JPS6118167A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6118167A
JPS6118167A JP59137189A JP13718984A JPS6118167A JP S6118167 A JPS6118167 A JP S6118167A JP 59137189 A JP59137189 A JP 59137189A JP 13718984 A JP13718984 A JP 13718984A JP S6118167 A JPS6118167 A JP S6118167A
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JP
Japan
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capacitor
groove
substrate
film
element isolation
Prior art date
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JP59137189A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Miyazawa
宮沢 弘幸
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common 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】 〔技術分野〕 本発明は高集積化を図った半導体装RKrJAし、特に
D−RAM(ダイナミック型メモリ)のように溝型キャ
パシタを有する半導体装置に関するものである。
〔背景技術〕
一般に、ダイナミック型のメモリ装置は、メモリセルを
構成する素子数がスタチック型メモリに較べて少なくて
済むことから多用されているが、近年における高集積化
の要求に伴なって、メモリ素子はその微細化が更に進め
られることになる。
このようなことから、メモリ素子の構成要素の中でも比
較的に大きな面積を占めている第1電極、つまりキャパ
シタの占有面積を低減してメモリ素子の微細化および高
集積化を図る試みがなされている。
例えば、第1図に示す装置は所謂溝型キャパシタ構造と
したものであり、半導体基板1の表面圧溝2を形成し、
この溝2の側面ないし底面に泊ってSin、等の絶縁膜
3を設け、かつ第1電極としてのポリシリコン膜4を形
成することによりキャパシタC3を基板1の厚さ方向に
延在形成したものである。図中、QlはキャパシタC3
に接続されてメモリ素子を構成するMO8型電界効果ト
ランジスタ(MOSFET)であり、ソース・ドレイン
領域としての拡散層5、SiQ、膜等のゲート絶縁膜6
およびポリシリコンからなるゲート電極(第2ゲート電
極)7とを備えている。
とのp−RAM装置によれば、キャパシタCIは基板1
の厚さ方向に広がる電極面積によって所要の容量を確保
しているため、同一面積を基板の平面方向に必要とする
従来型よりも単位メモリ素子の微細化を向上し、集積度
を大幅に向上することができる。
しかしながら、この構成にあっては第1図から判るよう
に、隣り合ったキャパシタC,,C,間の分離に基板1
の表面に設けた素子分離膜(フィールド絶縁膜)8を利
用しているために、図示矢印りのように素子分離膜8の
下側でキャパシタC+  、C+相互間、つまりメモリ
素子相互間でリークが発生し易く、記憶装置の信頼性が
低下される。このため、キャパシタC,,C,間の間隔
(分離寸法)!■をリークが防止できる程度に大きくす
る必要があり、その分単位メモリ素子のピッチepが犬
となって微細化および高集積化の障害になっている。
なお、溝型キャパシタを用いたDRA、Mは、特開昭5
1−130178号公報に示されている。
〔発明の目的〕
本発明の目的はメモリ素子間の分離幅寸法の低減を可能
とし、これにより単位メモリ素子の微細化を図ってメモ
リ装置の集積度を格段罠向上することのできる半導体装
置を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
(発明の概要〕 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、半導体基板の主面に溝を形成してその溝の底
部に素子分離領域を形成する一方、溝の側面および基板
主面にかけてキャパシタを構成することにより、隣接キ
ャパシタ間でのリークを確実に防止すると共に素子分離
幅の大幅な低減を可能とし、これにより装置の信頼性を
向上できかつその高集積化を達成できる。
〔実施例〕
第2図ないし第4図は本発明をD−RAM素子に適用し
た実施例の平面図と縦断面図である。図において、メモ
リ素子は夫々1個のMOS F ETQ tとキャパシ
タC7とからなる1素子型のメモリセルとして構成して
おり、M OS F E T Q、 tは半導体基板1
1の主面上に形成し、キャパシタCtは基板11に形成
した溝12の側面ないし主面の一部にわたって形成して
いる。
即ち、本例ではP型シリコンからなる基板11には、主
面が互いに離間された複数の長方形アイランド状となる
ように千面桝目状の溝12を所要深さでかつ細幅に形成
し、この溝12の底面に素子分離領域13を厚いSiO
*膜で形成している。
また、前記溝12の側面ないしアイランド状の主面両端
部には第1ゲート絶縁膜14を薄い5int膜で形成し
ている。そして、この第1ゲート絶縁膜14および前記
素子分離領域13上にわたって多数列に配列したポリシ
リコン膜を形成し、これを第1ゲート電極15として構
成している。これにより、前記溝12の側面ないし主面
一部(アイランド両端部)では、基板11.第一ゲート
絶縁膜14.第1ゲート電極15により基板11の主面
と垂直な方向に延在される前記キャパシタC!を構成し
ている。
また、前記第1ゲート電極15および主面上には薄いS
in、膜を形成し、主面上においてこれを第2ゲート絶
縁膜16としている。そして、この第2ゲート絶縁膜1
6上には図示の平面縦方向に複数本のポリシリコン膜等
を平行に延設して第2ゲート電極(ワード線)17を形
成している。この第2ゲート電極17は前記主面に形成
したN+型不純物層(ソース−ドレイン層018とでM
O8FETq、を構成することはいうまでもない。第2
ゲート電極としてはモリブデン、タングステン、タンタ
ル。
チタン等の高融点金属膜または高融点金属のシリサイド
膜、あるいはポリシリコン膜とその上の高融点金属膜ま
たは高融点金属シリサイド膜との2層構造を用いてもよ
い。図中、19は層間絶縁膜、20はこの上に前記第2
ゲート電極17と直交する方向に延設されたデータ線で
あり、It膜にて形成されかつコンタクト部20aにお
いて前記MO8FETQtのN+型不純物層18に接続
されている。
ここで、前記溝12および素子分離領域13の製造方法
を簡単に説明する。
第5図(Al 、 (B)は−の方法を示し、半導体基
板11の表面上にSin、膜30とSimN*膜31を
形成し、これをパターンエツチングして溝12に相当す
る部分を開口し、基板11表面を露呈する。そして、こ
の5iOt膜30.si、N、膜31をマスクとして選
択酸化を行なうことにより厚い5int膜13を形成す
る。次いで、Sin、膜30.5isN4膜31を除去
して核部の基板11を露呈し、この露呈面上にシリコン
単結晶をエピタキシャル成長させることにより、同図0
3)に示すように溝12を相対的に形成し、かつエピタ
キシャル成長層の上面を基板の主面として構成できる。
第6図囚〜fc1は他の方法を示す。先ず、同図囚のよ
うに基板表面に第1Si、N、膜32およびSin。
膜33をパターニングし、これをマスクとして基板11
をエツチングし、溝12を形成する。次いで、全面に第
28iBN4膜34を形成した上でこれを反応性イオン
エツチング法等の異方性エツチングを行ない、同図(5
)のように溝12の側面にのみ第2Si、N、膜34a
を残存させる。これにより溝12底面における基板表面
が露呈され、これを酸化することにより厚いSin、膜
13が形成される。
その後、第2SilN4膜34a、薄い5ift膜33
、第1Si3N、32をエツチング除去することにより
同図telのように溝12の底面にのみSin、膜13
を形成できる。
以上のように構成されたD−RAMのメモリ素子によれ
ば、素子面積の大きな部分を占めるキャパシタC7が基
板11の主面と垂直な方向に延在される溝12の側面と
主面の一部にわたって形成されているため、平面方向に
おけるキャパシタCtの占有面積は格段に低減される。
一方、形成されたキャパシタC2は、隣接するメモリ素
子の各キャパシタC!が互に導通状態にある第1ゲート
電極を背中合せにして配設されているので、各キャパシ
タにおける基板側は溝12および溝底面の素子分離領域
13を隔てて離れた状態にある。したがって、隣接キャ
パシタ間におけるリークは発生し難くなり、メモリ特性
の信頼性を向上できる。
また、リークが生じ難いということは、その分素子分離
領域13の幅、つまり溝12の幅を小さくできることで
あり、これにより前述したキャパシタ平面面積の低減と
相俟って単位メモリ素子のピッチBp・を低減して微細
化を図り、これによりD−RAMの高集積化を達成する
ことができる。
〔効果〕
+11  半導体基板に形成した溝の底面に素子分離領
域を形成し、この溝の側面ないし基板の主面一部にわた
ってキャパシタを形成しているので、キャパシタ面を基
板の主面に垂直な方向に構成し、これによりキャパシタ
の平面占有面積を低減し、単位メモリ素子の微細化を図
ることができる。
(2)  溝の底面に素子分離領域を形成しているので
、溝側面に形成したキャパシタの隣接キャパシタ間の電
気路長を増大でき、これKより隣接キャパシタ間でのリ
ークを防止して素子の信頼性を向上できる。
(31隣接キャパシタ間のリークを防止できるので、素
子分離領域寸法、つまり溝の幅寸法を低減しても何等の
不具合も生ぜず、これにより前記txtの効果と相俟っ
てメモリ素子のピッチの低減による微細化、高集積化が
達成できる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば溝の平面形状
は素子のレイアラパターン忙応じて適宜変更でき、これ
に応じてキャパシタ、MOSFET、ワード線、データ
線の平膨状も変形することができ7る。勿論、1素子型
のメモリ素子に限られるものではなく、3素子型或いは
それ以上の素子を有するD−RAMのメモリ索子として
構成することもできる。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるD−RAM装置に適
用した場合について説明したが、それに限定されるもの
ではなく、5−RAM装置やその他のキャパシタを有す
る半導体装置の全てに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の不具合を説明するための断面図、第2図
は本発明の一実施例の平面図、 第3図および第4図は夫々第2図のII録、■■線に清
う断面図、 第5図(A) 、 CB)は素子分離領域の製造方法を
説明するための断面工程図、 第6図(2)〜fclは同様な他の方法を説明するため
の断面工程図である。 11・・・半導体基板、12・・・溝、13・・・素子
分離領域、14・・・第1ゲート絶縁膜、15・・・第
1ゲート電極、16・・・第2ゲート絶縁膜、17・・
・第2ゲート電極(ワード線)、18・・・拡散層、1
9・・・層間絶縁膜、20・・・データ線、C2・・・
MOSFET。 C2・・・キャパシタ。 第  1  図 第  2  図 第  3  図 第  4  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板の主面に溝を形成しこの溝の底部に素子
    分離領域を形成すると共に、前記溝の側面にキャパシタ
    を構成したことを特徴とする半導体装置。 2、溝の側面に絶縁膜を形成し、その上にキャパシタ用
    の電極を形成して半導体基板の主面と垂直な方向に延在
    するキャパシタを構成してなる特許請求の範囲第1項記
    載の半導体装置。 3、半導体基板の主面に形成したMOSFETと前記キ
    ャパシタとでD−RAM素子を構成してなる特許請求の
    範囲第2項記載の半導体装置。
JP59137189A 1984-07-04 1984-07-04 半導体装置 Pending JPS6118167A (ja)

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