JPS61107768A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS61107768A
JPS61107768A JP59229331A JP22933184A JPS61107768A JP S61107768 A JPS61107768 A JP S61107768A JP 59229331 A JP59229331 A JP 59229331A JP 22933184 A JP22933184 A JP 22933184A JP S61107768 A JPS61107768 A JP S61107768A
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JP
Japan
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capacitor
electrode
polycrystalline silicon
groove
cell
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JP59229331A
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JPH0438144B2 (ja
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Yasumi Ema
泰示 江間
Takashi Yabu
薮 敬司
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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
    • H10B12/30DRAM 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
    • H10B12/377DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate having a storage electrode extension located over the transistor
    • 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

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体記憶装置に係り、特に各種情報処理装置
に具備せしめられるグイナミソク型のランダム・アクセ
ス・メモリ (D−RAM)に主として用いられる1ト
ランジスタ・1キヤパシタ型メモリセルの、キャパシタ
容量を増大せしめ且つセル面積を縮小するための改良構
造に関す。
上記D−RAMにおいては大規模化が急速に進められて
おり、これに伴って該D−RAMを構成する1トランジ
スタ・1キヤパシタ型メモリセルも大幅に縮小されて来
ている。
1トランジスタ・1キヤパシタ型のメモリセルは、第3
図に示すような回路構成を有しており、情報が電荷とし
てキャパシタCに蓄積される。
そして読出しに際しトランジスタTを“ON”してキャ
パシタCとビットラインBLとを接続し、上記蓄積電荷
によって生ずるビットラインBLの電位変化がセンスア
ンプSAを介して情報として読み出される。 (WLは
ワードライン)従ってメモリセルの縮小に伴いキャパシ
タ容量が減少した際には、読出しに際してのビットライ
ンの電位変化が小さくなり、情報の読出しが困難且つ不
正確になって情報の信頼度が低下する。
又、キャパシタ容量が低下し情報として蓄積される電荷
量が減少すると、α線による情報の反転も起き易くなる
そこでキャパシタ容量を増大せしめる手段の開発が3強
く要望されている。
〔従来の技術〕
第4図は、従来用いられていた通常型の1トランジスタ
・1キヤパシタ・メモリセルの模式側断面図である。
図において、1はp型シリコン基板、2は素子間分離酸
化膜、3はn゛型トドレイン領域4は第1のキャパシタ
電極となるn゛゛ソース領域、5は誘電体膜、6は一層
目の多結晶シリコン層PAよりなる第2のキャパシタ電
極、7は第1の絶縁膜、8はゲート酸化膜、9は二層目
の多結晶シリコン層F′8よりなるゲート電極、10は
第2の絶縁膜、11はアルミニウムよりなるビットライ
ン、を示す。
上記通常型の1トランジスタ・1キヤパシタ・セルにお
いては、同図のようにソース領域4の上部のみがキャパ
シタとして使用されるので、セル面積が縮小された際に
はその容量がそれに比例して大幅に減少する。
そこでキャパシタの実効面積を増す方法として提供され
たのがトレンチ・セル構造である。
第5図はトレンチ・セル構造を示す模式側断面図で、図
中15は溝(トレンチ)を表し、その他の符号は第4図
と同一対象物を示す。
このセルはセルを形成する領域に予めマスク整合による
リソグラフィ手段により溝15を形成し、該溝15の内
面部を含むソース領域4を形成し、その上部に誘電体膜
5を介して第2のキャパシタ電極6を配設した構造で、
1ll15の側面に相当する分キャパシタの実効面積が
増し、キャパシタ容量の増大が図れる。
しかし該トレンチ・セルにおいては形成に際して、溝1
5とキャパシタ電極6との間の位置合わせ誤差に対する
余裕寸法d、及びキャパシタ電極6とゲート電極9との
間の位置合わせ誤差に対する余裕寸法4′を見6必要力
゛あ、ao−r・ゞ″″″微細   4゜化が思うよう
に図れないという問題があった。
そこでキャパシタ容量の増加を図る別の構造として、ス
タックド・キャパシタ(Stacked−Capaci
tor:5TC)型メモリセルが提供された。
第6図は従来のスタックド・キャパシタ型セルの構造を
示す模式側断面図である。
図において、12aは一層目の多結晶シリコン層(pA
)よりなるゲート電極、12bは同じく隣接するメモリ
セルのゲート電極(ワードライン)、13は二層目の多
結晶シリコン層よりなる第1のキャパシタ電極、14は
三層目の多結晶シリコン層よりなる第2のキャパシタ電
極で、他の符号は第4図と同一対象物を示す。    
同図のようにスタックド・キャパシタ型セルにおいては
、自己セルのゲート電極12aの上部、及び隣接するセ
ル上から素子間分離酸化膜上に延在する別のゲート電極
、即ち隣接するワードライン12bの上部もキャパシタ
領域として使用されるので、前記従来の通常型のメモリ
セルに比べ同一セル面積におけるキャパシタ容量が3倍
程度に増大できる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
然しなから前記D−RAMにおいてはメモリセルを更に
高密度高集積化することが要望されており、セル面積を
更に縮小しても現状のスタックド・キャパシタ型セル程
度のキャパシタ容量が得られるセル構造を提供しなけれ
ばならないという問題を生じている。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点の解決は、開孔部の周囲がゲート電極と素子
間分離絶縁膜とによって画定された溝状の不純物導入領
域と、該溝状不純物導入領域の内面に直に接し、且つ絶
縁膜を介して隣接するゲート電極上に延在する第1のキ
ャパシタ電極と、該第1のキャパシタ電極の表面に形成
された誘電体膜と、該誘電体膜を介して該第1のキャパ
シタ電極上を覆う第2のキャパシタ電極とを有する本発
明によるスタックド・キャパシタ型の半導体記憶装置に
よって達成される。
〔作用〕
即ち本発明においては、セル領域にゲート電極と素子間
分離領域とに自己整合せしめて溝状のソース領域を設け
、該溝状ソース領域の内面に沿ってスタンク型のキャパ
シタを形成し、且つその両端部を自己セルのゲート電極
の上部及び隣接ワードライ:/の上部に延在せしめ、こ
れによってキャパシタの実効面積の大幅な増大を図ると
同時にセル領域の縮小を図るものである。
かくてダイナミック型メモリを更に高密度高集積化した
際の情報の信頼度が確保される。
〔実施例〕
以下本発明を、第1図に示す実施例により具体的に説明
する。
第1図は本発明のスタックドキャパシタ型メモリセルの
一実施例を示す模式平面図(a)及びA−A矢視模式断
面図(blで、第2図(・)乃至(アはその製造方法を
示す工程断面図である。
本発明のスタックドキャパシタ型メモリセルは例えば第
1図のような構造を有する。
同図において、21はp型シリコン基板、22は素子間
分離酸化膜、23はゲート酸化膜、24aは一層目の多
結晶シリコン層PAよりなるゲート電極、24bは同じ
く一層目の多結晶シリコン層PAよりなる隣接トランジ
スタのゲート電極(ワードライン)、25は二酸化シリ
コン(SiO□)等よりなる第1の絶縁膜、26はゲー
ト電極24a及び素子間分離酸化膜22にセルファライ
ンで形成された深さ例えば2μm程度の溝、27は二層
目の多結晶シリコン層P、よりなる第1のキャパシタ電
極、28は深さ2000人程度OR゛型ソース領域、2
9は厚さ100人程大のS iOを膜等よりなる誘電体
膜、3oは三層目の多結晶シリコン層PCよりなる第2
のキャパシタ電極、31は第2のキャパシタ電極に形成
される窓、32はn°型トドレイン領域33は燐珪酸ガ
ラス(PSG)等よりなる第2の絶縁膜、34はドレイ
ン・コンタクト窓、35はアルミニウム等よりなるビッ
トラインを示す。
上記構造は第2図(a)乃至(褐に示す製造方法によっ
て形成される。
即ち第2図(alに示すように、 通常通り例えばp型シリコン基板21上に素子間   
   ゛□゛分離酸化膜22を形成した後、表出シリコ
ン面に熱酸化により厚さ300人程大のゲート酸化膜2
3を形成し、次いで該基板上に厚さ4000人程度0一
層目の多結晶シリコン層P^を気相成長し、ガス拡散法
等により燐を高濃度に導入して該一層目の多結晶シリコ
ン層PAに導電性を付与する。
次いで第2図(b)に示すように、 通常のりソグラフィ技術により上記一層目の多結晶シリ
コン層PAをパターンニングして該P。
よりなるゲート電極24a及び24bを形成し、表出ゲ
ート酸化膜23を除去した後、熱酸化によりゲート電極
24a、24bの表面に例えば3000人程度酸化シリ
コン絶縁膜25aを形成する。この際不純物濃度の低い
単結晶シリコン面即ちp型シリコン基板21の表面に形
成される酸化シリコン絶縁膜25bの厚さは上記PA上
のものの115程度、即ち600人程大のある。
次いで第2図(C)に示すように、 該基板上にドレイン形成領域41上を覆うレジスト・マ
スク42を形成し、先ず三弗化メタン(CHF3)によ
るリアクティブ・イオンエツチングによりソース形成領
域43上の600人程大の厚さの酸化シリコン絶縁膜膜
25bを除去する。この際表出するゲート電極上の酸化
シリコン絶縁膜25aは2400人程度0厚さになって
残留する。
次いでゲート電極24a上の酸化シリコン絶縁膜25a
及び素子間分離酸化膜22をマスクにし、例えば四塩化
炭素(CC14)十酸素(0□)等よりなるエツチング
・ガスを用いるリアクティブ°・イオンエツチングによ
って表出しているp型シリコン基板21面を選択的にエ
ツチングし、該ソース形成領域43にゲート電極24a
及び素子間分離酸化膜22に自己整合した深さ2μm程
度の略垂直な側面を有する溝26を形成する。
次いで第2図(d)に示すように、 該基板上に厚さ3000人程度0二層目の多結晶シリコ
ン層P、を気相成長し、例えば砒素(As”)を高濃度
にイオン注入し、1000℃程度に所定の時間加熱して
該二層目の多結晶シリコン層P、に導電性を付与する。
この際前記溝26の表面部に砒素を固相−固相拡散せし
めて、線溝26の表面部に深さ2000人程度On゛゛
ソース領域28を形成する。
次いで第2図(elに示すように、 通常のりソグラフィ技術により上記二層目の多結晶シリ
コン層pHをパターンニングし、自己セルのゲート電極
24a及び隣接ワードライン24b上に延在する第1の
キャパシタ電極27を形成し、次いで熱酸化により該第
1のキャパシタ電極27の表面に厚さ゛例えば100人
程大の二酸化シリコン誘電体膜29を形成し、次いで該
基板上に厚さ3000人程度0三層目の多結晶シリコン
層P、を気相成長すし、次いで該三層目の多結晶シリコ
ン層PCにガス拡散等の方法により燐を高濃度に導入し
導電性を付与して第2のキャパシタ電極30となす。
次いで第2図(f)に示すように、 通常のりソグラフィ技術により該第2のキャパシタ電極
30にドレイン形成領域41の上部をその近傍領域を含
めて表出する開孔31を形成し、該キャパシタ電極30
及び前記開孔31内に表出するゲート電極24aをマス
クにして砒素(As”)を高濃度にイオン注入し、所定
の熱処理を行ってn゛型トドレイン領域32形成する。
そして以後通常とおり燐珪酸ガラス絶縁膜の形成、配線
コンタクト窓の形成、配線形成等を行って、前記第1図
に示すようなスタック構造の1トランジスタ・1キヤパ
シタ型メモリセルを完成せしめる。
上記実施例の説明のように本発明の構造においでは、上
部にキャパシタが構成されるソース領°域の溝がゲート
電極と素子間分離絶縁膜とに自己整合で形成されるので
、線溝とゲート電極の間に位置合わせ余裕を取る必要が
ない。
またゲート電極とキャパシタ電極との距離はゲート電極
上に形成する絶縁膜の厚さによって規定されるので、マ
スク整合の場合のように位置合ねせ余裕を見る必要がな
く大幅に短縮できる。
−力木発明の構造においては、実施例に示すように溝に
よってキャパシタの実効面積を増し、且つ更に自己セル
のゲート電極の上部及び隣接ワー    ”ドラインの
上部をキャパシタ領域として使用するのでセル当たりの
キャパシタ容量が大幅に増大し、従来の通常セルの5〜
6倍程度の大きなキャパシタ容量が得られる。
なお本発明の構造は反対導電型のメモリセルにも適用さ
れる。
キャパシタ電極はモリブデン・シリサイド(M。
5in)等の高融点金属珪化物で形成してもよい。
又誘電体膜には窒化シリコン(Si3N+)等も用いら
れる。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明のスタックド・キャパシタ型メ
モリセルにおいては、セル面積を従来より縮小すること
が可能であり、且つセル面積を縮小した際にも大きなキ
ャパシタ容量を確保することが出来る。
従って本発明によれば、情報の信頼度を低下せしめずに
D−RAM等の半導体記憶装置を更に高密度高集積化す
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のスタックドキャパシタ型メモリセルの
一実施例を示す模式平面図(al及びA−A矢視模式断
面図(b)、 第2図(a)乃至(f)はその製造方法を示す工程断面
図、 第3図は1トランジスタ・1キヤパシタ型のメモリセル
の等価回路図、 第4図は従来の通常型の1トランジスタ・1キヤパシタ
型メモリセルの模式側断面図、第5図はトレンチ・セル
の模式側断面図第6図は従来のスタックド・キャパシタ
型セルの模式側断面図である。 図において、 21はp型シリコン基板、 22はフィールド酸化膜、 23はゲート酸化膜、 24a及び24bはゲート電極、 25は第1の絶縁膜、 26は溝、 27は第1のキャパシタ電極、 28はn+型ソース領域、 29は誘電体膜、 30は第2のキャパシタ電極、 31は窓、 32はn゛型トドレイン領域 33は第2の絶縁膜、 34はドレイン・コンタクト窓、 35はビットライン、 PAは一層目の多結晶シリコン層、 P、は二層目の多結晶シリコン層、 Poは三層目の多結晶シリコン層、 を示す。 1i#1目 番 2唄 竪3 て ′r−4z ′# 5 唄 竪乙閉 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  開孔部の周囲がゲート電極と素子間分離絶縁膜とによ
    って画定された溝状の不純物導入領域と、該溝状不純物
    導入領域の内面に直に接し、且つ絶縁膜を介して隣接す
    るゲート電極上に延在する第1のキャパシタ電極と、該
    第1のキャパシタ電極の表面に形成された誘電体膜と、
    該誘電体膜を介して該第1のキャパシタ電極上を覆う第
    2のキャパシタ電極とを有してなることを特徴とする半
    導体記憶装置。
JP59229331A 1984-10-31 1984-10-31 半導体記憶装置 Granted JPS61107768A (ja)

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JPH0438144B2 JPH0438144B2 (ja) 1992-06-23

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62120070A (ja) * 1985-11-20 1987-06-01 Toshiba Corp 半導体記憶装置
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