JPS60143663A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS60143663A
JPS60143663A JP59222165A JP22216584A JPS60143663A JP S60143663 A JPS60143663 A JP S60143663A JP 59222165 A JP59222165 A JP 59222165A JP 22216584 A JP22216584 A JP 22216584A JP S60143663 A JPS60143663 A JP S60143663A
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JP
Japan
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polysilicon layer
substrate
region
insulating film
wiring
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Pending
Application number
JP59222165A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsu Ito
達 伊藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS60143663A publication Critical patent/JPS60143663A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体記憶装置に関する。
例えばnチャンネルMO8FETを有するダイナミック
メモリを一つの半導体基板上に形成するにあたって従来
から採用されている方法は、第1図に図示するように、
p型シリコン基板1の表面にゲート絶縁膜となる薄い酸
化膜2を形成した後、全面にシリコンを気相化学反応処
理によりデポジット(堆積)し、次いでホトレジ処理に
より所定パターン(第2図A)第1ポリシリコン層3を
形成する。上記第1ポリシリコン層表面を例えば熱酸化
膜(Sin、 )又はPSG(フォス7オシリケート・
ガラス)等で覆って層間絶縁膜4を形成し、さらに全面
に新たにシリコンをデポジットし同図(b)に示すよう
に所定パターン(第2図B)の第2ポリシリコン層5を
形成する。この第2ポリシリコン層は上記第1のポリシ
リコン層3と基板とにオーバラップし、一部で基板上の
ゲート絶縁膜2が露出する。この第2ポリシリコン層を
マスクとして半導体基板表面にリンを導入することによ
り、同図(C)に示すように実質的にデータラインとな
るn型拡散領域6を形成する。このあと、同図(d)に
示すようKP8G等の第2層間絶縁膜7で後い、その一
部にアルミニウム配線コンタクトのための穴8をあけて
第2ポリシリコン層の一部を露出する。このようにして
得られるメモリにおいて、第1ポリシリコン層3を浮遊
ゲートとし、これと絶縁膜2及び基板表面の反転層9と
の間でストア(蓄積)容量部10を構成し、一方、第2
ポリシリコン層5を制御ゲートとして絶縁膜2と七の下
の半導体基板とで転送MO8FETIIを構成し、デー
タラインよりのデータを転送MO8FETを介してスト
ア容蓋部に省き込み読み出しを行なうようになっている
このようなダイナミックメモリにおいては、第2ポリシ
リコン層5のゲート絶縁膜2と接する部分が転送MO8
のゲートとなるが、このゲート長さXは第2図を参照し
第1のポリシリコン層パターンAK対する第2のポリシ
リコン層のパターンB(n++拡散領域からなるデータ
ライン方向に平行なパターン)Kよって決定される。
またn++拡散領域6は第2ポリシリコン層のパターン
Bによって自己整合的に規定される。しタカって第1ポ
リシリコン層のパターンAに対する第2ポリシリコン層
のパターンBのずれによってゲート長が変化し、例えば
左右のゲート長X。
とX、とが異なること罠なる。このようなことから、従
来方法により製造されたダイナミックメモリにおいては
、(1)各層間のマスク1合せ精度によりセル集積密度
が制限される、(2)目合せ余裕を考慮し1こレイアウ
トではn+型型数散層ライン容量cdを十分に小さくで
きず、一方、ストア容量部のMO8面積を小さくできな
い、(3)層間絶縁膜を第1ポリシリコンの酸化によっ
て自己整合的に形成する場合、絶縁膜を厚くできないた
め第1と第2のポリシリコン層の間の容量は太き(なる
、(4)転送MO8FETへのアルミニウム配線コンタ
クトは第2のポリシリコン層よりはみ出して形成するこ
とができず、その大きさに制限がある。(5)ショート
チャンネルのゲート長が第2層ポリシリコン層(ゲート
)のパターン形成の際のホトレジ精度によりばらつく等
の多(の問題点が避けられなかった。
この発明は上記した従来技術の問題点を解消丁べ(対策
した時に同時になされたものでありシその目的は、メモ
リセルの面積を小さくすることであり、より高集積度の
半導体記憶装置を提$−fることにある。
なお、隣りあうメモリセルをフィールド酸化膜で分離し
た半導体記憶装置は特開昭53−108390号に開示
されている。
以下本発明を実施するに必要なメモリセルの製法を説明
しながら同時に本発明について説明する。
実施例1 第3図(a)〜(1)は二層ポリシリコン・nチャンネ
ルMO8FETダイナミックメモリセルの製造法を工程
順に示したものであり、以下の各工程(a)〜(11に
それぞれ対応する。
(a) p型シリコン単結晶基板(ウェハ)1を用意し
、その−主面にゲート絶縁膜2としてSt、。
気相成長等の手段により形成し、その上にSiH4の熱
分解等による第1ポリシリコン層3を厚さ4000Aに
形成し、さらにその上に層間絶縁膜となるPSG膜4(
リン濃度:10モル%)を厚さ3000Aに形成する。
上記第1ポリシリコン層3は純粋なSiであってもよい
が、それ以外に8iを主成分とし、又層間絶縁膜4はP
SG膜に代えてPSG膜(ボロ・シリケート・ガラス、
ホウ素一度4モル%)を使用jることができる。
(bl 公知の写真食刻技術により所定パターンのマス
ク(図示せず)を通してまずPSG膜をHFでエッチし
、次いでポリシリコン層及びその下のS量IN、、5i
O1の薄膜の一部をCHF+llNO3+CH,C00
H)混合液によりエッチする。この選択エッチによって
部分露出する基板領域のうち、一方の領域13を他方の
領域14よりも広い面積にとる。
(C) 上記広い方の面積の領域13をホトレジスト・
マスク14で覆い、マスクされない領域S、に対してホ
ウ素15をデポジット乃至拡散する。
(d) 約850℃のウェット0.で120分酸化を行
ない領域13.領域14の表面及び第1ポリシリコン層
3の側面にSiO*膜16全16000Aの厚さに形成
する。前記ボロンをデポジットした領域14にはp+型
拡散アイソレージ田ン領域17が形成される。この後1
000℃のドライN、雰囲気中で30分アニールする。
(el 全面に第2のポリシリコン層5(又はSiを主
成分とする多結晶層)を500OAの厚さに形成する。
(fl この後表面をライト酸化し、PSG膜中のリン
ネ細物(又はホウ素不純物)を第2ポリシリコン層5中
に拡散する。このリン(又はホウ素)拡散は例えば10
00℃のNt′R囲気中で60分程度行ない、リン拡散
されたポリシリコン層18中の’J ”11に度&t 
5 x 1020rl11−3程度とする。第2ポリシ
リコン層へのリンの横方向への拡散長さXはゲート長を
決定するものである。領域13においては上記リンの横
方向拡散の及ばない部分19を残した状態で領域14で
は小面積であるためリン拡散が全体に及ぶことになる。
(g) 低温によるウェット酸化を行なう。例えば75
0℃ウェットO1中で2時間酸化を行なうことにより前
IFリン(又はホウ素)のドープされたポリシリコン部
分18とリン等の全くドープされないボリン11コフ部
分19とでは酸化膜成長速度が大きく異なるため、リン
ドープされた部分には2500A〜3500A厚の酸化
膜(Si02)20が、リンドープされない部分には4
00A〜500A厚の酸化膜21かそれぞれ形成される
ことになる。
(h) 全面なHFでライトエッチ又はプラズマエッチ
して前記リンがドープされない部分の薄い酸化膜21を
除去し、その部分で露出したポリシリコン層19をゲー
ト酸化膜2に到達するまでエッチする。一方厚い酸化膜
200表面はエッチされるが大部分はそのまま残存する
(1)前記ポリシリコン層の取り除かれたゲート酸化膜
2を通してシリコン基板1表面にリンネ細物22イオン
打込み乃至拡散し、データラインとなるn+型拡敞領域
6を形成する。このあと図示されないが第2ポリシリコ
ン層に対しホトレジ処理を行ないデータラインと直角方
向のゲートハターンを得る。
U) 全面KPSG等を堆積して第2層間絶縁膜23を
形成する。
(k) ホトレジスト処理により上記第2層間絶縁膜2
3及びその下の酸化膜の一部を選択的にエツチングし、
第2ポリシリコン層18の一部をコンタクト穴8として
露出する。
(1) 全面にアルミニウムを蒸着し、ホトレジスト処
理により第2ポリシリコン層(ゲート)Kコンタクトす
る所定パターンのアルミニウム配WA24を形成し、転
送MO8FETI 1とストア容量部10とからなるメ
モリセルが完成する。
第4図(a)〜(C)は同じ(二層ポリシリコンnチャ
ンネルMO8FETダイナミックメモリの製造法を一部
工程順に示すものである。なお第4図(a)は第3図(
f)に対応する。
実施例1における工程(a)においてPSGに代りBS
G膜25(ボロ・シリケートガラス、ホウ素濃度4モル
%)を形成し、七〇後工程(bl〜(e)まで全く同様
に行ない、第2のポリシリコン層を形成した後、第4図
(a)に示すように上記BSG膜中の不純物を第2ポリ
シリコン層中に拡散する。このホウ素拡散は第2ポリシ
リコン層の表面方向(縦方向)へ拡散すると同時に横方
向へも拡散し、BSG膜のない領域の一部の第2ポリシ
リコン層ではホウ素拡散された部分26と、ホウ素拡散
の及ばない部分27とが生じる。
次に、水とエチレンジアミン及びピロカテコールを8 
m 4 + 17 rn A −3gの割合で配合した
エッチ液で上記第2ポリシリコン層をエツチングする。
このエッチ液はポリシリコンにおいて特にホウ素不純物
を5 X 10 ”/Qll’以下にドープしたものに
対して選択的にエッチ性を有することにより第4図(b
lに示すようにボロンの高濃度にドープされた部分26
はエッチされず残り、ホウ素拡散の及ばない部分27が
選択的にエッチされてその下のゲート絶縁膜2が露出す
る。
この後上記ゲート絶縁膜2を通してシリコン基板表面に
リンネ細物21のイオン打込みを行ない、同図(c)に
示すようにn+型領領域6形成する。以下の工程は第1
図(j)〜(1)で示される実施例1の各工程に準する
第5図は本発明のメモリの基本的形状を示し、第6図は
そのレイアウト図である。この構造の場合、ストア容量
部10を左右に分離するp+型拡散アイソレーシミン領
域17はゲート絶縁膜2を形成する以前のシl)コン基
板表面に直接にマスク拡散により形成されるものである
。第5図において左右のゲート長X、及びX、は第3図
(fl又は第4図(alで示したPSG(又はBSG)
よりの第2ポリシリコン層への拡散によって決定される
ためX、=X、 とすることができる。
第7図は一つの基板上に複数のメモ1】セルをマド11
ツクス状に配置した場合のレイアウト図である。アルミ
ニウム配線24を直線の行にそって配列するとこの図の
ようにゲート(第2ポリシリコン層)の一部は一行隔て
た2つの行のアルミニウム配線にまたがった配線をとる
ことになる。同図にハツチングした部分が一つのストア
容量部17の面積を示す。なお図示されないが、上記メ
モリセル群の周辺にはフィールド絶縁膜を隔ててデコー
ダ回路、バッファ回路及び人出回路からなる周辺回路が
同じ基板上に組込まれ、各メモリセルのストア容量部へ
のデータ保持のためのリフレッシュ動作を行なうように
なっている。
以上実施例で述べた発明の構成によれば、半導体メモリ
を構成するために第1ポリシリコン層用パターン、第2
ポリシリコン層用ハターン(チータライン方向と直角方
向のパターン)パッシベーシヲン膜におけるコンタクト
用パターン及びアルミニウム配線パターン用パターンに
対応する4枚のマスクを使用し、これらのマスクの相互
の位置合せにおいて特に高い精度を要する第1ポリシリ
コン層と第2ポリシリコン層の同じ方向のマスク合せを
要せずそれ以外の目合せにおいては例えば2μm程度の
精度で十分であり、ホトレジスト加工精度いっばいまで
有効に働(ものである。そしてチャンネル長はホトレジ
スト(マスク)精度によらずPSG(又はBSG)から
の不純物拡散によって決定されショートチャンネルの形
成に極めて有利である。本発明を実施する為に用いた製
法によれば2層マートポリシリコンは第2層間絶縁膜(
PSG)を厚くれるために容量を小さくすることができ
る。特に拡散容量Cdは最小にとることができ、一方ス
ドア容量C8を小さくできる。
一般に読出し電圧はCd/C8によって決まるからC8
が小さいほど電圧を太き(できる。さらにCd用窒化膜
を使用することが容易であり全体の縮小を図ることがで
きる。
これらのことから従来技術で300μm2程度であった
一つのセルサイズを本発明によれば例えば第7図の場合
11.5μm×16μ7fl=180μm2と2/3程
度に縮小(ストア容量部を6μm×12μm−72μm
 2 )とすることができ、一つのチップ内に約2倍程
度の数のメモリセルを形成することが可能となった。
本発明は前記した実施例に限定されるものではない。例
えばメモリセルの形状、配置等は任意に変更できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(d)は従来技術による半導体メモリ製
造主要工程を示す各工程の断面図、第2図は第1図に対
応する2層のボ1)シリコンパターンのレイアウト図で
ある。第3図fa)〜(Q)は半導体メモリ製造工程の
一実施例を示す各工程の断面図、第4図(a)〜(C)
け半導体メモリの一部工程のセル断面図、第5図は本発
明方法により製造されたメモリの一例を示す断面図、第
6図は第5図に対応するレイアウト図、第7図は本発明
方法により製造されたメモリのマトリックス配置レイア
ウト図、第7a図は第7図に対応する一部断面図である
。 1・・・p型シリコン基板、2・・・薄い酸化膜(ゲー
ト絶縁膜)、3・・・第1ポリシリコン層(浮遊ゲート
)、4・・・層間絶縁膜、5・・・第2ポリシリコン層
(制御ゲート)、6・・・n+型拡散領域、7・・・第
2層間絶縁膜、8・・・コンタクト穴、9・・・反転層
、10・・・ストア容量部、11・・・転送MO8FE
T、12・・・ホトレジストマスク、13.14・・・
第1層ポリシリコンをエツチングして得た基板領域、1
5・・・不純物ホウ素、16・・・5in2膜、17・
・・p+型拡散アイソレーション領域、18・・・リン
の拡散された第2ポリシリコン層、19・・・11ン拡
散の及ばない第2ボリシ11コン層、2o・・・厚い酸
化膜、2]・・・薄い酸化膜、22・・・不純物リン(
イオン)、23・・・第2層間絶縁膜、24・・・アル
ミニウム配線、25・・・88 G膜、26・・・ホウ
素の拡散された第2ポリシリコン層、27・・・ホウ素
の拡散されない第2ポリシリコン層。 第 3 図 特開昭GO−143G63(6) 第 3 図 第 4 図 第 7 図 第76L図 C/7 6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に複数のメモリセルを有する半導体記
    憶装置において、隣りあうメモリセルは、半導体基板上
    に少な(とも薄い酸化膜を介して形成された共通の容量
    電極をもつ容量部と、前記容量部にデータの書き込み読
    み出しをする輸送MO8FETとを有し、前記容量部は
    前記半導体基板中に設けられた前記半導体基板と同一導
    電型でそれより高濃度の領域によって分離されているこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。 以下余白
JP59222165A 1984-10-24 1984-10-24 半導体記憶装置 Pending JPS60143663A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001036034A (ja) * 1999-07-19 2001-02-09 Hitachi Ltd 半導体装置およびその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53985A (en) * 1976-06-25 1978-01-07 Agency Of Ind Science & Technol Semiconductor device

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