JPS60128657A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPS60128657A
JPS60128657A JP58236850A JP23685083A JPS60128657A JP S60128657 A JPS60128657 A JP S60128657A JP 58236850 A JP58236850 A JP 58236850A JP 23685083 A JP23685083 A JP 23685083A JP S60128657 A JPS60128657 A JP S60128657A
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capacitor
type
trench
groove
electrode
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Yukimasa Uchida
内田 幸正
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • 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
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
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Abstract

PURPOSE:To reduce distance between groove-shaped capacitors and to improve device capability to withstand errors in software by a method wherein a groove- shaped capacitor is provided with a region diffused with an impurity as the second capacitor electrode and an opposed electrode as their first capacitor electrode. CONSTITUTION:A part of each of activation regions 24a, 24b and both ends of an activation region 24c are respectively provided with groove-shaped capacitors 25a-25d. The groove-shaped capacitors 25a, 25b are positioned adjacent to each other. The groove-shaped capacitor 25a is provided with a groove 26a, typically 3mum deep, extending from the surface of a p type Si layer 22 to the inside of an Si substrate 21. In the p type Si layer 22 and Si substrate 21 inside the groove 26a, an n type diffused region 27a doped to be of the second conductivity type is formed. In a groove-shaped capacitor 25a designed as such, an electrode 29 serves as the first capacitor electrode while the n type diffused region 27a serves as the second capacitor electrode.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体記憶装置に関し、特に記憶部としての
溝型キャパシタの構造を改良した半導体記憶装置に係わ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device in which the structure of a trench type capacitor as a memory portion is improved.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

ダイナミックメモリをはじめとする半導体記憶装置は、
その記憶容量が微細加工技術の進歩に伴って約3年で4
倍の速度で増大している。記憶容量の大容量化に伴って
メモリセル面積は急速に縮小されつづけているが、メモ
リセルの記憶キャパシタ値はソフトエラーの防止上及び
センスアンプのセンスのためのS/N比の確保のために
数十fFの大きな値に維持する必要がある。
Semiconductor storage devices, including dynamic memory,
Its storage capacity increased to 4 in about 3 years due to advances in microfabrication technology.
It is growing twice as fast. The memory cell area continues to be rapidly reduced as storage capacity increases, but the storage capacitor value of the memory cell is being adjusted to prevent soft errors and to ensure the S/N ratio for sensing by the sense amplifier. Therefore, it is necessary to maintain a large value of several tens of fF.

ところで、従来より単位面積当りのキャパシタ値を大き
くするために、記憶キャパシタを構成するM OS構造
の絶縁膜を薄膜化したり、絶縁膜材料を酸化シリコン膜
から窒化シリコン膜に変えたりしている。しかしながら
、これらの記’+Q−1−1pパシタは半導体基板の表
面を利用してM OS IM造を形成するので、セル面
積の微細化に伴って、人きキャパシタ値を得ることは自
ずと限界があった。
Incidentally, conventionally, in order to increase the capacitor value per unit area, the insulating film of the MOS structure constituting the storage capacitor has been made thinner, or the insulating film material has been changed from silicon oxide film to silicon nitride film. However, these Q-1-1p capacitors utilize the surface of the semiconductor substrate to form a MOS IM structure, so as the cell area becomes smaller, there is a natural limit to the ability to obtain a human capacitor value. there were.

このようなことから、最近、H,Sunami らは、
”A Corrugated Capacitor C
e1l (CCC) for fvl egabit 
D ynamic Ivl OSMeIortea”、
l nternational E Iectric[
)eviceMeeting Technical [
)igcsj 、 KM演番号26.9、l1l)、8
06〜808Dcc、1982で第1図に示す構造の溝
型キャパシタを有するMOSメモリを発表した。即ち、
第1図中の1は例えばp型シリコン基板であり、この基
板1の表面から内部に亙って深い(例えば3〜5μm程
度)溝部2が設けられている。この溝部2内から開口部
周辺に亙って第1層多結晶シリコンからなるキャパシタ
電極3がキャパシタ絶縁膜4を介して設けられている。
For this reason, recently H. Sunami et al.
”A Corrugated Capacitor C
e1l (CCC) for fvl egabit
Dynamic Ivl OSMeIortea”,
l international E Electric [
)eviceMeeting Technical [
)igcsj, KM performance number 26.9, l1l), 8
In 2006-808Dcc, 1982, he announced a MOS memory having a trench type capacitor with the structure shown in FIG. That is,
Reference numeral 1 in FIG. 1 is, for example, a p-type silicon substrate, and a deep groove 2 (for example, about 3 to 5 μm) is provided extending from the surface of the substrate 1 to the inside. A capacitor electrode 3 made of a first layer of polycrystalline silicon is provided from the inside of the trench 2 to the periphery of the opening with a capacitor insulating film 4 interposed therebetween.

このキャパシタ絶縁膜4はSi 02 /Si 3 N
4 /St 02の3層膜からなる。こうした基板1、
溝部2、キャパシタ絶縁膜4及びキャパシタ電極3によ
って溝型キャパシター5−が構成されている。また、前
記溝型キャパシタ、5−に隣接するシリコン基板1の表
面には互いに電気的に分離されたn+型のソース、ドレ
イン領域6.7が設けられている。これらソース、ドレ
イン領域6.7間を少なくとも含む基板1部分上には、
ゲート酸化膜8を介して第2層多結晶シリコンからなる
ゲート電極9が設けられている。こうしたソース、ドレ
イン領域6.7、ゲート酸化膜8及びゲート電極9によ
って転送1〜ランジスタ10が構成されている。更に、
前記ソース領域6は前記溝型キャパシタ、5−の絶縁膜
4に接しており、かつ前記ドレイン領域7は図示しない
ビット線と接続されている。なお、図中の9−は隣接y
ノ゛るメモリセルのゲート電極である。
This capacitor insulating film 4 is made of Si 02 /Si 3 N
It consists of a three-layer film of 4/St 02. Such a substrate 1,
The groove portion 2, the capacitor insulating film 4, and the capacitor electrode 3 constitute a groove type capacitor 5-. Further, n+ type source and drain regions 6.7 electrically isolated from each other are provided on the surface of the silicon substrate 1 adjacent to the trench capacitor 5-. On a portion of the substrate including at least between these source and drain regions 6 and 7,
A gate electrode 9 made of a second layer of polycrystalline silicon is provided with a gate oxide film 8 interposed therebetween. These source and drain regions 6.7, gate oxide film 8, and gate electrode 9 constitute transfer 1 to transistor 10. Furthermore,
The source region 6 is in contact with the insulating film 4 of the trench capacitor 5-, and the drain region 7 is connected to a bit line (not shown). In addition, 9- in the figure is the adjacent y
This is the gate electrode of a memory cell.

しかしながら、前述した第1図図示の〜10Sメモリは
文献中にも一部記載しであるJ:うに一つの溝型キャパ
シタと他の溝型キャパシタとの間で生じるパンデスルー
現象による情報の干渉により、メモリセル間の溝型キャ
パシタの距離を短くできず、高密度のメモリセルを実現
できないとぅ欠点があった。即ち、一般にメモリセルを
構成Jる転送1〜ランジスタのドレインの接合容頂は、
ビット線容量を減らすために減少させることが要求され
ている。このため、p型シリコン基板の濃度を下げる必
要があるが、これによってM OS IM 造のキャパ
シタ付近の基板に空乏層が伸び、パンデスルー現象が生
じ易くなる。こうしたパンデスルー現象は、一般にシリ
コン基板表面近傍からの不純物イオン注入で防止できる
。しかしながら、第1図図示のようなシリコン基板1に
深い溝部2を形成して作られる溝型キャパシタ5では、
シリコン基板1の深い部分にまで不純物のイオン注入を
行なうことか困難であるため、隣接する満型キャバ′シ
タの底部付近同志でパンチスルー現象が生じ、それを防
止できないという重大な欠点があった。従って、従来の
構造ではメモリセル間の溝型キャパシタ間に長い距離を
あける必要が生じ高密度のメモリセルを実現するのは極
めて困難であった。
However, the ~10S memory shown in FIG. 1 mentioned above is partially described in the literature. The disadvantage is that the distance between the trench capacitors between memory cells cannot be shortened, and high-density memory cells cannot be realized. That is, in general, the junction capacitance of the drain of transfer transistor 1 to transistor constituting a memory cell is:
Reductions are required to reduce bit line capacitance. For this reason, it is necessary to lower the concentration of the p-type silicon substrate, but this causes a depletion layer to extend in the substrate near the MOS IM capacitor, making it easier for the pan-de-through phenomenon to occur. Such a pan-de-through phenomenon can generally be prevented by implanting impurity ions from near the surface of the silicon substrate. However, in a trench capacitor 5 made by forming a deep trench 2 in a silicon substrate 1 as shown in FIG.
Since it is difficult to implant impurity ions deep into the silicon substrate 1, a punch-through phenomenon occurs near the bottoms of adjacent full cavities, and this has a serious drawback in that it cannot be prevented. . Therefore, in the conventional structure, it is necessary to leave a long distance between the trench capacitors between memory cells, making it extremely difficult to realize a high density memory cell.

また、第1図の構造では、シリコン基板1の深い所で溝
型キャパシタ、5−により空乏層が伸び、α線の大剣に
より生じた電荷をファネリング現象で集め易い為、ソフ
トエラーに対して弱いという欠点があった。
In addition, in the structure shown in Fig. 1, the depletion layer is extended by the trench capacitor 5- deep in the silicon substrate 1, and the charge generated by the large sword of α rays is easily collected by the funneling phenomenon, so it is difficult to prevent soft errors. It had the disadvantage of being weak.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、単位面積当りのキャパシタ値が大きい溝型キ
ャパシタを備え、かつ該溝型キャパシタ間の距離を著し
く短縮でき、更に耐ソフトエラー性に優れた半導体記憶
装置を提供しようとするものである。
The present invention aims to provide a semiconductor memory device that is equipped with trench capacitors having a large capacitor value per unit area, can significantly shorten the distance between the trench capacitors, and has excellent soft error resistance. .

(発明の概要〕 本発明は、第1導電型の半導体層が表面に形成された該
半導体層より高濃度の第1導電型の半導体基板と、この
半導体層の表面から前記半導体基板中に達して設けられ
た溝部と、この溝部内面の半導体層及び半導体基板に亙
っで設けられた第2導電型の不純物拡散領域と、前記溝
部内から少なくとも開口部周辺に亙ってキャパシタ用絶
縁膜を介して設けら−れた電極とからなり、前記電極を
第1のキャパシタ電極とし、前記不純物拡散領域を第2
のキャパシタ電極とした構造の溝型キャパシタを具備し
たことを特徴とするものである。こうした構造において
、第1導電型の高濃度の半導体基板により、溝型キャパ
シタの深い部分での空乏層の伸びを抑制して隣接する溝
型キャパシタ間のパンチスルー現象を防止して高密度の
メモリヒルを可能とし、かつ第1導電型の高濃度の半導
体基板の同様の作用により耐ソフトエラー性を向上し、
更に第1導電型の半導体基板及び半導体層と第2導電型
の不純物拡散領域との間の接合容量にJ:り単位面積当
りのキャパシタ値を増大した半導体記憶装置を得ること
ができる。
(Summary of the Invention) The present invention provides a semiconductor substrate of a first conductivity type having a higher concentration than the semiconductor layer formed on the surface thereof, and a semiconductor substrate having a semiconductor layer of a first conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate. a second conductivity type impurity diffusion region provided over the semiconductor layer and the semiconductor substrate on the inner surface of the trench, and a capacitor insulating film extending from inside the trench to at least the periphery of the opening. and an electrode provided through the capacitor, the electrode is used as a first capacitor electrode, and the impurity diffusion region is used as a second capacitor electrode.
The present invention is characterized in that it includes a groove-type capacitor having a structure as a capacitor electrode. In such a structure, the high concentration semiconductor substrate of the first conductivity type suppresses the extension of the depletion layer in the deep part of the trench capacitor and prevents the punch-through phenomenon between adjacent trench capacitors, thereby creating a high-density memory hill. and improve soft error resistance due to the similar effect of the highly concentrated semiconductor substrate of the first conductivity type.
Further, it is possible to obtain a semiconductor memory device in which the capacitor value per unit area is increased by J: in the junction capacitance between the semiconductor substrate and semiconductor layer of the first conductivity type and the impurity diffusion region of the second conductivity type.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を第2図及び第3図を参照して詳
細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図はダイナミックMOSメモリの一部を示ず平面図
、第3図は第2図のlll−Hに沿う断面図である。図
中の21は、表面上に例えば2X10”70m3のアク
セプタ不純物(ボロン等)を含む厚さ2μmのp型シリ
コン層22が例えばエピタキシャル成長法により形成さ
れた例えば5 ×101?/cm3のボロンを含む高濃
度のp+型シリコン基板である。このシリコン層22に
はフィールド酸化膜23が設けられており、かつシリコ
ン層22には該フィールド酸化膜23で分離された複数
の島状の活性領域(メモリセル領域)248〜24Cが
形成されている。これら活性領域24a、24bの一部
及び活性領域24cの両端部には夫々溝型キャパシタ2
5a〜25dが設けられており、かつ溝型キャパシタ2
5a、25bは互いに隣接して配置されている。溝型キ
ャパシタ25aは第3図に示す如く前記p型シリコン層
22の表面からシリコン基板21中に亙って設けられた
例えば深さ3μmの溝部26aを備えている。この)i
へ部26aの内面のシリコン層22及びシリコン基板2
1には、第2導電型の不純物拡散領域としてのn型拡散
領域27aが形成されている。このr)型拡散領域27
aは深さが0.2μmで、m度が例えば2X10 70
m3のものである。このr)型拡散領1U27aの前記
溝型キャパシタ25bど反対側の側部表面(p型シリコ
ン層22表面部分)には延出部28aが形成されている
。前記溝部2Ga内から少なくとも該溝部26aの開口
部周辺に亙って第1層多結晶シリコンからなる電1の2
℃)がキャパシタ用絶縁膜としての例え1工)9さ20
0人の酸化シリコン膜30aを介して設けられでいる。
FIG. 2 is a plan view showing a portion of the dynamic MOS memory, and FIG. 3 is a sectional view taken along line ll-H in FIG. Reference numeral 21 in the figure indicates a 2 μm thick p-type silicon layer 22 containing, for example, 2×10”70 m3 of acceptor impurity (boron, etc.) on the surface, which is formed by, for example, an epitaxial growth method and contains, for example, 5×101?/cm3 of boron. This is a highly doped p+ type silicon substrate.This silicon layer 22 is provided with a field oxide film 23, and the silicon layer 22 has a plurality of island-shaped active regions (memory Cell regions) 248 to 24C are formed.Trench capacitors 2 are formed at both ends of a portion of these active regions 24a and 24b and an active region 24c, respectively.
5a to 25d are provided, and the groove type capacitor 2
5a and 25b are arranged adjacent to each other. As shown in FIG. 3, the trench capacitor 25a includes a trench 26a having a depth of, for example, 3 μm, extending from the surface of the p-type silicon layer 22 into the silicon substrate 21. this)i
Silicon layer 22 and silicon substrate 2 on the inner surface of the bottom portion 26a
1, an n-type diffusion region 27a is formed as a second conductivity type impurity diffusion region. This r) type diffusion region 27
The depth of a is 0.2 μm, and the degree of m is, for example, 2×10 70
It is from m3. An extending portion 28a is formed on the side surface (surface portion of the p-type silicon layer 22) of the r) type diffusion region 1U27a opposite to the trench capacitor 25b. The electrodes 1 and 2 made of first layer polycrystalline silicon are applied from inside the groove 2Ga to at least around the opening of the groove 26a.
℃) is used as an insulating film for a capacitor.
It is provided through a silicon oxide film 30a.

こうした溝型キャパシタ25aにおいて、前記電極29
は第1のキャパシタ電極とし″C1前記「1型拡散領域
27aは第2のキャパシタ市1かとして機能する。なお
、電極29は各溝型キA・バシタ25、q工〜25dの
共通電極どなっている。−万、前記溝型キャパシタ25
bは溝部261)、n型拡散領1i127b、電極2つ
及び酸化シリコン膜30bどから構成されている。また
、前記溝型キャパシタ25C125dは詳細に示してい
ないが、前記溝型キャパシタ25a、25bと同様な構
造になっている。
In such a trench capacitor 25a, the electrode 29
is the first capacitor electrode, and the type 1 diffusion region 27a functions as the second capacitor. - 10,000, the trench type capacitor 25
b is composed of a groove portion 261), an n-type diffusion region 1i127b, two electrodes, a silicon oxide film 30b, etc. Although the trench type capacitor 25C125d is not shown in detail, it has a similar structure to the trench capacitors 25a and 25b.

ここで溝型キャパシタの製造方法について第4図(a)
、(b)を参照して簡単に説明する。まず、p+型シリ
コン基板21上にp型シリコン層22をエピタキシャル
成長法により形成し、更に該シリコン層22に選択的に
フィールド酸化膜23を形成すると共に、島状の活性領
域24a、24b (24cは図示せず)を形成した後
、活性領I或24a、24bの表面に厚さ約1000人
の酸化11!J31を形成する。つづいて、フッ11−
レジストを塗布し、写真蝕刻法により酸化膜31の溝部
形成予定部上にレジストパターン(図示せず)を形成を
した後、該レジストパターンをマスクとして反応性イオ
ンエツチングにより、酸化膜31をエツチングし、さら
にp型シリコン層22表面からd型シリコン基板21中
に亙って選択的にエツチングして例えば深さ3μmの溝
部26a、26bを形成する(第4図(a)図示)。こ
の後、レジストパターンを剥離した。
Here, Fig. 4(a) shows a method for manufacturing a trench type capacitor.
, (b) will be briefly explained. First, a p-type silicon layer 22 is formed on a p+-type silicon substrate 21 by epitaxial growth, and a field oxide film 23 is selectively formed on the silicon layer 22, and island-shaped active regions 24a, 24b (24c is (not shown), the surface of the active region I or 24a, 24b is oxidized to a thickness of about 1000 ml. Form J31. Next, Fu 11-
After applying a resist and forming a resist pattern (not shown) on the portion of the oxide film 31 where the groove is to be formed by photolithography, the oxide film 31 is etched by reactive ion etching using the resist pattern as a mask. Then, the area from the surface of the p-type silicon layer 22 to the inside of the d-type silicon substrate 21 is selectively etched to form grooves 26a and 26b having a depth of, for example, 3 μm (as shown in FIG. 4(a)). After this, the resist pattern was peeled off.

次いで、写真蝕刻法により転送トランジスタのソース領
域の一部に対応する前記酸化膜31を選択的に除去した
後、全面にリンドープ酸化シリコン膜(又は砒素ドープ
酸化シリコン膜、リンも砒素をドープした多結晶シリコ
ン膜)32をCVD法によりj「積した後、該リンドー
プ酸化シリコン膜32を拡散源にしてリンをp型シリコ
ン層21からp型シリコン基板21に亙ってに熱拡散し
て夫々n型拡散領域27a、27b及び延出部28a、
28bを形成スル(第4図(b)図示)。
Next, the oxide film 31 corresponding to a part of the source region of the transfer transistor is selectively removed by photolithography, and then a phosphorus-doped silicon oxide film (or an arsenic-doped silicon oxide film, a multilayer film in which phosphorus is also doped with arsenic) is formed on the entire surface. After depositing a crystalline silicon film 32 by the CVD method, phosphorus is thermally diffused from the p-type silicon layer 21 to the p-type silicon substrate 21 using the phosphorus-doped silicon oxide film 32 as a diffusion source to form a mold diffusion regions 27a, 27b and extension portion 28a,
28b (as shown in FIG. 4(b)).

この後、図示しないが、リンドープ酸化シ1ノコン膜を
除去し、酸化膜も除去し、更に、再度熱酸化処理を施し
て溝部内面を含む露出したシリコン層表面に酸化シリコ
ン膜を形成し、ひきつづき全面に第1層多結晶シリコン
膜を堆積し、これをバターニングして溝部内から少なく
ともその開口部周辺に亙って電極を形成し、この電極を
マスクとして前記酸化シリコン膜を選択的にエツチング
しキャパシタ用の酸化シリコン膜を形成する。
After this, although not shown, the phosphorus-doped silicon oxide film is removed, the oxide film is also removed, and thermal oxidation treatment is performed again to form a silicon oxide film on the exposed silicon layer surface including the inner surface of the groove. A first layer polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface, and this is buttered to form an electrode from within the groove to at least around the opening thereof, and the silicon oxide film is selectively etched using this electrode as a mask. Then, a silicon oxide film for a capacitor is formed.

また、前記各溝型キャパシタ25a〜25dに隣接した
各活性領域24aへ・24cに(ま転送1−ランジスタ
33a〜33dが形成されている。転送1〜ランジスタ
33aは、前記溝型キャパシタ25主に隣接する活性領
域24aの表面に互いに電気的に分離して設(プられた
n+型のソース、ドレイン領域34a、35aと、これ
らソース、ドレイン領域34a、35a間を少なくとも
含む活性領域24a部分上にグー1〜酸化膜36aを介
して設置〕られたゲート電極37aとから構成されてい
る。
Also, transfer 1 transistors 33a to 33d are formed in each active region 24a and 24c adjacent to the trench capacitors 25a to 25d. n+ type source and drain regions 34a and 35a that are electrically isolated from each other on the surfaces of adjacent active regions 24a, and a portion of the active region 24a that includes at least the space between these source and drain regions 34a and 35a. 1 to a gate electrode 37a installed via an oxide film 36a.

前記11+型ソース領域34.aは前記晶型キャパシタ
25aを構成するn型拡散領域27aの延出部28aと
接続されている。一方、前記転送1〜ランジスタ33b
は、n+型のソース、ドレイン領域34b、35b、ゲ
ート酸化膜36b及びゲ−1へ電極37bとから構成さ
れており、かつソース領域34bは前記溝型キャパシタ
25bを構成する1]型拡散領域27bの延出部28b
に接続されて鴎は、前記各転送トランジスタ33a、3
3bと同様、ソース、ドレイン領域、ゲ−1・酸化膜(
いずれも図示せず)及びゲート電tM37c、37dか
ら構成されている。なお、前記転送1〜ランジスタ33
 a’、 33 b(7)ゲート電極37a、37bは
前記溝型キャパシタ25c、25dの電極29上に酸化
膜(図示せず)を介して横切り、かつ前記転送トランジ
スタ33c、33dのグー1・Tri +?A 37c
、37dは前記溝型キャパシタ2.5 D 125、ゆ
−の電極29上を酸化膜38a138bを/FL T横
切っている。更に、前記各溝型キャパシタ251〜25
d及び前記各転送トランジスタ33 E+ 〜33dを
含むシリコン層22上には層間絶縁膜39が被覆されて
おり、かつ該層間絶縁膜39上には例えばA1からなる
ビット線4o、4o−が前記各グー1′−電極37a〜
37dど直交づる方向に設けられている。一方のビット
線4oは、前記転送1〜ランジスタ33a、33bのド
レイン領域35a、35bにコンタクト*−/L、41
 a、 41 bを介して夫々接続されている。他方の
ビット線40′は、前記転送トランジスタ33c、33
dの共通のドレイン領域(図示ゼず)にコンタク1−ホ
ール41cを介して接続されている。これらビット線4
0.4O−を含む層間絶縁膜39上には保護絶縁膜42
が被覆されている。
The 11+ type source region 34. a is connected to an extension 28a of an n-type diffusion region 27a constituting the crystal capacitor 25a. On the other hand, the transfer 1 to transistor 33b
is composed of n+ type source and drain regions 34b and 35b, a gate oxide film 36b, and a gate electrode 37b, and the source region 34b is a 1] type diffusion region 27b forming the trench type capacitor 25b. Extending portion 28b of
is connected to each of the transfer transistors 33a, 3
Similar to 3b, the source, drain regions, and Ga-1/oxide film (
(none of which are shown) and gate electrodes tM37c and 37d. Note that the transfer 1 to transistor 33
a', 33b (7) The gate electrodes 37a, 37b cross over the electrodes 29 of the trench capacitors 25c, 25d via an oxide film (not shown), and the gate electrodes 37a, 37b cross the electrodes 29 of the trench type capacitors 25c, 25d via an oxide film (not shown), and +? A 37c
, 37d cross the oxide film 38a138b over the electrode 29 of the trench type capacitor 2.5D125. Furthermore, each of the trench type capacitors 251 to 25
The silicon layer 22 including the transfer transistors 33E+ to 33d and the transfer transistors 33E+ to 33d is covered with an interlayer insulating film 39, and on the interlayer insulating film 39, bit lines 4o and 4o- made of A1, for example, are connected to each of the transfer transistors 33E+ to 33d. Goo 1'-electrode 37a~
37d are provided in a direction perpendicular to each other. One bit line 4o contacts *-/L, 41 to the drain regions 35a and 35b of the transfer 1 to transistors 33a and 33b.
a and 41b, respectively. The other bit line 40' is connected to the transfer transistors 33c, 33
d is connected to a common drain region (not shown) through a contact hole 41c. These bit lines 4
A protective insulating film 42 is formed on the interlayer insulating film 39 containing 0.4O-.
is covered.

しかして、本発明の半導体記憶装置によれば、溝型キャ
パシタ(例えば25a、25b)の夫々の記憶ノードを
構成するn型拡散領域27a、27bの深い部分には約
5×10′7/cm3の不純物濃度をもつ高m度のp1
型シリコン基板2°1が存在するため、溝型キャパシタ
25a、25bの深い部分での空乏層の伸びを前記p型
シリコン基板21の存在により茗しく抑制できる。事実
、記憶ノードの電位がp型シリコン基板21及びp型シ
リコン層22に対して5Vの電位差の時、n型拡散領域
27a、27bの該当する一方から伸びる空乏層幅は約
0.13μmであった。また、p型シリコン層22中の
n型拡散領域27a、27bからの空乏層の伸びは、フ
ィールド酸化膜23したにアクセプタ不純物イオンを注
入拡散することにより5Vの電位差でも約0.2μmと
することができた。その結果、溝型キャパシタ25a、
25b間の距離(A)を0.6μmまで近(Iプでも両
者間のパンデスルー現象を防止でさる。なお、第1図図
示の溝型キャパシタiの構造では、溝型キャパシタ間の
距離を約2μmで既にパンデスルー現象が生じた。これ
は距離にして3倍以上の改善である。しかも、本発明で
はビン1〜線の接合容量は全く増加しない。従って、溝
型キトパシタ間のパンデスルー現象を防止することにに
す、高密度のメモリセルを実現できる。
According to the semiconductor memory device of the present invention, approximately 5×10′7/cm A high degree p1 with an impurity concentration of
Since the p-type silicon substrate 2°1 is present, the extension of the depletion layer in the deep portions of the trench-type capacitors 25a and 25b can be moderately suppressed by the presence of the p-type silicon substrate 21. In fact, when the storage node has a potential difference of 5V with respect to the p-type silicon substrate 21 and the p-type silicon layer 22, the width of the depletion layer extending from the corresponding one of the n-type diffusion regions 27a and 27b is about 0.13 μm. Ta. Further, the extension of the depletion layer from the n-type diffusion regions 27a and 27b in the p-type silicon layer 22 can be made approximately 0.2 μm even with a potential difference of 5V by implanting and diffusing acceptor impurity ions into the field oxide film 23. was completed. As a result, the trench capacitor 25a,
The distance (A) between the groove type capacitors 25b and 25b can be kept close to 0.6 μm (even with I-type, the pan-de-through phenomenon between the two can be prevented. In addition, in the structure of the groove type capacitor i shown in FIG. A pan death-through phenomenon has already occurred at 2 μm.This is an improvement of more than three times in terms of distance.Furthermore, in the present invention, the junction capacitance of the line 1 to the line does not increase at all.Therefore, the pan death-through phenomenon between the groove-type chitopacitas can be prevented. As a result, high-density memory cells can be realized.

また、溝型キャパシタ(例えば25a)が形成される深
い部分のp+型シリコン基板21 ニー1高濃酊である
ため、その箇所でのキャリアのライフタイムは短くなり
、α線の入射により生じたキ17リアが溝型キャパシタ
25aのn型拡11!!領域27aにファネリング現象
によって集まるのをI’ll止でき、耐ソフI−エラー
性に優れた半導体記憶装置を実現できる。
In addition, since the p+ type silicon substrate 21 knee 1 in the deep part where the groove capacitor (for example 25a) is formed is highly concentrated, the lifetime of carriers at that part is shortened, and the carriers generated by the incidence of α rays are 17 rear is the n-type expansion 11 of the groove capacitor 25a! ! It is possible to prevent the particles from gathering in the region 27a due to the funneling phenomenon, and it is possible to realize a semiconductor memory device with excellent soft error resistance.

更に、本発明ではp+型シリコン基板21及びp型シリ
コン層22とn型拡散領域27aとの間のpn接合容量
が酸化シリコン膜30aを介在したn型拡散領域27a
と電極29との間の静電容量に重畳されるため、単位面
積当りのキャパシタ値が高い溝型キャパシタ25aを実
現でき、ひいてはメモリセルを高密度化できる。事実、
前記pn接合容量は前記静電客員値の約3割に達するこ
とがわかった。
Furthermore, in the present invention, the pn junction capacitance between the p + type silicon substrate 21 and the p type silicon layer 22 and the n type diffusion region 27a is reduced by the n type diffusion region 27a with the silicon oxide film 30a interposed.
Since the capacitance is superimposed on the capacitance between the capacitance and the electrode 29, it is possible to realize the trench type capacitor 25a with a high capacitance value per unit area, and as a result, the density of the memory cell can be increased. fact,
It was found that the pn junction capacitance reached approximately 30% of the electrostatic capacitance value.

なお、上記実施例ではキャパシタ用絶縁膜として、酸化
シリコン膜を用いたが、これに限定されない。例えば、
酸化シリコン膜で窒化シリコン膜をサンドインチ状に挟
んだ複合膜、窒化シリコン膜、あるいは酸化シリコンと
酸化タンタルの二層膜等を用いてもよい。
Note that in the above embodiment, a silicon oxide film is used as the capacitor insulating film, but the present invention is not limited to this. for example,
A composite film in which a silicon nitride film is sandwiched between silicon oxide films, a silicon nitride film, or a two-layer film of silicon oxide and tantalum oxide may be used.

上記実施例では、半導体基板としてp+型シリコン基板
を、半導体層としてn型シリコン層を用いたが、n+型
シリコン基板、n型シリコン層を用いてもよい。この場
合、第2導電型の不純物拡散領域はp型に、転送トラン
ジスタはpチャンネルMOSトランジスタよりなる。
In the above embodiments, a p + type silicon substrate was used as the semiconductor substrate and an n type silicon layer was used as the semiconductor layer, but an n + type silicon substrate or an n type silicon layer may be used. In this case, the second conductivity type impurity diffusion region is p-type, and the transfer transistor is a p-channel MOS transistor.

上記実施例では、ダイナミックN=I OSメモリを例
にして説明したが、スタティックM OSメモリにも同
様に適用できる。この場合、例えばフリップフロップ型
のセルの双安定ノードに前述した溝型キャパシタを設け
ればよい。
Although the above embodiment has been described using a dynamic N=I OS memory as an example, it can be similarly applied to a static MOS memory. In this case, for example, the trench type capacitor described above may be provided at the bistable node of a flip-flop type cell.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述した如く、本発明によれば単位面積当りのキャ
パシタ値が大きい溝型キPパシタを備え、かつ該溝型キ
トパシタ間の距離を、バンプスルー現象を生じることな
く著しく短縮してメLリレルの高密度化を可能とし、更
に耐ソ71〜エラー性を向上でき、ひいては高密度、高
信頼性の半導体記憶装置を提供できる。
As described in detail above, according to the present invention, a groove type capacitor having a large capacitor value per unit area is provided, and the distance between the groove type capacitors is significantly shortened without causing a bump-through phenomenon. It is possible to increase the density of rerels, improve the resistance to errors, and provide a high-density, highly reliable semiconductor memory device.

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

第1図は、従来のダイナミックM OSメ七りを示す断
面図、第2図は、本発明の一実施例を示すダイナミック
MOSメモリの平面図、第3図は、第2図の■−■線に
沿う断面図、第4図(a)、(’ b )は本実施例の
溝型キャパシタを形成するための工程を示す断面図であ
る。 21・・・p+型シリコン基板、22・・・n型シリコ
ン層、23・・・フィールド酸化膜、24a〜24c・
・・活性領域(メモリセル)、25a〜25d・・・溝
型キャパシタ、26a、26b−・・溝部、27a12
7b・・・11型拡散領域(第2導電型の不純物拡散領
域)、28a、28b・・・延出部、29・・・第1層
多結晶シリコンからなる電極、30a、30b・・・酸
化シリコン膜(キャパシタ用絶縁膜)、32・・・リン
ドープ酸化シリコン膜、33a〜33d・・・転送[へ
ランジスタ、34’a、34b・・・n+型ソース領域
、35a、35 b ・n ”型’I’ L/ インf
iJ”l IJI、37a〜37d・・・第2層多結晶
シリコンからなるグー1〜電極、40.40′・・・ビ
ン1〜線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
FIG. 1 is a sectional view showing a conventional dynamic MOS memory, FIG. 2 is a plan view of a dynamic MOS memory showing an embodiment of the present invention, and FIG. 4(a) and 4('b) are cross-sectional views taken along the line showing the steps for forming the trench type capacitor of this embodiment. 21...p+ type silicon substrate, 22...n type silicon layer, 23...field oxide film, 24a to 24c.
...Active region (memory cell), 25a-25d...Trench capacitor, 26a, 26b-...Groove portion, 27a12
7b...11 type diffusion region (second conductivity type impurity diffusion region), 28a, 28b...extension portion, 29...electrode made of first layer polycrystalline silicon, 30a, 30b...oxidation Silicon film (insulating film for capacitor), 32...Phosphorus-doped silicon oxide film, 33a-33d...Transfer transistor, 34'a, 34b...n+ type source region, 35a, 35 b/n'' type 'I' L/ Inf
iJ"l IJI, 37a-37d...Goo 1-electrode made of second layer polycrystalline silicon, 40.40'...Bin 1-line. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型の半導体層が表面に形成され該半導体
層より高濃度の第1導電型の半導体基板と、この半導体
層の表面から前記半導体基板中に達して設けられた溝部
と、この溝部内面の半導体層及び半導体基板に亙って設
けられた第2導電型の不純物拡散領域と、前記溝部内か
ら少なくとも開口部周辺に亙ってキャパシタ用絶縁膜を
介しで設けられた電極とからなり、前記電極を第1のキ
ャパシタ電極とし、前記不純物拡散領域を第2のキャパ
シタ電極とした構造の溝型キャパシタを具備したことを
特徴とする半導体記憶装置。
(1) a semiconductor substrate of a first conductivity type on whose surface a semiconductor layer of a first conductivity type is formed and whose concentration is higher than that of the semiconductor layer; and a groove portion extending from the surface of the semiconductor layer into the semiconductor substrate; A second conductivity type impurity diffusion region provided over the semiconductor layer and the semiconductor substrate on the inner surface of the trench, and an electrode provided from inside the trench to at least the periphery of the opening via a capacitor insulating film. 1. A semiconductor memory device comprising a trench type capacitor having a structure in which the electrode is a first capacitor electrode and the impurity diffusion region is a second capacitor electrode.
(2)溝型キャパシタの第2導電型の不純物拡散領域が
第1導電型の半導体基板より高V#度であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
(2) The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second conductivity type impurity diffusion region of the trench capacitor has a higher V# degree than the first conductivity type semiconductor substrate.
(3)第1導電型の半導体層の表面に互いに電気的に分
離して設けられた第2導電型のソース、ドレイン領域と
、これらソース、トレイン領域間・を少なくとも含む半
導体層部分上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート
電極とからなる転送1−ランジスタを備え、かつ前記ソ
ース、ドレイン領域の一方が溝型キャパシタの第2導電
型の不純物拡散領域に接続し、他方がビット線と接続し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
導体記憶装置。
(3) Source and drain regions of a second conductivity type provided electrically isolated from each other on the surface of a semiconductor layer of a first conductivity type, and a gate on a portion of the semiconductor layer including at least between and between these source and train regions. A transfer 1-transistor comprising a gate electrode provided through an insulating film, one of the source and drain regions being connected to the second conductivity type impurity diffusion region of the trench capacitor, and the other being connected to the bit line. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is connected.
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