 3. Further, instead of the oxide film 12 and the oxide film 13, the gate insulating film 7 is used to form the gate electrode 8 and the capacitor electrode 6.
May be separated. Further, the aluminum wiring 16 is made of another material such as poly-Si, Cu, W, WSi 2 , MoSi.
2 , TiSi 2 , Ag, etc. may be used. (Embodiment 5) FIG. 12 shows D according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a RAM cell array configuration.
14 is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 14, and FIGS. 14A and 14B are sectional views taken along the line BB' and CC 'in FIG. The same parts as those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0035】本実施例においては、キャパシタ電極6は
酸化膜11を介してシリコン基板1の表面に接してお
り、MOSトランジスタ部のみ除去された網目状に加工
されている。これにより、第2の実施例と同様に、キャ
パシタ電極6によるフィールドプレート分離となってい
る。
In this embodiment, the capacitor electrode 6 is in contact with the surface of the silicon substrate 1 through the oxide film 11, and is processed into a mesh shape in which only the MOS transistor portion is removed. As a result, similar to the second embodiment, the field plates are separated by the capacitor electrodes 6.

【0036】また、ゲート電極8のパターンエッジは、
キャパシタ電極6の窓内ではなくキャパシタ電極6の上
に存在する。つまり、トレンチ5間の基板表面の全てが
MOSトランジスタのチャネル領域となる。そして、電
荷蓄積層としてのn型拡散層2がMOSトランジスタの
ソース・ドレインをなすものとなっている。
The pattern edge of the gate electrode 8 is
It exists on the capacitor electrode 6 rather than in the window of the capacitor electrode 6. That is, the entire substrate surface between the trenches 5 becomes the channel region of the MOS transistor. The n-type diffusion layer 2 as the charge storage layer serves as the source / drain of the MOS transistor.

【0037】このような構成であれば、第3の実施例と
同様の効果が得られるのは勿論のこと、ビット線10方
向のトレンチ5間の距離を縮めることが可能となり、メ
モリセル面積を縮少できる。 (実施例6)図15は本発明の第6の実施例に係わるD
RAMのセルアレイ構成を示す平面図、図16は図15
の矢視A−A′断面図である。なお、図1〜図3と同一
部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。
With such a structure, the same effect as that of the third embodiment can be obtained, and the distance between the trenches 5 in the bit line 10 direction can be shortened, and the memory cell area can be reduced. Can be reduced. (Embodiment 6) FIG. 15 shows D according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a plan view showing a RAM cell array configuration, and FIG.
FIG. 9 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. The same parts as those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0038】シリコン基板1上のメモリセル領域は、フ
ィールド酸化膜によりビット線10に平行方向にストラ
イプ状の素子領域に区切られている。この素子領域内
に、MOSトランジスタとトレンチキャパシタからなる
メモリセルをビット線10に対して複数個(本実施例で
は4個)直列接続してなるメモリセル群(NAND型セ
ル)が形成されている。なお、最も右端のMOSトラン
ジスタは隣のメモリセルとの分離のためのもので、いわ
ゆるフィールドシールド分離である。
The memory cell region on the silicon substrate 1 is divided into stripe-shaped element regions in the direction parallel to the bit lines 10 by the field oxide film. In this element region, a memory cell group (NAND type cell) is formed in which a plurality (four in this embodiment) of memory cells each consisting of a MOS transistor and a trench capacitor are connected in series to the bit line 10. . The MOS transistor at the right end is for separating from the adjacent memory cell, which is so-called field shield separation.

【0039】トレンチキャパシタは、素子領域内に1つ
のNAND型セルで4個のトレンチ5を形成し、これら
のトレンチ5の内壁にn型拡散層2(電荷蓄積層)をそ
れぞれ形成すると共に、トレンチ5内にキャパシタ絶縁
膜3を介してキャパシタ電極6を埋め込んで形成されて
いる。なお、キャパシタ電極6は隣接するメモリセル群
の隣接するトレンチ間同士で接続されている。
In the trench capacitor, four trenches 5 are formed in one NAND type cell in the element region, the n-type diffusion layers 2 (charge storage layers) are formed on the inner walls of these trenches 5, respectively, and the trenches are formed. Capacitor electrode 6 is embedded in capacitor 5 via capacitor insulating film 3. The capacitor electrode 6 is connected between adjacent trenches of adjacent memory cell groups.

【0040】MOSトランジスタは、各々のトレンチ5
に隣接して設けられている。具体的には、基板表面にゲ
ート絶縁膜7を介してゲート電極8及び28を形成して
構成され、ソース・ドレイン領域はトレンチ5の内壁の
n型拡散層2で構成されている。ゲート電極は2層にな
っており、下層のゲート電極8はキャパシタ電極6の反
転パターンになっており、MOSトランジスタ領域のみ
に島状に配置されている。上層のゲート電極28はセル
アレイの一方向に連続するようにパターニングされて、
これがワード線となる。
The MOS transistor has each trench 5
Is provided adjacent to. Specifically, the gate electrodes 8 and 28 are formed on the surface of the substrate with the gate insulating film 7 interposed therebetween, and the source / drain regions are formed of the n-type diffusion layer 2 on the inner wall of the trench 5. The gate electrode has two layers, and the lower layer gate electrode 8 has an inverted pattern of the capacitor electrode 6, and is arranged in an island shape only in the MOS transistor region. The upper gate electrode 28 is patterned to be continuous in one direction of the cell array,
This becomes the word line.

【0041】NAND型セルの一端部にあるMOSトラ
ンジスタのn型拡散層26はビット線コンタクト9を介
してビット線10に接続されている。ビット線10は、
ゲート電極28と直交する方向にパターニングされてい
る。キャパシタ電極6はMOSトランジスタ領域のみ除
去された網目状に加工されている。そして、キャパシタ
電極6の上部及び側部の絶縁膜12,13は、キャパシ
タ電極6とゲート電極8,28を分離するものとなって
いる。
The n-type diffusion layer 26 of the MOS transistor at one end of the NAND cell is connected to the bit line 10 via the bit line contact 9. Bit line 10
It is patterned in a direction orthogonal to the gate electrode 28. The capacitor electrode 6 is processed into a mesh shape in which only the MOS transistor region is removed. The insulating films 12 and 13 on the upper and side portions of the capacitor electrode 6 separate the capacitor electrode 6 from the gate electrodes 8 and 28.

【0042】このように構成された本実施例によれば、
トレンチ5内にキャパシタ電極6を埋め込んでキャパシ
タを形成しているので、十分な蓄積容量を確保すると共
に、下地段差を減らすことができる。このため、ビット
線を形成する時における上層配線の加工を容易に行うこ
とができる。また、シリコン基板表面にMOSトランジ
スタを形成するため、RIEダメージ層の影響を受けな
い高信頼性のメモリセルを実現できる。
According to the present embodiment configured as described above,
Since the capacitor electrode 6 is embedded in the trench 5 to form the capacitor, it is possible to secure a sufficient storage capacitance and reduce the step difference of the base. Therefore, the upper wiring can be easily processed when forming the bit line. Further, since the MOS transistor is formed on the surface of the silicon substrate, a highly reliable memory cell which is not affected by the RIE damage layer can be realized.

【0043】また、トレンチ5の内壁に作成されたn型
拡散層2によって、MOSトランジスタのソース・ドレ
イン領域が形成されるため、ソース・ドレイン形成工程
が必要なく、メモリセル製造工程を短くすることが可能
となる。さらに、実効的なゲート長(実効チャネル長)
はn型拡散層2間の距離で決まるため、ゲート電極8と
トレンチ5の合わせずれにより実効チャネル長が変化す
ることはなく、実効チャネル長の制御が容易である。
Further, since the source / drain regions of the MOS transistor are formed by the n-type diffusion layer 2 formed on the inner wall of the trench 5, the source / drain forming step is not required, and the memory cell manufacturing step can be shortened. Is possible. Furthermore, effective gate length (effective channel length)
Since it is determined by the distance between the n-type diffusion layers 2, the effective channel length does not change due to misalignment between the gate electrode 8 and the trench 5, and the effective channel length can be easily controlled.

【0044】また、ゲート電極8とキャパシタ電極6は
絶縁膜13を介して接した構造のため、ゲート電極の加
工はRIEを全面に行うエッチバックで可能であり、リ
ソグラフィ工程は必要ない。そのため、キャパシタ電極
6とゲート電極8の合わせずれは問題とならず、加工が
容易になる。また、ゲート電極28とキャパシタ電極6
との分離は、絶縁膜12で行う。そのため、ゲート電極
28とキャパシタ電極6との分離耐圧は例えば20V以
上の高い電圧を実現可能で、高信頼性を確保できる。
Further, since the gate electrode 8 and the capacitor electrode 6 are in contact with each other with the insulating film 13 interposed therebetween, the gate electrode can be processed by etching back in which RIE is performed on the entire surface, and a lithography process is not necessary. Therefore, misalignment between the capacitor electrode 6 and the gate electrode 8 does not pose a problem and the processing becomes easy. In addition, the gate electrode 28 and the capacitor electrode 6
The insulating film 12 is used to isolate Therefore, it is possible to realize a high withstand voltage of, for example, 20 V or more between the gate electrode 28 and the capacitor electrode 6, and to ensure high reliability.

【0045】また、上層のゲート電極28のパターニン
グはリソグラフィとRIEにより行うが、下層のゲート
電極8が既に存在するため、合わせずれに対する余裕が
大きい。また、ゲート電極28でメモリセル内が平坦化
されているため、リソグラフィとRIEによる加工が容
易である。さらには、ゲート電極が2層に分かれている
ため、ポリサイドゲート電極(例えばポリSi/WSi
2 )又はポリメタルゲート電極(例えばポリSi/W)
の適応が容易である。
The patterning of the upper layer gate electrode 28 is performed by lithography and RIE. However, since the lower layer gate electrode 8 already exists, there is a large margin for misalignment. Further, since the inside of the memory cell is flattened by the gate electrode 28, processing by lithography and RIE is easy. Furthermore, since the gate electrode is divided into two layers, a polycide gate electrode (for example, poly Si / WSi) is formed.
2 ) or poly metal gate electrode (eg poly Si / W)
Is easy to adapt.

【0046】次に、本実施例装置の製造工程について、
図17及び図18を参照して説明する。まず、図17
(a)に示すように、シリコン基板1のメモリセル領域
に例えば酸化膜24を形成し、トレンチ形成のマスク材
を作成する。次いで、リソグラフィとRIEにより酸化
膜24を加工し、さらにシリコン基板1をエッチングし
トレンチ5を形成する。
Next, regarding the manufacturing process of the device of this embodiment,
This will be described with reference to FIGS. 17 and 18. First, FIG.
As shown in (a), for example, an oxide film 24 is formed in the memory cell region of the silicon substrate 1, and a mask material for trench formation is prepared. Next, the oxide film 24 is processed by lithography and RIE, and the silicon substrate 1 is further etched to form the trench 5.

【0047】次いで、図17(b)に示すように、トレ
ンチ5内にn型拡散層2を形成し、続いてキャパシタ絶
縁膜3(例えばシリコン窒化膜/酸化膜の2層膜)を形
成する。その後、トレンチ5内を埋め込むようにプレー
ト電極6(例えばポリシリコン)を形成し、その上に絶
縁膜12(例えばCVD酸化膜)を形成する。続いて、
絶縁膜12及びプレート電極6をリソグラフィとRIE
により網目状に加工する。
Next, as shown in FIG. 17B, an n-type diffusion layer 2 is formed in the trench 5, and subsequently a capacitor insulating film 3 (for example, a two-layer film of silicon nitride film / oxide film) is formed. . After that, a plate electrode 6 (for example, polysilicon) is formed so as to fill the trench 5, and an insulating film 12 (for example, a CVD oxide film) is formed thereon. continue,
The insulating film 12 and the plate electrode 6 are formed by lithography and RIE.
Processed into a mesh.

【0048】次いで、図17(c)に示すように、絶縁
膜13(例えばCVD酸化膜)を全面に堆積した後、R
IEを行うことにより、キャパシタ電極6の側面に残置
する。続いて、ゲート絶縁膜7(例えば酸化膜)及びゲ
ート電極8(例えばポリシリコン)及び平坦化レジスト
25を形成する。
Next, as shown in FIG. 17C, after depositing an insulating film 13 (for example, a CVD oxide film) on the entire surface, R
By performing IE, it is left on the side surface of the capacitor electrode 6. Then, the gate insulating film 7 (for example, oxide film), the gate electrode 8 (for example, polysilicon), and the planarization resist 25 are formed.

【0049】次いで、図18(a)に示すように、プレ
ート電極6の上に堆積した平坦化レジスト25とゲート
電極8をRIEにより除去する。この工程により、ゲー
ト電極8はMOSトランジスタ領域のみに島状に配置さ
れる。次いで、図18(b)に示すように、上層のゲー
ト電極28(例えばタングステンシリサイド)を全面に
堆積した後、リソグラフィとRIEによりセルアレイの
一方向に連続するようにパターニングする。これが、ワ
ード線となる。
Next, as shown in FIG. 18A, the flattening resist 25 and the gate electrode 8 deposited on the plate electrode 6 are removed by RIE. By this step, the gate electrode 8 is arranged in an island shape only in the MOS transistor region. Next, as shown in FIG. 18B, an upper layer gate electrode 28 (for example, tungsten silicide) is deposited on the entire surface, and then patterned by lithography and RIE so as to be continuous in one direction of the cell array. This becomes the word line.

【0050】次いで、図18(c)に示すように、ビッ
ト線コンタクトを形成する部分のゲート電極8を除去
し、n型拡散層26を形成する。続いて、ビット線10
(例えばポリシリコンとタングステンシリサイド)を全
面に堆積した後、ゲート電極28と直交する方向にパタ
ーニングする。
Next, as shown in FIG. 18C, the gate electrode 8 in the portion forming the bit line contact is removed, and the n-type diffusion layer 26 is formed. Then, the bit line 10
After depositing (for example, polysilicon and tungsten silicide) on the entire surface, patterning is performed in a direction orthogonal to the gate electrode 28.

【0051】本実施例においては、トレンチ形成のマス
ク材として酸化膜24を用いたが、他の材料(例えばシ
リコン窒化膜,Moシリサイド,C,レジスト又はこれ
らの複合膜)を用いてもよい。また、キャパシタ絶縁膜
13は熱酸化膜,CVD酸化膜,CVD窒化膜,熱窒化
膜,タンタルオキサイド,ハーフニウムオキサイド,強
誘電体膜,常誘電体膜の単層膜及びこれらの複合膜でも
よい。
In this embodiment, the oxide film 24 is used as the mask material for forming the trench, but other materials (for example, silicon nitride film, Mo silicide, C, resist or a composite film thereof) may be used. Further, the capacitor insulating film 13 may be a thermal oxide film, a CVD oxide film, a CVD nitride film, a thermal nitride film, a tantalum oxide, a halfnium oxide, a ferroelectric film, a paraelectric film single layer film or a composite film thereof. .

【0052】また、キャパシタの下部電極はn型拡散層
2であるが、W,Mo,Pt,Ti,Ni,Ta,A
l,Co,C等の金属又はこれらのシリサイド,オキサ
イド,ナイトライドでもよい。さらに、ポリシリコン,
アモルファスシリコンをn型化してもよい。また、キャ
パシタ電極6にはポリシリコンを用いたが、W,Pt,
Ti,Ni,Ta,Al,Co,C等の金属又はこれら
のシリサイド、オキサイド、ナイトライドでもよい。
Further, the lower electrode of the capacitor is the n-type diffusion layer 2, but W, Mo, Pt, Ti, Ni, Ta, A
It may be a metal such as l, Co or C, or a silicide, oxide or nitride thereof. In addition, polysilicon,
Amorphous silicon may be made n-type. Further, although polysilicon is used for the capacitor electrode 6, W, Pt,
A metal such as Ti, Ni, Ta, Al, Co or C, or a silicide, oxide or nitride thereof may be used.

【0053】また、絶縁膜12及び13にはシリコン酸
化膜を用いたが、シリコン窒化膜等の他の材料でもよ
い。また、ゲート電極8にはポリシリコンを用いたが、
W,Mo,Ti,Ni,Pt,Ta,Co等の金属又は
これらのシリサイドでもよい。また、ゲート電極11に
はタングステンシリサイドを用いたが、W,Mo,T
i,Ni,Pt,Ta,Co等の金属又はこれらのシリ
サイドでもよい。さらに、ポリシリコン及びアモルファ
スシリコンでもよい。 (実施例7)図19は、本発明の第7の実施例に係わる
DRAMのセルアレイ構成を示す平面図、図20は図1
9の矢視A−A′断面図である。なお、図15、16と
同一部分には同一符号を付して、その符号の詳しい説明
は省略する。
Although the silicon oxide films are used for the insulating films 12 and 13, other materials such as a silicon nitride film may be used. Further, although polysilicon is used for the gate electrode 8,
A metal such as W, Mo, Ti, Ni, Pt, Ta or Co or a silicide thereof may be used. Although tungsten silicide is used for the gate electrode 11, W, Mo, T
A metal such as i, Ni, Pt, Ta, Co, or a silicide thereof may be used. Further, polysilicon and amorphous silicon may be used. (Embodiment 7) FIG. 19 is a plan view showing a cell array structure of a DRAM according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG.
9 is a cross-sectional view taken along the line 9-9 of FIG. The same parts as those in FIGS. 15 and 16 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0054】本実施例が先に説明した第6の実施例と異
なる点は、ゲート電極部の構成にある。即ち本実施例に
おいては、ゲート電極28は単層膜で形成されており、
そのビット線方向のエッジはキャパシタ電極6の上部に
存在し、シリコン基板上には存在しない。
The point of difference of this embodiment from the sixth embodiment described above is the structure of the gate electrode portion. That is, in this embodiment, the gate electrode 28 is formed of a single layer film,
The edge in the bit line direction exists above the capacitor electrode 6 and does not exist on the silicon substrate.

【0055】このような構成であれば、第6の実施例の
効果のうちゲート電極を2層にした効果以外の効果が得
られるのは勿論のこと、ゲート電極28の加工をキャパ
シタ電極6の上部で行うため、リソグラフィ及びRIE
が容易に行える。
With such a structure, it is of course possible to obtain the effect of the sixth embodiment other than the effect of forming the gate electrode into two layers, and the gate electrode 28 is processed into the capacitor electrode 6. Lithography and RIE to perform on top
Can be done easily.

【0056】図21及び図22に本実施例の製造方法を
示す。図21(a)(b)に示す工程までは第6の実施
例と同じである。その後、図21(c)に示すように、
絶縁膜13をキャパシタ電極6の側面に残置する。続い
て、ゲート絶縁膜7及びゲート電極28を形成する。
21 and 22 show the manufacturing method of this embodiment. The steps up to the steps shown in FIGS. 21A and 21B are the same as those in the sixth embodiment. After that, as shown in FIG.
The insulating film 13 is left on the side surface of the capacitor electrode 6. Then, the gate insulating film 7 and the gate electrode 28 are formed.

【0057】次いで、図22(a)に示すように、ゲー
ト電極28をリソグラフィとRIEにより加工する。次
いで、図22(b)に示すように、層間絶縁膜4を堆積
した後、ビット線コンタクト9を形成する。続いて、全
面にビット線10を堆積した後、ビット線10をゲート
電極28と直交する方向に加工する。
Next, as shown in FIG. 22A, the gate electrode 28 is processed by lithography and RIE. Next, as shown in FIG. 22B, after depositing the interlayer insulating film 4, the bit line contact 9 is formed. Then, after depositing the bit line 10 on the entire surface, the bit line 10 is processed in a direction orthogonal to the gate electrode 28.

【0058】本実施例においては、ゲート電極28のエ
ッジはキャパシタ電極6の上部で行っているが、実効チ
ャネル長がトレンチ側壁のn型拡散層2間の距離で決ま
る構造ならばよい。従って、必ずしもキャパシタ電極6
の上部にある必要はなく、n型拡散層2とゲート電極2
8とのオフセットができない範囲で、ゲート長は短くて
もよい。なお、本発明は上述した各実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形
して実施することができる。
In the present embodiment, the edge of the gate electrode 28 is located above the capacitor electrode 6, but any structure may be used as long as the effective channel length is determined by the distance between the n-type diffusion layers 2 on the sidewalls of the trench. Therefore, the capacitor electrode 6 is not always
Need not be above the n-type diffusion layer 2 and the gate electrode 2
The gate length may be short within a range where offset with 8 cannot be performed. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be carried out without departing from the scope of the invention.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、トレ
ンチ内にキャパシタ絶縁膜を介してキャパシタ電極が埋
め込まれたMOSキャパシタを情報記憶用キャパシタと
することにより、十分な蓄積容量を有することを可能と
し、かつビット線等の上層配線を形成する時の下地段差
を大きくすることなく十分な蓄積容量を実現できるNA
NDセル構造の半導体記憶装置を実現することが可能と
なる。
As described above, according to the present invention, a MOS capacitor having a capacitor electrode embedded in a trench via a capacitor insulating film is used as an information storage capacitor, thereby having a sufficient storage capacity. NA capable of achieving sufficient storage capacity without increasing the underlying step when forming an upper layer wiring such as a bit line.
It is possible to realize a semiconductor memory device having an ND cell structure.

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

【図1】第1の実施例に係わるDRAMのセルアレイ構
成を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a cell array configuration of a DRAM according to a first embodiment.

【図2】図1の矢視A−A′断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図3】図1の矢視B−B′及びC−C′断面図。3 is a sectional view taken along the line BB ′ and CC ′ of FIG.

【図4】第2の実施例に係わるDRAMのセルアレイ構
成を示す平面図。
FIG. 4 is a plan view showing a cell array configuration of a DRAM according to a second embodiment.

【図5】図4の矢視A−A′断面図。5 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG.

【図6】図4の矢視B−B′及びC−C′断面図。6 is a sectional view taken along the line BB ′ and CC ′ of FIG.

【図7】第3の実施例に係わるDRAMのセルアレイ構
成を示す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing a cell array configuration of a DRAM according to a third embodiment.

【図8】図7の矢視A−A′断面図。8 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図9】図7の矢視B−B′及びC−C′断面図。9 is a sectional view taken along line BB ′ and CC ′ of FIG. 7.

【図10】第4の実施例に係わるDRAMのセルアレイ
終端のゲート電極引き出し部分を示す平面図。
FIG. 10 is a plan view showing a gate electrode lead-out portion at a cell array terminal of a DRAM according to a fourth embodiment.

【図11】図10の矢視C−C′断面図。11 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG.

【図12】第5の実施例に係わるDRAMのセルアレイ
構成を示す平面図。
FIG. 12 is a plan view showing a cell array configuration of a DRAM according to a fifth embodiment.

【図13】図12の矢視A−A′断面図。13 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図14】図12の矢視B−B′及びC−C′断面図。14 is a sectional view taken along the line BB ′ and CC ′ of FIG.

【図15】第6の実施例に係わるDRAMのセルアレイ
構成を示す平面図。
FIG. 15 is a plan view showing a cell array configuration of a DRAM according to a sixth embodiment.

【図16】図15の矢視A−A´断面図。16 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図17】第6の実施例の製造工程の前半を示す断面
図。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the first half of the manufacturing process of the sixth embodiment.

【図18】第6の実施例の製造工程の後半を示す断面
図。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing the latter half of the manufacturing process of the sixth embodiment.

【図19】第7の実施例に係わるDRAMのセルアレイ
構成を示す平面図。
FIG. 19 is a plan view showing a cell array configuration of a DRAM according to a seventh embodiment.

【図20】図19の矢視A−A´断面図。20 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図21】第7の実施例の製造工程の前半を示す断面
図。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing the first half of the manufacturing process of the seventh embodiment.

【図22】第7の実施例の製造工程の後半を示す断面
図。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing the latter half of the manufacturing process of the seventh example.

【図23】従来のDRAMのセルアレイ構成を示す平面
図及び断面図。
FIG. 23 is a plan view and a cross-sectional view showing a cell array configuration of a conventional DRAM.

【図24】従来のDRAMのセルアレイ構成を示す断面
図。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a cell array configuration of a conventional DRAM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板 2,26…n型拡散層 3…キャパシタ絶縁膜 4…層間絶縁膜 5…トレンチ 6…キャパシタ電極 7…ゲート絶縁膜 8,28…ゲート電極 9…ビット線コンタクト 10…ビット線 11,12,13,24…酸化膜 14…フィールド酸化膜 15…コンタクト 16…アルミ配線 25…平坦化レジスト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2, 26 ... N-type diffusion layer 3 ... Capacitor insulating film 4 ... Interlayer insulating film 5 ... Trench 6 ... Capacitor electrode 7 ... Gate insulating film 8, 28 ... Gate electrode 9 ... Bit line contact 10 ... Bit line 11 , 12, 13, 24 ... Oxide film 14 ... Field oxide film 15 ... Contact 16 ... Aluminum wiring 25 ... Planarization resist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822 7210−4M H01L 27/10 325 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/822 7210-4M H01L 27/10 325 D

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板のメモリセル領域に複数個のM
OSトランジスタを直列接続して形成し、各々のトラン
ジスタにそれぞれキャパシタを接続したメモリセル群を
有する半導体記憶装置において、 前記キャパシタは、前記メモリセル領域に形成されたト
レンチと、このトレンチ内壁に形成され前記MOSトラ
ンジスタに接続された拡散層からなる電荷蓄積層と、前
記トレンチ内にキャパシタ絶縁膜を介して埋め込み形成
され、かつ前記基板表面の少なくともMOSトランジス
タ形成領域を除いて形成されたキャパシタ電極とからな
ることを特徴とする半導体記憶装置。
1. A plurality of Ms in a memory cell region of a semiconductor substrate.
In a semiconductor memory device having a memory cell group formed by connecting OS transistors in series and connecting a capacitor to each transistor, the capacitor is formed in a trench formed in the memory cell region and an inner wall of the trench. From a charge storage layer formed of a diffusion layer connected to the MOS transistor, and a capacitor electrode formed in the trench via a capacitor insulating film and formed on the substrate surface except at least the MOS transistor formation region. A semiconductor memory device characterized by the following.
【請求項2】半導体基板のメモリセル領域に複数個のM
OSトランジスタを直列接続して形成し、各々のトラン
ジスタにそれぞれキャパシタを接続したメモリセル群を
有する半導体記憶装置において、 前記キャパシタは、前記メモリセル領域に形成されたト
レンチと、このトレンチ内壁に形成された拡散層からな
る電荷蓄積層と、前記トレンチ内にキャパシタ絶縁膜を
介して埋め込み形成され、かつ前記基板表面の少なくと
もMOSトランジスタ形成領域を除いて形成されたキャ
パシタ電極とからなり、 前記MOSトランジスタは、隣接するトレンチ間にゲー
ト電極が形成され、前記トレンチ内壁に形成された拡散
層をソース・ドレインとするものであることを特徴とす
る半導体記憶装置。
2. A plurality of Ms in a memory cell region of a semiconductor substrate.
In a semiconductor memory device having a memory cell group formed by connecting OS transistors in series and connecting a capacitor to each transistor, the capacitor is formed in a trench formed in the memory cell region and an inner wall of the trench. And a capacitor electrode formed by being buried in the trench via a capacitor insulating film and formed on the surface of the substrate except at least a MOS transistor forming region. A semiconductor memory device, wherein a gate electrode is formed between adjacent trenches, and a diffusion layer formed on the inner wall of the trench is used as a source / drain.
【請求項3】前記キャパシタ電極の上部及び側部に、前
記MOSトランジスタのゲート絶縁膜よりも膜厚の厚い
絶縁膜が形成されてい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 according to claim 1, wherein an insulating film having a thickness larger than that of the gate insulating film of the MOS transistor is formed on the upper and side portions of the capacitor electrode. apparatus.
【請求項4】前記MOSトランジスタのゲート電極への
コンタクトが、前記メモリセル領域の外側に引き出され
た前記キャパシタ電極の上に形成されていることを特徴
とする請求項1又は2に記載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor according to claim 1, wherein a contact to the gate electrode of the MOS transistor is formed on the capacitor electrode extended outside the memory cell region. Storage device.
【請求項5】半導体基板のメモリセル領域に複数個のM
OSトランジスタを直列接続し、各々のトランジスタに
それぞれキャパシタを接続したメモリセル群を有する半
導体記憶装置の製造方法において、 半導体基板のメモリセル領域にトレンチを形成する工程
と、前記トレンチの壁面に拡散層及びキャパシタ絶縁膜
を形成する工程と、前記基板上に前記トレンチを埋め込
むようにキャパシタ電極を形成する工程と、前記キャパ
シタ電極上に上部絶縁膜を形成する工程と、前記キャパ
シタ電極及び上部絶縁膜を前記MOSトランジスタの直
列接続方向に隣接するトレンチ間が露出するように網目
状に加工する工程と、前記キャパシタ電極の側面に側部
絶縁膜を形成する工程と、露出した基板表面にゲート絶
縁膜を介してゲート電極を形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
5. A plurality of Ms in a memory cell region of a semiconductor substrate.
In a method of manufacturing a semiconductor memory device having a memory cell group in which OS transistors are connected in series and a capacitor is connected to each transistor, a step of forming a trench in a memory cell region of a semiconductor substrate, and a diffusion layer on a wall surface of the trench A step of forming a capacitor insulating film, a step of forming a capacitor electrode on the substrate so as to fill the trench, a step of forming an upper insulating film on the capacitor electrode, and a step of forming the capacitor electrode and the upper insulating film. A step of forming a mesh so as to expose the trenches adjacent to each other in the series connection direction of the MOS transistors; a step of forming a side insulating film on the side surface of the capacitor electrode; and a step of forming a gate insulating film on the exposed substrate surface. And a step of forming a gate electrode therethrough. .
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