JPH0727977B2 - Method of manufacturing semiconductor memory device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor memory device

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JPH0727977B2
JPH0727977B2 JP62119240A JP11924087A JPH0727977B2 JP H0727977 B2 JPH0727977 B2 JP H0727977B2 JP 62119240 A JP62119240 A JP 62119240A JP 11924087 A JP11924087 A JP 11924087A JP H0727977 B2 JPH0727977 B2 JP H0727977B2
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forming
gate electrode
nitride film
semiconductor substrate
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利幸 落合
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B12/01Manufacture or treatment
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    • H10B12/05Making the transistor
    • H10B12/053Making the transistor the transistor being at least partially in a trench in the substrate

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、トレンチキャパシタと埋込型のゲート電極
から構成されるトランジスタとによって構成される半導
体記憶装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device including a trench capacitor and a transistor including a buried gate electrode, and a manufacturing method thereof.

(従来の技術) 電子機器の高速化及び小型化の要求に対する半導体記憶
装置の高集積化に伴い、当該半導体記憶装置を構成する
トランジスタ及びキャパシタの微細化が進められてい
る。この半導体記憶装置の微細化を進めるに当り、半導
体基板の表面におけるトランジスタ或いはキャパシタの
占有する面積が小さくなる。これがため、キャパシタの
容量の減少、並びにトランジスタにおける短チャンネル
効果及び狭チャネル効果による閾値電圧の低下やリーク
電流の発生等の欠点が生じていた。
(Prior Art) With the high integration of semiconductor memory devices in response to the demand for higher speed and smaller size of electronic devices, miniaturization of transistors and capacitors forming the semiconductor memory devices has been advanced. As the miniaturization of this semiconductor memory device progresses, the area occupied by the transistors or capacitors on the surface of the semiconductor substrate becomes smaller. As a result, there have been drawbacks such as a decrease in the capacitance of the capacitor, a decrease in the threshold voltage due to the short channel effect and a narrow channel effect in the transistor, and the occurrence of leakage current.

上述した欠点に対して、例えば文献:I.E.E.E.−Inter−
national Electron Devices Meeting(アイ・イー・イ
ー・イー−インターナショナル・エレクトロン・デバイ
セズ・ミーティング)(講演番号6.2,1986年12月)に開
示されるように、半導体基板の深さ方向に溝(Trench:
トレンチ)を形成し、当該トレンチの内側の表面に形成
したキャパシタ酸化膜をもキャパシタとして機能せしめ
る、所謂、トレンチキャパシタを用いる技術が知られて
いる。
For the above-mentioned drawbacks, for example, reference: IEEE-Inter-
As disclosed in the national Electron Devices Meeting (lecture number 6.2, December 1986), the trench (Trench:
There is known a technique of using a so-called trench capacitor in which a trench) is formed and the capacitor oxide film formed on the inner surface of the trench also functions as a capacitor.

また、上述の文献では、キャパシタを立体的に構成して
利用するのみならず、隣接するトレンチキャパシタ間の
領域にトランジスタをも半導体基板の深さ方向に構成せ
しめた、所謂、埋込ゲートトランジスタを用いて半導体
記憶装置を構成する技術が開示されている。
Further, in the above-mentioned literature, a so-called buried gate transistor is used, in which not only a capacitor is three-dimensionally configured and used, but also a transistor is formed in a region between adjacent trench capacitors in a depth direction of a semiconductor substrate. Techniques for forming a semiconductor memory device using the same have been disclosed.

以下、図面を参照して、上述の文献に開示される従来
の、この種の半導体記憶装置の構成につき説明する。
The configuration of a conventional semiconductor memory device of this type disclosed in the above-mentioned document will be described below with reference to the drawings.

第2図は、従来の半導体記憶装置の構成を説明するた
め、当該装置の概略的断面図によって示した装置構成図
である。尚、図中、断面を示すハッチングは一部を除い
て省略して示し、同一の構成材料からなる構成成分につ
いては、同一のハッチングを付して示す。
FIG. 2 is a device configuration diagram shown by a schematic sectional view of the conventional semiconductor memory device for explaining the configuration of the device. In the drawings, hatching showing a cross section is omitted except for some parts, and constituent components made of the same constituent material are shown with the same hatching.

第2図に示した半導体記憶装置の構成によれば、p型シ
リコンよりなる半導体基板11の所定の領域に、トランス
ファ・ゲート領域13を挟んで、キャパシタを形成するた
めの第2の溝15a及び15b夫々が形成され、当該第2の溝
15a及び15bには、キャパシタ酸化膜17を挟んでポリシリ
コン(poly−Si)からなるプレート電極19a及び19bが夫
々配設されている。この半導体記憶装置の構成では、第
2の溝15a及び15bの底面及び側面に形成されたキャパシ
タ酸化膜17を容量として利用するため、半導体記憶装置
を微細化するに当り、充分な記憶容量を確保し得る。
According to the structure of the semiconductor memory device shown in FIG. 2, a second groove 15a for forming a capacitor is formed in a predetermined region of the semiconductor substrate 11 made of p-type silicon with the transfer gate region 13 interposed therebetween. Each of the 15b is formed and the second groove is formed.
Plate electrodes 19a and 19b made of polysilicon (poly-Si) are provided on 15a and 15b, respectively, with the capacitor oxide film 17 interposed therebetween. In the configuration of this semiconductor memory device, the capacitor oxide film 17 formed on the bottom surface and the side surface of the second trenches 15a and 15b is used as a capacitor, so that a sufficient memory capacity is ensured when the semiconductor memory device is miniaturized. You can

また、上述の第2の溝15aと15bとの間のトランスファ・
ゲート領域13に相当する半導体基板11には、上述のプレ
ート電極19a及び19bをマスクとしてn型不純物をイオン
注入することにより、低抵抗層21(第2図中、一点鎖線
で囲んで示す。)が形成されている。
In addition, the transfer between the above-mentioned second grooves 15a and 15b
The semiconductor substrate 11 corresponding to the gate region 13 is ion-implanted with n-type impurities by using the above-mentioned plate electrodes 19a and 19b as a mask, so that the low resistance layer 21 (indicated by a dashed line in FIG. 2). Are formed.

さらに、上述したトランスファ・ゲート領域13には、ゲ
ート電極形成領域23a及び23bと、当該ゲート電極形成領
域23aと23bとの間のドレイン領域25とが形成されてお
り、このうち、ドレイン領域25には、半導体記憶装置の
ピット線27を接続するためのコンタクトホール29が穿設
されている。また、ゲート電極形成領域23a及び23bに
は、第1の溝31aと31bとが形成され、当該第1の溝31a
及び31bには、ゲート酸化膜33aと33bとを挟んで、各
々、ゲート電極35a或いは35bが夫々配設されている。
Further, in the transfer gate region 13 described above, the gate electrode formation regions 23a and 23b and the drain region 25 between the gate electrode formation regions 23a and 23b are formed. Has a contact hole 29 for connecting the pit line 27 of the semiconductor memory device. Further, the first grooves 31a and 31b are formed in the gate electrode formation regions 23a and 23b, and the first grooves 31a are formed.
And 31b are provided with gate electrodes 35a and 35b, respectively, sandwiching the gate oxide films 33a and 33b.

一方、前述のプレート電極19a及び19bの表面には、プレ
ート電極絶縁用酸化膜37a及び37bが夫々形成されてお
り、当該絶縁用酸化膜37a及び37bと、トランスファ・ゲ
ート領域13に相当する半導体基板11との上側には窒化膜
39が堆積される。
On the other hand, on the surfaces of the above-mentioned plate electrodes 19a and 19b, plate electrode insulating oxide films 37a and 37b are formed, respectively, and the insulating oxide films 37a and 37b and the semiconductor substrate corresponding to the transfer gate region 13 are formed. Nitride film on the upper side of 11
39 are deposited.

これと同様な構成として、ゲート電極35aと35bとの表面
には、夫々、ゲート電極絶縁用酸化膜41a或いは41bが夫
々形成され、さらに、当該絶縁用酸化膜41a及び41bの上
側と、上述した窒化膜39との上側には、ワード線に相当
するゲート電極35a及び35bとビット線27との間のカップ
リング容量を低減するためのマスク酸化膜43が堆積され
ている。
In a similar configuration, the gate electrode insulating oxide film 41a or 41b is formed on the surfaces of the gate electrodes 35a and 35b, respectively, and further above the insulating oxide films 41a and 41b, and as described above. A mask oxide film 43 for reducing the coupling capacitance between the bit lines 27 and the gate electrodes 35a and 35b corresponding to the word lines is deposited on the upper side of the nitride film 39.

上述したように、半導体基板11の上に、第1の溝31a及
び31bを利用して構成されたトランジスタと、第2の溝1
5a及び15bを利用して構成されたキャパシタが配設さ
れ、これらの構成成分をゲート電極絶縁用酸化膜41a及
び41b、プレート電極絶縁用酸化膜37a及び37b、窒化膜3
9及びマスク酸化膜43が覆うような構成となしている。
As described above, the transistor formed by using the first grooves 31a and 31b and the second groove 1 on the semiconductor substrate 11.
A capacitor configured by using 5a and 15b is provided, and these constituent components are provided as gate electrode insulating oxide films 41a and 41b, plate electrode insulating oxide films 37a and 37b, and nitride film 3
9 and the mask oxide film 43.

上述した従来の半導体記憶装置では、ゲート電極が半導
体基板に形成された第1の溝に埋込まれた状態で形成さ
れるため、低抵抗層の拡散の深さを特別に浅くする必要
がなく、見掛け上のpn接合の深さを浅くすることができ
る。さらに、ゲートマスク長及びゲートマスク幅に対す
るチャネル長及びチャネル幅を実効的に大きくすること
が可能なため、短チャネル効果及び狭チャネル効果を抑
制することが期待できる。
In the above-described conventional semiconductor memory device, since the gate electrode is formed in a state of being buried in the first groove formed in the semiconductor substrate, it is not necessary to make the diffusion depth of the low resistance layer particularly shallow. The apparent depth of the pn junction can be made shallow. Furthermore, since it is possible to effectively increase the channel length and the channel width with respect to the gate mask length and the gate mask width, it can be expected to suppress the short channel effect and the narrow channel effect.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述した文献には、この従来の半導体記
憶装置の具体的製造技術について、詳細な記載が成され
ていないが、この従来装置の構成では、ゲート電極を構
成する第1の溝を形成する前に、トランスファ・ゲート
領域に相当する半導体基板中に均一な深さを以って低抵
抗層が形成されると判断される。これがため、第1の溝
に形成されたゲート酸化膜と、当該ゲート酸化膜と隣接
し、かつ半導体基板の深さ方向で最も深く拡散した低抵
抗層の端部との近傍(第2図中、電界集中領域45として
示す。)に局部的な電界集中を生じ、ゲート耐圧の劣化
を来たすという問題点が有った。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned document does not describe in detail the specific manufacturing technique of the conventional semiconductor memory device. It is judged that the low resistance layer is formed with a uniform depth in the semiconductor substrate corresponding to the transfer gate region before the formation of the first groove constituting the. Therefore, in the vicinity of the gate oxide film formed in the first groove and the end portion of the low resistance layer adjacent to the gate oxide film and diffused deepest in the depth direction of the semiconductor substrate (see FIG. 2). , Indicated by the electric field concentration region 45.), a local electric field concentration is caused, resulting in deterioration of the gate breakdown voltage.

この発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、高集
積度を有し、かつ信頼性の高い半導体記憶装置を歩留り
良く提供することに有る。
In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a high degree of integration and high reliability with a good yield.

(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この出願の第1発明である
半導体記憶装置の製造方法によれば、 半導体基板に形成された第1の溝を利用して構成したト
ランジスタと、該半導体基板に形成された第2の溝を利
用して構成したキャパシタと、ドレイン領域に接続され
たビット線とを設けて成る半導体記憶装置において、 上述のトランジスタを構成する第1の溝の周辺での低抵
抗層の深さを浅くし、この第1の溝から離れた領域にお
ける低抵抗層の深さを深くして形成された半導体記憶装
置を製造するに当り、 第2の溝、キャパシタ酸化膜、プレート電極及びプレー
ト電極絶縁用酸化膜を形成した半導体基板上に窒化膜と
第1酸化膜とを順次堆積する工程と、 上述の半導体基板上のゲート電極形成領域の第1酸化膜
と窒化膜とキャパシタ酸化膜とを順次エッチング除去す
る工程と、 上述の半導体基板上に側壁形成用窒化膜を堆積する工程
と、 上述の側壁形成用窒化膜を異方性エッチング処理してゲ
ート電極形成領域の周囲に側壁を形成する工程と、 上述した第1酸化膜と窒化膜と側壁とをマスクに用いた
エッチング処理によって第1の溝を形成する工程と、 上述の第1の溝の側面及び底面にゲート酸化膜を形成す
る工程と、 上述した半導体基板上にゲート電極形成用ポリシリコン
層を堆積した後、エッチバック処理によってゲート電極
を形成する工程と、 上述の第1酸化膜をエッチング除去した後、窒化膜と側
壁とゲート電極とをマスクとした不純物イオン注入によ
って低抵抗層を形成する工程と、 上述した窒化膜と側壁とをマスクとしてゲート電極絶縁
用酸化膜を形成する工程と、 ドレイン領域に画成したリフトオフ用レジストパターン
をマスクとして上述の窒化膜とゲート電極絶縁用酸化膜
との上に第2酸化膜を堆積した後、このレジストパター
ンとドレイン領域に堆積した第2酸化膜の一部分とをリ
フトオフする工程と、 上述のドレイン領域にコンタクトホールを形成する工程
と を含むことを特徴としている。
(Means for Solving Problems) In order to achieve this object, according to the method for manufacturing a semiconductor memory device of the first invention of the present application, the first groove formed in the semiconductor substrate is used. A semiconductor memory device comprising: a configured transistor, a capacitor configured using a second groove formed in the semiconductor substrate, and a bit line connected to a drain region. In manufacturing a semiconductor memory device formed by reducing the depth of the low resistance layer in the vicinity of the first groove and increasing the depth of the low resistance layer in the region away from the first groove, The step of sequentially depositing the nitride film and the first oxide film on the semiconductor substrate on which the groove 2, the capacitor oxide film, the plate electrode, and the oxide film for insulating the plate electrode have been formed; Primary acid A step of sequentially removing the film, the nitride film, and the capacitor oxide film by etching, a step of depositing a side wall forming nitride film on the semiconductor substrate described above, and an anisotropic etching process on the side wall forming nitride film described above to form a gate. A step of forming a side wall around the electrode formation region, a step of forming a first groove by an etching process using the above-mentioned first oxide film, nitride film and side wall as a mask, and a step of forming the above-mentioned first groove A step of forming a gate oxide film on the side surface and the bottom surface; a step of depositing a gate electrode forming polysilicon layer on the above-mentioned semiconductor substrate and then forming a gate electrode by an etch-back process; and a step of forming the above-mentioned first oxide film. After removing by etching, a step of forming a low resistance layer by impurity ion implantation using the nitride film, the side wall and the gate electrode as a mask, and the gate using the nitride film and the side wall as a mask. A step of forming an oxide film for pole insulation, and a second oxide film is deposited on the above-mentioned nitride film and oxide film for gate electrode insulation using the resist pattern for lift-off defined in the drain region as a mask, and then this resist The method is characterized by including a step of lifting off the pattern and a part of the second oxide film deposited in the drain region, and a step of forming a contact hole in the drain region.

(作用) また、この出願の発明である半導体記憶装置の製造方法
の構成によれば、ゲート電極形成領域の周囲に配設され
た側壁がマスクとなり、トランジスタを構成する第1の
溝の周辺での低抵抗層の深さを浅くし、この第1の溝か
ら離れた領域における低抵抗層の深さを深くすることが
可能となる。
(Operation) Further, according to the structure of the method for manufacturing a semiconductor memory device of the invention of this application, the side wall provided around the gate electrode formation region serves as a mask, and the side wall around the first groove forming the transistor is surrounded. It is possible to reduce the depth of the low resistance layer and to increase the depth of the low resistance layer in the region away from the first groove.

(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の半導体記憶装置の製
造方法の実施例につき説明する。
(Embodiment) An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor memory device of the present invention will be described below with reference to the drawings.

さらに、以下に説明する実施例は、この発明の好適例に
過ぎず、この発明は以下の実施例にのみ限定されるもの
ではないことを理解されたい。
Furthermore, it should be understood that the embodiments described below are merely preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.

第1図(A)〜(H)は、この発明の実施例を説明する
ための製造工程図であり、各図は半導体記憶装置の製造
段階のウエハを断面で示してある。また、これら図にお
いて、各種成分の形状、寸法及び配置関係は、この発明
が理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。
図中、断面を示すハッチング等は一部を除いて省略して
示すと共に、この発明の特徴となる構成成分を除き、第
2図を参照して既に説明した構成成分と同一の構成成分
については同一の符号を付して示す。また、各製造工程
において特徴となる構成成分を除いて、図中の符号を省
略して示す場合も有る。
1 (A) to 1 (H) are manufacturing process diagrams for explaining an embodiment of the present invention, and each drawing shows a cross section of a wafer at a manufacturing stage of a semiconductor memory device. Further, in these drawings, the shapes, dimensions and arrangement relationships of various components are only schematically shown to the extent that the present invention can be understood.
In the drawing, hatching and the like showing a cross section are omitted except for a part, and the same constituent components as those already described with reference to FIG. The same reference numerals are given. Further, in some cases, reference numerals may be omitted in the drawings, except for constituent components that are characteristic in each manufacturing process.

まず始めに、従来周知の方法により第1図(A)に示す
ようなウエハ構造を得る。そのため、p型シリコンより
なる半導体基板11を選択酸化法により素子分離(図示せ
ず)した後、半導体基板11の所定の領域に、トランスフ
ァ・ゲート領域13を挟んで第2の溝15a及び15bを形成
し、次に、当該15a及び15bの側面及び底面にキャパシタ
酸化膜17を形成する。この時、当該キャパシタ酸化膜17
は、第2の溝15a及び15b以外の半導体基板11の表面にも
形成される。然る後、ポリシリコンを堆積して当該溝15
a及び15bを完全に埋め込み、上述のトランスファ・ゲー
ト領域13に堆積したポリシリコンをエッチング除去して
プレート電極19a及び19bを形成する。
First, a wafer structure as shown in FIG. 1A is obtained by a conventionally known method. Therefore, after the semiconductor substrate 11 made of p-type silicon is isolated (not shown) by a selective oxidation method, the second trenches 15a and 15b are formed in predetermined regions of the semiconductor substrate 11 with the transfer gate region 13 interposed therebetween. Then, the capacitor oxide film 17 is formed on the side surfaces and bottom surfaces of the 15a and 15b. At this time, the capacitor oxide film 17
Are also formed on the surface of the semiconductor substrate 11 other than the second grooves 15a and 15b. Then, polysilicon is deposited and the groove 15
A and 15b are completely buried, and the polysilicon deposited on the transfer gate region 13 is removed by etching to form plate electrodes 19a and 19b.

次に、このようにして得られたウエハを熱酸化処理する
ことにより、プレート電極19a及び19bの表面にプレート
電極絶縁用酸化膜37a及び37bを形成する。続いて、この
ウエハの上側全面に、例えば化学的気相成長(Chemical
Vapor Deposition:CVD)法またはその他任意好適な、
段差被覆性に優れた被着方法により、窒化膜47及び第1
酸化膜49を、順次、堆積せしめ、第1図(A)に示す状
態のウエハを得る。
Next, the wafer thus obtained is subjected to thermal oxidation treatment to form plate electrode insulating oxide films 37a and 37b on the surfaces of the plate electrodes 19a and 19b. Then, on the entire upper surface of this wafer, for example, chemical vapor deposition (Chemical
Vapor Deposition (CVD) method or any other suitable,
By the deposition method with excellent step coverage, the nitride film 47 and the first
The oxide film 49 is sequentially deposited to obtain a wafer in the state shown in FIG.

次に、従来周知のホトリソエッチング法により、このウ
エハのゲート電極形成領域23a及び23bに相当する部分の
第1酸化膜49、窒化膜47及びキャパシタ酸化膜17を順次
エッチング除去して、基板面11a及び11bを露出させ、開
口部を形成する。続いて、この、エッチング処理後のウ
エハの上側全面に、前述のCVD法によって、側壁形成用
窒化膜51を堆積し、当該半導体基板11に形成された構成
成分を完全に埋め込み、第1図(B)に示すような状態
のウエハを得る。
Next, the first oxide film 49, the nitride film 47, and the capacitor oxide film 17 in the portions corresponding to the gate electrode formation regions 23a and 23b of this wafer are sequentially removed by etching by a well-known photolithography etching method, and the substrate surface The openings are formed by exposing 11a and 11b. Subsequently, the sidewall forming nitride film 51 is deposited on the entire upper surface of the wafer after the etching process by the above-described CVD method, and the constituent components formed on the semiconductor substrate 11 are completely embedded. A wafer in the state as shown in B) is obtained.

続いて、このウエハに堆積した側壁形成用窒化膜51を、
例えば反応性イオンエッチング(Re−active Ion Etchi
ng:RIE)法のような異方性エッチング処理を行なって、
ゲート電極形成領域23a及び23bに形成された開口部の側
面に、上述の窒化膜51を残存させ、これら領域23a及び2
3bの周囲に側壁53a及び53bを形成する。然る後、この工
程でウエハの表面に露出した第1酸化膜49と、側壁53a
及び53bとをマスクとして、上述のRIE 法により、半導
体基板11を構成するシリコンのみをエッチング処理し得
る任意好適なエッチングガスを用いて異方性エッチング
処理し、第1の溝55a及び55bを形成する。さらに、この
エッチング処理に用いた上述の構成成分49、53a及び53b
をマスクとして熱酸化処理を行ない、ゲート酸化膜57a
及び57bを形成し、第1図(C)に示す状態のウエハを
得る。
Then, the side wall forming nitride film 51 deposited on the wafer is
For example, reactive ion etching (Re-active Ion Etchi
ng: RIE) anisotropic etching process,
The above-described nitride film 51 is left on the side surfaces of the openings formed in the gate electrode formation regions 23a and 23b, and these regions 23a and 2 are formed.
Side walls 53a and 53b are formed around 3b. Then, in this step, the first oxide film 49 exposed on the surface of the wafer and the side wall 53a are formed.
And 53b as masks, anisotropic etching is performed by the above-mentioned RIE method using any suitable etching gas capable of etching only silicon constituting the semiconductor substrate 11 to form the first grooves 55a and 55b. To do. Furthermore, the above-mentioned components 49, 53a and 53b used in this etching process.
Gate oxide film 57a
And 57b are formed to obtain a wafer in the state shown in FIG.

続いて、プレート電極19a及び19bを形成した場合と同様
にして、上述のウエハの上側の全面にゲート電極形成用
ポリシリコン層59(以下、単にpoly−Si 層59と称する
場合も有る。)を堆積する。このpoly−Si 層59を堆積
した後、第1図(D)に示すように、半導体基板11の表
面に生じた凹凸を埋め込むように、任意好適な材料から
なるレジスト材61を塗布し、当該ウエハの表面を平坦に
する。
Subsequently, similarly to the case where the plate electrodes 19a and 19b are formed, a gate electrode forming polysilicon layer 59 (hereinafter, may be simply referred to as a poly-Si layer 59) is formed on the entire upper surface of the wafer. accumulate. After depositing the poly-Si layer 59, as shown in FIG. 1 (D), a resist material 61 made of any suitable material is applied so as to fill the irregularities formed on the surface of the semiconductor substrate 11, and Flatten the surface of the wafer.

次に、ゲート電極63a及び63bと、低抵抗層65を形成し、
第1図(E)に示す状態のウエハを得るため、第1図
(D)のウエハ上に配設されたレジスト材61とpoly−Si
層59とを、当該レジスト材61とpoly−Si 層59とのエッ
チング速度が等しくなるようなエッチング条件でエッチ
バックを行ない、ゲート電極63a及び63bを形成する。然
る後、この工程により、半導体基板11の表面に露出した
第1酸化膜49(第1図(D)参照)を選択的にエッチン
グ除去する。
Next, the gate electrodes 63a and 63b and the low resistance layer 65 are formed,
In order to obtain the wafer in the state shown in FIG. 1E, the resist material 61 and poly-Si provided on the wafer in FIG.
The layer 59 and the poly-Si layer 59 are etched back under an etching condition such that the resist material 61 and the poly-Si layer 59 have the same etching rate, thereby forming the gate electrodes 63a and 63b. Thereafter, by this step, the first oxide film 49 (see FIG. 1D) exposed on the surface of the semiconductor substrate 11 is selectively removed by etching.

続いて、上述のウエハのプレート電極19a及び19bの上側
に形成されたプレート電極絶縁用酸化膜37a及び37bと窒
化膜47と、側壁53a及び53bとをマスクとして、例えば砒
素(As)またはその他のn型不純物(図中、矢印aを付
して示す。)をイオン注入し、低抵抗層65(図中、一点
鎖線で囲んで示す。)を形成し、第1図(E)に示す状
態のウエハを得る。
Then, using the plate electrode insulating oxide films 37a and 37b and the nitride film 47 formed on the plate electrodes 19a and 19b of the wafer described above and the sidewalls 53a and 53b as a mask, for example, arsenic (As) or other An n-type impurity (indicated by an arrow a in the figure) is ion-implanted to form a low resistance layer 65 (indicated by a dashed line in the figure), and the state shown in FIG. To obtain the wafer.

上述の工程によって形成された低抵抗層65のプロファイ
ルは、前述した工程により配設された側壁53a及び53bの
作用により、半導体記憶装置においてトランジスタを構
成するための第1の溝55a及び55bの周辺でのイオン注入
の深さを浅くし、この第1の溝から離れた領域における
イオン注入の深さを深くして形成し得ることが理解でき
る。
The profile of the low resistance layer 65 formed by the above-mentioned process is the periphery of the first trenches 55a and 55b for forming a transistor in the semiconductor memory device by the action of the side walls 53a and 53b arranged by the above-mentioned process. It can be understood that the depth of the ion implantation can be made shallower and the depth of the ion implantation in the region away from the first groove can be made deeper.

次に、上述の工程によって形成したゲート電極63a及び6
3bの夫々の表面を、窒化膜47と側壁53a及び53bとをマス
クとして熱酸化処理することにより、ゲート電極絶縁用
酸化膜67a及び67bを形成する。然る後、当該酸化膜67a
及び67bが形成されたウエハの、少なくともゲート電極6
3aとゲート電極63bとの間の領域を完全に覆うようなリ
フトオフ用レジストパターン69を画成し、当該半導体基
板11の上側全面に第2酸化膜71を堆積し、第1図(F)
に示す状態のウエハを得る。この場合、当該第2酸化膜
71を堆積するに当っては、リフトオフ用レジストパター
ン69が損傷を来たさないように、例えば光CVD 法のよう
に低温で積層することが可能な方法として行なうのが好
適である。
Next, the gate electrodes 63a and 6 formed by the steps described above.
The respective surfaces of 3b are subjected to thermal oxidation treatment using the nitride film 47 and the side walls 53a and 53b as masks to form gate electrode insulating oxide films 67a and 67b. After that, the oxide film 67a
And at least the gate electrode 6 of the wafer on which 67b is formed.
A lift-off resist pattern 69 is defined so as to completely cover the region between 3a and the gate electrode 63b, and a second oxide film 71 is deposited on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 as shown in FIG.
A wafer in the state shown in is obtained. In this case, the second oxide film
It is preferable to deposit 71 so that the lift-off resist pattern 69 can be laminated at a low temperature such as a photo-CVD method so as not to damage it.

さらに、上述のリフトオフ用レジストパターン69と当該
レジストパターン69の上側に堆積した第2酸化膜71とを
リフトオフする。この工程により、少なくともリフトオ
フ用レジストパターン69を画成した上述のゲート電極63
aとゲート電極63bとの間のドレイン領域73に相当する部
分を除き、上述の第2酸化膜71をウエハの上側全面に被
着形成し、第1図(G)に示す状態のウエハを得る。
Further, the lift-off resist pattern 69 and the second oxide film 71 deposited on the upper side of the resist pattern 69 are lifted off. Through this step, at least the lift-off resist pattern 69 defining the gate electrode 63 is formed.
The above-mentioned second oxide film 71 is deposited on the entire upper surface of the wafer except for the portion corresponding to the drain region 73 between the a and the gate electrode 63b to obtain the wafer in the state shown in FIG. 1 (G). .

次に、上述した第2酸化膜71をマスクとして、半導体基
板11のドレイン領域73とすべき領域の上側の窒化膜47及
び酸化膜17を、順次、エッチング除去し、コンタクトホ
ール75を開孔する。然る後、従来と同様な工程により、
例えばタングステンシリサイド(WSi2)またはその他の
任意好適な材料からなるビット線77を被着形成し、さら
に、中間絶縁層、配線電極或いはその他設計に応じた構
成成分(図示せず)を配設して半導体記憶装置を完成す
る(第1図(H))。
Next, using the above-described second oxide film 71 as a mask, the nitride film 47 and the oxide film 17 on the upper side of the region to be the drain region 73 of the semiconductor substrate 11 are sequentially removed by etching to open a contact hole 75. . After that, by the same process as the conventional one,
A bit line 77 made of, for example, tungsten silicide (WSi 2 ) or any other suitable material is deposited, and further, an intermediate insulating layer, a wiring electrode, or other component (not shown) according to the design is provided. To complete the semiconductor memory device (FIG. 1 (H)).

以上、詳細に説明したように、この発明の半導体記憶装
置の製造方法によれば、ゲート電極形成用poly−Si 層5
9を堆積した後、レジストパターンを用いることなく、
エッチバックすることによりセルフアラインでゲート電
極63a及び63bを形成することができる。これがため、第
1の溝55a及び55bを形成した後にホトリソエッチングを
行なう必要がなく、微細な構造を有する半導体記憶装置
の製造に好適である。
As described above in detail, according to the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, the gate electrode forming poly-Si layer 5 is formed.
After depositing 9, without using a resist pattern,
By etching back, the gate electrodes 63a and 63b can be formed by self-alignment. Therefore, it is not necessary to perform photolithography etching after forming the first trenches 55a and 55b, which is suitable for manufacturing a semiconductor memory device having a fine structure.

また、コンタクトホール75の開孔においては、ドレイン
領域73に相当する部分に形成された酸化膜(前述のキャ
パシタ酸化膜17に相当する)の膜厚に比べて、第2酸化
膜71、或いはゲート電極絶縁用酸化膜67a及び67bの膜厚
を厚くして設計することにより、厳密な位置合わせを必
要とするホトリソ工程を省略することができる。
In addition, in the opening of the contact hole 75, compared with the film thickness of the oxide film (corresponding to the above-mentioned capacitor oxide film 17) formed in the portion corresponding to the drain region 73, the second oxide film 71 or the gate is formed. By designing the electrode insulating oxide films 67a and 67b to be thick, it is possible to omit the photolithography process that requires strict alignment.

尚、上述した実施例は、この発明の理解を容易とするた
めの好適な諸条件として説明したが、例えば被着方法、
エッチング条件、さらに、膜厚及びその他の条件は、こ
の発明の目的の範囲内で設計に応じ、任意の変更及び変
形を行ない得ること明らかである。
The above-described embodiment has been described as suitable conditions for facilitating the understanding of the present invention.
It is apparent that the etching conditions, and further the film thickness and other conditions can be arbitrarily changed and modified according to the design within the scope of the object of the present invention.

(発明の効果) 上述した説明から明らかなように、この出願の発明であ
る半導体記憶装置の製造方法によれば、トランジスタを
構成する第1の溝の周辺での低抵抗層の深さを浅くし、
この第1の溝から離れた領域における低抵抗層の深さを
深くした構成の微細な構造を有する半導体記憶装置を簡
単かつ容易に、歩留り良く製造することができる。
(Effects of the Invention) As is apparent from the above description, according to the method for manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, the depth of the low resistance layer is reduced in the vicinity of the first groove forming the transistor. Then
It is possible to easily and easily manufacture a semiconductor memory device having a fine structure in which the depth of the low resistance layer is increased in the region away from the first groove, with high yield.

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

第1図(A)〜(H)は、この発明の実施例の説明に供
する半導体記憶装置の概略的な製造工程図、 第2図は、従来の半導体記憶装置を説明するため、半導
体記憶装置の概略的断面図により示した装置構成図であ
る。 11‥‥半導体基板 11a,11b‥‥基板面 13‥‥トランスファ・ゲート 15a,15b‥‥第2の溝 17‥‥キャパシタ酸化膜 19a,19b‥‥プレート電極 21,65‥‥低抵抗層 23a,23b‥‥ゲート電極形成領域 25,73‥‥ドレイン領域、27,77‥‥ビット線 29,75‥‥コンタクトホール 31a,31b,55a,55b‥‥第1の溝 33a,33b,57a,57b‥‥ゲート酸化膜 35a,35b,63a,63b‥‥ゲート電極 37a,37b‥‥プレート電極絶縁用酸化膜 39,47‥‥窒化膜 41a,41b,67a,67b‥‥ゲート電極絶縁用酸化膜 43‥‥マスク酸化膜、45‥‥電界集中領域 49‥‥第1酸化膜、51‥‥側壁形成用窒化膜 53a,53b‥‥側壁 59‥‥ゲート電極形成用ポリシリコン(poly−Si)層 61‥‥レジスト材 69‥‥リフトオフ用レジストパターン 71‥‥第2酸化膜 a‥‥n型不純物。
1 (A) to 1 (H) are schematic manufacturing process diagrams of a semiconductor memory device used for explaining an embodiment of the invention, and FIG. 2 is a semiconductor memory device for explaining a conventional semiconductor memory device. It is a device block diagram shown by the schematic cross-sectional view of FIG. 11 ... Semiconductor substrate 11a, 11b ... Substrate surface 13 ... Transfer gate 15a, 15b ... Second groove 17 ... Capacitor oxide film 19a, 19b ... Plate electrode 21,65 ... Low resistance layer 23a, 23b ・ ・ ・ Gate electrode formation area 25,73 ‥ Drain area, 27,77 ‥‥ Bit line 29,75 ‥‥ Contact hole 31a, 31b, 55a, 55b ‥ First groove 33a, 33b, 57a, 57b ‥ Gate oxide film 35a, 35b, 63a, 63b ... Gate electrode 37a, 37b ... Plate electrode insulating oxide film 39, 47 ... Nitride film 41a, 41b, 67a, 67b ... Gate electrode insulating oxide film 43 ... Mask oxide film, 45 Electric field concentration region 49 First oxide film, 51 Side wall forming nitride film 53a, 53b Side wall 59. Gate electrode forming polysilicon (poly-Si) layer 61. Resist material 69. Lift-off resist pattern 71. Second oxide film a .. N-type impurities.

───────────────────────────────────────────────────── 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 7514−4M // H01L 29/78 301 V ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location 7514-4M // H01L 29/78 301 V

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第2の溝、キャパシタ酸化膜、プレート電
極及びプレート電極絶縁用酸化膜を形成した半導体基板
上に窒化膜と第1酸化膜とを順次堆積する工程と、 前記半導体基板上のゲート電極形成領域の第1酸化膜と
窒化膜とキャパシタ酸化膜とを順次エッチング除去する
工程と、 前記半導体基板上に側壁形成用窒化膜を堆積する工程
と、 前記側壁形成用窒化膜を異方性エッチング処理してゲー
ト電極形成領域の周囲に側壁を形成する工程と、 前記第1酸化膜と窒化膜と側壁とをマスクとしたエッチ
ング処理によって第1の溝を形成する工程と、 前記第1の溝の側面及び底面にゲート酸化膜を形成する
工程と、 前記半導体基板上にゲート電極形成用ポリシリコン層を
堆積した後、エッチバック処理によってゲート電極を形
成する工程と、 前記第1酸化膜をエッチング除去した後、窒化膜と側壁
とゲート電極とをマスクとした不純物イオン注入によっ
て低抵抗層を形成する工程と、 前記窒化膜と側壁とをマスクとしてゲート電極絶縁用酸
化膜を形成する工程と、 ドレイン領域に画成したリフトオフ用レジストパターン
をマスクとして、前記窒化膜とゲート電極絶縁用酸化膜
との上に第2酸化膜を堆積した後、リフトオフする工程
と、 前記ドレイン領域にコンタクトホールを形成する工程と を含むことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
1. A step of sequentially depositing a nitride film and a first oxide film on a semiconductor substrate on which a second groove, a capacitor oxide film, a plate electrode and an oxide film for insulating a plate electrode are formed, and on the semiconductor substrate. Etching the first oxide film, the nitride film, and the capacitor oxide film in the gate electrode forming region in order; depositing a sidewall forming nitride film on the semiconductor substrate; and anisotropically forming the sidewall forming nitride film. Forming a side wall around the gate electrode forming region by a selective etching process, forming a first groove by an etching process using the first oxide film, the nitride film and the side wall as a mask, Forming a gate oxide film on the side surface and bottom surface of the groove, and forming a gate electrode by etching back after depositing a gate electrode forming polysilicon layer on the semiconductor substrate. Forming a low resistance layer by impurity ion implantation using the nitride film, the sidewalls and the gate electrode as a mask, after removing the first oxide film by etching, and oxidizing the gate electrode with the nitride film and the sidewall as a mask A step of forming a film, a step of depositing a second oxide film on the nitride film and the oxide film for insulating a gate electrode, and then a lift-off process using the lift-off resist pattern defined in the drain region as a mask; And a step of forming a contact hole in the drain region.
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