JPS61239661A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS61239661A
JPS61239661A JP60080807A JP8080785A JPS61239661A JP S61239661 A JPS61239661 A JP S61239661A JP 60080807 A JP60080807 A JP 60080807A JP 8080785 A JP8080785 A JP 8080785A JP S61239661 A JPS61239661 A JP S61239661A
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JP
Japan
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groove
memory device
capacitor
oxide film
electrode
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Pending
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JP60080807A
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English (en)
Inventor
Shigeru Murakami
茂 村上
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPS61239661A publication Critical patent/JPS61239661A/ja
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体記憶装置にかかり、特に記憶機能を有す
る半導体装置の記憶容量部の構成に関するものである。
〔従来の技術〕
絶縁ゲート型電界効果トラ7ジスタを用いた記憶装置と
して今日酸も広く用いられているものは、1)161の
トランジスタ及びそれに隣接して設けられた容量とによ
って構成されたいわゆる°’1トランジスタ型″記憶装
置である。この記憶装置においてはトランジスタのゲー
トはワード線に接続され、ソース・ドレイン拡散層の一
方はディジノト線に接続される。他方のソース・ドレイ
ン拡散層81個の容量電極下のシリコン基板表面とは、
この1個の容量電極下のシリコ/基板表面に反転層が形
成されて蓄積される記憶情報に対応した電荷の有無によ
り、蓄積電荷が有る場合は接続され蓄積電荷が無い場合
は分離された構造になっている。また記憶セルでもっと
も面積を要する容量部分は半導体基板表面に垂直に形成
された溝の内壁に絶縁膜を介して被着された多結晶シリ
コン層を一方の電極とし、シリコン基板を他方の電極と
して記憶容量部が構成されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のMIS型電界効果トラ/ジスタを用いた
lトランジスタ型の記憶装置では、記憶容量部の容量l
はC8−ε・s/l で与えられる。ここで6は絶縁膜
の誘電率、Sは記憶容量部の電極面積、tは絶縁膜の膜
厚である。
近年、半導体装置の集積化の進展に伴い素子の微細化が
要請されている。lトランジスタ型の記i   、□、
Dエイ、1お9□1)オ。8□、放射線への耐性を維持
するために記憶容量C8O□j      値の減少i
t、極力避けなければならない。このため従来は記憶容
量部の絶縁膜の膜厚tt−薄くすることによってC8の
低下を抑えていたが、この方法も薄膜化に伴うピンホー
ル密度の増加、あるいは耐圧低下等のため、必ずしも十
分な方法とはいえなかった1、 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の半導体記憶装置は、半導体基板上に形成された
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ及びそれに隣接して
形成された容量を情報単位とする半導体記憶装置におい
て、前記半導体基板に形成された溝部と、前記溝部表面
に形成された絶縁膜を介した第1の容量電極とからなる
第1の容量を有するとともに、前記第1の容量電極と、
前記第1の容量電極表面に形成された絶縁膜を介した第
2の容量電極とからなる第2の容量を有し、前記第2の
容量電極が前記半導体基板の一部に接続されて前記第1
及び第2の容量が並列に接続されていることを特徴とす
る。
また本発明の半導体記憶装置は、前記半導体基板の溝部
表面に前記半導体基板と反対導電型の不純物層を有する
ことを特徴とする。
〔実施例〕
、、       次1・本発明に″″1)図面照し1
説明する・第1図は本発明をNチャネルシリコノゲ−h
 FETを用いた半導体記憶装置に適用した一実施例の
縦断面図である。
P型シリコン基板1の容重領域の一部に溝が形成され、
この溝を有する容I領域のシリコン基板表面KN型不純
物層6が設けられている。この不純物層の表面に第1の
容量絶縁膜7が形成されている。この溝を含む容量絶縁
膜上の領域に所定形状の第1の容i1′電極1)が形成
され、この第1の容量電極1)は多結晶シリコンの導電
体層で作られている。この第1の容量電極1)上に第2
の容量絶縁膜13をはさんで第2の容量電極16が形成
されている。この第2の容量電極16はN型の不純物を
含んだ多結晶シリコンの導電体層で作られている。第2
の容量電極16とシリコン基板表面のN型不純物層6.
10は開口部15で電気的に接続されている。第1の容
量電極1)は開口部23においてアルミニウム配線21
に接続されている。従ってアルミニウム配線21とシリ
コン基板lとの間には、第1の容量電極1)とシリコン
基板lとの間で形成される容量と、第1の容量電極1)
と第2の容量電極16との間で形成される容量とが並列
に接続されており、アルミニウム配線21とシリコン基
板1間に等測的に1つの容量が構成されている。
第2図から第8図は第1図に示した一実施例の記憶装置
の製造方法を説明するための工程順断面図である。
まず第2図に示すように、P型シリコン基板1上の素子
絶縁領域に、通常の選択酸化法により厚いフィールド酸
化膜2を形成する。次に記憶セルとなるべき部分に酸化
膜3を形成し友後、全面にフォトレジスト4を被着し、
通常の光露光法あるいは電子ビーム露光法により、容吋
部の溝を形成すべき部分の前記フォトレジスト4に開口
を設ける。前記酸化膜3はフォトレジスト4と基板との
密着性を保つために使用するものである。
次に第3図に示すように、リアクティブ・イオンエツチ
ング法によりシリコン基板中に溝5全形成する。エツチ
ングに用いるガスとしてはCCn4゜CCII、F 、
 cci2F2 などりOI:lカーボン系ガスを用い
るのが良い。プラズマを誘起するための高周波電力の周
波数が、  13.56MHz である場合、圧力はl
−10Pa程度が適当である。シリコン基板のエッチ7
グ速度は電力に依存するが0.1〜1.OW/Cm2程
度の電力の場合500〜200.OA/分程度のエツチ
ング速度が得られる。深い溝を形成する場合には、フォ
トレジストとシリコンのエツチング速度の選択比が充分
得られないため、ItiJ記酸化脱酸化膜成長の厚い酸
化膜とし、エツチングにおけるスペーサーとして使用す
ることも可能である。この場合には、前記酸化膜のエツ
チングには、CF4+H2系のりアクティフ゛・イオン
エツチング法を用いるのが適当である。
次にホトレジスト4を除去し、第3図に示すように、全
面KN型不純物全ドープした酸化膜22!     を
形成する。不純物としてり/を用いた場合、形成温度4
00〜500℃にて、PH3/ SiH4の混合比数チ
の条件で2000〜3000Aの膜厚のリンドープ酸化
膜を気相成長法で成長し、900〜1000℃の温度で
拡散を行うことにより5表面濃度がI Q187 cm
2 程度のN型拡散層6を得ることができる。溝部以外
のシリコン基板表面は酸化膜3で覆われているために、
N型不純物は拡散されない。
次に、第4図に示すように、N型不純物がドープされた
酸化膜22および酸化膜3をエツチング法により除去し
、新たに、第1の絶縁膜7を形成する。絶縁1la7に
は酸化膜あるいは酸化膜と窒化膜の2層構造が用いられ
る。次に、フォトレジスト・パターン81に形成し、容
量部となるべきシリコン基板表面に選択的にN型不純物
9をイオン注入し、N型不純物N7i10を形成する。
不純物としてヒ素を用いた場合、注入量は1012〜1
0 ’37cm2゜エネルギーは50〜l 50 ke
V程度が適当である。
次に、第5図に示すように、全面に多結晶シリコンll
i被着する、多結晶シリコン1)は例え1)は導電性不
純物があらかじめドープされていても良いし、被着後熱
拡散法により、導電性不純物全ドープしても良い。
ひきつづき、容坩領域となるべき部分をフォトレジスト
・パターン12で覆う。
次に、第6図に示すように、前記多結晶シリコン1)の
フォトレジスト・パターン12で覆われていない部分を
、CF、  系ガスを用いた通常のプラズマエツチング
法により除去し、第2の絶縁膜13を形成する。絶縁膜
13は前記第1の絶縁膜7と同様のものである。次にフ
ォトレジスト・バター714をマスクに、シリコン基板
上の前記第1の絶縁膜7と第2の絶縁膜13とを選択的
にエツチング除去し開口部15を設ける。
次に、第7図に示すように、第2の多結晶シリコン16
f、被着し、容量領域以外の部分をエツチング除去する
。例えば溝幅1.0μmに対して、前“、1 1.い、
。$85 V IJ z y 、1オ5oooAjf[
L*場合、第2の多結晶シリコン16は3000〜60
00A堆積し、溝を完全に埋め込んでしまう。第2の多
結晶シリコンの堆積及びエツチングは、前記第1の多結
晶シリコンの場合と同様に行われる。次にシリコン基板
表面に露出している前記第1および第2の絶縁膜をエツ
チング除去し、新たにゲート酸化膜17を形成する。
次に、第8図に示すように1通常の方法によりワード線
に接続されるゲート電極18を形成し、ソース・ドレイ
ン拡散層17.19を形成する。
ツイテ、一方の拡散層19をアルミニウム配線20で形
成されたディジット線に接続し、第1の多結晶シリコン
をアルミニウム配線21に接続して半導体記憶装置を完
成する。
こζで第1の多結晶シリコン1)が第1の容量    
  □、、、、、、、□2゜’k1mJ% ’/ ’)
 =y y 、61)□2゜□、   j□二 極となる。前記第1の容量電極はアルミニウム配線21
に接続されて接地電位に固定され、開口部      
、二15で接続されたN型不純物層6.10および第2
の容量電極とm記憶1の容量電極とにはさまれた領域の
前記第1および第2の絶縁膜で記憶素子の容量部が構成
される。
io− なお本実施例で示したように記憶容量部となる半導体基
板表面KN型不純物層6及び10を形成しておくことに
より、 P−N接合による容量増加と、等価容量の容量
電極となるアルミニウム配線21’ir安定な接地電位
にとることができるので回路動作上好ましいという利点
がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、半導体基板表面から内
部に向かう隣合形成し、この溝の内部に入れ子になるよ
うに1)1次第1の容量絶縁膜、第1の容量電極、第2
の容量絶縁膜、第2の容量電極を積層しそれにより構成
される2つの容量が並列接続されるように’に気的接続
を取ることによって記憶容量部の容量C8がほぼ2倍に
なる。このため平面上のパターン面積が縮小されても、
CBとして極めて大きな値が得られる。さらに、溝幅と
容量電極の膜厚との関係で、溝内に第3.第4・・・j
      の容量電極を形成し、より大きな記憶容t
csを得ることは可能である。従って本発明により記憶
装置の縮小化と信頼性向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明をNチャンネル・シリコンゲーFFET
を用いた半導体記憶装置に適用した一笑流側の縦断面図
である。第2図から第8図は第1図に示した実施例の記
憶装置の製造方法を説明するために工程順に示した縦断
面図である。 ■・・・・・・P型シリコン基板、2・・・・・・フィ
ールド酸化膜、3・・・・・・酸化膜、4,8,12.
14・・・・・・フォトレジスト・パターン、5・・・
・・・溝、6.10・・・・・・N型不純物拡散層、7
・・・・・・第1の絶縁膜、9・・・・・・不純物イオ
ノ、ll・・・・・・第1の多結晶シリコ/鳩、13・
・・・・・第2の絶縁膜、15.23・・・・・・開口
部、16・・・・・・第2の多結晶シリコン層、17.
19・・・・・・ソース・ドレイ/拡散層、18・・・
・・・多結晶シリコンゲート電4,20.21・・・・
・・アルミニウム配線、22・・・・・・N型不純物を
ドーグした酸化膜。 た         蓬 ■ 余 顎       襞 N                 n幾     
   禾 丸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に形成された絶縁ゲート型電界効果
    トランジスタ及びそれに隣接して形成された容量を情報
    単位とする半導体記憶装置において、前記半導体基板に
    形成された溝部と、前記溝部表面に形成された絶縁膜を
    介した第1の容量電極とからなる第1の容量を有すると
    ともに、前記第1の容量電極と、前記第1の容量電極表
    面に形成された絶縁膜を介した第2の容量電極とからな
    る第2の容量を有し、前記第2の容量電極が前記半導体
    基板の一部に接続されて前記第1及び第2の容量が並列
    に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. (2)前記半導体基板の溝部表面に前記半導体基板と反
    対導電型の不純物層を有することを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項記載の半導体記憶装置。
JP60080807A 1985-04-16 1985-04-16 半導体記憶装置 Pending JPS61239661A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62190868A (ja) * 1986-02-18 1987-08-21 Matsushita Electronics Corp 半導体記憶装置
JPS62222665A (ja) * 1986-03-25 1987-09-30 Seiko Epson Corp 半導体記憶装置の製造方法
JPH02165670A (ja) * 1988-12-20 1990-06-26 Nec Corp 半導体装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS62222665A (ja) * 1986-03-25 1987-09-30 Seiko Epson Corp 半導体記憶装置の製造方法
JPH02165670A (ja) * 1988-12-20 1990-06-26 Nec Corp 半導体装置

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