JPH1084090A - Semiconductor memory and its manufacture - Google Patents

Semiconductor memory and its manufacture

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Publication number
JPH1084090A
JPH1084090A JP8236348A JP23634896A JPH1084090A JP H1084090 A JPH1084090 A JP H1084090A JP 8236348 A JP8236348 A JP 8236348A JP 23634896 A JP23634896 A JP 23634896A JP H1084090 A JPH1084090 A JP H1084090A
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JP
Japan
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forming
groove
oxide film
capacitor
mark
Prior art date
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Pending
Application number
JP8236348A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Irie
重夫 入江
Hiromasa Fujimoto
裕雅 藤本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8236348A priority Critical patent/JPH1084090A/en
Publication of JPH1084090A publication Critical patent/JPH1084090A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory which is formed on a SOI substrate and has a capacitor having a large capacitance in a buried oxide film layer under a source region. SOLUTION: A buried oxide film layer 2 is formed on a semiconductor substrate 1. A MOS transistor 4 is formed on a silicon layer 3 on the buried oxide film layer 2. A trench-type capacitor 10 is formed in the buried oxide film layer 2 and right under a source region 6 of the transistor 4. The capacitor 10 comprises a conductive capacitor electrode 11a which is buried along the inner sides so that it may be directly connected to the lower part of the source region 6, a dielectric film 12 deposited inside the capacitor electrode 11a and a capacitor electrode 11b buried through the capacitor dielectric film 12. With this structure, the area of the capacitor electrode is larger than that of a conventional device and the capacitance of the capacitor is accordingly larger.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明に属する技術分野】本発明は、SOI構造を用いた
半導体記憶装置及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device using an SOI structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のDRAM(Dynamic Random Access Mem
ory)は目覚しい発展を遂げてきた。DRAMのセル構造は、
できるだけ小さな面積で最大の蓄積電荷量を確保するた
めに、1Mビットまでのプレーナ構造から、4M以降の3次
元構造へ大きく変わった。さらに、4Mから16M、16Mから
64Mへと進むにつれてより複雑な3次元構造になった。こ
れは、デザインルールの縮小化率が低下したことと、プ
ロセスマージンや加工精度がデザインルールの縮小化に
比例しなくなってきたためである。
2. Description of the Related Art In recent years, a dynamic random access memory (DRAM) has been developed.
ory) has made remarkable progress. The DRAM cell structure is
In order to secure the maximum amount of stored charge in the smallest possible area, the structure has changed significantly from a planar structure up to 1M bit to a 3D structure after 4M. In addition, from 4M to 16M, from 16M
As it progressed to 64M, it became a more complex three-dimensional structure. This is because the reduction ratio of the design rule has decreased, and the process margin and the processing accuracy have become less proportional to the reduction in the design rule.

【0003】主な3次元構造としては、スタック型とト
レンチ型がある。これら以外には、従来例の1つとして
挙げられるSOI構造を用いた半導体記憶装置がある。
The main three-dimensional structures include a stack type and a trench type. Other than these, there is a semiconductor memory device using an SOI structure, which is one of the conventional examples.

【0004】以下図面を参照しながら、上記の半導体記
憶装置の一例について説明する。この技術は特開平7−1
42607号公報に記載されたものである。
Hereinafter, an example of the above-described semiconductor memory device will be described with reference to the drawings. This technology is disclosed in
No. 42607.

【0005】図6は、SOI構造を用いた半導体記憶装置の
概略断面図を示している。図6において、半導体基板31
の主表面上には誘電体層32a、32bが形成されている。誘
電体層32a、32b上にはシリコン層33が形成されている。
シリコン層33にはMOSトランジスタ34a、34bが形成され
ている。さらに、シリコン層33内に不純物領域35a、35b
を有している。この不純物領域35aと誘電体層32bと半導
体基板31とでキャパシタが構成される。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a semiconductor memory device using the SOI structure. In FIG. 6, the semiconductor substrate 31
The dielectric layers 32a and 32b are formed on the main surface of. A silicon layer 33 is formed on the dielectric layers 32a and 32b.
MOS transistors 34a and 34b are formed in the silicon layer 33. Further, impurity regions 35a and 35b are formed in the silicon layer 33.
have. The impurity region 35a, the dielectric layer 32b, and the semiconductor substrate 31 form a capacitor.

【0006】図7は、SOI構造を用いた半導体記憶装置の
製造工程の概略断面図を示している。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor memory device using an SOI structure.

【0007】図7(a)に示すように、まず、半導体基板31
の主表面上全面にスッパタリング法あるいはCVD(Chemi
cal Vapor Deposition)法などを用いて誘電体層32aを
形成する。そして、この誘電体層32aを所定形状にパタ
ーニングすることによって、半導体基板31の主表面を選
択的に露出させる開口部41を形成する。
[0007] As shown in FIG.
Sputtering or CVD (Chemi
The dielectric layer 32a is formed by using a cal vapor deposition method or the like. Then, an opening 41 for selectively exposing the main surface of the semiconductor substrate 31 is formed by patterning the dielectric layer 32a into a predetermined shape.

【0008】次に、図7(b)に示すように、半導体基板31
の主表面上全面にスッパタリング法あるいはCVD法など
を用いて誘電体層32bを堆積する。
Next, as shown in FIG.
A dielectric layer 32b is deposited on the entire surface of the main surface by sputtering or CVD.

【0009】次に、図7(c)に示すように、上記の誘電体
層32bにCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を施
す。それにより、開口部41内にのみ誘電体層32bを残余
させる。
Next, as shown in FIG. 7C, the dielectric layer 32b is subjected to a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. Thus, the dielectric layer 32b is left only in the opening 41.

【0010】次に、図7(d)に示すように、誘電体層32
a、32bにCVD法などを用いて、例えばp型の不純物が導入
されたシリコン層33を形成する。さらに、熱酸化法でシ
リコン層33表面にゲート絶縁膜37を形成する。このゲー
ト絶縁膜37上にCVD法を用いて多結晶シリコン層38を形
成する。この多結晶シリコン層38上にCVD法を用いて絶
縁層39を形成する。
[0010] Next, as shown in FIG.
A silicon layer 33 into which, for example, a p-type impurity is introduced is formed on a and 32b by using a CVD method or the like. Further, a gate insulating film 37 is formed on the surface of the silicon layer 33 by a thermal oxidation method. A polycrystalline silicon layer 38 is formed on the gate insulating film 37 by using a CVD method. An insulating layer 39 is formed on the polycrystalline silicon layer 38 by using a CVD method.

【0011】次に、図7(e)に示すように、この絶縁層3
9、多結晶シリコン層38、ゲート絶縁膜37を順次エッチ
ングすることによってゲート電極部40を形成する。次
に、このゲート電極部40をマスクとして用いて、n型の
不純物をシリコン層33内に注入する。以上のようにし
て、半導体記憶装置を形成する。
Next, as shown in FIG.
9. The gate electrode portion 40 is formed by sequentially etching the polycrystalline silicon layer 38 and the gate insulating film 37. Next, an n-type impurity is implanted into the silicon layer 33 using the gate electrode portion 40 as a mask. As described above, the semiconductor memory device is formed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構造では、ソース領域直下の幅が狭くキャパシタの電極
面積が小さいため、キャパシタ容量が十分確保できな
い。また、上記の製造方法では、位置合わせの方法が確
実ではないので、必ずしも不純物領域と誘電体層と半導
体基板とでキャパシタが構成されるとは限らない。
However, in the above-mentioned structure, since the width immediately below the source region is small and the electrode area of the capacitor is small, sufficient capacitance of the capacitor cannot be secured. In addition, in the above-described manufacturing method, since a method of alignment is not reliable, a capacitor is not always formed by the impurity region, the dielectric layer, and the semiconductor substrate.

【0013】しかも、今後、さらなる微細化が進むこと
が予想されるが、そうなると小さい素子幅でもキャパシ
タ電極の面積を大きくし、動作に必要なキャパシタ容量
を確保すること、位置合わせキーを用いて確実にソース
領域直下にキャパシタを形成することの重要性が増して
くるとともに、その工程精度が問われる。
In addition, further miniaturization is expected in the future, but in that case, even if the element width is small, it is necessary to increase the area of the capacitor electrode, to secure the capacitor capacity required for operation, and to use the alignment key. In addition, the importance of forming a capacitor immediately below the source region is increasing, and its process accuracy is required.

【0014】本発明の目的は、SOI基板上に形成された
トランジスタにおいて、ソース領域直下の埋め込み酸化
膜層にキャパシタを形成する際、従来に比べて容量が大
きい半導体記憶装置、そして、そのキャパシタをソース
領域直下に確実に形成することができる製造方法を提供
することである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a larger capacity than a conventional one when a capacitor is formed in a buried oxide film layer immediately below a source region in a transistor formed on an SOI substrate. An object of the present invention is to provide a manufacturing method that can be surely formed immediately below a source region.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明では、トランジス
タのソース領域直下にトレンチ型キャパシタを形成する
ことで前記半導体記憶装置の問題点を解決することがで
きる。また、位置合わせキーを有する半導体記憶装置及
びそのキーを目印とした製造方法を採用することで上記
製造方法の問題点も解決することができる。
According to the present invention, the problem of the semiconductor memory device can be solved by forming a trench capacitor immediately below a source region of a transistor. Further, the problem of the above-described manufacturing method can be solved by employing a semiconductor memory device having an alignment key and a manufacturing method using the key as a mark.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施の形態1)以下本発明の第1の実施の形態につい
て、図1を参照しながら説明する。
(Embodiment 1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0017】図1は本発明の第1の実施の形態について半
導体記憶装置の断面図を示すものである。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【0018】まず、図1は、導電性を有する半導体基板1
上に埋め込み酸化膜層2があり、その上の上部シリコン
層3にはMOS型トランジスタ4が形成されている。MOS型ト
ランジスタ4は、シリコン層3内にチャネル領域5を規定
するように形成された不純物領域であるソース領域6と
ドレイン領域7を有し、チャネル領域5上にはゲート酸化
膜8を介在して形成されたゲート電極9を有している。ま
た、埋め込み酸化膜層2内のソース領域6直下にトレンチ
型キャパシタ10を有している。トレンチ型キャパシタ10
は、ソース領域6下部に直接接続されるよう内周面に沿
って埋め込まれた導電性の一方のキャパシタ電極11a
と、前記キャパシタ電極11aの内周面に堆積されたキャ
パシタ誘電体膜12と、前記キャパシタ誘電体膜12を介し
て埋め込まれたもう一方のキャパシタ電極11bを有して
いる。半導体記憶装置の構成は以上のようになってい
る。
First, FIG. 1 shows a semiconductor substrate 1 having conductivity.
There is a buried oxide film layer 2 above, and a MOS transistor 4 is formed on the upper silicon layer 3 thereabove. The MOS transistor 4 has a source region 6 and a drain region 7 which are impurity regions formed in the silicon layer 3 so as to define the channel region 5, and a gate oxide film 8 is interposed on the channel region 5. A gate electrode 9 formed by Further, a trench type capacitor 10 is provided immediately below the source region 6 in the buried oxide film layer 2. Trench type capacitor 10
Is a conductive one capacitor electrode 11a buried along the inner peripheral surface so as to be directly connected to the lower part of the source region 6.
And a capacitor dielectric film 12 deposited on the inner peripheral surface of the capacitor electrode 11a, and another capacitor electrode 11b embedded through the capacitor dielectric film 12. The configuration of the semiconductor memory device is as described above.

【0019】本実施の形態では、特にソース領域6直下
にトレンチ型キャパシタ10を具備している点が特徴であ
る。このような構成により、従来に比べ、キャパシタ電
極の表面積が大きくなり、キャパシタ容量が大きくなる
といった効果が得られる。
The present embodiment is characterized in that a trench type capacitor 10 is provided immediately below the source region 6. According to such a configuration, the effect that the surface area of the capacitor electrode is increased and the capacitance of the capacitor is increased as compared with the related art can be obtained.

【0020】(実施の形態2)以下本発明の第2の実施
の形態について、図2を参照しながら説明する。図2は本
発明の第2の実施の形態について半導体記憶装置の断面
図を示すものである。
(Embodiment 2) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【0021】本実施形態の半導体記憶装置の構成で実施
の形態1と異なるのは、素子非形成部14に目印、位置合
わせ用マークを兼ねている絶縁物が埋め込まれた素子分
離用の溝15を有する点である。この素子分離用の溝15
は、上部シリコン層から埋め込み酸化膜層まで開けられ
た開口部であり、前記素子分離用の溝15に絶縁物が埋め
込んである。他の構成は、実施の形態1と同じである。
この構成では、特に素子非形成部14の素子分離用の溝15
とソース領域6直下にトレンチ型キャパシタ10を具備し
ている点が特徴である。このような構成によって、実施
の形態4の製造方法でキャパシタを形成する場合、素子
分離用の溝15がソース領域6直下にトレンチ型キャパシ
タ10を形成するための位置合わせキーも兼ねているた
め、従来例に比べ確実にソース領域6直下にキャパシタ
を形成することができる。しかもトレンチ型キャパシタ
であるため、キャパシタ電極の表面積が大きくなり、キ
ャパシタ容量が大きくなるといった効果が得られる。
The structure of the semiconductor memory device of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the element non-forming portion 14 is provided with an element isolation groove 15 in which an insulator also serving as a mark and a positioning mark is embedded. It is a point which has. This element separation groove 15
Is an opening formed from the upper silicon layer to the buried oxide film layer, and an insulator is buried in the trench 15 for element isolation. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
In this configuration, in particular, the groove 15 for element isolation in the element non-forming portion 14 is formed.
And a trench type capacitor 10 is provided immediately below the source region 6. With such a configuration, when the capacitor is formed by the manufacturing method of the fourth embodiment, the trench 15 for element isolation also serves as an alignment key for forming the trench capacitor 10 immediately below the source region 6. Capacitors can be reliably formed immediately below the source region 6 as compared with the conventional example. In addition, since the capacitor is a trench capacitor, the effect of increasing the surface area of the capacitor electrode and increasing the capacitance of the capacitor can be obtained.

【0022】(実施の形態3)以下本発明の第3の実施
の形態について、図3を参照しながら説明する。図3は本
発明の第3の実施の形態について半導体記憶装置の断面
図を示すものである。
(Embodiment 3) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【0023】実施の形態2と異なるのは、素子非形成部1
4が素子分離用酸化膜17に形成された導電性の目印、位
置合わせ用マーク16を有している点である。なお、この
目印、位置合わせ用マーク16は、素子分離用酸化膜17上
部から埋め込み酸化膜層まで開けられた開口部に埋め込
まれたタングステンプラグである。他の構成は、実施の
形態2と同じである。
The difference from the second embodiment is that the element non-forming portion 1
4 has a conductive mark and a positioning mark 16 formed on the oxide film 17 for element isolation. The mark and the alignment mark 16 are tungsten plugs buried in openings formed from the upper part of the element isolation oxide film 17 to the buried oxide film layer. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

【0024】特に素子非形成部14の素子分離用酸化膜17
に形成された導電性の目印、位置合わせ用マーク16とソ
ース領域6直下にトレンチ型キャパシタ10を具備してい
る点が特徴である。このような構成によって、実施の形
態5の製造方法でキャパシタを形成する場合、目印、位
置合わせ用マーク16がソース領域6直下にトレンチ型キ
ャパシタ10を形成するための位置合わせキーとなり、従
来例に比べ確実にソース領域6直下にキャパシタを形成
することができる。しかもトレンチ型キャパシタである
ため、キャパシタ電極の表面積が大きくなり、キャパシ
タ容量が大きくなるといった効果が得られる。
Particularly, the oxide film 17 for element isolation in the element non-forming portion 14
A feature is that a trench type capacitor 10 is provided immediately below the conductive mark, the alignment mark 16 and the source region 6 formed on the substrate. With such a configuration, when the capacitor is formed by the manufacturing method of the fifth embodiment, the mark and the alignment mark 16 serve as an alignment key for forming the trench capacitor 10 immediately below the source region 6, and the conventional example. In comparison, a capacitor can be formed directly under the source region 6. In addition, since the capacitor is a trench capacitor, the effect of increasing the surface area of the capacitor electrode and increasing the capacitance of the capacitor can be obtained.

【0025】(実施の形態4)以下本発明の第4の実施
の形態について、図4を参照しながら説明する。図4は本
発明の第4の実施の形態について半導体記憶装置の工程
断面図を示すものである。
(Embodiment 4) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a process sectional view of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【0026】まず、図4(a)に示すように、SOI基板の素
子非形成部14に上部シリコン層3から下部の半導体基板1
に達するまでエッチングし、素子分離用の溝15を形成
し、さらにその溝15にCVD法により絶縁物であるSiO2を
埋め込む。
First, as shown in FIG. 4A, the lower semiconductor substrate 1 is moved from the upper silicon layer 3 to the element non-formed portion 14 of the SOI substrate.
To form a trench 15 for element isolation, and further bury SiO2, which is an insulator, in the trench 15 by a CVD method.

【0027】その後、図4(b)に示すように、素子形成部
13にMOS型トランジスタ4を形成する。
Thereafter, as shown in FIG.
A MOS transistor 4 is formed on 13.

【0028】次に、図4(c)に示すように、素子形成部13
上に、必要な配線工程18、保護膜19の堆積を行なった
後、保護膜19の全面をCMP法などにより平坦にする。
Next, as shown in FIG.
After the necessary wiring step 18 and the protection film 19 are deposited thereon, the entire surface of the protection film 19 is flattened by a CMP method or the like.

【0029】次に、図4(d)に示すように、研磨時の強度
を上げるため研磨支持金属板20を保護膜19の上に貼り付
ける。
Next, as shown in FIG. 4D, a polishing support metal plate 20 is attached on the protective film 19 to increase the strength during polishing.

【0030】さらに図4(e)に示すように、半導体基板1
を埋め込み酸化膜層2に達するまで(図中下から上に)C
MP法により研磨する。なお、研磨時の強度が充分である
場合は、保護膜19の平坦化工程および研磨支持金属板20
は不要である。この研磨により素子分離用の溝15に埋め
込まれた絶縁物を露出させ、後の工程でこの絶縁物を目
印に位置合わせを行う。また、この工程は、研磨に限ら
ず、エチレンジアミン、ピロカテコールの水溶液やヒド
ラジン、イソプロピルアルコールの水溶液などのアルカ
リ系溶液のエッチングでもよい。これらのアルカリ系溶
液を用いる理由は、選択比の違いによりシリコンはエッ
チングするが、酸化膜はエッチングしにくいからであ
る。
Further, as shown in FIG.
Until it reaches oxide layer 2 (from bottom to top in the figure)
Polish by MP method. If the strength during polishing is sufficient, the flattening step of the protective film 19 and the polishing support metal plate 20
Is unnecessary. By this polishing, the insulator buried in the trench 15 for element isolation is exposed, and the insulator is aligned with the mark in a later step. This step is not limited to polishing, but may be etching with an alkaline solution such as an aqueous solution of ethylenediamine or pyrocatechol or an aqueous solution of hydrazine or isopropyl alcohol. The reason for using these alkaline solutions is that silicon is etched due to a difference in selectivity, but an oxide film is difficult to etch.

【0031】次に、図4(f)に示すように、素子分離用の
溝15を目印にウエハの位置合わせを行ってから、同目印
でソース領域6直下の埋め込み酸化膜層2にエッチングに
より電荷蓄積用の溝21を形成する。この電荷蓄積用の溝
21はソース領域6まで達している。
Next, as shown in FIG. 4 (f), the wafer is aligned using the groove 15 for element isolation as a mark, and the buried oxide film layer 2 immediately below the source region 6 is etched by the mark. A groove 21 for charge storage is formed. This charge storage groove
21 reaches the source region 6.

【0032】次に、図4(g)に示すように、その電荷蓄積
用の溝21に一方のキャパシタ電極11aとして白金をスパ
ッタリング法により溝21の内周面に堆積する。このキャ
パシタ電極11aはソース領域6と電気的に直接接続されて
いる。その後、前記のキャパシタ電極11aの内周面に高
誘電体であるBST((Ba、Sr)TiO3)をMOCVD(Metal Organic
Chemical Vapor Deposition)法により堆積し、キャパ
シタ誘電体膜12を形成する。誘電体膜は、BST以外にはP
ZT(Pb(Zr、Ti)O3)、PLZT((Pb、La)(Zr、Ti)O3)、Ta2O
5、TiO2などが挙げられる。キャパシタ誘電体膜12を介
して白金をもう一方のキャパシタ電極11bとして埋め込
む。
Next, as shown in FIG. 4 (g), platinum is deposited on the inner surface of the groove 21 as one capacitor electrode 11a in the charge storage groove 21 by a sputtering method. This capacitor electrode 11a is electrically directly connected to the source region 6. After that, BST ((Ba, Sr) TiO3) which is a high dielectric substance is applied to the inner peripheral surface of the capacitor electrode 11a by MOCVD (Metal Organic
The capacitor dielectric film 12 is formed by deposition using a Chemical Vapor Deposition method. Dielectric film is P except for BST
ZT (Pb (Zr, Ti) O3), PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O3), Ta2O
5, TiO2 and the like. Platinum is embedded as the other capacitor electrode 11b via the capacitor dielectric film 12.

【0033】そして、図4(h)に示すように、アルミ配線
23を行なう。以上のように、素子非形成部14に素子分離
と目印、位置合わせを兼ねた絶縁物を埋め込んだ素子分
離用の溝15を形成し、これを目印にすることで、ソース
領域6直下にトレンチ型キャパシタ10を確実に形成する
ことができる。
Then, as shown in FIG.
Perform 23. As described above, the element non-forming portion 14 is formed with an element isolation groove 15 in which an insulator that also serves as an element separation and mark and alignment is formed, and this is used as a mark to form a trench immediately below the source region 6. The mold capacitor 10 can be reliably formed.

【0034】(実施の形態5)以下本発明の第5の実施
の形態について、図5を参照しながら説明する。図5は本
発明の第5の実施の形態について半導体記憶装置の工程
断面図を示すものである。
(Embodiment 5) A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a process sectional view of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【0035】まず、図5(a)に示すように、SOI基板の素
子非形成部14の上部シリコン層3に素子分離用酸化膜17
を形成後、SiO2膜である素子分離用酸化膜17の中央部を
目印、位置合わせ用の溝22を形成するため、下部の半導
体基板1に達するまでエッチングする。さらに、その位
置合わせ用の溝22にCVD法によりタングステンなどの金
属を埋め込み、目印、位置合わせ用マーク16を形成す
る。このマーク16は、裏面から半導体基板1を取り除い
た後、ウエハの位置を合わすのための目印と、ソース領
域6下の埋め込み酸化膜層に電荷蓄積用の溝21を開ける
ための目印を兼ねている。
First, as shown in FIG. 5A, an oxide film 17 for element isolation is formed on the upper silicon layer 3 of the element non-formed portion 14 of the SOI substrate.
Is formed, the central portion of the oxide film 17 for element isolation, which is an SiO2 film, is marked to form a groove 22 for positioning, and is etched until it reaches the lower semiconductor substrate 1. Further, a metal such as tungsten is buried in the alignment groove 22 by a CVD method, and a mark and an alignment mark 16 are formed. The mark 16 serves as a mark for aligning the wafer after removing the semiconductor substrate 1 from the back surface, and also as a mark for opening a groove 21 for charge accumulation in the buried oxide film layer below the source region 6. I have.

【0036】この工程の後、図5(b)に示すように、素子
形成部13にMOS型トランジスタ4を形成する。なお、この
目印、位置合わせ用マーク16は、金属以外の絶縁物もし
くは、空隙でもよい。
After this step, as shown in FIG. 5B, the MOS transistor 4 is formed in the element forming section 13. Note that the mark and the alignment mark 16 may be an insulator other than metal or a gap.

【0037】次に、図5(c)に示すように、素子形成部13
上に、必要な配線工程18、保護膜19の堆積を行なった
後、保護膜19の全面をCMP法などにより平坦にする。
Next, as shown in FIG.
After the necessary wiring step 18 and the protection film 19 are deposited thereon, the entire surface of the protection film 19 is flattened by a CMP method or the like.

【0038】次に、図5(d)に示すように、研磨時の強度
を上げるため研磨支持金属板20を保護膜19の上に貼り付
ける。
Next, as shown in FIG. 5D, a polishing support metal plate 20 is attached on the protective film 19 to increase the strength during polishing.

【0039】さらに図5(e)に示すように、半導体基板1
を埋め込み酸化膜層2に達するまで(図中下から上に)C
MP法により研磨する。なお、研磨時の強度が充分である
場合は、保護膜19の平坦化工程および研磨支持金属板20
は不要である。また、この工程は、研磨に限らず、エチ
レンジアミン、ピロカテコールの水溶液やヒドラジン、
イソプロピルアルコールの水溶液などのアルカリ系溶液
のエッチングでもよい。これらのアルカリ系溶液を用い
る理由は、選択比の違いによりシリコンはエッチングす
るが、酸化膜はエッチングしにくいからである。
Further, as shown in FIG.
Until it reaches oxide layer 2 (from bottom to top in the figure)
Polish by MP method. If the strength during polishing is sufficient, the flattening step of the protective film 19 and the polishing support metal plate 20
Is unnecessary. Also, this step is not limited to polishing, ethylenediamine, aqueous solution of pyrocatechol and hydrazine,
Etching with an alkaline solution such as an aqueous solution of isopropyl alcohol may be used. The reason for using these alkaline solutions is that silicon is etched due to a difference in selectivity, but an oxide film is difficult to etch.

【0040】次に、図5(f)に示すように、目印、位置合
わせ用マーク16を目印にウエハの位置合わせを行ってか
ら、同目印でソース領域6の下の埋め込み酸化膜層2に電
荷蓄積用の溝21を形成する。この電荷蓄積用の溝21はソ
ース領域6まで達している。次に、図5(g)に示すよう
に、その電荷蓄積用の溝21の内周面に一方のキャパシタ
電極11aとして白金をスパッタリング法により堆積す
る。このキャパシタ電極11aはソース領域6と電気的に直
接接続されている。その後、前記のキャパシタ電極11a
の内周面に高誘電体であるBSTをMOCVD法により堆積し、
キャパシタ誘電体膜12を形成する。さらに、そのキャパ
シタ誘電体膜12を介して白金をもう一方のキャパシタ電
極11bとして埋め込む。
Next, as shown in FIG. 5 (f), the wafer is aligned using the mark and the alignment mark 16 as a mark, and then the mark is applied to the buried oxide film layer 2 below the source region 6 with the mark. A groove 21 for charge storage is formed. The groove 21 for charge storage reaches the source region 6. Next, as shown in FIG. 5 (g), platinum is deposited on the inner peripheral surface of the charge storage groove 21 as one capacitor electrode 11a by a sputtering method. This capacitor electrode 11a is electrically directly connected to the source region 6. Thereafter, the above-mentioned capacitor electrode 11a
BST, which is a high dielectric substance, is deposited on the inner peripheral surface of the
A capacitor dielectric film 12 is formed. Further, platinum is buried as the other capacitor electrode 11b via the capacitor dielectric film 12.

【0041】そして、図5(g)に示すように、アルミ配線
23を行なう。以上のように、素子非形成部14に目印、位
置合わせ用マーク16を形成し、これを目印にすること
で、ソース領域6直下にトレンチ型キャパシタ10を確実
に形成することができる。
Then, as shown in FIG.
Perform 23. As described above, by forming the mark and the alignment mark 16 in the element non-forming portion 14 and using the mark as a mark, the trench capacitor 10 can be surely formed immediately below the source region 6.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように本発明は、シリコン基板、
埋め込み酸化膜層、上部シリコン層の3層構造からなる
SOI基板上に形成した、SOI型電界効果トランジスタのソ
ース領域直下の埋め込み酸化膜層にトレンチ型キャパシ
タを形成することで、従来例に比べて、キャパシタ電極
の面積が大きくなり、より大きいキャパシタ容量が確保
できる。また、素子非形成部に目印、位置合わせ用マー
クを形成し、これを目印にし位置合わせすることで、ソ
ース領域直下にトレンチ型キャパシタを確実に形成する
ことができる。
As described above, the present invention provides a silicon substrate,
It has a three-layer structure consisting of a buried oxide layer and an upper silicon layer.
By forming a trench capacitor in the buried oxide film layer directly below the source region of the SOI field effect transistor formed on the SOI substrate, the area of the capacitor electrode becomes larger than in the conventional example, and a larger capacitor capacity is obtained. Can be secured. In addition, a mark and a positioning mark are formed in the element non-formed portion, and alignment is performed using the mark as a mark, whereby the trench capacitor can be reliably formed immediately below the source region.

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

【図1】本発明の第1の実施例におけるSOI型DRAM構造の
概略断面図
FIG. 1 is a schematic sectional view of an SOI type DRAM structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例におけるSOI型DRAM構造の
概略断面図
FIG. 2 is a schematic sectional view of an SOI type DRAM structure according to a second embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第3の実施例におけるSOI型DRAMの構造
の概略断面図
FIG. 3 is a schematic sectional view of the structure of an SOI DRAM according to a third embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第4の実施例におけるSOI型DRAMの製造
方法の概略断面図
FIG. 4 is a schematic sectional view of a method for manufacturing an SOI DRAM according to a fourth embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第5の実施例におけるSOI型DRAMの製造
方法の概略断面図
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a method for manufacturing an SOI DRAM according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】従来のSOI型DRAM構造の概略断面図FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a conventional SOI DRAM structure

【図7】従来のSOI型DRAMの製造方法の概略断面図FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a conventional SOI DRAM manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 埋め込み酸化膜層 3 上部シリコン層 4 MOS型トランジスタ(5,6,7,8,9) 5 チャネル領域 6 ソース領域 7 ドレイン領域 8 ゲート酸化膜 9 ゲート電極 10 キャパシタ(11a,11b,12) 11a,b キャパシタ電極 12 キャパシタ誘電体層 13 素子形成部 14 素子非形成部 15 素子分離用の溝 16 目印、位置合わせ用マーク 17 素子分離用酸化膜 18 配線 19 保護膜 20 研磨支持基板 21 電荷蓄積用の溝 22 目印、位置合わせ用の溝 23 アルミ配線 31 半導体基板 32a,b 誘電体層 33 シリコン層 34 MOSトランジスタ 35a,b 不純物領域 36 キャパシタ 37 ゲート絶縁膜 38 多結晶シリコン層 39 絶縁膜 40 ゲート電極 41 開口部 Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 buried oxide film layer 3 upper silicon layer 4 MOS transistor (5, 6, 7, 8, 9) 5 channel region 6 source region 7 drain region 8 gate oxide film 9 gate electrode 10 capacitor (11a, 11b, 12) 11a, b capacitor electrode 12 capacitor dielectric layer 13 element forming part 14 element non-forming part 15 element separating groove 16 mark, alignment mark 17 element separating oxide film 18 wiring 19 protective film 20 polishing support substrate 21 Grooves for charge storage 22 Marks, grooves for alignment 23 Aluminum wiring 31 Semiconductor substrate 32a, b Dielectric layer 33 Silicon layer 34 MOS transistor 35a, b Impurity region 36 Capacitor 37 Gate insulating film 38 Polycrystalline silicon layer 39 Insulating film 40 gate electrode 41 opening

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】SOI構造を有する半導体記憶装置であっ
て、前記SOI基板の上部シリコン層に形成された電界効
果トランジスタと、前記電界効果トランジスタの形成さ
れる上部シリコン層の下層の埋め込み酸化膜層の中に形
成された少なくとも1個以上の電荷蓄積用の溝と、前記
溝の内周面に形成された一方の電極と、前記電極の内周
面に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜の内周面に形
成されたもう一方の電極とを具備し、 前記溝内のどちらかの電極が前記電界効果トランジスタ
のソース領域と電気的に接続されている半導体記憶装
置。
1. A semiconductor memory device having an SOI structure, comprising: a field effect transistor formed on an upper silicon layer of the SOI substrate; and a buried oxide film layer below an upper silicon layer on which the field effect transistor is formed. At least one or more charge storage grooves formed therein, one electrode formed on the inner peripheral surface of the groove, a dielectric film formed on the inner peripheral surface of the electrode, A second electrode formed on an inner peripheral surface of the body film, wherein one of the electrodes in the groove is electrically connected to a source region of the field effect transistor.
【請求項2】前記SOI基板の上部シリコン層の表面から
前記上部シリコン層の下層にある埋め込み酸化膜層の下
端まで、島状の素子領域を残すように形成された素子分
離用の溝を具備し、前記素子分離用の溝の内部に絶縁物
を具備する請求項1に記載の半導体記憶装置。
2. An element isolation groove formed so as to leave an island-shaped element region from a surface of an upper silicon layer of the SOI substrate to a lower end of a buried oxide film layer below the upper silicon layer. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising an insulator inside the element isolation groove.
【請求項3】前記SOI基板の上部シリコン層の表面から
前記上部シリコン層の下層にある埋め込み酸化膜層の下
端まで島状の素子領域を残すように形成された素子分離
用の絶縁膜を具備し、前記絶縁膜上部から前記絶縁膜下
の埋め込み酸化膜層の下端まで形成された、少なくとも
1個以上の目印、位置合わせ用のマークを具備する請求
項1に記載の半導体記憶装置。
3. An insulating film for element isolation formed so as to leave an island-shaped element region from a surface of an upper silicon layer of the SOI substrate to a lower end of a buried oxide film layer below the upper silicon layer. Formed at least from the upper portion of the insulating film to the lower end of the buried oxide film layer below the insulating film;
2. The semiconductor memory device according to claim 1, comprising one or more marks and alignment marks.
【請求項4】SOI構造を有する半導体記憶装置の製造方
法であって、前記SOI基板の上部シリコン層の表面から
前記上部シリコン層の下層にある埋め込み酸化膜層の下
端まで島状の素子領域を残すような素子分離用の溝を形
成する工程と、前記素子分離用の溝に絶縁物を埋め込む
工程と、前記素子領域に電界効果トランジスタを形成す
る工程と、前記電界効果トランジスタ上に配線パター
ン、保護膜を順次形成する工程と、前記半導体基板を裏
面から除去し、前記素子分離用の溝を露出する工程と、
前記素子分離用の溝を目印、位置合わせキーとして、前
記電界効果トランジスタのソース領域下の前記埋め込み
酸化膜層に電荷蓄積用の溝を形成する工程と、前記電荷
蓄積用の溝の内周面に一方の電極を形成する工程と、前
記電極の内周面に誘電体膜を形成する工程と、前記誘電
体膜の内周面にもう一方の電極を形成する工程とを含む
半導体記憶装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor memory device having an SOI structure, comprising: forming an island-shaped element region from a surface of an upper silicon layer of the SOI substrate to a lower end of a buried oxide film layer below the upper silicon layer. Forming a groove for element isolation to be left, a step of embedding an insulator in the groove for element isolation, a step of forming a field effect transistor in the element region, a wiring pattern on the field effect transistor, Forming a protective film sequentially, removing the semiconductor substrate from the back surface, exposing the element isolation trench,
Forming a groove for charge storage in the buried oxide film layer below the source region of the field effect transistor using the groove for element isolation as a mark and an alignment key; and an inner peripheral surface of the groove for charge storage. Forming a first electrode, forming a dielectric film on the inner surface of the electrode, and forming another electrode on the inner surface of the dielectric film. Production method.
【請求項5】SOI構造を有する半導体記憶装置の製造方
法であって、前記SOI基板の上部シリコン層の表面に島
状の素子領域を残すような素子分離用の絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜上部から前記絶縁膜下の埋め込み
酸化膜層の下端まで少なくとも1個以上の開口部を形成
する工程と、前記開口部に目印、位置合わせ用のマーク
を形成する工程と、前記素子領域に電界効果トランジス
タを形成する工程と、前記電界効果トランジスタ上に配
線パターン、保護膜を順次形成する工程と、前記半導体
基板を裏面から除去し、前記マークを露出する工程と、
前記マークを目印、位置合わせキーとして、前記電界効
果トランジスタのソース領域下の前記埋め込み酸化膜層
に電荷蓄積用の溝を形成する工程と、前記電荷蓄積用の
溝の内周面に一方の電極を形成する工程と、前記電極の
内周面に誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜の内
周面にもう一方の電極を形成する工程とを含む半導体記
憶装置の製造方法。
5. A method for manufacturing a semiconductor memory device having an SOI structure, comprising: forming an insulating film for element isolation such that an island-shaped element region is left on a surface of an upper silicon layer of the SOI substrate; Forming at least one or more openings from the upper portion of the insulating film to the lower end of the buried oxide film layer below the insulating film; forming a mark in the openings; forming a positioning mark; and Forming a field effect transistor, a step of sequentially forming a wiring pattern and a protective film on the field effect transistor, removing the semiconductor substrate from the back surface, exposing the mark,
Forming a groove for charge storage in the buried oxide film layer below the source region of the field-effect transistor using the mark as a mark and an alignment key; and forming one electrode on an inner peripheral surface of the groove for charge storage. Forming a dielectric film on the inner peripheral surface of the electrode; and forming another electrode on the inner peripheral surface of the dielectric film.
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