JPH1197629A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH1197629A JPH1197629A JP9256990A JP25699097A JPH1197629A JP H1197629 A JPH1197629 A JP H1197629A JP 9256990 A JP9256990 A JP 9256990A JP 25699097 A JP25699097 A JP 25699097A JP H1197629 A JPH1197629 A JP H1197629A
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Abstract
れるメモリセルの信頼性の向上とその縮小化を容易にす
る。 【解決手段】基板プレート型のトレンチキャパシタで構
成されるメモリセルのトランスファゲートトランジスタ
のソース・ドレイン拡散層と基板プレート型のトレンチ
キャパシタのトレンチ内に埋め込まれる蓄積電極との間
であってトレンチの上部側壁に、キャパシタ用の容量絶
縁膜よりも膜厚の厚い絶縁膜が埋め込まれるように形成
される。そして、ソース・ドレイン拡散層と蓄積電極と
を電気接続するようにシリサイド層が形成される。ある
いは、上記の埋め込まれた絶縁膜の上部であってトレン
チの側壁に形成される容量絶縁膜上を跨るようにして、
ソース・ドレイン拡散層と蓄積電極とを電気接続するシ
リサイド層がブリッジ形成される。
Description
の製造方法に関し、特に半導体記憶装置のトレンチ型キ
ャパシタの構造とその形成方法に関する。
セルは、1個のトランスファゲートトランジスタと、1
個のキャパシタとからなるものが構造的に簡単であり、
半導体記憶装置の高集積化に最も適するものとして広く
用いられている。そして、このようなメモリセルのキャ
パシタでは、半導体デバイスの更なる高集積化に伴い、
3次元構造のものが開発され使用されてきている。
キャパシタにはスタック構造のものとトレンチ構造のも
のとがある。これらの構造にはそれぞれ一長一短がある
が、トレンチ構造のものは、半導体装置表面の平坦性に
優れるため、ロジック回路とメモリ回路とが混載された
システム・オン・シリコンのような半導体装置に有効に
なる。
レンチ型のキャパシタと呼称する)でも種々の構造が検
討されてきた。この中で、アルファー線の入射あるいは
回路等からのノイズに対する耐性が高くなるものとし
て、シリコン基板側にキャパシタのセルプレート電極が
形成され、情報蓄積電極がトレンチ内部に形成される構
造のものが開発された(以下、このような構造のものを
基板プレート型のトレンチキャパシタと呼称する)。
と1個のトランスファゲートトランジスタとで構成され
るメモリセルでは、トランスファゲートトランジスタの
ソース・ドレイン拡散層と上記の情報蓄積電極との電気
接続が必須になる。この電気接続の方法にも種々のもの
が提案されている。以下、従来の技術として特開平1−
173714号公報に記載されている技術(以下、第1
の従来例と記す)と特開平8−88331号公報に記載
されている技術(以下、第2の従来例と記す)について
図を参照して説明する。
めのメモリセルの断面図である。第1の従来例では、図
10に示すように、単結晶シリコン基板101上にNウ
ェル102が形成されている。ここで、単結晶シリコン
基板101は高濃度のP型導電型である。そして、この
Nウェル102表面にフィールド酸化膜103が形成さ
れ、このフィールド酸化膜103で囲われる領域にトラ
ンスファゲートトランジスタと基板プレート型のトレン
チキャパシタとが形成されている。
膜104が形成され、このゲート絶縁膜104上にゲー
ト多結晶シリコン105が形成されている。そして、ゲ
ート多結晶シリコン105の側面に側壁スペーサ106
が形成される。さらに、上記のゲート多結晶シリコン1
05を挟んでソース・ドレイン拡散層107および10
8が形成されている。ここで、ソース・ドレイン拡散層
107,108の導電型はP型である。このようにし
て、トランスファゲートトランジスタが構成される。
ウェル102にわたってトレンチ109が形成され、こ
のトレンチ109の内壁に沿って容量絶縁膜110が形
成されている。そして、トレンチ109内にP型ドーピ
ング多結晶シリコン111が充填されている。このよう
にして、基板プレート型のトレンチキャパシタが形成さ
れる。
とP型ドーピング多結晶シリコン111上に跨る選択的
シリコン112が形成される。この選択的シリコン11
2がソース・ドレイン拡散層108とP型ドーピング多
結晶シリコン111とを電気接続することになる。この
選択的シリコン112は、SiH2 Cl2 とHClの混
合ガスによる化学気相成長(CVD)法で選択的にエピ
タキシャル成長された単結晶シリコンである。この選択
的エピタキシャル成長で、ソース・ドレイン拡散層10
7上およびゲート多結晶シリコン105上にもそれぞれ
選択的シリコンは113,114が形成されることにな
る。
面に高融点金属のシリサイド層が形成され、ソース・ド
レイン拡散層108とP型ドーピング多結晶シリコン1
11との間の電気接続の抵抗が低減される。
明する。図11はこの第2の従来例を説明するためのメ
モリセルの断面図である。図11に示すように、N型シ
リコン基板201上にPウェル202が形成されてい
る。
ルド酸化膜203が形成され、このフィールド酸化膜2
03で囲われる領域にトランスファゲートトランジスタ
と基板プレート型のトレンチキャパシタとが形成されて
いる。
膜204が形成され、このゲート絶縁膜204上にゲー
ト電極205が形成されている。そして、ゲート電極2
05の側面に側壁スペーサ206が形成され、ゲート電
極205の上面に保護絶縁膜207が形成されている。
さらに、上記のゲート電極205を挟んでソース・ドレ
イン拡散層208および209が形成されている。ここ
で、ソース・ドレイン拡散層208,209の導電型は
N型である。このようにして、トランスファゲートトラ
ンジスタが構成される。
ェル202にトレンチ210が形成され、このトレンチ
210の上部側面に厚い酸化膜211が形成されてい
る。そして、それより下部のトレンチ内壁に沿って容量
絶縁膜212が形成され、このトレンチ210内に蓄積
電極213が埋め込まれている。さらに、トレンチ21
0下部の外周部にセルプレート電極となるN+ 型拡散層
214が設けられている。また、N+ 型拡散層214の
上端部に位置するトレンチ外周部にP+ 型反転防止層2
15が形成されている。このようにして、基板プレート
型のトレンチキャパシタが形成される。
蓄積電極213とは接続電極216で電気接続されるよ
うになる。また、ソース・ドレイン拡散層208はビッ
ト線217に接続される。なお、上記の接続電極216
は厚い酸化膜211上面に配設されるものである。
の技術では以下のような問題がある。すなわち、第1の
従来例では、トレンチ109の上部側面には第2の従来
例で説明したような厚い酸化膜は形成されず容量絶縁膜
110のみが形成されている。このために、容量絶縁膜
110がゲート絶縁膜となり、P型ドーピング多結晶シ
リコン111がゲート電極になり、ソース・ドレイン拡
散層108と単結晶シリコン基板101がソース・ドレ
イン領域となるMOSトランジスタ動作が、ある条件で
は発生するようになる。このような寄生MOSトランジ
スタ動作を防止するためには、第2の従来例で説明した
厚い酸化膜211が必須になる。この第1の従来例で、
上記のような厚い酸化膜が形成されると、選択的シリコ
ン112の形成が困難になる。そして、ソース・ドレイ
ン拡散層108とP型ドーピング多結晶シリコン111
の信頼性の高い電気接続が難しくなる。
ーンが公知のフォトリソグラフィ技術を通して形成され
る。しかし、メモリセルが微細化されてくると側壁スペ
ーサ206の形成されたソース・ドレイン拡散層209
と蓄積電極213との間は狭くなってくる。このため
に、接続電極216のパターン形成が困難になる。そし
て、第2の従来例のような接続電極216は、メモリセ
ルの縮小化を難しくするようになる。
し、基板プレート型のトレンチキャパシタで構成される
メモリセルの信頼性の向上とその縮小化が容易となる半
導体装置の構造およびその製造方法を提供することにあ
る。
体装置では、半導体基板上に形成される1個のトランス
ファゲートトランジスタと1個の基板プレート型のトレ
ンチキャパシタとで構成されるメモリセル構造におい
て、前記トランスファゲートトランジスタのソース・ド
レイン拡散層と前記基板プレート型のトレンチキャパシ
タのトレンチ内に埋め込まれた蓄積電極との間であって
前記トレンチの上部側壁に、前記キャパシタの容量絶縁
膜より膜厚の厚い絶縁膜が埋め込まれるように形成さ
れ、前記ソース・ドレイン拡散層と前記蓄積電極とを電
気接続するシリサイド層が形成されている。
トレンチの側壁に形成された容量絶縁膜上を跨って前記
ソース・ドレイン拡散層と前記蓄積電極とを電気接続す
るシリサイド層がブリッジ形成されている。
ァゲートトランジスタのソース・ドレイン拡散層上とゲ
ートポリシリコン上とに形成されるサリサイド層の形成
工程で同時に形成される。そして、この前記シリサイド
層はチタンシリサイドで形成されている。
半導体基板上に形成される1個のトランスファゲートト
ランジスタと1個の基板プレート型のトレンチキャパシ
タとで構成されるメモリセルの製造方法であって、半導
体基板上に所定の開口を有するマスク絶縁膜を形成する
工程と、前記マスク絶縁膜をエッチングマスクにして前
記開口部の半導体基板表面に浅いトレンチを形成する工
程と、前記トレンチの側壁に耐酸化性のある第1のサイ
ドウォール絶縁膜を形成する工程と、再度、前記マスク
絶縁膜をエッチングマスクにして前記トレンチの底部を
ドライエッチングし更に深くする工程と、前記第1のサ
イドウォール絶縁膜を酸化マスクにして前記トレンチの
内壁を熱酸化し熱酸化膜を形成する工程と、前記トレン
チの底部に形成された熱酸化膜をドライエッチングしさ
らにその下の半導体基板をエッチングして前記トレンチ
を更に深くし前記トレンチの上部側壁に埋め込み酸化膜
を形成する工程とを含む。
のトランスファゲートトランジスタと1個の基板プレー
ト型のトレンチキャパシタとで構成されるメモリセルの
製造方法であって、半導体基板上に所定の開口を有する
耐酸化性のあるマスク絶縁膜を形成する工程と、前記マ
スク絶縁膜をエッチングマスクにして前記開口部の半導
体基板表面にトレンチを形成する工程と、前記耐酸化性
のあるマスク絶縁膜を酸化マスクにして前記トレンチの
内壁を熱酸化し熱酸化膜を形成し前記マスク絶縁膜と前
記熱酸化膜との間にバーズビークを形成する工程と、前
記トレンチの底部に形成された熱酸化膜をドライエッチ
ングしさらにその下の半導体基板をエッチングして前記
トレンチを更に深くして前記トレンチの上部側壁に埋め
込み酸化膜を形成する工程とを含む。
は、前記埋め込み酸化膜の形成されたトレンチの内壁に
容量絶縁膜を形成した後に蓄積電極を埋設する工程と、
トランスファゲートトランジスタのソース・ドレイン拡
散層と前記蓄積電極とを接続するように前記埋め込み酸
化膜上を跨ってシリサイド層をブリッジ形成する工程と
を含む。
半導体基板上に形成される1個のトランスファゲートト
ランジスタと1個の基板プレート型のトレンチキャパシ
タとで構成されるメモリセルの製造方法であって、半導
体基板上に所定の開口を有するマスク絶縁膜を形成する
工程と、前記マスク絶縁膜をエッチングマスクにして前
記開口部の半導体基板表面に浅いトレンチを形成する工
程と、前記トレンチの側壁に耐酸化性のある第1のサイ
ドウォール絶縁膜を形成する工程と、再度、前記マスク
絶縁膜をエッチングマスクにして前記トレンチの底部を
ドライエッチングし更に深くする工程と、前記第1のサ
イドウォール絶縁膜を酸化マスクにして前記トレンチの
内壁を熱酸化し熱酸化膜を形成する工程と、前記トレン
チの底部に形成された熱酸化膜をドライエッチングして
埋め込み酸化膜を形成する工程と、前記第1のサイドウ
ォール絶縁膜および前記埋め込み酸化膜膜上に耐酸化性
のある第2のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
ドライエッチングで前記トレンチを更に深く工程とを含
む。
を形成する工程とドライエッチングで前記トレンチを更
に深く工程の後に、前記第2のサイドウォール絶縁膜を
マスクにして前記トレンチの内壁にリン不純物が熱拡散
される。
トレンチの内壁に容量絶縁膜を形成した後に蓄積電極を
埋設する工程と、トランスファゲートトランジスタのソ
ース・ドレイン拡散層と前記蓄積電極とを接続するよう
に前記埋め込み酸化膜上を跨ってシリサイド層をブリッ
ジ形成する工程とを含む。
スタのソース・ドレイン拡散層と蓄積電極とを接続する
シリサイド層はサリサイド技術でもってセルフアライン
に形成できる。このために、メモリセルを構成するトラ
ンスファゲートトランジスタのソース・ドレイン拡散層
とキャパシタの蓄積電極との間が容易に縮小化され、メ
モリセルの大幅な微細化が可能になる。
下に説明していく。図1は、本発明の第1の実施の形態
に係わるメモリセル構造を示す断面図である。図1に示
すように、導電型がP型のシリコン基板1の内部に導電
型がN型の基板プレート電極2が形成されている。
ールド酸化膜3が形成され、このフィールド酸化膜3で
囲われる領域にトランスファゲートトランジスタと基板
プレート型のトレンチキャパシタとが形成されている。
膜4が形成され、このゲート絶縁膜4上にゲートポリシ
リコン5が形成されている。そして、ゲートポリシリコ
ン5の側面に側壁スペーサ6が形成されている。さら
に、上記のゲートポリシリコン5を挟んでソース・ドレ
イン拡散層7および8が形成されている。ここで、ソー
ス・ドレイン拡散層7,8の導電型はN型である。この
ようにして、トランスファゲートトランジスタが構成さ
れる。
され、このトレンチ9の上部側面に埋め込み酸化膜10
が形成されている。ここで、この埋め込み酸化膜10
は、シリコン基板1の主表面から50nm〜150nm
シリコン基板内部に埋め込まれるように形成されるもの
である。なお、この埋め込み酸化膜10の厚さは20n
m〜100nm程度の範囲に設定される。
って容量絶縁膜11が形成され、このトレンチ9内に蓄
積電極12が埋め込まれている。さらに、トレンチ9下
部の外周部に基板側の容量電極13が設けられている。
ここで、基板側の容量電極13の導電型はN型であり、
上記の基板プレート電極2と共にメモりセルのセルプレ
ート電極を構成するようになる。このようにして、基板
プレート型のトレンチキャパシタが形成される。
4を介してゲートポリシリコン5aが形成され、ゲート
ポリシリコン5aの側面にも側壁スペーサ6が形成され
ている。
散層8と蓄積電極12とがシリサイド層15で電気接続
されるようになる。また、ゲートポリシリコン5および
5a上にもシリサイド層16および16aが形成されて
いる。ここで、このシリサイド層15あるいは16,1
6aはチタンシリサイドまたはコバルトシリサイドのサ
リサイド技術で形成されるとよい。
壁スペーサ6間で自己整合(セルフアライン)に形成さ
れる。また、図1に示しているように、埋め込み酸化膜
10の上部に容量絶縁膜11が形成されている場合で
も、シリサイド層15はこの容量絶縁膜11上にブリッ
ジ形成されるようになる。これは、容量絶縁膜11の膜
厚が10nm以下であるためにチタン金属等のシリサイ
ド化が容量絶縁膜11上でも容易に生じるからである。
ここで、埋め込み酸化膜10の上部に容量絶縁膜11が
形成されない場合には、シリサイド層15の形成は容易
になされる。
モリセルの第1の製造方法を図2乃至図4に基づいて説
明する。P型のシリコン基板1表面からのリンイオンの
500keV〜1MeV程度の高エネルギー注入と熱処
理とで、図2(a)に示すように、基板プレート電極2
が形成される。ここで、基板プレート電極2内のリン不
純物の濃度は1018〜1019原子/cm3 である。な
お、シリコン基板1の表面全面にボロンイオンが注入さ
れ熱処理が施されて、シリコン基板1表面のボロン不純
物濃度が1017〜1018程度になるようにされてもよ
い。
厚250nm程度のシリコン酸化膜からなるフィールド
酸化膜3が形成される。次に、膜厚20nmのシリコン
酸化膜17、膜厚50nmのシリコン窒化膜18および
膜厚500nm程度のマスク酸化膜19が積層して形成
され、図2(a)に示すようにパターニングされる。そ
して、反応性イオンエッチング(RIE)でもってシリ
コン基板1表面に第1のトレンチ20が形成される。こ
こで、第1のトレンチ7の深さは50nm〜150nm
である。
レンチ20、シリコン酸化膜17、シリコン窒化膜18
およびマスク酸化膜19の側壁に第1のサイドウォール
絶縁膜21が形成される。ここで、第1のサイドウォー
ル絶縁膜21は膜厚50nm程度のシリコン窒化膜であ
る。そして、再度、RIEによるドライエッチングがな
され、上記の第1のトレンチ20の底部がさらにエッチ
ングされる。このようにして、図2(c)に示すよう
に、深さが0.5μm〜1.5μmの第2のトレンチ2
2が形成されるようになる。
施され第2のトレンチ22の内壁に熱酸化膜23が形成
される。ここで、熱酸化膜23の膜厚は20nm〜10
0nm程度に設定される。この熱酸化の工程で、第2の
トレンチ22の上部側面は第1のサイドウォール絶縁膜
21でマスクされ、この上部側面領域には熱酸化膜23
は形成されない。
エッチバックが施されて、図2(d)で説明した熱酸化
膜23の底部のみエッチング除去される。次に、再度、
RIEによるシリコン基板1のドライエッチングが施さ
れ、図3(a)に示すように、トレンチ9が形成され
る。ここで、トレンチ9の深さは5μm程度に設定され
る。また、トレンチ9の上部側面に埋め込み酸化膜10
が形成される。
なされる。ここで、ドーズ量は1014〜1015/cm2
である。そして、熱処理が施されてトレンチ9の内壁部
に基板側の容量電極13が形成される。次に、第1のサ
イドウォール絶縁膜21はホット燐酸溶液で除去され
る。そして、図3(c)に示すように、トレンチ9の内
壁に沿って容量絶縁膜11が形成される。ここで、容量
絶縁膜11は10nm程度のシリコン窒化膜である。
シリコン膜が堆積される。ここで、リン不純物の濃度は
1020原子/cm3程度に設定される。そして、この多
結晶シリコン膜のエッチバックあるいは化学機械研磨
(CMP)法でトレンチ9外の多結晶シリコン膜が除去
される。このようにして、図4(a)に示すように、ト
レンチ9内に多結晶シリコン膜が充填されて蓄積電極1
2が形成されるようになる。さらに、熱酸化が施されて
多結晶シリコン膜からなる蓄積電極12の表面が熱酸化
され、蓄積電極12表面に選択的に膜厚が50nm程度
の分離絶縁膜14が形成される。ここで、シリコン窒化
膜18はシリコン基板1の表面の熱酸化のマスクとなっ
ている。そして、シリコン窒化膜18はホット燐酸溶液
で除去される。また、シリコン酸化膜17もフッ酸溶液
で除去される。
ファゲートトランジスタのゲート絶縁膜4が形成され
る。このゲート絶縁膜4は熱酸化で形成される膜厚が6
nm程度のシリコン酸化膜である。そして、このゲート
絶縁膜4上にゲートポリシリコン5が形成される。ま
た、フィールド酸化膜3上にも同様にゲートポリシリコ
ン5aが形成される。そして、CVD法でのシリコン酸
化膜の堆積と異方性のドライエッチングによるエッチバ
ックで、側壁スペーサ6がゲートポリシリコンの側壁に
形成される。なお、このエッチバックの工程で分離絶縁
膜14が開口され蓄積電極12の一部が露出するように
なる。
ランスファゲートトランジスタのソース・ドレイン拡散
層7,8が形成される。
積され、熱処理によるチタン薄膜のシリサイド化がなさ
れる。この熱処理で、図4(c)に示すように、ゲート
ポリシリコン5,5a上にシリサイド層16,16aが
形成されると共に、ソース・ドレイン拡散層8および蓄
積電極12の開口部にシリサイド層15が選択的に形成
される。すなわち、サリサイド化がなされるようにな
る。ここで、ソース・ドレイン拡散層8と蓄積電極12
との間には、埋め込み酸化膜10上部に形成された容量
絶縁膜11が存在する。しかし、このシリサイド層15
の形成では、蓄積電極12中のシリコン原子が容量絶縁
膜11上にも拡散するようになり、容量絶縁膜11上の
チタン薄膜とシリサイド反応する。このようにして、シ
リサイド層15は、ソース・ドレイン拡散層8と蓄積電
極12との間でブリッジ形成されるようになる。
ランジスタのソース・ドレイン領域と基板プレート型の
トレンチキャパシタの蓄積電極とが、側壁スペーサに対
してセルフアラインに形成されるシリサイド層15で電
気接続されるようになる。
トレンチ20形成後に設けられる第1のサイドウォール
絶縁膜21を熱酸化マスクにして埋め込み酸化膜10が
形成される。このために、本発明の埋め込み酸化膜の製
造工程は簡単となり、その製造の信頼性が優れたものと
なる。また、ソース・ドレイン拡散層8と蓄積電極12
との間を電気接続するシリサイド層15は、サリサイド
化でセルフアラインにブリッジ形成される。このため
に、トランスファゲートトランジスタと基板プレート型
のトレンチキャパシタとの間の離間距離が微細にでき、
メモリセルの微細化が容易になる。
モリセルの第2の製造方法を図5と図6に基づいて説明
する。この場合は、埋め込み酸化膜10の形成方法が第
2の実施の形態と異なる。それ以外はほぼ同様に形成さ
れるのでその説明は概略される。
1内部すなわちその表面から0.6μmの深さの領域に
基板プレート電極2が形成される。そして、シリコン基
板1表面にフィールド酸化膜3が形成される。次に、膜
厚20nmのシリコン酸化膜17、膜厚50nmのシリ
コン窒化膜18および膜厚800nm程度のマスク酸化
膜19aが積層して形成され、図5(a)に示すように
パターニングされる。そして、マスク酸化膜19aをエ
ッチングマスクにドライエッチングがなされ、図5
(b)に示すように、シリコン基板1に第2のトレンチ
22が形成される。ここで、第2のトレンチ22の深さ
は0,6μm程度である。
VD法でシリコン酸化膜が堆積される。このようにし
て、膜厚が100nm程度のサイドウォール用酸化膜2
4が形成される。そして、異方性ドライエッチングによ
るエッチバックがなされて、図5(d)に示すサイドウ
ォール酸化膜24aが形成される。ここで、第2のトレ
ンチ22の底部に堆積していたサイドウォール用酸化膜
24は除去される。
の上部が厚さ100nm程度ドライエッチングで除去さ
れ、図6(a)に示すように、第2のトレンチ22の側
壁に埋め込み酸化膜10が形成される。
ングマスクに用いたRIEによるシリコン基板1のドラ
イエッチングが施され、図6(b)に示すように、トレ
ンチ9が形成される。ここで、トレンチ9の深さは10
μm程度に設定される。
レンチ9の内壁部に基板側の容量電極13が形成され
る。以後の工程は、第2の実施の形態での図3(c)以
下で説明したのと同様になる。
場合よりも埋め込み酸化膜10の膜厚が厚くなるように
形成できる。第3の実施の形態で膜厚を厚くしようとす
ると、その形成方法が熱酸化であるために第2のトレン
チ22の側壁に結晶欠陥が発生するようになる。このよ
うに埋め込み酸化膜10の膜厚が厚くなると、先述した
寄生MOSトランジスタ動作が完全に防止され、ソース
・ドレイン拡散層8と基板プレート電極2間のリーク電
流がなくなる。そしてメモリセルの情報蓄積時間が長く
なる。
モリセルの第3の製造方法を図7と図8に基づいて説明
する。この場合は、埋め込み酸化膜10の形成方法が第
2および第3の実施の形態と異なる。それ以外はほぼ同
様に形成される。
1内部すなわちその表面から0.5μmの深さの領域に
基板プレート電極2が形成される。そして、シリコン基
板1表面にフィールド酸化膜3が形成される。次に、膜
厚5nm程度のシリコン酸化膜17a、膜厚100nm
程度のシリコン窒化膜18aおよび膜厚500nm程度
のマスク酸化膜19が積層して形成され、図7(a)に
示すようにパターニングされる。そして、マスク酸化膜
19をエッチングマスクにドライエッチングがなされ、
図7(b)に示すように、シリコン基板1に第2のトレ
ンチ22が形成される。ここで、第2のトレンチ22の
深さは0,5μm程度である。
施される。この熱酸化で膜厚50nm程度の熱酸化膜2
3aが第2のトレンチ22の側壁に形成されるようにな
る。ここで、シリコン酸化膜17aの膜厚が小さくシリ
コン窒化膜18aの膜厚が大きくなるように形成されて
いるために、この領域には大きな応力が発生するように
なる。そして、この領域に長いバーズビーク25が形成
されるようになる。ここで、バーズビーク25の長さは
50nm程度である。
チバックがなされて、第2のトレンチ22の底部にある
熱酸化膜23aは除去される。このようにして、図7
(d)に示すように埋め込み酸化膜10が形成される。
ここで、埋め込み酸化膜10はシリコン基板の主表面か
ら50nmの深さのところにその上部が位置するように
埋められる。
グマスクに用いたRIEによるシリコン基板1のドライ
エッチングが施され、図8(a)に示すように、トレン
チ9が形成される。ここで、トレンチ9の深さは5μm
程度に設定される。
拡散でもって、トレンチ9の内壁部に基板側の容量電極
13が形成される。以後の工程は、第2の実施の形態で
の図3(c)以下で説明したのと同様になる。
の形成を利用して埋め込み酸化膜10が形成される。こ
のために、本発明の埋め込み酸化膜の製造工程は第2の
実施の形態より更に簡単となり、その製造の信頼性は更
に優れたものとなる。
モリセルの第4の製造方法を図9に基づいて説明する。
この場合は、基板側の容量電極13が低抵抗にできるよ
うにするものである。それ以外はほぼ第2の実施の形態
と同様に形成される。
トレンチ22底部の熱酸化膜23が除去される。そし
て、図9(a)に示すように、第1のサイドウォール絶
縁膜21および埋め込み酸化膜10の側面に第2のサイ
ドウォール絶縁膜26が形成される。ここで、第2のサ
イドウォール絶縁膜26は、膜厚50nm程度のシリコ
ン窒化膜の全面堆積とエッチバックで形成されるもので
ある。
クにシリコン基板1が更にエッチングされ、図9(b)
に示すようにトレンチ9が形成される。
ォール絶縁膜26とが拡散マスクとなり、高濃度のリン
拡散が施される。このリン拡散は900℃程度の高温で
しかも比較的に長時間にわたって行われる。このように
して、比較的に深い拡散層が形成される。そして、図9
(b)に示すように、低抵抗となる基板側の容量電極1
3aが形成される。第2のサイドウォール絶縁膜26
は、このリン拡散工程で埋め込み酸化膜10表面がリン
ガラスに変換するのを防止するものである。埋め込み酸
化膜10表面がリンガラスになると、その後の製造工程
におけるフッ酸溶液での処理工程で除去されてしまい、
埋め込み酸化膜10の膜厚が非常に薄くなる。そして、
先述したように寄生MOSトランジスタによるリーク電
流が増大し情報蓄積時間が短縮される。この第2のサイ
ドウォール絶縁膜26の形成で、上記のことは全て防止
されるようになる。
た図3(c)以後の工程とほぼ同じであるので、その説
明は省略される。
トトランジスタのサリサイド化の前のゲートがゲートポ
リシリコンで形成されていた。このゲートはタングステ
ポリサイドでも、本発明は同様に適用できるものであ
る。また、シリサイド層はチタンシリサイドの代わりに
その他の高融点金属のシリサイド例えばコバルトシリサ
イドで形成されてもよいことに言及しておく。
1個のトランスファゲートトランジスタと1個の基板プ
レート型のトレンチキャパシタとで構成されるメモリセ
ル構造において、トランスファゲートトランジスタのソ
ース・ドレイン拡散層と基板プレート型のトレンチキャ
パシタのトレンチ内に埋め込まれる蓄積電極との間であ
ってトレンチの上部側壁に、キャパシタ用の容量絶縁膜
よりも膜厚の厚い絶縁膜が埋め込まれるように形成され
る。そして、ソース・ドレイン拡散層と蓄積電極とを電
気接続するようにシリサイド層が形成される。あるい
は、上記の埋め込まれた絶縁膜の上部であってトレンチ
の側壁に形成される容量絶縁膜上を跨るようにして、ソ
ース・ドレイン拡散層と蓄積電極とを電気接続するシリ
サイド層がブリッジ形成される。
ートトランジスタと基板プレート型のトレンチキャパシ
タとの間の離間距離が微細にでき、メモリセルの大幅な
縮小化が容易になると共にその信頼性が大幅に向上する
ようになる。
程は簡便であり、その製造の信頼性が優れたものとなる
と共に製造コストも低減するようになる。
集積化および高密度化をさらに促進するようになる。
明するための断面図である。
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
ドレイン拡散層 9,109,210 トレンチ 10 埋め込み酸化膜 11,110,212 容量絶縁膜 12,213 蓄積電極 13 基板側の容量電極 14 分離絶縁膜 15,16,16a シリサイド層 17,17a シリコン酸化膜 18,18a シリコン窒化膜 19,19a マスク酸化膜 20 第1のトレンチ 21 第1のサイドウォール絶縁膜 22 第2のトレンチ 23,23a 熱酸化膜 24 サイドウォール用酸化膜 24a サイドウォール酸化膜 25 バーズビーク 26 第2のサイドウォール絶縁膜 101 単結晶シリコン基板 102 Nウェル 105 ゲート多結晶シリコン 111 P型ドーピング多結晶シリコン 112 選択的シリコン 201 N型シリコン基板 202 Pウェル 205 ゲート電極 207 保護絶縁膜 211 厚い絶縁膜 214 N+ 型拡散層 215 P+ 型拡散層 216 接続電極 217 ビット線
Claims (9)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成される1個のトラン
スファゲートトランジスタと1個の基板プレート型のト
レンチキャパシタとで構成されるメモリセル構造におい
て、前記トランスファゲートトランジスタのソース・ド
レイン拡散層と前記基板プレート型のトレンチキャパシ
タのトレンチ内に埋め込まれた蓄積電極との間であって
前記トレンチの上部側壁に、前記キャパシタの容量絶縁
膜より膜厚の厚い絶縁膜が埋め込まれるように形成さ
れ、前記ソース・ドレイン拡散層と前記蓄積電極とを電
気接続するシリサイド層が形成されていることを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項2】 前記絶縁膜の上部であって前記トレンチ
の側壁に形成された容量絶縁膜上を跨って前記ソース・
ドレイン拡散層と前記蓄積電極とを電気接続するシリサ
イド層がブリッジ形成されていることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記シリサイド層がトランスファゲート
トランジスタのソース・ドレイン拡散層上とゲートポリ
シリコン上とに形成されるサリサイド層の形成工程で同
時に形成されることを特徴とする請求項1、請求項2ま
たは請求項3記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記シリサイド層がチタンシリサイドで
形成されることを特徴とする請求項1または請求項2記
載の半導体装置。 - 【請求項5】 半導体基板上に形成される1個のトラン
スファゲートトランジスタと1個の基板プレート型のト
レンチキャパシタとで構成されるメモリセルの製造方法
であって、半導体基板上に所定の開口を有するマスク絶
縁膜を形成する工程と、前記マスク絶縁膜をエッチング
マスクにして前記開口部の半導体基板表面に浅いトレン
チを形成する工程と、前記トレンチの側壁に耐酸化性の
ある第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、再
度、前記マスク絶縁膜をエッチングマスクにして前記ト
レンチの底部をドライエッチングし更に深くする工程
と、前記第1のサイドウォール絶縁膜を酸化マスクにし
て前記トレンチの内壁を熱酸化し熱酸化膜を形成する工
程と、前記トレンチの底部に形成された熱酸化膜をドラ
イエッチングしさらにその下の半導体基板をエッチング
して前記トレンチを更に深くし前記トレンチの上部側壁
に埋め込み酸化膜を形成する工程と、を含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 半導体基板上に形成される1個のトラン
スファゲートトランジスタと1個の基板プレート型のト
レンチキャパシタとで構成されるメモリセルの製造方法
であって、半導体基板上に所定の開口を有する耐酸化性
のあるマスク絶縁膜を形成する工程と、前記マスク絶縁
膜をエッチングマスクにして前記開口部の半導体基板表
面にトレンチを形成する工程と、前記耐酸化性のあるマ
スク絶縁膜を酸化マスクにして前記トレンチの内壁を熱
酸化し熱酸化膜を形成し前記マスク絶縁膜と前記熱酸化
膜との間にバーズビークを形成する工程と、前記トレン
チの底部に形成された熱酸化膜をドライエッチングしさ
らにその下の半導体基板をエッチングして前記トレンチ
を更に深くして前記トレンチの上部側壁に埋め込み酸化
膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項7】 前記埋め込み酸化膜の形成されたトレン
チの内壁に容量絶縁膜を形成した後に蓄積電極を埋設す
る工程と、トランスファゲートトランジスタのソース・
ドレイン拡散層と前記蓄積電極とを接続するように前記
埋め込み酸化膜上を跨ってシリサイド層をブリッジ形成
する工程とを含むことを特徴とする請求項5または請求
項6記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 半導体基板上に形成される1個のトラン
スファゲートトランジスタと1個の基板プレート型のト
レンチキャパシタとで構成されるメモリセルの製造方法
であって、半導体基板上に所定の開口を有するマスク絶
縁膜を形成する工程と、前記マスク絶縁膜をエッチング
マスクにして前記開口部の半導体基板表面に浅いトレン
チを形成する工程と、前記トレンチの側壁に耐酸化性の
ある第1のサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、再
度、前記マスク絶縁膜をエッチングマスクにして前記ト
レンチの底部をドライエッチングし更に深くする工程
と、前記第1のサイドウォール絶縁膜を酸化マスクにし
て前記トレンチの内壁を熱酸化し熱酸化膜を形成する工
程と、前記トレンチの底部に形成された熱酸化膜をドラ
イエッチングして埋め込み酸化膜を形成する工程と、前
記第1のサイドウォール絶縁膜および前記埋め込み酸化
膜膜上に耐酸化性のある第2のサイドウォール絶縁膜を
形成する工程と、ドライエッチングで前記トレンチを更
に深く工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項9】 前記第2のサイドウォール絶縁膜を形成
する工程とドライエッチングで前記トレンチを更に深く
工程の後に、前記第2のサイドウォール絶縁膜をマスク
にして前記トレンチの内壁にリン不純物が熱拡散される
ことを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方
法。
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