JPS61289657A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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Publication number
JPS61289657A
JPS61289657A JP60132415A JP13241585A JPS61289657A JP S61289657 A JPS61289657 A JP S61289657A JP 60132415 A JP60132415 A JP 60132415A JP 13241585 A JP13241585 A JP 13241585A JP S61289657 A JPS61289657 A JP S61289657A
Authority
JP
Japan
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capacitor
region
memory cell
film
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP60132415A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukito Owaki
大脇 幸人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60132415A priority Critical patent/JPS61289657A/ja
Publication of JPS61289657A publication Critical patent/JPS61289657A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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、−個のキャパシタと一個のMOSトランジス
タにより1ビツトのメモリセルを構成する半導体記憶装
置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
−個のMOSキャパシタと一個のMOSトランジスタに
よりメモリセルを構成するダイナミックRAM (dR
AM)では、記憶データは電荷の形でMOSキャパシタ
に蓄えられる。それゆえメモリセルのMOSキャパシタ
に蓄えられる電荷の量がdRAMの性能を大きく左右す
る。dRAMの性能向上のためにはメモリセルのMOS
キャパシタの容量を大きくすることが必要である。一方
、dRAMの高集積化のためにはMOSキャパシタの占
有面積を小さくすることが重要である。このため従来よ
り、MOSキャパシタの占有面積を小さく保ちながら大
きい容量を得る方法として、MOSキャパシタ領域の基
板面に溝を形成し、その側壁面を利用してMOSキャパ
シタ面積を稼ぐ方法(溝堀セル方式)が提案されている
。この場合、一つのキャパシタ領域内に二個あるいはそ
れ以上の溝を設けることも考えられている。これは、溝
側壁の面積をより大きくするため、またはセンス感度を
向上させるため(特開昭59−161860号公報)、
あるいは隣接するメモリセル間のリークを低減するため
(I E DM  1984 9.2 pp232〜2
35)等の目的に適うためである。
しかしながら、一つのメモリセルのキャパシタ領域に複
数個の溝を形成すると、素子の微細化が進んだ場合法の
ような問題が生じる。MOSキャパシタの容量は、キャ
パシタ絶縁膜による容量Coxと、基板表面の反転層と
その内部基板領域との間の接合容量CJの和として表わ
される。ところが一つのキャパシタ領域内に複数個の溝
を形成した場合、多溝の間隔が狭いものとなると、対向
する溝側壁から伸びる空乏層が互いに接してしまい、こ
の結果接合容量CJが大幅に減少する。
これにより、所望のキャパシタ容量を得ることができな
くなる。特にダミーセルのキャづシタ領域に一個の溝を
形成し、メモリセルのキャパシタ領域にこれと同一形状
の二個の溝を形成して、ダミーセルの容量をメモリセル
のそれの1/2にする方式の場合問題である。この場合
、上記接合容量Caの減少によりメモリセル側の容量が
所望の値にならないだけでなく、メモリセルの容量とダ
ミーセルの容量の比を2:1に保てなくなり、センス感
度の低下をもたらすからである。
〔発明の目的〕
本発明は上記した問題を解決した、溝堀りキャパシタ方
式の半導体記憶装置を提供することを目的とする。
(発明の概要) 本発明はメモリセルのキャパシタ領域に複数の溝を形成
する構造のdRAMにおいて、メモリセルのキャパシタ
領域内の多溝の側壁部から溝に挟まれた基板領域内に伸
びる空乏層が互いに接しないようにその基板領域の不純
物濃度を設定したことを特徴とする。
〔発明の効果〕
本発明によれば、メモリセルの狭いキャパシタ領域に複
数の溝を設けた場合のキャパシタ容量の減少を防止して
、溝掘りキャパシタの効果を十分に発揮させることがで
きる。特にメモリセル領域に二個の溝を形成し、ダミー
セル領域に一個の溝を形成して、ダミーセルの容量とメ
モリセルのそれの比を1/2に設定する方式のdRAM
に本発明を適用した場合、その容量比を確保して高いセ
ンス感度を得ることができる。
(発明の実施例) 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は一実施例のdRAMにおける一つのメモリセル
Me部分及び一つのダミーセルDa部分の平面図である
。メモリセルMeは一個のMOSキャパシタC−と−個
のMOSトランジスタQlとからなり、ダミーセルDc
は一個のMOSキャパシタCdと一個のMOSトランジ
スタQdと゛からなる。メモリセルMcのキャパシタC
膳領域には二つの溝3a、3bが形成され、ダミーセル
DcのキャパシタCd領域には一つの溝3.cが形成さ
れている。
第2図及び第3図は、第1図のメモリセルMe部分のそ
れぞれA−A”及びB−B ′断面を示している。これ
らの−において、1はp−型Si基板、2はフィールド
絶縁膜であり、フィールド絶縁膜2で囲まれた素子領域
の内キャパシタCd領域にはその基板領域の不純物濃度
を高くするためにp型層4が形成されている。このよう
なキャパシタ領域に二つの溝3a、3bが形成され、こ
れらの溝側壁部を含むキャパシタ領域に反転層としてn
型層5が形成され、その表面にキャパシタ絶縁膜6を介
してキャパシタ電極7が形成されている。MOSキャパ
シタCI領域に隣接する領域にはゲート絶縁膜8を介し
てゲート電極9が形成され、ソース、ドレインとなるn
+型層10.11が形成されている。キャパシタ電極7
は通常全メモリセルに共通に配設されていわゆるセルプ
レートとなる。MOSトランジスタQlのゲート電極9
は一方向に連続的に配設されてワード線となる。
素子形成された基板表面はCVDII!化膜12によ−
り覆われ、これにコンタクト孔が形成されて、MOSト
ランジスタQ層のドレインにつながるビット線としての
へ2配線13が配設されている。
この様な構造を得るための製造工程例を第4図(a)〜
(d)を用いて説明する。第4図(a)〜(d)は第2
図の断面図に対応する工程断面図である。まずp−型S
i基板1に周知の方法でフィールド絶縁膜2を形成した
後、SiO2膜14主14溝形成用の耐エツチングマス
クを形成して反応性イオンエツチング(RIE)法によ
り二つの溝3a、3bを形成する(a>。この後熱酸化
によりSiO2膜14主14い5iOz躾を溝側壁に形
成し、この薄いS i 02膜を介してボロン(B)を
熱拡散してMOSキャパシタの基板領域にn型層4を形
成する。続いて同じ薄いS i 02躾を介してリン(
P)またはヒ素(AS)を熱拡散してMOSキャパシタ
形成領域の基板表面部に反転層であるn型層5を形成す
る。そしてこの債上記の薄い5iOz膜を一旦除去し、
改めて熱酸化によりキャパシタ絶縁膜6を形成し、第、
1層多結晶シリコン躾を堆積、バターニングしてキャパ
シタ電極7を形成する(b)、この後、MOSトランジ
スタ領域に熱酸化によりゲート絶縁膜8を形成し、第2
層多結晶シリコン躾の堆積、パターニングによりゲート
電極9を形成し、PまたはASのイオン注入によりn“
型層10及び11を形成する(C)。最後に全面をCv
D酸化躾12で覆い、これにコンタクト孔を関けてへ℃
配線13を配設して完成する((j)。
この実施例のdRAM構造が従来のものと異なる点は、
メモリセルMeのMOSキャパシタCIの基板領域の不
純物濃度をn型層4を設けて高くして、第3図に破線で
示すように二つの満3a。
3bの側壁部から伸びる空乏層先端16が互いに接しな
い状態としていることである。例えば二つの溝3a、3
blの距離を1μmとした時、書込み状態でこれらの溝
3a、3bの各側壁部からの空乏層の伸びを0.5μm
未満に押える。この様な条件を満たすn型層4の不純物
濃度の値は容量に求まる。いま、n型層5への書込み電
位を5V。
基板電位を一3■とすると、n型層5とn型層4間の逆
バイアス電圧VRは8■であるから、多溝3a、3bの
I11部n型層5から伸びる空乏層幅を0.5μm未満
にするためには、第5図(グローブ著「フィジックス・
アンド・テクノロジー・。
オブ・セミコンダクタ・デバイセス」より引用)から、
n型層4の不純物濃度Goを5X101”713以上に
設定すればよい。
この実施例によれば、狭いMOSキャパシタ領域に二つ
の溝を形成した溝掘りセル方式でのMOSキャパシタの
容量低下を防止することができる。
またメモリセルのMOSキャパシタ領域には二つの溝を
設け、ダミーセルのMOSキャパシタ領域には一つの溝
を形成してこれらの容量比を2:1に設定する方式にお
いて、その容量比を確保して十分なセンス感度を得るこ
とができる。
第6図及び第7図は本発明の他の実施例の構造を、上記
実施例の第2図及び第3図にそれぞれ対応させて示した
ものである。先の実施例では、MOSキャパシタの基板
領域の不純物濃度を高くするためのn型層4を溝3a、
3bの形成後に拡散により形成したが、この実施例では
基板1の素子領域に予めpウェル4′を形成している。
これに伴いMOSトランジスタの基板領域には、n型不
純物のカウンタドーピングによりp−型層15を形成し
ている。
第8図(a)〜(e)はこの実施例のdRAM構造を得
るための製造工程断面図である。この工程断面図も先の
実施例の第5図(a)〜(d)に対応させて示している
。即ち第8図(a)に示すようにまず、基板1の素子形
成領域にpウェル4′を形成し、その中のMOS トラ
ンジスタ形成領域にカウンタドーピングによりp″型層
15を形成する。この後の(b)〜(e)の工程は、p
型不純物拡散工程がない他先の実施例の第4図(a)〜
(d)と同じである。
この実施例によっても先の実施例と同様の効果が得られ
ることは明らかである。
本発明は以上の実施例に限られるものではなく、更に種
々変形して実施することができる。例えば実施例ではメ
モリセルのMOSキャパシタ領域に二個の溝を形成した
が、三個以上の溝を形成する場合にも本発明は有効であ
る。また本発明は、メモリセル領域の溝を二個とし、ダ
ミーセル領域の溝を一個として容量比を定める方式のd
RAMに。
限らず、メモリセルのキャパシタ領域に複数の溝を設け
るあらゆるdRAMに適用して有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のdRAMの要部構成を示す
平面図、第2図及び第3図は第1図のA−A=、B−8
−断面図、第4図(a) 〜(d)は第2図に対応する
製造工程断面図、第5図はSiにおける逆バイアス電圧
と空乏層の伸びの関係を示す図、第6図及び第7図は他
の実施例の(iRAMの構造を第2図及び第3図に対応
させて示す断面図、第8図(a)〜(e)はその製造工
程断面図である。 Mc・・・メモリセル、Da・・・ダミーセル、CI。 Cd・・・MOSキャパシタ、Qm 、Qd・・・MO
Sトランジスタ、1・・・p′″型81基板、2・・・
マイールド絶縁躾、3a、3b、3c・・・溝、4・・
・p型層、5・・・n型層、6:・・キャパシタ絶縁膜
、7・・・キャパシタ電極、8・・・ゲート絶縁層、9
・・・ゲート電極、10.11・n”型層、12・・・
CvD酸化躾、13・・・A2配線、14・・・SiO
2躾、15・・・p−型層、16・・・空乏層先端。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 ’t:42g 113 図 itsイ7スiFx VR(V) 第5 図 第6 図 第7511

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板に一個のキャパシタと一個のMOSト
    ランジスタからなるメモリセル及びダミーセルが集積形
    成され、メモリセルのキャパシタは、基板のキャパシタ
    領域に複数個の溝を有し、これらの溝を含むキャパシタ
    領域に絶縁膜を介してキャパシタ電極を配設して構成さ
    れた半導体記憶装置において、前記メモリセルのキヤパ
    シタ領域内の各溝の側壁部から溝に挟まれた基板領域内
    に伸びる空乏層が互いに接しないようにその基板領域の
    不純物濃度を設定したことを特徴とする半導体記憶装置
  2. (2)メモリセルのキャパシタ領域内に二個の溝を有し
    、ダミーセルのキャパシタ領域内に一個の溝を有する特
    許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
JP60132415A 1985-06-18 1985-06-18 半導体記憶装置 Pending JPS61289657A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60132415A JPS61289657A (ja) 1985-06-18 1985-06-18 半導体記憶装置

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JP60132415A JPS61289657A (ja) 1985-06-18 1985-06-18 半導体記憶装置

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Publication Number Publication Date
JPS61289657A true JPS61289657A (ja) 1986-12-19

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ID=15080844

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JP60132415A Pending JPS61289657A (ja) 1985-06-18 1985-06-18 半導体記憶装置

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JP (1) JPS61289657A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4959709A (en) * 1987-12-02 1990-09-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device with capacitor on opposite surface of substrate
US5066609A (en) * 1988-07-25 1991-11-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing a semiconductor device including a trench capacitor
US5364812A (en) * 1989-05-14 1994-11-15 Texas Instruments Inc. High density dynamic RAM cell

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5066609A (en) * 1988-07-25 1991-11-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing a semiconductor device including a trench capacitor
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