JPS60258950A - ダイナミツク型メモリセルの製造方法 - Google Patents

ダイナミツク型メモリセルの製造方法

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JPS60258950A
JPS60258950A JP59114912A JP11491284A JPS60258950A JP S60258950 A JPS60258950 A JP S60258950A JP 59114912 A JP59114912 A JP 59114912A JP 11491284 A JP11491284 A JP 11491284A JP S60258950 A JPS60258950 A JP S60258950A
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capacitor
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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
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体記憶装置としてのダイナミック型メモリ
セルの製造方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、半導体記憶装置の進歩はとどまるところを知らな
い。特にダイナミックRAMは、そのメモリセルの形式
から最も高集積化が進んでおシ、すでに256にビット
級のものが実用に供されている。また研究段階において
はIMビット級のものができている昨今である。
1984年のl5SCCでは、基板内に深く堀った穴の
中にメモリセルキャパシタをつくシ込んだ構造のメモリ
セル(Corrugated CapacitorCe
llでCCCセルといろ)を用いた1Mビットダイナし
ツクRAMが発表された。この型のメモリセルの場合、
穴の深さを調整することで、原理的には蓄積容量を、メ
モリセルサイズに影響されることなしに大きくできる。
こうした場合さらに高密度化をはかろうとすると、素子
間分離用フィールド酸化膜の幅やアルミニウム、ポリシ
リコンの配線幅や間隔をつめる必要がある。
これらの要素の最小寸法は、おおよそLSIを製造する
場合のマスクアライナの解像度によって決まる。
第6図には前述のCCCセルの断面図を、第7図には更
に高集積化した場合の問題点が明白になるように書いで
ある。即ちキャパシタをつくっている穴と穴の間隔が狭
くなってきた場合について記しである。図中1はP型基
板、2.722はN+層、31は素子間分離用フィール
ド酸化膜、3、はキャi4夕用酸化膜、4はダート酸化
膜、5は第1ポリシリコン層、6は第2ポリシリコン層
、10は酸化膜、7はビット線(アルミニウム)、81
,8□は穴、9は反転防止用P層、Cはキャ″シタ形成
領域N TRはトランジスタ形成領域である。
このものは、第1にそれぞれのキャパシタ間を分離する
フィールド酸化膜3.の幅によって穴8、と穴8□の間
隔が決定されるようにしたい。
この場合穴はフィールド酸化−膜3□に対して自己整合
になるように開口される必要があシ、第7図から分るよ
うに酸化膜31付近でN+層211が非常に薄くなる。
またRIE (イオン反応型エツチング装置)などを利
用して開口すると、上記N+層2.にダメージが入った
シ、この部分にオーバーハング(逆段差)が生じたりし
て、キャパシタCを形成した場合リーク電流が多くなり
、記憶特性を劣化させる。第2にキヤA’シタ側面間の
距離が縮むと、セルとセルとの間でのリークが問題とな
る。特に素子間分離用フィールド酸化膜3m下で、キャ
パシタの空乏層が伸びて互いのセル間で接続するような
ととが起シやすくなる(パンチスルー)。こうした場合
にはセル間の干渉が生じ、記憶データの破壊をもたらす
ことになる。
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、従来の素子
間分離用フィールド酸化膜備縁膜)を取シ去った構造と
することによシ、キャパシタ用の穴と穴との間隔をマス
クアライナの解像度限界にまで近接できるようにし、以
って高集積化に適するダイナミック型メモリセルの製造
方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、従来の素子間分離用フィールド酸化膜に代っ
て、キャパシタの穴の深さより深く形成された高不純物
濃度層と、その上にあって静電遮蔽する導電体層とによ
って素子間分離をした。またこの導電体層をキャパシタ
の一方の電極とし、高集積化したダイナミック型メモリ
セルの製造方法を提案している。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第1
図は同実施例のパターン平面図、第2図は第1図の■−
■線に沿う断面図である。
5− この図は第6図のものに対応するので、対応個所には同
一符号を用いる。第1図の平面図中には略4ビット分の
メモリセルが示されているが、第2図には代表的な1ビ
ツトについて、そのトランジスタ部TRとキャパシタ部
Cとを示した。
また語選択線(WL線)及び読み出し/書き込み線(B
IT線)を示した。WL線は第2層目のポリシリコンで
つくられており、BIT線はアルミニウムでつくられて
いる。本実施例はメモリセルアレイの構成として、折シ
たたみ式ビット線方式を用いているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、オープンBIT線方式に有効
であることは明白である。
第2図の構成は、P″″基板11上に深く形成された1
層(ホルンの高濃度層I X 10”an3) 1.中
に穴81.8.を穿ち、この穴の周囲にN+層2゜を形
成し、MOSキャ・々シタのしきい値電圧を負になるよ
うにしである。またここに同時にp+ −N+接合の容
量をも形成している。キャパシタCの一方の電極は第1
ポリシリコン層5にて形成し、6− 他方の電極となるN+層2.との間には100X程度の
薄い絶縁膜3□がある。第1ポリシリコン層5は延在し
て、適当な個所で接地電位に接続される。この第1ポリ
シリコン層5は、キャパシタCのダート電極となると同
時にトランジスタ部TRやコンタクト部2ノでは剥離さ
れていて、隣シ合った素子間の静電遮蔽板としても作用
する。第2ポリシリコン層6は長く延在してWL線とな
り、メモリセルのスイッチングトランジスタTRを形成
している。ビット線7とメモリセルの接続部には、2ビ
ツトに対して1個の割でコンタクト部2ノが形成されて
いる。トラン・ゾスタ形成部には、P型の不純物濃度を
低下したP一層13が形成しである。
次に第3図によシ上記構成の製造方法を説明する。まず
第3図(、)に示される如くP型基板11上にP+層1
.を設ける。次に第3図(b)に示される; 、。3.
・1□t l K S IN PA 3□□ゆ、ヤ、2
,7タ用穴を穿つための写真蝕刻を行ない、RIEにて
穴81.8!を穿つ。次に全面に、Asドーグしたポリ
シリコン層32をデポジションによシ設け、この469
7937層32を加熱して穴81゜820周囲にN+層
2□を設ける。次に第3図(c)に示す如< SIN膜
31、ポリシリコン層32を全面剥離した後、トランジ
スタとの境界領域の接続のために選択的にA8をイオン
注入するととによシ、N+層2□をP+層1□上にのば
す。その後キャパシタの絶縁物となる100XはどのS
10゜膜3□を熱酸化によシ形成し、全面に第1ポリシ
リコン層5をデポジションにより形成する。この第1ポ
リシリコン層5を選択的に除去してキャパシタ及び素子
間分離用の静電遮蔽板とする。
この遮蔽板のない部分に、第3図(C)に示される如く
該遮蔽用第1ポリシリコン層5をマスクとしてN型の不
純物であるAI!またはPをイオン注入技術によシ深く
打つ。その深さは略0.8〜1μである。こうしてこの
領域のP+をN型の不純物で補償してP−″層13を形
成する。次に第3図(d)に示される如くP一層13、
第1ポリシリコン層5上を酸化し、この工程で形成され
た酸化物をダート酸化膜4とする。その上に更に第2ポ
リシリコン層6をデポジションにより形成し、トランジ
スタが形成されるように写真蝕刻を行ない、ンース、ド
レイン拡散21を行なう。次に第3図(、)に示される
如く厚いS io2膜10を、全面にデポジションによ
シ形成し、コンタクト21を開口し、アルミニウム配線
7を形成し、最後に保護用のPSG膜33をデポジショ
ンにより形成して完成するものである。
上記のものにあっては次のような利点が具備される。第
1に、すでに述べたように第6図のような素子間分離用
フィールド酸化膜31を必要としないで素子間分離がで
きるため、工程が簡単になる。一般に幅が狭く厚い酸化
膜を形成する技術は非常に複雑で、工程も長くなる。第
2に、上記厚い酸化膜31を必要としないから、穴8□
、8.の部分でオーパーツ・ングが生じない。
このためデータ保持特性の良いメモリセルが得られる。
第3に、素子間の間隔をマスクアライナの解像度の限界
寸法でつくることができる。
9− これによシ、従来よシ高密度化したダイナミックメモリ
がつくれる。即ち同一チップサイズでより大容量のメモ
リがつくれる。これにより記憶コストの低減化をはかる
ことができる。第4に、メモリセルをP+層12内につ
くシ込むことになるので、メモリの信頼性面で特性を向
上させ得る。つまりシリコン基板内には、非常に僅かで
はあるが結晶の乱れが存在する。この部分は通常少数キ
ャリアの発生源となる。少数キャリアは基板内を移動し
てメモリセルに捕獲され、セル内のホールと再結合する
。同様のことは、パッケージその他に含まれる高エネル
ギ粒子による少数キャリアの場合にも起る。前者は保持
特性のハードエラーとなり、後者は一過性の不良(ソフ
トエラー)となる。これらの少数キャリアに対しては、
ホールとの再結合する確率を高くすることがエラー防止
上有効である。本発明ではメモリセルをP+層12に形
成しているので、これらの不良に対する耐性が大幅に向
上できる。第5に、穴8.と穴8.との間にP+層12
10− の一部が存在するので、従来のように空乏層が伸びず、
従ってセル間でのデータの干渉(パンチスルー)が起る
ことはない。逆にメモリセル基板側に空乏層が伸びない
ので、この部分のPN接合容量が大きくなり、結果的に
蓄積容量を大きくすることができる。第6に、本発明の
メモリセルでは、第1ポリシリコン層5の開口部を通し
て自己整合的にP+層1.にカウンタドープシ、トラン
ジスタ部、コンタクト部をP−に戻すようにしている。
これによシ、スイッチングトランジスタのしきい値電圧
が高くなシ過ぎるのを防止できるし、またコンタクト部
21におけるPN接合容量を少なくすることができる。
これはビット線の容量を大幅に減少できる。即ちP”−
N+接合容量に比べてこの部分の容量を1/1o程度に
することが可能である。これは全ビット線の充放電によ
って消費される電力を少なくすることを可能ならしめ、
低消費電力化に寄与するものである。
なお本発明は実施例のみに限られず、種々の応用が可能
である。例えば実施例においてはキャパシタの絶縁物と
して5102膜3□を用いているが、SINやSINと
5IO2との積層構造をもつものを用いてもよい。また
実施例ではキャパシタの第1ポリシリコン層5は穴を完
全に埋めてはいないが、第4図に示される如く第1ポリ
シリコン層5で穴を完全に埋めるようにしてもよい。
また本発明は第5図に示される如く、第2図のキャパシ
タCとスイッチングトランジスタTRとの間のN+層2
1を取シ除き、第1ポリシリコン層5の上に絶縁物10
.を介して第2ポリシリコン層6がのり上がった構成と
してもよい。この場合トランジスタのチャネル長はマス
ク合わせにより変化するが、マスク合わせ精度が改善さ
れれば更に高集積化できる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、従来の素子間分離用
酸化膜を取シ去った構造としたので、キャノ4シタ用穴
と穴との間隔をマスクアライナの解像度の限界にまで近
接でき、以って高集積化に適したものであシながら特性
に優れたダイナミック型のメモリセルが実現できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すノ卆ターン平面図、第
2図は第】図の■−■線に沿う断面図、第3図は同実施
例の構成を得る工程を示す工程説明図、第4図、第5図
は本発明の他の実施例を説明するだめの断面図、第6図
、第7図は従来のメモリセルを説明するための断面図で
ある。 1□・・・P−型基板、1.・・・P+層、1.・・・
P一層、21.2□・・・N+層、3!・・・酸化膜、
4・・・ダート酸化膜、5・・・第1ポリシリコン層、
6・・・第2ポリシリコン層(ゲート電極)、7・・・
ビット線、81.8□・・・穴、21・・・コンタクト
、C・・・キャパシタ形成領域、TR・・・トランジス
タ形成領域。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦13− 第4図 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1個のMOSキャパシタと1個のMOS )う/ジスタ
    とで1ビツトを形成するダイナミックメモリセルの製造
    に際し、前記MOSキャパシタの製造には、第1導電型
    半導体基板上に該基板よシ第1導電型不純物を高濃度に
    含む第1の半導体層を形成する工程と、前記第1の半導
    体層に穴をつくる工程と、前記穴の周囲に紋穴をつくる
    時に用いたマスクを用いて第2導電型の第2の半導体層
    を形成する工程と、前記穴及びその周辺に絶縁膜を形成
    しその絶縁膜の上面にキャパシタ電極を形成する工程と
    を有し、前記MO8)ランジスタの製造には、前記キャ
    ノJ?シタ電極をマスクとして前記第1の半導体層に第
    2導電型不純物をドープして前記第1の半導体層の一部
    を補償的に低濃度化した第1導電型の第3の半導体層を
    形成する工程と、前記第3の半導体層に前記MO8)ラ
    ンジスタとデータ線のコンタクト部を設ける工程とを有
    したことを特徴とするダイナミック型メモリセルの製造
    方法。
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