JPH1174475A - Semiconductor integrated circuit device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and its manufacture

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JPH1174475A
JPH1174475A JP9232506A JP23250697A JPH1174475A JP H1174475 A JPH1174475 A JP H1174475A JP 9232506 A JP9232506 A JP 9232506A JP 23250697 A JP23250697 A JP 23250697A JP H1174475 A JPH1174475 A JP H1174475A
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JP
Japan
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integrated circuit
circuit device
semiconductor integrated
forming
memory cell
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Application number
JP9232506A
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Japanese (ja)
Inventor
Shizunori Oyu
静憲 大湯
Keizo Kawakita
惠三 川北
Yoshitaka Tadaki
▲芳▼▲隆▼ 只木
Yutaka Ito
伊藤  豊
Kozo Watabe
浩三 渡部
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration of the refreshing characteristic of a refined DRAM. SOLUTION: When contact holes 15 which connect one n-type semiconductor areas (sources or drains) 10a of MISFETs for selecting memory cell to capacitance elements for storing information, by dry-etching a silicon oxide film 12 covering the MISFETs for selecting memory cell, side wall spacers 18 are formed on the side walls of cavities formed at the end sections of element separating grooves 2 by the misalignment between the contact holes 15 and active areas. In addition, n-type semiconductor layers 12 for relieving electric field are formed in p-type wells 5 in areas deeper than the n-type semiconductor areas 10a.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関し、特に、DRAM(Dynamic
Random Access Memory)を有する半導体集積回路装置に
適用して有効な技術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 integrated circuit device and its manufacturing technique, and more particularly, to a DRAM (Dynamic Integrated Circuit).
The present invention relates to a technology effective when applied to a semiconductor integrated circuit device having a random access memory (Random Access Memory).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体製造プロセスでは、選択酸
化(Local Oxidization of Silicon;LOCOS)法を
用いたフィールド絶縁膜が広く使用されてきた。しか
し、半導体素子の微細化に伴い、これに代わる新たな素
子分離技術の開発が進められている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing process, a field insulating film using a local oxidation of silicon (LOCOS) method has been widely used. However, with the miniaturization of semiconductor devices, development of new alternative device isolation technologies has been promoted.

【0003】半導体基板に形成した溝の内部に酸化シリ
コン膜などの絶縁膜を埋め込んで形成される素子分離溝
は、LOCOS法によって形成されるフィールド酸化膜
に比べて、(a)素子分離間隔を縮小することができ
る、(b)素子分離膜厚の制御が容易であり、フィール
ド反転電圧の設定が容易である、(c)溝内の側壁と底
部とで不純物を打ち分けることにより、反転防止層を素
子用の拡散層やチャネル領域から分離できるので、サブ
スレッショルド特性の確保、接合リーク、バックゲート
効果の低減に対しても有利である、といった利点を備え
ている。
An element isolation groove formed by embedding an insulating film such as a silicon oxide film in a groove formed in a semiconductor substrate has a (a) element isolation interval which is smaller than that of a field oxide film formed by a LOCOS method. (B) easy control of the element isolation film thickness and easy setting of the field inversion voltage; and (c) prevention of inversion by separately implanting impurities between the side wall and the bottom in the trench. Since the layer can be separated from the element diffusion layer and the channel region, there is an advantage that it is advantageous for securing sub-threshold characteristics, reducing junction leakage, and reducing the back gate effect.

【0004】半導体基板に素子分離溝を形成するプロセ
スの概略は、次の通りである。
The outline of a process for forming an element isolation groove in a semiconductor substrate is as follows.

【0005】まず半導体基板を熱処理してその主面に薄
い酸化シリコン膜(パッド酸化膜)を形成する。このパ
ッド酸化膜は、後に溝の内部に埋め込んだ酸化シリコン
膜をシンタリング(焼き締め)するときなどに基板に加
わるストレスを緩和する目的で形成される。
First, a semiconductor substrate is heat-treated to form a thin silicon oxide film (pad oxide film) on its main surface. This pad oxide film is formed for the purpose of reducing stress applied to the substrate when sintering (burning) the silicon oxide film buried in the groove later.

【0006】次に、パッド酸化膜の上にCVD(Chemica
l Vapor Deposition) 法で窒化シリコン膜を堆積し、フ
ォトレジスト膜をマスクにしたエッチングで素子分離領
域の窒化シリコン膜を除去する。窒化シリコン膜は酸化
されにくい性質を持つので、その下部の基板表面の酸化
を防止するマスクとして利用される。また、窒化シリコ
ン膜は、基板をエッチングして溝を形成する際のマスク
としても利用される。
Next, a CVD (Chemica) is formed on the pad oxide film.
(l) A silicon nitride film is deposited by a vapor deposition method, and the silicon nitride film in the element isolation region is removed by etching using a photoresist film as a mask. Since the silicon nitride film has a property of being hardly oxidized, it is used as a mask for preventing oxidation of the substrate surface under the silicon nitride film. The silicon nitride film is also used as a mask when a groove is formed by etching the substrate.

【0007】次に、窒化シリコン膜をマスクにしたエッ
チングで半導体基板に溝を形成した後、基板を酸化して
溝の内壁に薄い酸化シリコン膜を形成する。この酸化シ
リコン膜は、溝の内壁に生じたエッチングダメージの除
去と、後の工程で溝の内部に埋め込む酸化シリコン膜の
ストレス緩和を目的として形成される。
Next, after forming a groove in the semiconductor substrate by etching using the silicon nitride film as a mask, the substrate is oxidized to form a thin silicon oxide film on the inner wall of the groove. This silicon oxide film is formed for the purpose of removing etching damage generated on the inner wall of the groove and alleviating the stress of the silicon oxide film embedded in the groove in a later step.

【0008】次に、半導体基板上にCVD法で酸化シリ
コン膜を堆積して溝の内部に酸化シリコン膜を埋め込ん
だ後、半導体基板を熱処理することにより、溝の内部に
埋め込んだ酸化シリコン膜を焼締め(シンタリング)す
る。
Next, after a silicon oxide film is deposited on the semiconductor substrate by the CVD method and the silicon oxide film is embedded in the groove, the semiconductor substrate is subjected to a heat treatment, so that the silicon oxide film embedded in the groove is removed. Perform baking (sintering).

【0009】次に、化学的機械研磨(Chemical Mechanic
al Polishing) 法などを用いて窒化シリコン膜の上部の
酸化シリコン膜を除去して溝の内部のみに残すことによ
り、酸化シリコン膜が埋め込まれた素子分離溝を形成す
る。その後、酸化のマスクに用いた窒化シリコン膜をエ
ッチングで除去し、次いで半導体基板に不純物をイオン
打ち込みして素子分離溝の底部に寄生MOSFET動作
を抑制するための高濃度半導体層を形成した後、活性領
域にMISFETなどの半導体素子を形成する。
Next, chemical mechanical polishing (Chemical Mechanic)
Al Polishing) is used to remove the silicon oxide film above the silicon nitride film and leave it only inside the groove, thereby forming an element isolation groove in which the silicon oxide film is embedded. After that, the silicon nitride film used as the oxidation mask is removed by etching, and then a high-concentration semiconductor layer for suppressing the parasitic MOSFET operation is formed at the bottom of the isolation trench by ion-implanting impurities into the semiconductor substrate. A semiconductor device such as a MISFET is formed in the active region.

【0010】なお、上記した素子分離溝の形成技術につ
いては、例えば特開平2−260660号公報、特開平
4−303942号公報、特開平8−97277号公報
などに記載がある。
The above-described technology for forming the element isolation groove is described in, for example, JP-A-2-260660, JP-A-4-303942, and JP-A-8-97277.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】近年のDRAMは、大
容量化を推進するために、メモリセルが形成される活性
領域のサイズやメモリセル選択用MISFETのゲート
電極(ワード線)の間隔をフォトリソグラフィの解像限
界近くまで縮小することによって、メモリセルの微細化
を図っている。
In recent DRAMs, the size of an active region in which memory cells are formed and the distance between gate electrodes (word lines) of MISFETs for selecting memory cells are determined by photolithography in order to promote large capacity. By reducing the size to near the resolution limit of lithography, miniaturization of a memory cell is achieved.

【0012】そのため、メモリセル選択用MISFET
の上部に堆積した絶縁膜をエッチングして半導体領域
(ソース、ドレイン)の一方と情報蓄積用容量素子とを
電気的に接続するコンタクトホールを形成する工程で、
エッチングのマスクとなるフォトレジスト膜の合わせず
れが生じた場合、コンタクトホールの一部が活性領域か
ら外れて素子分離溝とオーバーラップするようになる。
Therefore, the memory cell selecting MISFET
Forming a contact hole for electrically connecting one of the semiconductor regions (source, drain) and the information storage capacitor by etching the insulating film deposited on the
When misalignment of the photoresist film serving as an etching mask occurs, a part of the contact hole deviates from the active region and overlaps with the element isolation groove.

【0013】このとき、絶縁膜厚やエッチング速度のば
らつきを補ってコンタクトホールの導通を確保するため
に十分なオーバーエッチングを行うと、素子分離溝に埋
め込まれた酸化シリコン膜もエッチングされるため、そ
の後の工程でコンタクトホールに埋め込まれるリンドー
プ多結晶シリコン膜からのリン拡散によって形成される
高不純物濃度の半導体領域(ソース、ドレイン)が、素
子分離溝の底部に形成された寄生MOS動作を抑制する
ための高濃度不純物層と素子分離溝の端部近傍で接近す
るようになる。その結果、情報蓄積用容量素子の蓄積電
極が正電位の時に半導体領域から延びる空乏層の広がり
が抑制され、これによって半導体領域の接合電界が大き
くなるためにDRAMのリフレッシュ特性が劣化すると
いう問題が生じる。
At this time, if sufficient over-etching is performed to compensate for variations in the thickness of the insulating film and the etching rate and ensure conduction of the contact holes, the silicon oxide film embedded in the element isolation trench is also etched. A high impurity concentration semiconductor region (source, drain) formed by phosphorus diffusion from a phosphorus-doped polycrystalline silicon film embedded in a contact hole in a subsequent step suppresses a parasitic MOS operation formed at the bottom of the element isolation trench. Approaching the vicinity of the end of the element isolation trench with the high-concentration impurity layer. As a result, the expansion of the depletion layer extending from the semiconductor region when the storage electrode of the information storage capacitor is at a positive potential is suppressed, and the junction electric field in the semiconductor region increases, thereby deteriorating the refresh characteristics of the DRAM. Occurs.

【0014】本発明の目的は、DRAMを微細化した時
に問題となるリフレッシュ特性の劣化を有効に抑制する
ことのできる技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of effectively suppressing the deterioration of the refresh characteristic which becomes a problem when a DRAM is miniaturized.

【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0017】(1)本発明の半導体集積回路装置は、第
1絶縁膜が埋め込まれた素子分離溝によって周囲を規定
された半導体基板の活性領域にメモリセル選択用MIS
FETが形成されると共に、前記メモリセル選択用MI
SFETを覆う第2絶縁膜の上部に情報蓄積用容量素子
が形成され、前記第2絶縁膜に形成されたコンタクトホ
ールを通じて前記メモリセル選択用MISFETのソー
ス、ドレインの一方と前記情報蓄積用容量素子とが電気
的に接続されたDRAMを有し、少なくとも前記第2絶
縁膜をエッチングして前記コンタクトホールを形成する
際に前記活性領域と前記コンタクトホールとの合わせず
れに起因して生じた前記素子分離溝の窪みの側壁に、第
3絶縁膜からなるサイドウォールスペーサが形成されて
いる。
(1) In a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a memory cell selecting MIS is formed in an active region of a semiconductor substrate whose periphery is defined by an element isolation groove in which a first insulating film is embedded.
An FET is formed and the memory cell selecting MI is
An information storage capacitor is formed on a second insulating film covering the SFET, and one of a source and a drain of the memory cell selection MISFET and the information storage capacitor are formed through a contact hole formed in the second insulating film. And a device having a DRAM electrically connected to the active region, the device being caused by misalignment between the active region and the contact hole when at least the second insulating film is etched to form the contact hole. Sidewall spacers made of a third insulating film are formed on the side walls of the depressions of the separation grooves.

【0018】(2)本発明の半導体集積回路装置は、少
なくとも前記メモリセル選択用MISFETのソース、
ドレインの一方の底部に、前記ソース、ドレインと同一
導電型の電界緩和用半導体領域が形成されている。
(2) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes at least a source of the memory cell selecting MISFET;
An electric field relaxation semiconductor region of the same conductivity type as the source and the drain is formed at one bottom of the drain.

【0019】(3)本発明の半導体集積回路装置は、前
記コンタクトホールおよび前記窪みの内部に、リンドー
プ多結晶シリコン膜、金属膜または窒化金属膜からなる
プラグが埋め込まれている。
(3) In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a plug made of a phosphorus-doped polycrystalline silicon film, a metal film or a metal nitride film is embedded in the contact hole and the depression.

【0020】(4)本発明の半導体集積回路装置は、少
なくとも前記素子分離溝の底部に、寄生MOSFET動
作を抑制するための半導体層が形成されている。
(4) In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a semiconductor layer for suppressing a parasitic MOSFET operation is formed at least at the bottom of the element isolation groove.

【0021】(5)本発明の半導体集積回路装置は、ワ
ード線の延在な方向に沿った前記コンタクトホールの径
が、前記方向に沿った前記活性領域の長さよりも大き
い。
(5) In the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the diameter of the contact hole along the direction in which the word line extends is larger than the length of the active region along the direction.

【0022】(6)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、以下の工程を含んでいる。
(6) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the following steps.

【0023】(a)半導体基板の主面に第1絶縁膜を埋
め込んだ素子分離溝を形成する工程、(b)前記素子分
離溝によって周囲を規定された半導体基板の活性領域に
メモリセル選択用MISFETを形成する工程、(c)
前記メモリセル選択用MISFETの上部に第2絶縁膜
を形成した後、前記第2絶縁膜をエッチングすることに
より、前記メモリセル選択用MISFETのソース、ド
レインの少なくとも一方の上部にコンタクトホールを形
成する工程、(d)前記コンタクトホールの内部を含む
第2絶縁膜の上部に第3絶縁膜を形成した後、前記第3
絶縁膜をエッチングすることにより、少なくとも前記コ
ンタクトホールを形成する際に前記活性領域と前記コン
タクトホールとの合わせずれに起因して生じた前記素子
分離溝の窪みの側壁に、前記第3絶縁膜からなるサイド
ウォールスペーサを形成する工程、(e)前記第2絶縁
膜の上部に、前記コンタクトホールを通じて前記メモリ
セル選択用MISFETのソース、ドレインの一方と電
気的に接続される情報蓄積用容量素子を形成する工程。
(A) forming an element isolation groove in which a first insulating film is buried in a main surface of a semiconductor substrate; and (b) selecting a memory cell in an active region of the semiconductor substrate whose periphery is defined by the element isolation groove. Forming a MISFET, (c)
After forming a second insulating film on the memory cell selecting MISFET, a contact hole is formed on at least one of a source and a drain of the memory cell selecting MISFET by etching the second insulating film. (D) forming a third insulating film on the second insulating film including the inside of the contact hole;
By etching the insulating film, at least a sidewall of a dent of the element isolation groove caused by misalignment between the active region and the contact hole when the contact hole is formed is formed from the third insulating film. (E) forming an information storage capacitor electrically connected to one of the source and the drain of the memory cell selecting MISFET through the contact hole on the second insulating film. Forming step.

【0024】(7)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記メモリセル選択用MISFETを形成した
後、前記半導体基板に前記ソース、ドレインと同一導電
型の不純物をイオン打ち込みすることにより、少なくと
も前記メモリセル選択用MISFETのソース、ドレイ
ンの一方の底部に電界緩和用半導体領域を形成する。
(7) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, after forming the memory cell selecting MISFET, an impurity of the same conductivity type as the source and drain is ion-implanted into the semiconductor substrate. An electric field relaxation semiconductor region is formed at least on one of the bottoms of the source and the drain of the memory cell selection MISFET.

【0025】(8)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記窪みの側壁に前記サイドウォールスペーサ
を形成した後、前記コンタクトホールおよび前記窪みの
内部に、リンドープ多結晶シリコン膜、金属膜または窒
化金属膜からなるプラグを埋め込む。
(8) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, after the sidewall spacer is formed on the side wall of the dent, the phosphorus-doped polycrystalline silicon film and the metal film are formed inside the contact hole and the dent. Alternatively, a plug made of a metal nitride film is embedded.

【0026】(9)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記半導体基板の主面に前記素子分離溝を形成
した後、前記半導体基板に不純物をイオン打ち込みする
ことにより、少なくとも前記素子分離溝の底部に、寄生
MOSFET動作を抑制するための半導体層を形成す
る。
(9) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the device isolation trench is formed in the main surface of the semiconductor substrate, and then the semiconductor substrate is ion-implanted with an impurity to at least isolate the device. A semiconductor layer for suppressing a parasitic MOSFET operation is formed at the bottom of the groove.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0028】(実施の形態1)図1は、本発明の一実施
の形態であるDRAMの等価回路図である。図示のよう
に、このDRAMのメモリアレイ(MARY)は、マト
リクス状に配置された複数のワード線WL(WLn-1 、
WLn 、WLn+1 …)と複数のビット線BLおよびそれ
らの交点に配置された複数のメモリセル(MC)によっ
て構成されている。1ビットの情報を記憶する1個のメ
モリセルは、1個のメモリセル選択用MISFETQs
とこれに直列に接続された1個の情報蓄積用容量素子C
とで構成されている。メモリセル選択用MISFETQ
sのソース、ドレインの一方は、情報蓄積用容量素子C
と電気的に接続され、他方はビット線BLと電気的に接
続されている。ワード線WLの一端は、ワードドライバ
WDに接続され、ビット線BLの一端は、センスアンプ
SAに接続されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a DRAM according to an embodiment of the present invention. As shown, the memory array (MARY) of the DRAM includes a plurality of word lines WL (WLn−1, WLn−1,
WLn, WLn + 1...), A plurality of bit lines BL, and a plurality of memory cells (MC) arranged at their intersections. One memory cell that stores one bit of information is one memory cell selecting MISFET Qs
And one information storage capacitor C connected in series to the
It is composed of MISFETQ for memory cell selection
One of the source and drain of s is an information storage capacitor C
And the other is electrically connected to the bit line BL. One end of the word line WL is connected to a word driver WD, and one end of the bit line BL is connected to a sense amplifier SA.

【0029】次に、上記DRAMのメモリセルの製造方
法を図2〜図22を用いて工程順に説明する。
Next, a method of manufacturing the memory cell of the DRAM will be described in the order of steps with reference to FIGS.

【0030】まず、図2(メモリアレイの一部を示す平
面図)および図3(図の左側部分は図2のA−A’線に
沿った断面図、右側部分は同じくB−B’線に沿った断
面図)に示すように、例えばp型で比抵抗が10Ωcm程
度の単結晶シリコンからなる半導体基板1の主面上に、
素子分離溝2によって互いに分離された島状の活性領域
Lを形成する。素子分離溝2は、半導体基板1の素子分
離領域をエッチングして溝を形成した後、半導体基板1
上にCVD(Chemical Vapor Deposition )法で酸化シ
リコン膜3を堆積し、次いで半導体基板1を熱処理して
この酸化シリコン膜3をデンシファイ(焼き締め)した
後、その表面を化学的機械研磨(CMP) 法で研磨して
その一部を溝の内部に残すことにより形成する。
First, FIG. 2 (a plan view showing a part of the memory array) and FIG. 3 (the left part of the figure is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 2, and the right part is the same line BB' in FIG. 2). (A cross-sectional view taken along the line), for example, on a main surface of a semiconductor substrate 1 made of single-crystal silicon having a p-type resistivity of about 10 Ωcm,
The island-shaped active regions L separated from each other by the element isolation grooves 2 are formed. The element isolation groove 2 is formed by etching an element isolation region of the semiconductor substrate 1 to form a groove.
A silicon oxide film 3 is deposited thereon by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and then the semiconductor substrate 1 is heat-treated to densify the silicon oxide film 3 and then the surface thereof is subjected to chemical mechanical polishing (CMP). It is formed by polishing by a method and leaving a part thereof inside the groove.

【0031】次に、図4に示すように、半導体基板1に
p型不純物(例えばホウ素)をイオン打ち込みすること
により、素子分離溝2の底部に寄生MOSFET動作を
抑制するためのp型半導体層4を形成し、活性領域Lに
p型ウエル5を形成し、その表面にMISFETのしき
い値電圧(Vth)を制御するためのp型チャネル層6を
形成する。これらのイオン打ち込みにより、プロセス終
了後の半導体基板1のp型不純物濃度は、例えば図5に
示すようなプロファイルとなる。
Next, as shown in FIG. 4, a p-type impurity (for example, boron) is ion-implanted into the semiconductor substrate 1 so that a p-type semiconductor layer for suppressing a parasitic MOSFET operation is formed at the bottom of the element isolation groove 2. 4, a p-type well 5 is formed in the active region L, and a p-type channel layer 6 for controlling the threshold voltage (Vth) of the MISFET is formed on the surface thereof. Due to these ion implantations, the p-type impurity concentration of the semiconductor substrate 1 after the process has a profile as shown in FIG. 5, for example.

【0032】次に、図6および図7に示すように、p型
ウエル5の表面をウェット酸化してメモリセル選択用M
ISFETのゲート酸化膜7を形成した後、その上部に
ゲート電極8(ワード線WL)を形成する。ゲート電極
8(ワード線WL)は、例えば半導体基板1上にP(リ
ン)をドープした多結晶シリコン膜をCVD法で堆積
し、次いでその上部にスパッタリング法でTiN膜およ
びW膜を堆積し、さらにその上部にCVD法で窒化シリ
コン膜9を堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにし
たエッチングでこれらの膜をパターニングして形成す
る。
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, the surface of the p-type well 5 is wet-oxidized to
After forming the gate oxide film 7 of the ISFET, a gate electrode 8 (word line WL) is formed thereon. For the gate electrode 8 (word line WL), for example, a polycrystalline silicon film doped with P (phosphorus) is deposited on the semiconductor substrate 1 by a CVD method, and then a TiN film and a W film are deposited thereon by a sputtering method. Further, after a silicon nitride film 9 is deposited thereon by a CVD method, these films are patterned and formed by etching using a photoresist film as a mask.

【0033】次に、図8に示すように、p型ウエル2に
n型不純物(例えばリン)をイオン打ち込みしてn型半
導体領域10(ソース、ドレイン)を形成することによ
り、メモリセル選択用MISFETQsを形成する。
Next, as shown in FIG. 8, an n-type impurity (for example, phosphorus) is ion-implanted into the p-type well 2 to form an n-type semiconductor region 10 (source, drain), thereby selecting a memory cell. The MISFET Qs is formed.

【0034】次に、図9に示すように、ゲート電極8
(ワード線WL)の側壁にサイドウォールスペーサ11
を形成した後、p型ウエル2にn型不純物(例えばリ
ン)をイオン打ち込みすることにより、電界緩和用のn
型半導体層12を形成する。サイドウォールスペーサ1
1は、例えば半導体基板1上にCVD法で堆積した窒化
シリコン膜を異方性エッチングして形成する。また、n
型半導体層12は、後の工程でn型半導体領域10(ソ
ース、ドレイン)の上部のコンタクトホールに埋め込む
多結晶シリコン膜からのリン拡散によってn型半導体領
域10の底部に形成される高不純物濃度n型半導体領域
よりも深い領域に形成する。
Next, as shown in FIG.
(Word line WL) sidewall spacer 11 on the side wall
Is formed, an n-type impurity (for example, phosphorus) is ion-implanted into the p-type well 2 so that n
The mold semiconductor layer 12 is formed. Sidewall spacer 1
1 is formed by, for example, anisotropically etching a silicon nitride film deposited on a semiconductor substrate 1 by a CVD method. Also, n
The type semiconductor layer 12 has a high impurity concentration formed at the bottom of the n-type semiconductor region 10 by phosphorus diffusion from a polycrystalline silicon film embedded in a contact hole above the n-type semiconductor region 10 (source, drain) in a later step. It is formed in a region deeper than the n-type semiconductor region.

【0035】次に、図10に示すように、半導体基板1
上にCVD法で酸化シリコン膜13を堆積し、化学的機
械研磨法を用いてその表面を平坦化した後、図11およ
び図12に示すように、n型半導体領域10(ソース、
ドレイン)の上部を開孔したフォトレジスト膜16をマ
スクにして酸化シリコン膜13をドライエッチングする
ことにより、n型半導体領域10(ソース、ドレイン)
の一方の上部にコンタクトホール14を形成し、他方の
上部にコンタクトホール15を形成する。後の工程でn
型半導体領域10(ソース、ドレイン)の一方には、コ
ンタクトホール14を通じてビット線が接続され、他方
にはコンタクトホール15を通じて情報蓄積用容量素子
の下部電極が接続される。ビット線とn型半導体領域1
0とを接続するコンタクトホール14は、図12に示す
ように、その一部が素子分離溝2の上部に延在した略長
方形の平面パターンで構成される。
Next, as shown in FIG.
After a silicon oxide film 13 is deposited thereon by a CVD method and its surface is flattened by a chemical mechanical polishing method, as shown in FIGS. 11 and 12, the n-type semiconductor region 10 (source,
The silicon oxide film 13 is dry-etched using the photoresist film 16 in which the upper portion of the drain) is opened as a mask, thereby forming the n-type semiconductor region 10 (source, drain).
A contact hole 14 is formed on one of the upper portions, and a contact hole 15 is formed on the other upper portion. N
One of the type semiconductor regions 10 (source and drain) is connected to a bit line through a contact hole 14, and the other is connected to a lower electrode of an information storage capacitor through a contact hole 15. Bit line and n-type semiconductor region 1
As shown in FIG. 12, the contact hole 14 that connects to the zero is formed in a substantially rectangular planar pattern partly extending above the element isolation groove 2.

【0036】酸化シリコン膜13をドライエッチングし
て上記コンタクトホール14、15を形成する際、フォ
トレジスト膜16の開孔パターンと活性領域Lのパター
ンとに合わせずれが生じると、図示のように、絶縁膜厚
やエッチング速度のばらつきを補ってコンタクトホール
14、15の導通を確保するために十分なオーバーエッ
チングを行ったときに、素子分離溝2に埋め込まれた酸
化シリコン膜3の一部が同時にエッチングされて窪み1
7が生じ、これがDRAMのリフレッシュ特性を劣化さ
せる原因となる。
When the silicon oxide film 13 is dry-etched to form the contact holes 14 and 15, if a misalignment occurs between the opening pattern of the photoresist film 16 and the pattern of the active region L, as shown in FIG. When sufficient overetching is performed to ensure the conduction of the contact holes 14 and 15 by compensating for variations in the insulating film thickness and the etching rate, a part of the silicon oxide film 3 buried in the element isolation trench 2 is simultaneously formed. Etched hollow 1
7, which causes deterioration of the refresh characteristic of the DRAM.

【0037】そこで、本実施の形態では、フォトレジス
ト膜16を除去した後、図13および図14(図13の
要部拡大図)に示すように、酸化シリコン膜13の上部
に堆積した絶縁膜(例えばCVD法で堆積した酸化シリ
コン膜)を異方性エッチングすることにより、コンタク
トホール14、15の側壁と窪み17の側壁にサイドウ
ォールスペーサ18を形成する。
Therefore, in the present embodiment, after the photoresist film 16 is removed, as shown in FIGS. 13 and 14 (an enlarged view of a main part of FIG. 13), an insulating film deposited on the silicon oxide film 13 is formed. By anisotropically etching (for example, a silicon oxide film deposited by the CVD method), sidewall spacers 18 are formed on the side walls of the contact holes 14 and 15 and the side wall of the depression 17.

【0038】次に、図15および図16(図15の要部
拡大図)に示すように、酸化シリコン膜13の上部にリ
ンをドープした多結晶シリコン膜をCVD法で堆積し、
次いでその表面を化学的機械研磨法で研磨してその一部
をコンタクトホール14、15の内部に残すことによ
り、コンタクトホール14、15の内部に多結晶シリコ
ンのプラグ19を形成する。このとき、コンタクトホー
ル14、15の底部に形成された窪み17の内部にも多
結晶シリコンのプラグ19が埋め込まれる。
Next, as shown in FIGS. 15 and 16 (enlarged view of a main part of FIG. 15), a polycrystalline silicon film doped with phosphorus is deposited on the silicon oxide film 13 by a CVD method.
Next, the surface is polished by a chemical mechanical polishing method, and a part thereof is left inside the contact holes 14 and 15, thereby forming a polycrystalline silicon plug 19 inside the contact holes 14 and 15. At this time, the polycrystalline silicon plugs 19 are also buried in the depressions 17 formed at the bottoms of the contact holes 14 and 15.

【0039】次に、図17および図18(図17の要部
拡大図)に示すように、半導体基板1を熱処理し、プラ
グ19を構成する多結晶シリコン膜中のリンの一部をコ
ンタクトホール14、15の底部からn型半導体領域8
(ソース、ドレイン)に拡散させることにより、n型半
導体領域8(ソース、ドレイン)をより高不純物濃度の
n型半導体領域10aとする。これにより、プロセス終
了後の半導体基板1のn型不純物濃度は、例えば図19
に示すようなプロファイルとなる。
Next, as shown in FIGS. 17 and 18 (enlarged view of the main part of FIG. 17), the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment, and a part of the phosphorus in the polycrystalline silicon film forming the plug 19 is reduced to a contact hole. N-type semiconductor regions 8 from the bottoms of 14 and 15
By diffusion into the (source, drain), the n-type semiconductor region 8 (source, drain) becomes the n-type semiconductor region 10a having a higher impurity concentration. Thus, the n-type impurity concentration of the semiconductor substrate 1 after the process is completed is, for example, as shown in FIG.
The profile is as shown in FIG.

【0040】次に、図20および図21に示すように、
酸化シリコン膜13の上部にCVD法で酸化シリコン膜
20を堆積し、次いでフォトレジスト膜をマスクにした
ドライエッチングでコンタクトホール14の上部の酸化
シリコン膜20にスルーホール21を形成した後、酸化
シリコン膜20の上部にビット線BLを形成する。図2
0に示すように、スルーホール21は、その一部が活性
領域Lから外れて素子分離溝2の上部にまで延在するよ
うな略長方形の平面パターンで構成する。ビット線BL
は、このスルーホール21およびその下部のコンタクト
ホール14を通じてメモリセル選択用MISFETQs
のn型半導体領域8(ソース、ドレイン)の一方と電気
的に接続される。ビット線BLを形成するには、例えば
酸化シリコン膜20の上部にスパッタリング法でTiN
膜とW膜とを堆積した後、フォトレジスト膜をマスクに
したドライエッチングでこれらの膜をパターニングす
る。
Next, as shown in FIGS. 20 and 21,
A silicon oxide film 20 is deposited on the silicon oxide film 13 by a CVD method, and a through hole 21 is formed in the silicon oxide film 20 above the contact hole 14 by dry etching using a photoresist film as a mask. A bit line BL is formed on the film 20. FIG.
As shown in FIG. 0, the through-hole 21 is formed in a substantially rectangular plane pattern such that a part thereof extends from the active region L to the upper portion of the element isolation groove 2. Bit line BL
Is connected to the memory cell selecting MISFET Qs through the through hole 21 and the contact hole 14 thereunder.
Electrically connected to one of the n-type semiconductor regions 8 (source, drain). To form the bit line BL, for example, TiN is formed on the silicon oxide film 20 by sputtering.
After depositing the film and the W film, these films are patterned by dry etching using the photoresist film as a mask.

【0041】その後、図22に示すように、ビット線B
Lの上部にCVD法で酸化シリコン膜22と窒化シリコ
ン膜23とを堆積し、フォトレジスト膜をマスクにした
ドライエッチングでコンタクトホール15の上部の窒化
シリコン膜23と酸化シリコン膜22、20とを除去し
てスルーホール24を形成した後、窒化シリコン膜23
の上部に下部電極(蓄積電極)25と容量絶縁膜26と
上部電極27との積層構造で構成された情報蓄積用容量
素子Cを形成することにより、メモリセル選択用MIS
FETQsとこれに直列に接続されたとで構成されるD
RAMのメモリセルが略完成する。情報蓄積用容量素子
Cの下部電極25は例えば多結晶シリコン膜で構成し、
上部電極27は例えばTiN膜で構成する。また、容量
絶縁膜26は例えば酸化タンタル膜で構成する。
Thereafter, as shown in FIG.
A silicon oxide film 22 and a silicon nitride film 23 are deposited on the upper part of the contact hole 15 by a CVD method, and the silicon nitride film 23 and the silicon oxide films 22 and 20 on the contact hole 15 are removed by dry etching using a photoresist film as a mask. After removal to form a through hole 24, the silicon nitride film 23 is removed.
A memory cell selecting MIS is formed by forming an information storage capacitive element C having a laminated structure of a lower electrode (storage electrode) 25, a capacitor insulating film 26, and an upper electrode 27 on the top of the MIS.
D composed of FET Qs and connected in series
The memory cell of the RAM is substantially completed. The lower electrode 25 of the information storage capacitor C is made of, for example, a polycrystalline silicon film.
The upper electrode 27 is made of, for example, a TiN film. The capacitance insulating film 26 is made of, for example, a tantalum oxide film.

【0042】図23(a)は、上記メモリセルにおい
て、基板電圧を−1V、ワード線電圧を0V、蓄積電極
電圧を2.4Vとしたときのコンタクトホール端部近傍に
おける半導体基板1の接合電界分布を示すグラフであ
る。
FIG. 23A shows the junction electric field of the semiconductor substrate 1 near the end of the contact hole when the substrate voltage is -1 V, the word line voltage is 0 V, and the storage electrode voltage is 2.4 V in the memory cell. It is a graph which shows distribution.

【0043】ここで、コンタクトホール15の径を活性
領域Lの短辺方向の長さと同じとした場合、活性領域L
の短辺方向に沿ったコンタクトホール15の合わせずれ
が最大のとき、接合電界は0.32MV/cmであった。ま
た、図23(b)に示すように、コンタクトホール15
の合わせずれが最小(=0)のとき、接合電界は0.25
MV/cmであった。一方、図23(c)に示すように、
窪み17の側壁にサイドウォールスペーサ18を形成し
なかった場合、コンタクトホール15の合わせずれが最
大のとき、接合電界は0.5MV/cmであった。すなわ
ち、本実施の形態によれば、活性領域Lとコンタクトホ
ール15の合わせずれが最大のときでも、窪み17の側
壁にサイドウォールスペーサ18を形成しなかった場合
に比べて接合電界を小さくすることができた。具体的に
は、窪み17の側壁にサイドウォールスペーサ18を形
成しなかったときの情報保持時間が10msec程度であっ
たのに対し、本実施の形態では100msec程度であっ
た。
Here, assuming that the diameter of the contact hole 15 is the same as the length of the active region L in the short side direction, the active region L
When the misalignment of the contact hole 15 along the short side direction was the largest, the junction electric field was 0.32 MV / cm. Further, as shown in FIG.
Is minimum (= 0), the junction electric field is 0.25
MV / cm. On the other hand, as shown in FIG.
When the sidewall spacer 18 was not formed on the side wall of the depression 17, the junction electric field was 0.5 MV / cm when the misalignment of the contact hole 15 was maximum. That is, according to the present embodiment, even when the misalignment between the active region L and the contact hole 15 is the largest, the junction electric field can be reduced as compared with a case where the sidewall spacer 18 is not formed on the side wall of the recess 17. Was completed. Specifically, the information retention time when the side wall spacer 18 was not formed on the side wall of the recess 17 was about 10 msec, whereas in the present embodiment it was about 100 msec.

【0044】これは、リフレッシュ特性が問題となる蓄
積電極が正電位のとき、図24に示すように、窪み17
の側壁に形成されたサイドウォールスペーサ18に接す
る活性領域部分が空乏(または反転)状態となり、これ
によってpn接合部の空乏層30が広がるため、接合電
界がこの空乏層30の広がり分だけ低減されるからであ
ると考えられる。すなわち、本実施の形態では、リフレ
ッシュ特性が問題となる蓄積電極が正電位のとき、空乏
層30の広がりが大きくなるために、接合電界が自己整
合的に緩和される。また、高不純物濃度のn型半導体領
域10aよりも深い領域に電界緩和用のn型半導体層1
2を形成したことにより、コンタクトホール15の合わ
せずれが最小(=0)のときでも、接合電界がある程度
は緩和される。
This is because, as shown in FIG. 24, when the storage electrode where the refresh characteristic becomes a problem has a positive potential,
The active region portion in contact with the sidewall spacer 18 formed on the side wall of the pn junction is depleted (or inverted), whereby the depletion layer 30 at the pn junction expands. It is thought that it is. That is, in the present embodiment, when the storage electrode where the refresh characteristic becomes a problem has a positive potential, the depletion layer 30 expands greatly, so that the junction electric field is relaxed in a self-aligned manner. An n-type semiconductor layer 1 for electric field relaxation is provided in a region deeper than the n-type semiconductor region 10a having a high impurity concentration.
By forming 2, even when the misalignment of the contact hole 15 is minimum (= 0), the junction electric field is reduced to some extent.

【0045】(実施の形態2)図25および図26に示
すように、本実施の形態のDRAMは、ワード線WLと
平行な方向に沿ったコンタクトホール15の径を活性領
域Lの短辺方向の長さよりも大きくし、活性領域Lとコ
ンタクトホール15の合わせずれが最大のとき、活性領
域Lの両側の素子分離溝2に窪み17ができるようにす
る。また、コンタクトホール15の側壁と窪み17の側
壁に前述した方法でサイドウォールスペーサ18を形成
する。この場合、プロセス終了後の半導体基板1のp型
不純物濃度は、例えば図27に示すようなプロファイル
となる。
(Embodiment 2) As shown in FIGS. 25 and 26, in the DRAM of the present embodiment, the diameter of the contact hole 15 along the direction parallel to the word line WL is adjusted in the short side direction of the active region L. When the misalignment between the active region L and the contact hole 15 is the largest, a depression 17 is formed in the element isolation groove 2 on both sides of the active region L. Further, the sidewall spacers 18 are formed on the side walls of the contact holes 15 and the recesses 17 by the above-described method. In this case, the p-type impurity concentration of the semiconductor substrate 1 after the process has a profile as shown in FIG. 27, for example.

【0046】本実施の形態によれば、活性領域Lの両側
の窪み17の側壁に形成されたサイドウォールスペーサ
18に接する活性領域部分が空乏(または反転)状態と
なり、これによってpn接合部の空乏層が広がるため、
活性領域Lの片側でのみ空乏層が広がる前記実施の形態
1に比べて空乏層の広がりがより大きくなる。これによ
り、接合電界は活性領域Lの両側で0.21MV/cm、情
報保持時間は250〜350msec程度となり、リフレッ
シュ特性をさらに向上することができた。
According to the present embodiment, the active region portions in contact with the sidewall spacers 18 formed on the side walls of the recess 17 on both sides of the active region L are depleted (or inverted), thereby depleting the pn junction. Because the layers spread,
The expansion of the depletion layer is larger than in the first embodiment, in which the depletion layer expands only on one side of the active region L. As a result, the junction electric field is 0.21 MV / cm on both sides of the active region L, the information retention time is about 250 to 350 msec, and the refresh characteristics can be further improved.

【0047】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say,

【0048】前記実施の形態では、n型半導体領域(ソ
ース、ドレイン)の上部のコンタクトホールに埋め込む
プラグ材料を多結晶シリコン膜で構成したが、Wなどの
金属膜やTiNなどの窒化金属膜でプラグを構成しても
よい。
In the above embodiment, the plug material to be buried in the contact hole above the n-type semiconductor region (source, drain) is made of a polycrystalline silicon film. However, a metal film such as W or a metal nitride film such as TiN is used. A plug may be configured.

【0049】図28は、コンタクトホール15にプラグ
材料としてW/TiN膜28を埋め込んだときの空乏層
30の広がりを示している。同図(a)に示すように、
窪み17に埋め込まれたW/TiN膜28に空乏層30
が接触すると接合リーク電流が急増してしまうが、同図
(b)に示すように、窪み17の側壁にサイドウォール
スペーサ18を設けた場合には、W/TiN膜28と空
乏層30の接触を確実に防止することができる。
FIG. 28 shows the expansion of the depletion layer 30 when the W / TiN film 28 is buried in the contact hole 15 as a plug material. As shown in FIG.
A depletion layer 30 is formed in the W / TiN film 28 embedded in the recess 17.
However, when the side wall spacers 18 are provided on the side walls of the depressions 17 as shown in FIG. 3B, the contact between the W / TiN film 28 and the depletion layer 30 is increased. Can be reliably prevented.

【0050】[0050]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0051】本発明によれば、素子分離溝の窪みの側壁
にサイドウォールスペーサを形成することにより、n型
半導体領域(ソース、ドレイン)の空乏層の広がりを大
きくして接合電界を緩和することができるので、DRA
Mを微細化したときのリフレッシュ特性の劣化を抑制す
ることができる。
According to the present invention, by forming the side wall spacer on the side wall of the recess of the element isolation groove, the expansion of the depletion layer of the n-type semiconductor region (source and drain) is increased to reduce the junction electric field. DRA
Deterioration of refresh characteristics when M is miniaturized can be suppressed.

【0052】また、本発明によれば、活性領域とコンタ
クトホールの合わせずれを許容することができるので、
DRAMを微細化したときのプロセス設計マージンを向
上することができる。
According to the present invention, misalignment between the active region and the contact hole can be tolerated.
The process design margin when the DRAM is miniaturized can be improved.

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

【図1】本発明の実施の形態1であるDRAMの等価回
路図である。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a DRAM according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a principal part of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施の形態1であるDRAMを形成し
た半導体基板のp型不純物濃度プロファイルを示すグラ
フである。
FIG. 5 is a graph showing a p-type impurity concentration profile of the semiconductor substrate on which the DRAM according to the first embodiment of the present invention is formed;

【図6】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 6 is a fragmentary plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図7】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図8】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図9】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図10】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図11】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 11 is a plan view of a principal part of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図12】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図13】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図14】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部拡大断面図である。
FIG. 14 is an enlarged fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図15】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図16】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部拡大断面図である。
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図17】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 17 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図18】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部拡大断面図である。
FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of a principal part of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図19】本発明の実施の形態1であるDRAMを形成
した半導体基板のn型不純物濃度プロファイルを示すグ
ラフである。
FIG. 19 is a graph showing an n-type impurity concentration profile of a semiconductor substrate on which a DRAM according to the first embodiment of the present invention is formed.

【図20】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 20 is an essential part plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図21】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 21 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図22】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 22 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図23】(a)、(b)は、本発明の実施の形態1で
あるDRAMを形成した半導体基板の接合電界分布を示
すグラフ、(c)は、比較例の接合電界分布を示すグラ
フである。
23A and 23B are graphs showing a junction electric field distribution of a semiconductor substrate on which a DRAM according to the first embodiment of the present invention is formed, and FIG. 23C is a graph showing a junction electric field distribution of a comparative example. It is.

【図24】本発明の実施の形態1であるDRAMを形成
した半導体基板のpn接合部における空乏層の広がりを
示す説明図である。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a spread of a depletion layer at a pn junction of a semiconductor substrate on which a DRAM according to the first embodiment of the present invention is formed;

【図25】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 25 is a main-portion plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図26】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部拡大断面図である。
FIG. 26 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM according to a second embodiment of the present invention;

【図27】本発明の実施の形態2であるDRAMを形成
した半導体基板のp型不純物濃度プロファイルを示すグ
ラフである。
FIG. 27 is a graph showing a p-type impurity concentration profile of a semiconductor substrate on which a DRAM according to the second embodiment of the present invention is formed;

【図28】(a)、(b)は、コンタクトホールの内部
にてW/TiN膜を埋め込んだときの空乏層の広がりを
示す説明図である。
FIGS. 28A and 28B are explanatory diagrams showing the expansion of a depletion layer when a W / TiN film is buried inside a contact hole.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 素子分離溝 3 酸化シリコン膜 4 p型半導体層 5 p型ウエル 6 p型チャネル層 7 ゲート酸化膜 8 ゲート電極 9 窒化シリコン膜 10 n型半導体領域(ソース、ドレイン) 10a n型半導体領域(ソース、ドレイン) 11 サイドウォールスペーサ 12 n型半導体層 13 酸化シリコン膜 14、15 コンタクトホール 16 フォトレジスト膜 17 窪み 18 サイドウォールスペーサ 19 プラグ 20 酸化シリコン膜 21 スルーホール 22 酸化シリコン膜 23 窒化シリコン膜 24 スルーホール 25 下部電極(蓄積電極) 26 容量絶縁膜 27 上部電極 28 W/TiN膜 30 空乏層 BL ビット線 C 情報蓄積用容量素子 L 活性領域 Qs メモリセル選択用MISFET WL ワード線 REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate 2 element isolation groove 3 silicon oxide film 4 p-type semiconductor layer 5 p-type well 6 p-type channel layer 7 gate oxide film 8 gate electrode 9 silicon nitride film 10 n-type semiconductor region (source, drain) 10 an n-type semiconductor Region (source, drain) 11 Sidewall spacer 12 N-type semiconductor layer 13 Silicon oxide film 14, 15 Contact hole 16 Photoresist film 17 Depression 18 Sidewall spacer 19 Plug 20 Silicon oxide film 21 Through hole 22 Silicon oxide film 23 Silicon nitride Film 24 Through hole 25 Lower electrode (storage electrode) 26 Capacitive insulating film 27 Upper electrode 28 W / TiN film 30 Depletion layer BL Bit line C Information storage capacitor L Active area Qs Memory cell selection MISFET WL Word line

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 豊 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 渡部 浩三 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内Continued on the front page (72) Inventor Yutaka Ito 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Kozo Watanabe 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Manufacturing Division

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1絶縁膜が埋め込まれた素子分離溝に
よって周囲を規定された半導体基板の活性領域にメモリ
セル選択用MISFETが形成されると共に、前記メモ
リセル選択用MISFETを覆う第2絶縁膜の上部に情
報蓄積用容量素子が形成され、前記第2絶縁膜に形成さ
れたコンタクトホールを通じて前記メモリセル選択用M
ISFETのソース、ドレインの一方と前記情報蓄積用
容量素子とが電気的に接続されたDRAMを有する半導
体集積回路装置であって、少なくとも前記第2絶縁膜を
エッチングして前記コンタクトホールを形成する際に前
記活性領域と前記コンタクトホールとの合わせずれに起
因して生じた前記素子分離溝の窪みの側壁に、第3絶縁
膜からなるサイドウォールスペーサが形成されているこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
An MISFET for selecting a memory cell is formed in an active region of a semiconductor substrate whose periphery is defined by an element isolation groove in which a first insulating film is buried, and a second insulating layer covering the MISFET for selecting a memory cell. An information storage capacitive element is formed on the film, and the memory cell selecting M is formed through a contact hole formed in the second insulating film.
A semiconductor integrated circuit device having a DRAM in which one of a source and a drain of an ISFET is electrically connected to the information storage capacitor, wherein at least the second insulating film is etched to form the contact hole. A side wall spacer made of a third insulating film is formed on a side wall of a recess of the element isolation groove caused by misalignment between the active region and the contact hole. apparatus.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、少なくとも前記メモリセル選択用MISFETの
ソース、ドレインの一方の底部には、前記ソース、ドレ
インと同一導電型の電界緩和用半導体領域が形成されて
いることを特徴とする半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein at least a bottom of one of a source and a drain of the memory cell selecting MISFET has the same conductivity type as the source and the drain. Wherein the semiconductor integrated circuit device is formed.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
装置であって、前記コンタクトホールおよび前記窪みの
内部には、リンドープ多結晶シリコン膜、金属膜または
窒化金属膜からなるプラグが埋め込まれていることを特
徴とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a plug made of a phosphorus-doped polycrystalline silicon film, a metal film, or a metal nitride film is embedded in said contact hole and said recess. A semiconductor integrated circuit device.
【請求項4】 請求項1、2または3記載の半導体集積
回路装置であって、少なくとも前記素子分離溝の底部に
は、寄生MOSFET動作を抑制するための半導体層が
形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a semiconductor layer for suppressing a parasitic MOSFET operation is formed at least at a bottom of said isolation trench. Semiconductor integrated circuit device.
【請求項5】 請求項1、2、3または4記載の半導体
集積回路装置であって、ワード線の延在な方向に沿った
前記コンタクトホールの径は、前記方向に沿った前記活
性領域の長さよりも大きいことを特徴とする半導体集積
回路装置。
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a diameter of said contact hole along a direction in which a word line extends is smaller than a diameter of said active region along said direction. A semiconductor integrated circuit device having a length greater than a length.
【請求項6】 以下の工程を含むことを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法; (a)半導体基板の主面に第1絶縁膜を埋め込んだ素子
分離溝を形成する工程、(b)前記素子分離溝によって
周囲を規定された半導体基板の活性領域にメモリセル選
択用MISFETを形成する工程、(c)前記メモリセ
ル選択用MISFETの上部に第2絶縁膜を形成した
後、前記第2絶縁膜をエッチングすることにより、前記
メモリセル選択用MISFETのソース、ドレインの少
なくとも一方の上部にコンタクトホールを形成する工
程、(d)前記コンタクトホールの内部を含む第2絶縁
膜の上部に第3絶縁膜を形成した後、前記第3絶縁膜を
エッチングすることにより、少なくとも前記コンタクト
ホールを形成する際に前記活性領域と前記コンタクトホ
ールとの合わせずれに起因して生じた前記素子分離溝の
窪みの側壁に、前記第3絶縁膜からなるサイドウォール
スペーサを形成する工程、(e)前記第2絶縁膜の上部
に、前記コンタクトホールを通じて前記メモリセル選択
用MISFETのソース、ドレインの一方と電気的に接
続される情報蓄積用容量素子を形成する工程。
6. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: (a) forming an element isolation groove in which a first insulating film is embedded in a main surface of a semiconductor substrate; (b) Forming a MISFET for selecting a memory cell in an active region of a semiconductor substrate whose periphery is defined by the isolation trench; (c) forming a second insulating film on the MISFET for selecting a memory cell; Forming a contact hole on at least one of the source and the drain of the memory cell selecting MISFET by etching the insulating film; and (d) forming a third hole on the second insulating film including the inside of the contact hole. After forming the insulating film, the third insulating film is etched, so that at least the contact region is formed at the time of forming the contact hole. Forming a sidewall spacer made of the third insulating film on a side wall of the recess of the element isolation groove caused by misalignment with the through hole; and (e) forming the contact on the upper side of the second insulating film. Forming an information storage capacitor electrically connected to one of a source and a drain of the memory cell selection MISFET through the hole;
【請求項7】 請求項6記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記メモリセル選択用MISFETを
形成した後、前記半導体基板に前記ソース、ドレインと
同一導電型の不純物をイオン打ち込みすることにより、
少なくとも前記メモリセル選択用MISFETのソー
ス、ドレインの一方の底部に電界緩和用半導体領域を形
成することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein after forming said memory cell selecting MISFET, impurities of the same conductivity type as said source and drain are ion-implanted into said semiconductor substrate. By doing
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: forming an electric field relaxation semiconductor region at least at a bottom of one of a source and a drain of the memory cell selection MISFET.
【請求項8】 請求項6または7記載の半導体集積回路
装置の製造方法であって、前記窪みの側壁に前記サイド
ウォールスペーサを形成した後、前記コンタクトホール
および前記窪みの内部に、リンドープ多結晶シリコン
膜、金属膜または窒化金属膜からなるプラグを埋め込む
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein after forming the side wall spacer on a side wall of the depression, the phosphorus-doped polycrystal is formed inside the contact hole and the depression. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a plug made of a silicon film, a metal film, or a metal nitride film is embedded.
【請求項9】 請求項6、7または8記載の半導体集積
回路装置の製造方法であって、前記半導体基板の主面に
前記素子分離溝を形成した後、前記半導体基板に不純物
をイオン打ち込みすることにより、少なくとも前記素子
分離溝の底部に、寄生MOSFET動作を抑制するため
の半導体層を形成することを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the element isolation trench is formed in a main surface of the semiconductor substrate, and then an impurity is ion-implanted into the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a semiconductor layer for suppressing a parasitic MOSFET operation is formed at least at a bottom of the element isolation groove.
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