JPS6122665A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS6122665A
JPS6122665A JP59142345A JP14234584A JPS6122665A JP S6122665 A JPS6122665 A JP S6122665A JP 59142345 A JP59142345 A JP 59142345A JP 14234584 A JP14234584 A JP 14234584A JP S6122665 A JPS6122665 A JP S6122665A
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JP
Japan
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insulating film
switching element
main surface
conductive layer
integrated circuit
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JP59142345A
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Jun Murata
純 村田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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
    • H10B12/39DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench
    • H10B12/395DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench the transistor being vertical

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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】 [技術分野] 本発明1ま、半導体集積回路装置に適用して有効な技術
に関するものであり、特に、ダイナミック型ランダムア
クセスメモリを備えた半導体集積口−路装置(以下、D
RAMという)に適用して有効な技術に関するものであ
る。
[背景技術] 情報蓄積用容量素子とスイッチング素子との直列回路を
メモリセルとす゛るDRAMは、情報の大容量化を図る
ために、高集積化の傾向にある。
そこで、半導体基板主面部に異方性エツチング技術で形
成した細孔を設け、該細孔にそって絶縁膜及びその上部
に導電層を設けて立体的な情報蓄積用容量素子を構成し
、メモリセルの平面的な面積を縮小して、DRAMの集
積度を向上する技術が、知られている(特公昭58−1
2739号公報)。
し゛かしながら、かかる技術における検討の結果、本発
明者は、細孔技術により情報蓄積用容量素子の占有面積
は低減できるが、スイッチング素子の占有面積を低減す
る技術手段がないので、1〜4[Mbit1程度に集積
度を向上し、DRAMの大容量化を図ることができない
という問題点を見い出した。
[発明の目的] 本発明の目的は、スイッチング素子と容量素子との直列
回路を有する半導体集積回路装置において、前記スイッ
チング素子と容量素子との占有面積を縮小することが可
能な技術手段を提供することにある。
本発明の他の目的は、半導体集積回路装置の集積度を向
上することが可能な技術手段を提供することにある。
本発明の他の目的は、その集積度を向上して、DRAM
の大容量化を図ることが可能な技術手段を提供すること
にある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
[発明の概要コ 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、スイッチング素子と情報蓄積用容量素子との
直列回路をメモリセルとするD R,A Mにおいて、
半導体基板主面部に形成した一つの細孔に、前記スイッ
チング素子と情報蓄積用容量素子とを埋込んで形成する
ことによって、メモリセルの占有面積を縮小することが
できるので、その集積度を向上し、前記DRAMの大容
量化を図ることができる。
以下、本発明の構成について、本発明を、オーブンピッ
1〜ライン方式を採用するD RA、 Mに適用した一
実施例とともに説明する。
[実施例] 第1図は、本発明の一実施例を説明するためのDRAM
のメモリセルを示す要部平面図、第2図は、第1図の■
−■切断線における断面図である。
前記第1図は、その図面を見易くするために、各導電層
間に設けられるフィールド絶縁膜以外の絶縁膜は図示し
ない。
なお、実施例の全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付、け、そのくり返しの説明は省略する。
第1図及び第2図において、1は単結晶シリコンからな
るp−型の半導体基板であり、DRAMを構成するため
のものである。
2は所定のメモリセル間及び周辺回路(図示していない
)、例えば、アドレス選択回路、読み出し回路、書き込
み回路等を構成する半導体素子形成領域(アクティブ領
域)の間に位置するように半導体基板lの主面上部に設
けられたフィールド絶縁膜(素子分離用絶縁膜)であり
、それらを電気的に分離するためのものである。
DRAMのメモリセルは、一対のパターンで後述するビ
ット線の延在する方向にくり返しパターンとなるように
、フィールド絶縁膜2によってその周囲を囲まれ、規定
されている。
3A、3Bはスイッチング素子形成領域及び情報蓄積用
容量素子形成領域であってその主面から内部方向に延在
して半導体基板l主面部に設けられた細孔であり、スイ
ッチング素子と情報蓄積用容量素子とを構成するための
ものである。この細孔3 A 、3 Bは、スイッチン
グ素子と情報蓄積用容量素子とを重ねるように立体的に
構成するためのものであり、半導体基板1において、そ
れらに要する平面的な面積を縮小、すなわち、メモリセ
ル面積を縮小し、DRAMの集積度を向上することがで
きる。
4は少なくとも細孔3Aにそった半導体基板l主面上部
に設けられた絶縁膜であり、MISFETrのゲート絶
縁膜を構成するためのものである。
5はスイッチング素子形成領域であって細孔3A部にお
ける絶縁膜4上部に設けられた導電層であり、主として
、MISFETのゲート電極を構成するためのものであ
る。
6は列方向の導電層5と電気的に接続し一体化されてフ
ィールド絶縁膜2上部を列方向に延在して設けられた導
電層であり、ワード線WLを構成するための・しのであ
る。
7は導電M5,6を覆うように設けられた絶縁膜であり
、それらの上部に設けられる導電層(導電プレート)と
の電気的な分離をするためのものである。
8Aは細孔3Aの底部であって絶縁rlA4を介した導
電層5の一端部の半導体基板1主面部に設けられたn−
型の半導体領域、8Bは細孔3A以外の部分であって絶
縁膜4を介した導電層5の他端部の半導体基板l主面部
に設けられたn′型の半導体領域であり、ソース、ドレ
イン領域として使用されるもので、MISFETを構成
するためのものである。
DRAMのメモリセルのスイッチング素子となるMIS
FETQは、主として、半導体基板1、細孔3A、絶縁
膜4、導電層5及び一対の半導体領域8A、8Bとによ
り構成されている。
9は少なくとも細孔3Bにそった半導体基板l主面上部
に設けられた絶縁膜であり、M I S型の情報蓄積用
容量素子を構成するためのものである。
10は少なくとも絶縁膜9上部に設けられ隣接するその
他のものと電気的に接続されて設けられた導電プレート
であり、MIS型の情報蓄積用容量素子を構成するため
のものである。
1) RA Mのメモリセルの情報蓄積用容量素子Cは
、主として、半導体基板1.細孔3B、絶縁膜9及び導
電プレー1〜lOとシこより構成されている。
この情報蓄積用容量素子Cは、導電プレート10を例え
ば5[v]程度の電位に接続して、絶縁膜9を介した4
S導体基板1主面からその内部方向に伸びる空乏領域を
形成し、該空乏領域にMISFE TQを介してビット
線から伝達される情報となる電荷を蓄積するようになっ
ている。
そして、メモリセルMは、MISFETQと情報蓄積用
容量素子Cとにより構成されており、情報M積用容量素
子C上部に重なるようにスイッチング素子Qが設けられ
ている。
llは導電層10&[うように設けられた絶縁膜であり
、その上部に設けられる導電層(ビット線)との電気的
な分離をするためのものである。
この絶縁膜llは、例えば、グラスフロ゛−を施すこと
が可能なフォスフオシリケードガラス膜を用いればよい
12は所定の半導体領域8B上部の絶縁膜4゜11を選
択的に除去して設けられた接続孔であり、絶縁膜11上
部に設けられる導電層との電気的な接続をするためのも
のである。
13は接続孔12を介して半導体領域8Bと電気的に接
続し絶縁膜11上部を行方向に延在して設けられた導電
層であり、ビット@B″Lを構成するためのものである
次に、本実施例の具体的な製造方法について説明する。
第3図乃至第9図は、本発明の一実施例の製造方法を説
明するための各製造工程におけるDRAMのメモリセル
を示す要部断面図である。
まず、p−型の半導体基板1を用意する。そして、半導
体素子形成領域以外の半導体基板1主面上部にフィール
ド絶縁膜2を形成し、半導体素子形成領域であってスイ
ッチング素子形成領域の半導体基板1主面部に、その主
面から内部方向に伸びる細孔3Aを形成する。この細孔
3Aは、異方性エツチング技術を用いて形成すればよい
この後、第3図に示すように、少なくとも細孔3Aにそ
ってM I S FETのゲート絶縁膜となる絶縁膜4
を形成する。−この絶縁膜4は、例えば。
熱酸化技術による酸化シリコン膜を用いて形成すればよ
い。
第3図に示す工程の後に、フィールド絶縁膜2゜絶縁膜
4上部に導電層5Aを形成する。この導電層5Aは、例
えば、化学的気相析出(以下、CvDという)技術によ
る多結晶シリコン膜に、低抵抗化のためのリンイオンを
導入したものを用いて形成すればよい。また、導電層5
Aは、少なくともワード線となる部分において、その抵
抗値を低減し情報の読み出し及び書き込み動作速度を向
上するために、多結晶シリコン層上部に高融点金属層又
は高融点金属とシリコンとの化合物であるシリサイド層
を被着したものを用いて形成してもよい。これは、製造
工程における第1層目の導電層形成工程により形成され
る。高融点金属層又はシリサイド層としては、例えば、
モリブデン、タングステン、チタン、タンタル又はこれ
らのシリサイドを用いればよい。
そして、導電層5A上部に絶縁膜7Aを形成し、第4図
に示すように、細孔3Aを埋込むようにその部分の絶縁
膜7A上部に選択的に熱処理用マスク14を形成する。
絶縁膜7Aは、熱酸化技術による酸化シリコン膜を用い
て形成すればよい。熱処理用マスク14は、例えば、C
VD技術による窒化シリコン膜を充分に積層し、異方性
エツチング技術によって細孔3A以外の窒化シリコン膜
を除去して形成すればよい。
第4図に示す工程の後に、熱処理用マスク14を用いて
熱処理を施し、第5図に示すように、それ以外の露出し
た絶縁膜7Aを、エツチング用マスクとなるように、そ
れよりも厚い膜厚の絶縁膜7Bに形成する。
第5図に示す工程の後に、熱処理用マスク14を選択的
に除去する。そして、絶縁膜7Bをエツチング用マスク
として用い、細孔3A底部の絶縁膜7A、導電層5Aを
除去して絶縁膜4を露出させる。これは、異方性エツチ
ング技術を用いればよい。
そして、絶縁M7Bを不純物導入用マスクとして用い、
第6図に示すように、露出された絶縁膜4を介した半導
体基板1主面部にn−型の半導体領域8Aを形成する。
この半導体領域8Aは、例えば、イオン注入技術によっ
てヒ素イオンを導入し、引き伸し拡散を施して形成すれ
ばよい。
第6図に示す工程の後に、熱処理を施して、第7図に示
すように、導電層5Aとその他の導電層との電気的な分
離をしかつエツチング用マスクとなるように、導電層5
Aを覆う絶縁膜7Cを形成する。この絶縁膜7Cは、半
導体領域8Aの引き伸し拡散によって形成してもよい。
第7図に示す工程の後に、絶縁膜7Cをエツチング用マ
スクとして用い、細孔3A底部の絶縁膜4、半導体領域
8A及び半導体基板lを部分的に除去して、情報蓄積用
容量素子を形成するための細孔3Bを形成する。これは
、異方性エツチング技術によって形成すればよい。
そしてlMISFETのゲート電極、半導体領域及びワ
ード線を形成するためのエツチング、不純物導入用マス
ク15を形成する。これは、例えば、ホトレジスト膜を
用いて形成すればよい。
この後、エツチング、不純物導入用マスク15を用いて
絶縁膜7C,導電層5Aにエツチングを施し、絶縁膜7
D、ゲート電極とな、る導電層5及びワード線となる導
電層6(図示していない)を形成する。
そして、エツチング、不純物導入用マスク15を用い、
第8図に示すように、絶縁膜4を介した半導体基板1主
面部にn+型の半導体領域8Bを形成する。この半導体
領域8Bは、例えば、イオン注入技術によってヒ素イオ
ンを導入し、引き伸し拡散を施して形成すればよい。
第8図に示す工程の後に、エツチング、不純物導入用マ
スク15を選択的に除去する。
そして、少なくとも細孔3Bにそった半導体基板1主面
上部に絶縁膜9A(図示していない)を形成する。この
絶縁膜9Aは1例えば、熱酸化技術による酸化シリコン
膜上部に、情報となる電荷の蓄積量を増大することがで
きるCVD[術による窒化シリコン膜を形成したものを
用いて形成すればよい。この絶縁膜9Aの特に酸化シリ
コン膜を形成する熱処理工程で、導電層5,6を覆う絶
縁膜7が形成される。
この後、絶縁膜9A上部に導電層10A (図示してい
ない)を形成し、それらにエツチングを施して、第9図
に示すように、導電プレート1o及び絶縁膜9を形成す
る。導電プレート1oは、例えば、CVD技術による多
結晶シリコン膜に、低抵抗化のためのリンイオンを導入
したものを用いて形成すればよい。これは、製造工程に
おける第2層目の導電層形成工程により形成される。
第9図に示す工程の後に、絶縁膜11及び接続孔12を
形成し、前記第1図及び第2図に示すように、接続孔1
2を介して所定の半導体領域8Bと電気的に接続するよ
うに、絶縁膜11上部にビット線となる導電層13を形
成する。この導電層13は1例えば、スパッタ技術によ
るアルミニウム膜を用いて形成すればよい。これは、製
造工程における第3層目の導電層形成工程により形成さ
れる。
こ熟ら一連の製造工程によって、本実施例のDRAMは
完成する。なお、この後に、保護膜等の処理工程を施し
てもよい。
[効果] 以上説明したように、本願において開示された新規な技
術手段によれば、以下に述べるような効果を得ることが
できる。
(1)半導体基板主面部に細孔を設け、この一つの細孔
にスイッチング素子と容量素子とを重ねるように埋込ん
で設けたことにより、どちらか一方の形成に要する面積
を略必要としなくなるので、それらの占有面積を著しく
縮小することができる。
(2)前記(1)により、スイッチング素子と容量素子
との占有面積を著しく縮小することができるので、半導
体集積回路装置の集積度を向上することができる。
(3)前記(1)により、スイッチング素子と情報蓄積
用容量素子との占有面積を著しく縮小することができる
ので、メモリセルの占有面積を縮小し、DRAMの集積
度を向上することができる。
(4)前記(3)により、メモリセルの占有面積を縮小
し、その集積度を向上することができるので、DRAM
の大容量化を図ることができる。
以」二、本発明者によってなされた発明を前記実施例に
もとずき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて、種々変形し得ることは勿論である。
例えば、前記実施例は細孔を用いた例について説明した
が、細溝を用いてもよい。
また、前記実施例はDRAMに適用した例について説明
したが、スイッチング素子と容量素子とを有するその他
の半導体集積回路装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を説明するためのDRAM
のメモリセルを示す要部平面図、第2図は、第1図のu
−n切断線における断面図1 、第3図乃至第9図は、本発明の一実施例の製造方法を
説明するための各製造工程におけるDRAMのメモリセ
ルを示す要部断面図である。 図中、1・・・半導体基板、2・・・フィールド絶縁膜
。 3A、3B・・・細孔、4,7,7A乃至7D、9゜9
A、11・・・絶縁膜、5,5A、6.IOA、13・
・・導電層、8A、−8B・・・半導体領域、10・・
・導電プレート、12・・・接続孔、14.15・・・
マスクである。 1’、、′、h 代理” 弁1 高橋明夫   (、ご、り第  1  
図 第  2  図 第  3  図・ 第  4  図 第  5  図 第  6  図 第  7  図 第  8  図 第  9  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、スイッチング素子と容量素子との直列回路を有する
    半導体集積回路装置であって、半導体基板主面部にその
    主面から内部方向に形成される細孔又は細溝を設け、該
    細孔又は細溝に前記スイッチング素子と容量素子とを埋
    込んで設けたことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記スイッチング素子は、前記容量素子の上部に設
    けられていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の半導体集積回路装置。 3、前記スイッチング素子と容量素子との直列回路は、
    ダイナミック型ランダムアクセスメモリを構成するメモ
    リセルであることを特徴とする特許請求の範囲第1項又
    は第2項記載の半導体集積回路装置。
JP59142345A 1984-07-11 1984-07-11 半導体集積回路装置 Pending JPS6122665A (ja)

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