JPS61107765A - 半導体メモリ装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体メモリ装置及びその製造方法

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JPS61107765A
JPS61107765A JP59229226A JP22922684A JPS61107765A JP S61107765 A JPS61107765 A JP S61107765A JP 59229226 A JP59229226 A JP 59229226A JP 22922684 A JP22922684 A JP 22922684A JP S61107765 A JPS61107765 A JP S61107765A
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JP
Japan
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capacitor
gate electrode
memory device
groove
semiconductor memory
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JP59229226A
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English (en)
Inventor
Kazushi Tsuda
津田 一志
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/038Making the capacitor or connections thereto the capacitor being in a trench in the substrate

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体メモリ装置に係わり、特にメモリキャ
パシタ領域に溝を設けて高集積化と高性能化を可能にし
たダイ“ナミック型の半導体メモリ装置及びその製造方
法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、D−RAMの大容量化は著しく、現在64にビッ
トの大量生産が行われ、また256にピットの量産が行
われようとしている。今後、1Mビット、4Mビットへ
と発展していくことは疑いないことである。D−RAM
のメモリセルとしては、1トランジスタ/1キヤパシタ
の構成が主流であり、この形式は高集積化に向き且つ作
り易いものである。しかし、将来のより高集積化を目指
す場合を考えると、1つのセル当りの面積が減少するこ
とで、キャパシタに蓄えることのできる電荷の量が著し
く減少する。このため、メモリの内容が間違って読出さ
れたり、α線等の放射線によって発生した電荷により、
メモリの内容が破壊される等の問題があった。
これらを解決するために、メモリキャパシタ部の基板表
面に溝を掘り、その側壁を利用して表面積を増加させる
ことによって、キャパシタ容量の増大をはかる方法が検
討されている。
第4図は溝内にキャパシタを形成した半導体メモリ装置
の一例を示すもので(a)は平面図、(b)は(a)の
矢視A−A断面図である。図中41は例えばP型シリコ
ン基板、421.422は素子分離用絶縁膜であり、メ
モリキャパシタ領域の一部に溝43r 、432が形成
され、これらの溝の部分を含む領域にゲート絶縁膜44
を介して共通のキャパシタ電極46が形成されている。
451.452はスイッチングトランジスタのゲート電
極である。この構成によって、溝431゜432の側面
の面積弁の容轟増加が得られ、セルを微細化しても、そ
れに伴う容量の減少を防ぐことができる。
しかしながら、この種のセル構造にあっても次のような
問題があった。即ち、溝431,432を形成するため
のマスクの開口部をマスク合わせによって形成している
ため、セルが更に小さくなると正確な形状で開口部を形
成できなくなる。その結果として、溝側壁部の面積も大
きくできず十分な容量を得られない。さらに、開口部が
狭くなることで、溝の深さを大きくとれない等の問題が
ある・′−′)ゞめ・メ1“ノt−/L、 (7)電荷
量が少な4な   、。
るばかりか、場所によって容量値が異なる等して、メモ
リ素子の動作に著しい不都合を生じる。そして、これら
の問題はダイナミック型の半導体メモリ装置の高集積化
の大きな妨げとなっている。
(発明の目的〕 本発明の目的は、チップサイズを増大させることなくキ
ャパシタ容量を増大することができ、素子の微細化及び
高集積化をはかり得る半導体メモリ装置及びその製造方
法を提供することにある。
(発明の概要〕 本発明の骨子は、キャパシタ形成のための溝をセルファ
ラインで形成することにある。
即ち本発明は、111のMOSトランジスタ及び1個の
MOSキャパシタからなるメモリセル構造を持ち、該セ
ルを半導体基板上のフィールド領域で囲まれた複数の島
領域に集積形成してなる半導体メモリ装置において、前
記MOSキャパシタを前記島領域内に設けられた溝に形
成し、且つ上記溝の側壁の一部を前記MO8トランジス
タのゲート電極と自己整合的に形成するようにしたもの
である。
また本発明は、上記構成の半導体メモリ装置を製造する
に際し、前記島領域に前記MoSトランジスタのゲート
電極を選択的に形成したのち、少なくとも上記ゲート電
極をマスクとして前記島領域に溝を形成し、次いで上記
溝に前記MOSキャパシタ用の電極を形成するようにし
た方法である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、キャパシタを構成する溝がMo8)ラ
ンジスタのゲート電極(ざらにフィールド領域の絶縁膜
等)によって自己整合的に規定さ・れるため、メモリセ
ルの微細化が可能となる。
ま−た、同時に上記溝の開口部を大きくとることができ
、これによって溝の深さをも大きくでき、キャパシタの
人害、量化を実現することができる。このため、素子の
微細化及び高集積化に極めて有効である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
   。
第1図(a)〜(g)は本発明の一実施例に係わる半導
体メモリ装置の製造工程を示す断面図である。まず、第
1図(a)に示す如くP型Si基板11上の素子形成領
域(島領域)を囲むフィールド領域に、素子分離のため
の絶縁膜(フィールド絶縁膜)121.122を形成す
る。フィールド絶縁ill 12t 、 122 Ge
ts i 0211t’アツrモよいし、他の絶縁膜で
あってもよく、隣接する素子間を電気的に分離できれば
よい。次いで、第1図(b)に示す如くゲート絶縁11
13を介してゲート電極材料膜14を形成する。これら
は、少なくともゲート電極を形成しようとする部分に作
られればよく、また全面であってもよい。ゲート絶縁1
1113は、例えば8102等の絶縁物で、基板11と
ゲート電極材料膜14とを電気的に絶縁できる物質或い
は複数の絶縁物の多層膜であってもよい。また、ゲート
電極材料膜14は、例えばポリシリコン或いはそれに燐
を注入したもの等、電気的導体であればよい。
次に、第1図(C)に示す如くゲート電極材料膜14上
に3i基板11とエツチング特性の異なる物質層15を
形成し、その上にゲート電極を形成しようとする領域に
対応してフォトレジスト16を形成する。ここで、上記
物質層15は、例えば3i3N+等であり、後に3i基
板11をエツチングする際にマスクとなればよい。但し
、ゲート電極材料114に81基板11とエツチング特
性の異なる導体を用いた場合は、物質層15は特に必要
ではない。
次に、第1図(d)に示す如くレジスト16をマスクと
して、物質層15.ゲート電極材料膜14及びゲート絶
縁膜13を順次エツチングし、ゲート電極141.14
2を形成する。このエツチングには、リアクティブ番イ
オン・エツチング(RIE)等の異方性エツチングが好
ましい。次いで、絶縁部とゲート電極部以外の領域の基
板中にN型の導電層、171.172.18を形成する
これは、後に形成する溝の側壁にN型の領域を形成する
ために、工程のこの段階で行うことが好ましいが、溝形
成後に行ってもよい。
次に、第1図(e)に示す如く素子分離用絶縁膜121
,122及びゲート電極領域 141(151)、14
2  (152)と自己整合して、即ち上記絶縁膜゛及
びゲート電極領域をマスクとして3i基板11を選択エ
ツチングし、81基板11にキャパシタ形成用の溝20
1.202を形成する。但し、この際キャパシタを形成
する必要のない部分については、例えばフォトレジスト
19でマスクしておく。このとき、図にはレジスト19
がゲート電極部と一部で重なっているように描かれてい
るが、導電層18の表面上を溝201.202を形成す
る際のエツチングから保護できる形状であればよく、特
に重なっている必要はない。従って、第1図(d)から
同図(e)の間にレジスト16を除去するように描かれ
ているが、レジスト19をゲート電極部に重ねない場合
は特に除去の必要はなく、その時は物質層151.15
2.即ち第1図(C)に示す段階での物質層15は必要
ない。また、溝形成の際のエツチングとしては、RIE
等の異方性エツチングが好ましい。即ち、等方性のエツ
チングを用いようとする場合は、ゲート電極の側壁を耐
エツチング保護する必要があり、その処置が面倒である
次に、第1図(f)に示す如く溝 201゜202の内
側にSiO2等の薄い絶縁膜211゜212を形成する
。この絶縁膜211.212は、他にSi3N+等と組
合わせた多層膜であってもよい。次いで、ポリ3i等か
らなるキャパシタ電極材料膜22を形成する。この場合
も、導電性を高めるために燐等の不純物を注入してもよ
いし、他の導電体を用いてもよい。
次に、キャパシタ電極膜22上に図示しないレジストを
選択形成し、第1図(9)に示す如くキャパシタ電極膜
22を、ゲート電極、18の領域上のSi基板表面等導
通してはならない領域付近についてエツチング除去し、
キャパシタ電極221.222を形成する。続いて、絶
縁層23を、例えばリン・シリケート・ガラス(PSG
)等で全面に形成する。その後、絶縁層23にコンタク
トホールを作り、A2等を用いて導電層18から電極2
4を取出す。これは、直接導電線としてもよいし、他の
導電体と接続してもよい。また、A2電極24と導電層
18とは直接接続しても良いし、タングステン等を介し
ての接続でもよく、電気的導通状態であればよい。
かくして製造された半導体メモリ装置においては、マス
ク合わせを全く用いることなく、キャパシタ用の溝形成
をセルファラインで実現できるので、取り得る最大の開
口部と周辺長を持ち、且つ深い溝201.202を形成
することができる。
このため、キャパシタの容量を十分大きくとることがで
きる。従って、メモリセルの信頼性及び特性が向上した
だけでなく、更に微細なセルを形成し、高集積化も実現
することができた。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記素子分離領域をBOX法等による埋込
み絶縁膜で形成することも可能である。この場合、第2
図に示す如くフィールド領域の溝311.312とキャ
パシタ領域の溝201.202との少なくとも一方に傾
斜がついていなければならない。これらが、共に垂直で
あると、溝201.31を間及び溝202.312間に
キャパシタを形成することが不可能となり、キャパシタ
容量の低下を招くことになる。もし、両方の溝を基板表
面に対し垂直或いは垂直に近く形成しようとするならば
、絶縁層1a(フィールド領域)を形成する際、絶縁領
域以外を覆う第1のマスクを形成後、そのマスクと材質
の異なる第2のマスクで覆い、異方性のエツチングを用
いる側壁残しの技術を利用し、第1のマスクで規定され
る幅より狭い絶縁領域を形成する。その後、第1のマス
クを除去し、一部装置された第2のマスクをキャパシタ
用の溝形成の際の素子分離領域側のマスクとすれば実現
できる。
また、前記第1図(f)から同図(Gl)に至る工程に
おいて、第3図に示す如くキャパシタ電極材料膜22の
凹部を平坦化用膜331.332で埋込んだのち、キャ
パシタ電極材料膜エツチングのためのマスク34を形成
するようにしてもよい。
この場合、マスク34の開口端部が平坦化用膜上、)、
!、)、1.:あ7−Cあよい。1.7ユウ。わ。  
□”裕を十分大きくすることができる。ざらに、前記キ
ャパシタ形成用の溝の開口が十分小さい場合、キャパシ
タ電極材料膜の凹部が小さくなるので、上記した平坦化
用膜を用いる必要はなくなる。
また、上記実施例では基板の導電型をP型としたが、こ
れをN型としてもよいのは勿論のことである。さらに、
反転防止用のイオン注入や拡散等必要な不純物の導入に
ついては一部しか述べていないが、これらイオン注入や
拡散等を行ってもよいのは勿論である。また、前記導電
層171゜172.18上の絶縁膜13はキャパシタ用
の溝を形成するまで残置されていてもよい。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜i)は本発明の一実施例に係わる半導体
メモリ装置の製造工程を示す断面図、第2図及び第3図
は変形例を説明するための断面図、第4図(a)(b)
は従来の半導体メモリ装置のセル桟道を説明するための
もので第4図(a)は平面図、第4図(b)は同図(a
)の矢視A−A′断面図である。 11・・・シリコン基板、121,122・・・素子分
離用絶縁膜、13.13r 、132°・・・ゲート絶
縁膜、14・・・ゲート電極材料膜、141,142・
・・ゲート電極、15,151.152・・・物質層、
16.19・・・レジスト、171,172.18・・
・導電層、201.202・・・キャパシタ形成用溝、
211.212・・・絶縁膜、22・・・キャパシタ電
極材料膜、221.222・・・キャパシタ電極、23
・・・絶縁層、24・・・A2電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 2 口 第3図 04 図 (a) (b)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1個のMOSトランジスタ及び1個のMOSキャ
    パシタからなるメモリセル構造を持ち、該セルを半導体
    基板上のフィールド領域で囲まれた複数の島領域に集積
    形成してなる半導体メモリ装置において、前記MOSキ
    ャパシタは前記島領域内に設けられた溝に形成され、且
    つ上記溝はその側壁の一部を前記MOSトランジスタの
    ゲート電極と自己整合的に形成されたものであることを
    特徴とする半導体メモリ装置。
  2. (2)1個のMOSトランジスタ及び1個のMOSキャ
    パシタからなるメモリセル構造を持ち、該セルを半導体
    基板上のフィールド領域で囲まれた複数の島領域に集積
    形成してなる半導体メモリ装置の製造方法において、前
    記島領域に前記MOSトランジスタのゲート電極を選択
    的に形成する工程と、少なくとも上記ゲート電極をマス
    クとして前記島領域に溝を形成する工程と、上記溝に前
    記MOSキャパシタ用の電極を形成する工程とを含むこ
    とを特徴とする半導体メモリ装置の製造方法。
  3. (3)前記溝を形成する工程は、前記MOSトランジス
    タのゲート電極、前記フィールド領域に形成された絶縁
    膜及び前記島領域のキャパシタ形成領域以外に被覆され
    たマスク材料膜をマスクとして、前記島領域を選択エッ
    チングすることである特許請求の範囲第2項記載の半導
    体メモリ装置の製造方法。
JP59229226A 1984-10-31 1984-10-31 半導体メモリ装置及びその製造方法 Pending JPS61107765A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62262455A (ja) * 1986-05-09 1987-11-14 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法
JPS63102250A (ja) * 1986-10-20 1988-05-07 Toshiba Corp 半導体記憶装置及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62262455A (ja) * 1986-05-09 1987-11-14 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法
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