JPS60245163A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS60245163A
JPS60245163A JP59101548A JP10154884A JPS60245163A JP S60245163 A JPS60245163 A JP S60245163A JP 59101548 A JP59101548 A JP 59101548A JP 10154884 A JP10154884 A JP 10154884A JP S60245163 A JPS60245163 A JP S60245163A
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JP
Japan
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capacitor
film
region
memory cell
layer
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Pending
Application number
JP59101548A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsutomu Ogawa
力 小川
Kunihiko Wada
邦彦 和田
Shuichi Miyamoto
秀一 宮本
Hitoshi Hasegawa
長谷川 斉
Nobuo Niwayama
庭山 信夫
Masanori Kobayashi
正典 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60245163A publication Critical patent/JPS60245163A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • 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】 ia+ 発明の技術分野 本発明は半導体装置に係り、特に1トランジスタ1キヤ
パシタ素子からなるMos RAMセル(MosRan
dom Access Memory)の新規な構造に
関する。
中) 従来技術と問題点 周知のように、半導体築積回路(IC)は急速な進歩を
遂げて、著しく高密度化、高集積化されてきた。これは
高集積化され程、一層高速に動作する等、回路特性が向
上する大きなメリットがあるからである。
第1図は、公知の1トランジスタ1キヤパシタからなる
Mosメモリの回路図を示しており、■はMos )ラ
ンジスタ、2はキャパシタ、 BLはビ、7ト線、 M
Lはワード線、 VDDは電源である。この形式のメモ
リセルは構造が簡単で回路構成が容易であるから高集積
化に有利で、既に64に、 256 Kなどの高集積グ
イナミソクRAM Cセルが市販されており、現在も更
に高集積化の検討が続けられている。
このような1トランジスタ1キヤパシタメモリの構造断
面を第2図ia+、 (bl、 TCIに例示している
が、同図(alはフィールド酸化Im!!3で素子分離
した構造のセル、同図(blはU形溝4で素子分離した
構造のセルで、これらは最も良く知られている構造例で
ある。なお、図中の5はデー1−電極、6はドレイン領
域、7ばチャネルカット領域を示す。
ところで、これらの構造は微細化され高集積化される程
、キャパシタ2の面積が小さくなって、容量が小さくな
る欠点があり、従って最近では、それを回避させるため
に、同図(C1に示すように縦方向にキャパシタ2を設
け、キャパシタ面積を増やして、容量の増加を図った構
造(トレンチ・キャパシタ)が考案されている。
しかしながら、この第2図tC)に示す構造のセルはキ
ャパシタの容量増加には有効であるが、一層高集積化さ
れた構造ではない。換言すれば、このような構造では、
フィールド酸化膜3による素子分離帯が無駄になる。
(cl 発明の目的 本発明は、このような第2図tc+に示す構造のセルを
、更に高密度化できるようにしたメモリセルを提案する
ものである。
fd+ 発明の構成 その目的は、−導電型半導体基板に基盤線状に形成され
た溝内に、誘電体を介して設けられた導電性領域と、該
導電性領域で包囲された一導電型半導体領域の中央部に
設けられ、ビット線と接続する反対導電型半導体領域と
、前記−導電型半導体領域上に設けられたケート電極と
を備え、該ゲート電極を有するトランスファ・ゲー1−
と、該溝の側面に形成されたキャパシタとを有する半導
体装置によって達成される。
即ち、恰も第2図fc)に示す構造のセルからフィール
ド酸化膜3による素子分離帯を取り除いた構造からなる
メモリセルであって、かくして一層高集積化を可能にさ
せるものである。
(e)発明の実施例 以下5図面を参照して一実施例によって詳細に説明する
第3図および第4図は本発明にかかるメモリセルの一実
施例の断面図と平面図を示しており、本例はp+型シリ
コン基板10の上にp型シリコン層11をエピタキシャ
ル成長し、そのp型シリコン層11にメモリセルを設け
た構造である。12は多結晶シリコン層からなる導電性
領域、13はキャパシタ絶縁膜、14は膜厚の厚い絶縁
膜、15はトランスファ・ゲート電極、16はn+型ド
レイン領域、 17はトランスファ・ゲート絶縁膜、1
8はキャパシタ13とトランスファ・ゲ−1・電極15
とを分離するためのフィールド′酸化膜、19は眉間分
離用の燐シリケートガラス膜、 20a、20b、20
cは電荷蓄積領域である。
本構造では、キャパシタ絶縁膜13を導電性領域12と
p型シリコン層11との間に介在させてp型シリコン層
11を包囲しており、導電性領域12は基盤線状に形成
され、基準電位に接地されてキャパシタの対向電極の役
目をすると共に、素子分離帯をも兼ねている。
即ち、導電性領域12の両側面にあるキャパシタ絶縁膜
13は、それぞれ別のメモリセルのキャパシタ絶縁膜と
して機能し、電荷蓄積領域20a、20b。
20cに電荷が蓄積される。この際、導電性領域12の
底面の絶縁膜14の厚さおよびその下の導電域の不純物
濃度を適当に選択する事によって、それぞれ別のメモリ
セルに所属する電荷蓄積領域20a。
20b、20c内の電荷を分離することができる。
尚、その他の記号は第1図、第2図と同一部位に同一記
号が符しである。
更に、これを理解し易くするため、第5図に第3図のA
A面で切った平面図を示しており、同図には基盤線状に
形成された導電性領域12と、p型シリコン層11を取
り囲んだキャパシタ13と、p型シリコン層11の中央
部に設けられたn+型ドレイン領域16とが明示されて
いる。また、図中のaは1つのメモリセル領域を表示し
たもので、本発明はこのようなメモリセル領域aをマト
リックス状に整列させており、そのためにキャパシタの
面積に無関係に極めて高密度化することが可能になる。
次に、上記した構造例のメモリセルの製造方法を説明す
る。第6図(alないしくflはその工程順断面図を示
しているが、まず、第6図(a)に示すようにp+型シ
リコン基板10上に幅1〜2μm、膜厚2000〜60
00人の厚イ二酸化シリコン(5i02 ) 1lij
’14を基盤線状に選択形成し、その上に厚さ4μmの
p型シリコン層1】を選択的にエピタキシャル成長する
。このエピタキシャル成長はトリクロルシラン(Sil
1MC1,)やジクロールシラン(Si H2CI2 
)などの塩素系ガスを用いると、成長層が5i02膜や
窒化シリコン(Si3N4 )膜の上には成長せず、選
択的にシリコン基板10上にのみ被着させることができ
る。尚、5i02膜14の選択形成は5i02膜を形成
した後、公知のフォトプロセスを用いてパターンニング
する。
次いで、第6図fblに示すように熱酸化して膜厚10
0〜200 人の5402膜21を形成し、その上に膜
厚100〜200人のSi3N4膜22を化学気相成長
(CVD)法で被着し、更にその上に同じ< CVD法
によって膜厚数μmの多結晶シリコンH*12を被着さ
せて、5i02膜14上に形成されたU形溝を埋没させ
る。この時、形成されたU形溝側面の5i02膜21と
5j3N4膜22とがキャパシタ絶縁膜13となるもの
である。
次いで、第6図(C1に示すようにポリッシング又はエ
ッチバンクによってSi3N4膜22より上面に被着し
た多結晶シリコン膜12を除去し、次に熱処理して多結
晶シリコン膜12の表面を酸化して膜厚2000人の5
i02膜23を生成する。この場合、St、N4膜22
は多結晶シリコン膜12の除去の際に、エッチ・ストッ
パの働きをするものである。ここに、エッチバンクとは
アルカリ系などのエツチング液を用いて、化学的3機械
的に研磨する方法である。
次いで、第6図(dlに示すように表面上のSt、N4
膜22と5i02膜21とをエツチングして除去し、次
にトランスファ・ゲートのゲート酸化膜(膜厚数100
人位)24を熱生成し、更にその上に多結晶シリコン膜
(II*厚2000〜5000人)25をCVD法で被
着する。この多結晶シリコン膜25はゲート電極となる
ものである。
次いで、第6図te+に示すように公知のフォトプロセ
スを用いて多結晶シリコン膜25とゲート酸化膜24を
パターンニングし、窓部分に砒素イオンを注入してn+
型トドレイン領域16画定する。次いで、第6図ffl
に示すように燐シリケートガラス(PSG)膜26を被
着し、再度窓開けしてアルミニウム膜を被着しパターン
ニングして、ビット線BLを形成するが、これらは既に
公知となっている製造工程で形成するものである。
以上の実施例は選択エピタキシャル成長法を巧妙に利用
したものであるが、必ずしもこれに躍るものではなく、
本発明にかかる構造は他の製造方法によっても形成され
る。次に、そのような他の実施例の形成工程順断面図を
第7図(alないしくglに示している。
゛まず、第7図(alに示すようにp型シリコン基板3
0に膜厚500人の5i02膜31と膜厚2000人の
5t3N4膜32とを形成し、その上面にレジスト膜マ
スク33をパターンニングした後、リアクティブイオン
エンチング(RI B)によってエツチングして、U形
溝34を形成し、次に上面から硼素イオンを垂直に注入
して、U形溝34の底面にp+型領領域35チャネルカ
ット領域)を形成する。この時、U形溝34は深さ4μ
m、@1〜2μm程度に形成し、RIEは方向性がある
から、垂直にエツチングされて垂直なU形溝34に形成
される。尚、RIEの工、7チングガスとしては、四塩
化炭素(CCI4 )ガスが適当である。
次いで、第7図(blに示すようにレジスト膜マスク3
3を除去した後、U形溝34の内部表面を高温酸化して
膜厚200〜300人のSt O2’膜36を生成させ
る。このU形溝34の内部側面に形成された5t021
W36がキャパシタとなるものである。次いで、第7図
(0)に示すようにCVD法を用いて、その上面に膜厚
数μmの多結晶シリコン膜37を被着し、Ly形溝34
を埋没させる。
次いで、第7図(dlに示すようにポリッシング又はエ
ッチバックによってStヨN4膜32より上面に被着し
た多結晶シリコン膜37を除去し、次に熱処理して多結
晶シリコン膜12の表面を酸化して膜厚2000人の5
i02膜38を形成する。
次いで、第7図(elに示すように上面のSi3N4膜
32と5iO2111131とをエツチングして除去し
、次にトランスファ・ゲートのゲート酸化膜39を熱生
成し、更にその上に多結晶シリコン膜40をCVD法で
被着する。この多結晶シリコン1Ili!40がゲート
電極となる。
次いで、第7図(flに示すように公知のフォトプロセ
スを用いて多結晶シリコン!*40とゲート酸化膜39
をパターンニングし、窓部分に砒素イオンを注入してn
+型トドレイン領域41画定する。次いで、第7図(g
lに示すように燐シリケートガラス(PSG)膜42を
被着し、更にこれを窓開けしてアルミニウム膜を被着し
パターンニングして、ビット線BLを形成する。以上の
ようにして公知の製法を使駆し、本発明にかかるメモリ
セルを形成することが可能である。
さて、このような本発明にかかるメモリセルの構造によ
ってICを構成すると、キャパシタの面積が増大して容
量が大きくなる。例えば、p型シリコン領域11(第3
図参照)を表面積2μm×2μm、深さ4μmとすれば
キャパシタ面積は2μmX4μmの4面で、実に32μ
m2と広くなる。
それに対して、従来の2μm×2μmのセル素子では、
精々4μm2程度のキャパシタ面積しか得られない。且
つ、前記したように導電性領域12(電源線)が素子分
離帯を兼用しているため、極めて高密度化される効果が
ある。
(fl 発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば1トラ
ンジスタ1キヤパシタからなるメモリICの集積度が一
層向上し、且つ、キャパシタの容量が著しく増加して、
ICの高性能化に著しく寄与するものである。
尚、上記実施例はnチャネルのトランスファ・ゲートで
説明しているが、pチャネルのトランスファ・ゲートで
も同様の効果があることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図はメモリの回路図、第2図ial、 fbl、 
+11.1は従来の1トランジスタ1キヤパシタメモリ
の構造断面図、第3図は本発明にかかるメモリセルの一
実施例の構造断面図、第4図はその平面図、第5図はそ
のAA平面図、第6図(al〜(flはその工程順断面
図、第7図(al〜(glは他の形成法の工程順断面図
である。 1 図中、1はトランスファ・ゲート、2.13.36はキ
ャパシタ絶縁膜、 Bl、はビット線、−1,はワード
線、3はフィールド酸化膜、4.34はU形溝、5゜1
5、25.40はゲート電極、6. IS、 41はn
++ドレイン領域、7.35はチャネルカット領域、 
10はp++シリコン基板、11はp型シリコン領域、
12゜37は多結晶シリコンIl!i(導電性領域) 
、 14.23゜38は厚い絶縁膜(Si 02膜) 
、 21.31は薄いSin。 俗膜、 22.32はSt双4膜、 17.24.39
はゲート絶縁膜、 19.26.42はPSG膜、30
はp型シリコン基板、33はレジスト膜マスクを示して
いる。 2 ^ 呻− Φ− ^ 、Ω 0 ″ 9 凸 l+嶋 Φ − P jコ 0 −7 Q ℃ −ノ Nノ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) −導電型半導体基板に基盤線状に形成された溝
    内に、誘電体を介して設けられた導電性領域と、該導電
    性領域で包囲された一導電型半導体領域の中央部に設け
    られ、ビット線と接続する反対導電型半導体領域と、前
    記−導電型半導体領域上に設けられたゲート電極とを備
    え、該ゲート電極を有するトランスファ・ゲートと、該
    溝の側面に形成されたキャパシタとを有することを特徴
    とする半導体装置。
  2. (2) 前記導電性領域の底面に、キャパシタより膜厚
    の厚い絶縁膜が設けられている構造を有することを特徴
    とする半導体装置。
JP59101548A 1984-05-18 1984-05-18 半導体装置 Pending JPS60245163A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62190752A (ja) * 1986-02-18 1987-08-20 Sony Corp 半導体メモリ装置
JPS62282457A (ja) * 1986-03-19 1987-12-08 テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド 溝型コンデンサーを有する集積回路
EP0713253A1 (en) * 1994-11-15 1996-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Trench capacitor DRAM cell

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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