JPS5948547B2 - Manufacturing method for semiconductor devices - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor devices

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JPS5948547B2
JPS5948547B2 JP51071081A JP7108176A JPS5948547B2 JP S5948547 B2 JPS5948547 B2 JP S5948547B2 JP 51071081 A JP51071081 A JP 51071081A JP 7108176 A JP7108176 A JP 7108176A JP S5948547 B2 JPS5948547 B2 JP S5948547B2
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JP
Japan
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capacitor
mis type
manufacturing
groove
type capacitor
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JP51071081A
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誠一 岩松
幸男 谷垣
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置の製法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

さらに詳しくは、MIS形コンデンサを組み込んだメモ
リLSIの製法に関する・従来から歩留まりに影響する
レイアウトの単純さとセル面積からみて、最も高集積に
適するメモリセルとして、第1図にそのセル回路を略示
するような1個のMOS形トランジスタTとコンデンサ
Cを用いたメモリセルが注目されている。
More specifically, it concerns the manufacturing method of memory LSI incorporating MIS type capacitors.The cell circuit is shown schematically in Figure 1 as a memory cell most suitable for high integration in terms of layout simplicity and cell area, which affect yield. A memory cell using one MOS type transistor T and a capacitor C is attracting attention.

なお、同図において、Wはワード線、Dはデータ線を示
すものである。このメモリセルにおけるセル面積は、回
路技術特に高感度アンプの設計、チップ内での複数個の
アンプのばらつき、並びにアレイ内の雑音特性に強く依
存するために、可及的に小とする必要がある。
In the figure, W indicates a word line and D indicates a data line. The cell area of this memory cell must be kept as small as possible because it strongly depends on the circuit technology, especially the design of the high-sensitivity amplifier, the variation of multiple amplifiers within the chip, and the noise characteristics within the array. be.

そのため、従来からプロセスあるいはレイアウトの改良
で、小面積で大きな容量を有するコンデンサを実現する
各種の試み(たとえば、反転層容量の利用あるいは絶縁
膜に誘電率の大きな材料を用いること)が行なわれてい
る。このような小面積で大きな容量を有するコンデンサ
Cとしては、第2図にその断面図を略示するように、シ
リコン基板1を下部電極とし、MOS形トランジスタT
のゲート酸化膜2と同質の絶縁膜2aを用い、MOS形
トランジスタのゲート電極としての多結晶シリコン層3
と同質のものを上部電極とした構造のものが考えられる
For this reason, various attempts have been made to realize capacitors with large capacitance in a small area by improving the process or layout (for example, using inversion layer capacitance or using a material with a high dielectric constant for the insulating film). There is. As shown in FIG. 2, a capacitor C having a large capacitance with a small area has a silicon substrate 1 as a lower electrode and a MOS transistor T.
A polycrystalline silicon layer 3 is used as a gate electrode of a MOS transistor using an insulating film 2a having the same quality as the gate oxide film 2
It is conceivable to have a structure in which the upper electrode is made of the same material.

しかしながら、このような構造をもつてしても、シリコ
ン基板1表面の平坦な絶縁膜2aを用いているために、
所望の容量を得ようとすると、大きな面積を必要とし、
集積度を高めることができないと共に優れた性能のメモ
リLSIを得ることは困難である。それゆえ、本発明の
目的は、メモリLSIなどに組み込まれるコンデンサを
可及的に小面積大容量にすることができる半導体装置の
製法を提供することにある。
However, even with such a structure, since the flat insulating film 2a on the surface of the silicon substrate 1 is used,
Achieving the desired capacity requires a large area,
It is difficult to obtain a memory LSI with excellent performance without increasing the degree of integration. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can make a capacitor incorporated in a memory LSI or the like as small in area and large in capacity as possible.

本発明に従うと、MIS形コンデンサが形成される半導
体基板表面に溝が形成される。
According to the present invention, a groove is formed in the surface of the semiconductor substrate on which the MIS type capacitor is formed.

以下、本発明にかかる実施例を図面を用いて具体的に詳
述する。
Embodiments according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第3図は、本発明が実施されたメモリLSIの要部断面
図であり、1個のMOS形トランジスタTとMOS形コ
ンデンサからなる1メモリセルを・示すものである。
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a memory LSI in which the present invention is implemented, and shows one memory cell consisting of one MOS type transistor T and MOS type capacitor.

同図において、10はシリコン基板であり、これにシリ
コンゲートMOS形トランジスタTとMOS形コンデン
サCとが設けられてなり、MOS形コンデンサC部分に
は溝が設けてある。10aは上記トランジスタTのソー
ス並びにドレイン、11はフイールド酸化シリコン膜、
12はゲート酸化シリコン膜、13はゲート電極用多結
晶シリコン層、14はリンシリケートガラス膜などの表
面保護膜、15は、アルミニウム電極である。
In the figure, 10 is a silicon substrate on which a silicon gate MOS type transistor T and a MOS type capacitor C are provided, and a groove is provided in the MOS type capacitor C portion. 10a is the source and drain of the transistor T; 11 is a field silicon oxide film;
12 is a gate oxide silicon film, 13 is a polycrystalline silicon layer for a gate electrode, 14 is a surface protection film such as a phosphosilicate glass film, and 15 is an aluminum electrode.

また、12aは上記ゲート酸化シリコン膜と同時に形成
したMOS形コンデンサCの絶縁膜、13aは上記ゲー
ト電極と同時に形成したMOS形コンデンサCの上部電
極である。なお、16はMOS形コンデンサCの電極で
ある多結晶シリコン層13aから導出されているアルミ
ニウム電極である。このMOS形コンデンサCの主要部
は、シリコン基板1に溝を設けている領域である。
Further, 12a is an insulating film of a MOS type capacitor C formed at the same time as the gate silicon oxide film, and 13a is an upper electrode of the MOS type capacitor C formed at the same time as the gate electrode. Note that 16 is an aluminum electrode led out from the polycrystalline silicon layer 13a, which is the electrode of the MOS type capacitor C. The main part of this MOS type capacitor C is a region in which a groove is provided in the silicon substrate 1.

したがつて、そのコンデンサの絶縁膜12a表面積は、
溝側壁面積分だけ従来のこの種の溝を有しないMOS形
コンデンサに比して大きくなるために、同一容量のもの
を得るには、上記溝側壁面積分だけシリコン基板1にお
けるMOS形コンデンサCの領域を小とできる。つぎに
、第4図〜第8図を用いて本発明にかか.るメモリLS
Iの製法を工程順に詳述する。
Therefore, the surface area of the insulating film 12a of the capacitor is
Since the size of the MOS capacitor C on the silicon substrate 1 is larger by the area of the groove side wall than the conventional MOS type capacitor which does not have this type of groove, in order to obtain the same capacitance, the MOS type capacitor C on the silicon substrate 1 must be increased by the area of the groove side wall. The area can be made small. Next, the present invention will be described using FIGS. 4 to 8. Memory LS
The manufacturing method of I will be explained in detail step by step.

(7)シリコン基板10表面を熱酸化して厚い酸化シリ
コン膜11を形成し、フオトエツチングにより素子活性
領域の酸化シリコン膜11を取り除く (第4図)。(
イ)MOS形コンデンサCを形成すべきシリコン基板1
にフオトレジスト膜17等をマスクにしてドライエツチ
ングあるいはケミカノレエツチングにより溝を形成する
(第5図)。
(7) The surface of the silicon substrate 10 is thermally oxidized to form a thick silicon oxide film 11, and the silicon oxide film 11 in the element active region is removed by photoetching (FIG. 4). (
b) Silicon substrate 1 on which MOS type capacitor C is to be formed
Next, grooves are formed by dry etching or chemical etching using the photoresist film 17 as a mask (FIG. 5).

(ウ)シリコン基板1表面を熱酸化してMOS形卜zラ
ンジスタTのゲート絶縁膜並びにMOS形コンデンサC
の絶縁膜となる酸化シリコン膜12を1000人程度形
成する。
(c) The surface of the silicon substrate 1 is thermally oxidized to form the gate insulating film of the MOS transistor T and the MOS capacitor C.
About 1,000 people formed a silicon oxide film 12 that would become an insulating film.

ついで、CVD法により5000人程度の多結晶シリコ
ン層]3を形成する(第6図)。これは、MOS形トラ
ンジスタTのゲート電極となると共に、MOS形コンデ
ンサCの上部電極となるものである。(ニ)セルフアラ
イメント方式により、ゲート電極]3、コンデンサ用電
極13a並びにゲート酸化シリコン膜12、コンデンサ
用絶縁膜12aを形成したのち、不純物を拡散してソー
ス層並びにドレイン層10aを形成すると共に、多結晶
シリコン層13,13aを導電化し低抵抗体のものにす
る(第7図)。
Next, a polycrystalline silicon layer 3 having a thickness of about 5,000 layers is formed by the CVD method (FIG. 6). This serves as the gate electrode of the MOS transistor T and the upper electrode of the MOS capacitor C. (iv) After forming the gate electrode] 3, the capacitor electrode 13a, the gate silicon oxide film 12, and the capacitor insulating film 12a by a self-alignment method, impurities are diffused to form the source layer and the drain layer 10a, and The polycrystalline silicon layers 13 and 13a are made conductive and have low resistance (FIG. 7).

(オ)表面保護膜14としてリンシリケートガラス膜を
CVD法により形成し、これに電極用開口部を設けたの
ち、アルミニウム電極15,16を形成する(第8図)
(e) A phosphosilicate glass film is formed as the surface protective film 14 by the CVD method, and after openings for electrodes are formed in this, aluminum electrodes 15 and 16 are formed (FIG. 8).
.

上述したように、本発明にかかるMOS形コンデンサC
は、シリコンゲートMOS形トランジスタTを形成する
製造プロセスを流用して形成することができる。
As mentioned above, the MOS type capacitor C according to the present invention
can be formed by reusing the manufacturing process for forming the silicon gate MOS type transistor T.

また、MOS形コンデンサC領域のシリコン基板1に溝
を設ける際は、イオンエツチングあるいはプラズマエツ
チング等のドライエツチングを行なうことにより、溝側
壁面が溝底面に対してほぼ垂直であるような形状の溝を
深く形成することができる。そのため、わずかのシリコ
ン基板1領域に、側壁面積の大きな溝を容易に設けるこ
とができる。そのため、小面積をもつて所望の容量のM
OS形コンデンサをシリコン基板1に設けることができ
る。したがつて、この種のMOS形コンデンサを組み込
んだメモリLSIは、高性能でかつ高集積度のものであ
る。また、MOS形コンデンサCにおけるシリコン基板
1の溝は、要求に応じて複数個設けることができること
より、小面積をもつて大容量のMOS形コンデンサを容
易に半導体装置に組み込むことができる。
When forming a groove in the silicon substrate 1 in the C region of the MOS capacitor, dry etching such as ion etching or plasma etching is performed to form a groove in which the side wall surface of the groove is approximately perpendicular to the bottom surface of the groove. can be formed deeply. Therefore, a groove with a large sidewall area can be easily provided in a small area of the silicon substrate. Therefore, it is possible to achieve the desired capacity M with a small area.
An OS type capacitor can be provided on the silicon substrate 1. Therefore, a memory LSI incorporating this type of MOS type capacitor has high performance and high degree of integration. Further, since a plurality of grooves in the silicon substrate 1 of the MOS type capacitor C can be provided as required, a MOS type capacitor having a small area and a large capacity can be easily incorporated into a semiconductor device.

前述した本発明の実施例は、シリコンゲートMOS形ト
ランジスタを主体素子としたメモリLSIであるが、バ
イポーラトランジスタまたはMIS形トランジスタを主
体素子とする種々半導体装置に本発明は適用できる。
Although the embodiment of the present invention described above is a memory LSI whose main element is a silicon gate MOS type transistor, the present invention can be applied to various semiconductor devices whose main elements are bipolar transistors or MIS type transistors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、−1個のMOS形トランジスタとコンデンサ
Cを用いたメモリセルのセル回路図、第2図は、第1図
に示すメモリセルとして考えられるメモリセル構造を示
す断面図、第3図は、本発明の一実施例を示す断面図、
第4図〜第8図は、本発明の一実施例であるメモリLS
Iの製法を工程順に示す断面図である。 T・・・・・・MOS形トランジスタ、C・・・・・・
コンデンサ、W・・・・・・ワード線、D・・・・・・
データ線、1,10・・・・・・シリコン基板、2,1
2・・・・・・ゲート酸化シリコン膜、3,13・・・
・・・ゲート電極、10a・・・・・・ソース層並びに
ドレイン層、11・・・・・・フイールド酸化シリコン
膜、12a・・・・・・MOS形コンデンサの絶縁膜、
13a・・・・・・MOS形コンデンサの上部電極、1
4・・・・・・表面保護膜、15,16・・・・・・ア
ルミニウム電極。
FIG. 1 is a cell circuit diagram of a memory cell using -1 MOS type transistor and capacitor C, FIG. 2 is a sectional view showing a memory cell structure considered as the memory cell shown in FIG. 1, and FIG. The figure is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIGS. 4 to 8 show a memory LS which is an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of I in order of steps. T...MOS type transistor, C...
Capacitor, W...Word line, D...
Data line, 1, 10...Silicon substrate, 2, 1
2... Gate silicon oxide film, 3, 13...
... Gate electrode, 10a ... Source layer and drain layer, 11 ... Field silicon oxide film, 12a ... Insulating film of MOS type capacitor,
13a... Upper electrode of MOS type capacitor, 1
4... Surface protective film, 15, 16... Aluminum electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基板にMIS形トランジスタ並びにMIS形
コンデンサを形成する半導体装置の製法であつて、上記
半導体基板表面の上記MIS形コンデンサを形成すべき
部分に溝を形成し、次に上記溝の側壁面に絶縁膜を介し
て上記MIS形コンデンサの電極を形成すると共に上記
MIS形トランジスタのゲート電極を形成し、その後上
記ゲート電極を不純物導入マスクとして上記半導体基板
の表面に上記MIS形トランジスタのソース及びドレイ
ン領域を形成することを特徴とする半導体装置の製法。 2 半導体基板にMIS形トランジスタ並びに上記半導
体基板表面に形成された溝の側壁面に絶縁膜を介して形
成された電極を1つの電極としかつ上記MIS型トラン
ジスタに連らねられたMIS形コンデンサを形成する半
導体装置の製法であつて、上記溝をドライエッチングに
よつて形成することを特徴とする半導体装置の製法。
[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a semiconductor device in which an MIS type transistor and a MIS type capacitor are formed on a semiconductor substrate, the method comprising: forming a groove in a portion of the surface of the semiconductor substrate where the MIS type capacitor is to be formed; An electrode of the MIS type capacitor is formed on the side wall surface of the groove via an insulating film, and a gate electrode of the MIS type transistor is also formed, and then the MIS type capacitor is formed on the surface of the semiconductor substrate using the gate electrode as an impurity introduction mask. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming source and drain regions of a transistor. 2. A MIS type transistor on a semiconductor substrate and an MIS type capacitor connected to the MIS type transistor, with an electrode formed through an insulating film on the side wall surface of a groove formed on the surface of the semiconductor substrate as one electrode. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the groove is formed by dry etching.
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