JPS62120070A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPS62120070A JPS62120070A JP60260452A JP26045285A JPS62120070A JP S62120070 A JPS62120070 A JP S62120070A JP 60260452 A JP60260452 A JP 60260452A JP 26045285 A JP26045285 A JP 26045285A JP S62120070 A JPS62120070 A JP S62120070A
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L29/94—Metal-insulator-semiconductors, e.g. MOS
- H01L29/945—Trench capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/033—Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/31—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/37—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
- H10B12/377—DRAM 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
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。
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〕
本発明は半導体記憶1A置に関し、特にダイナミックR
AMとして用いられる半導体記m装置の改良に係る。
AMとして用いられる半導体記m装置の改良に係る。
(発明の技Vi的背廻)
近年、ダイナミックRAMの集積度は一層向上している
が、これに伴いメモリセルのキャパシタ面積は益々小さ
くなってきている。しかしながら、α線によるソフトエ
ラーを防止するためには、最低限50〜60fF程度の
キャパシタ容量が必要である。そこで、小さいキャパシ
タ面積であっても一定のキャパシタ容量を確保するため
に、第2図に示すように半導体基板に溝を設け、この溝
部にキャパシタを形成することが試みられている。
が、これに伴いメモリセルのキャパシタ面積は益々小さ
くなってきている。しかしながら、α線によるソフトエ
ラーを防止するためには、最低限50〜60fF程度の
キャパシタ容量が必要である。そこで、小さいキャパシ
タ面積であっても一定のキャパシタ容量を確保するため
に、第2図に示すように半導体基板に溝を設け、この溝
部にキャパシタを形成することが試みられている。
第2図において、例えばp型シリコン基板1表面にはフ
ィールド酸化11!2が形成されており、このフィール
ド酸化gi2に囲まれた領域がメモリセルとなる。各メ
モリセルには溝3が形成されており、この溝3の内壁を
含む基板1表面にはキャパシタ酸化膜4が形成されてい
る。また、基板1上には一部が満3内部にキャパシタ酸
化l14を介して埋設され、フィールド酸化膜2を越え
て延長されて多数のメモリセルに共通の電極となるキャ
パシタ電極5が形成されている。以上のようにキャパシ
タ酸化14とこれを挟んでいる基板1及びキャバシタ電
極5によりセルキャパシタが構成され、このセルキャパ
シタに電荷が蓄積される。
ィールド酸化11!2が形成されており、このフィール
ド酸化gi2に囲まれた領域がメモリセルとなる。各メ
モリセルには溝3が形成されており、この溝3の内壁を
含む基板1表面にはキャパシタ酸化膜4が形成されてい
る。また、基板1上には一部が満3内部にキャパシタ酸
化l14を介して埋設され、フィールド酸化膜2を越え
て延長されて多数のメモリセルに共通の電極となるキャ
パシタ電極5が形成されている。以上のようにキャパシ
タ酸化14とこれを挟んでいる基板1及びキャバシタ電
極5によりセルキャパシタが構成され、このセルキャパ
シタに電荷が蓄積される。
また、メモリセル内にはセルキャパシタに電荷を転送す
るトランスファトランジスタが形成されている。このト
ランスファトランジスタは基板1上に積層して形成され
た。ゲート酸化plA6及びトランスファゲート電極7
と、トランスファゲート電極7の両側の基板1表面に形
成されたn+型ソース、ドレイン領域8.9とからなっ
ている。
るトランスファトランジスタが形成されている。このト
ランスファトランジスタは基板1上に積層して形成され
た。ゲート酸化plA6及びトランスファゲート電極7
と、トランスファゲート電極7の両側の基板1表面に形
成されたn+型ソース、ドレイン領域8.9とからなっ
ている。
このような構造のダイナミックRAMにおいて、電荷は
トランスファトランジスタを通ってセルキャパシタに出
入りし、電荷はセルキャパシタ内でキャパシタ酸化[1
4近傍の基板1に蓄積される。
トランスファトランジスタを通ってセルキャパシタに出
入りし、電荷はセルキャパシタ内でキャパシタ酸化[1
4近傍の基板1に蓄積される。
前記キャパシタ電極5には常に所定の電圧が印加されて
いるため、]−ランスファゲートmi7に与える電圧を
制御することにより、セルキャパシタを充放電すること
ができる。
いるため、]−ランスファゲートmi7に与える電圧を
制御することにより、セルキャパシタを充放電すること
ができる。
上述したように基板1に溝を設けることにより、小さな
キャパシタ面積でも所定のキャパシタ容量か確保できる
。
キャパシタ面積でも所定のキャパシタ容量か確保できる
。
しかし、上述した従来のダイナミックRAMでは、集積
度を向上させるためにキャパシタ面積を更に小さくした
場合、ソフトエラー防止のために所定のキャパシタ容量
を確保するためには溝を益々深くする必要がある。例え
ば、溝の開孔部をaptXa、cimの正方形とし、深
さをh−として溝内部の表面積を計算すると、4ah+
82 (u1n2)となる。したがって、集積度が高ま
りaが小さくなれば、hをかなり大きくしないと同じキ
ャパシタ容量を確保することができない。ところが、溝
の深さを深くすればするほど、溝を形成するためのエツ
チングあるいは溝内の洗浄等の工程が非常に困難となり
、実際には溝の深さには限度がある。
度を向上させるためにキャパシタ面積を更に小さくした
場合、ソフトエラー防止のために所定のキャパシタ容量
を確保するためには溝を益々深くする必要がある。例え
ば、溝の開孔部をaptXa、cimの正方形とし、深
さをh−として溝内部の表面積を計算すると、4ah+
82 (u1n2)となる。したがって、集積度が高ま
りaが小さくなれば、hをかなり大きくしないと同じキ
ャパシタ容量を確保することができない。ところが、溝
の深さを深くすればするほど、溝を形成するためのエツ
チングあるいは溝内の洗浄等の工程が非常に困難となり
、実際には溝の深さには限度がある。
一方、キャパシタ酸化膜4の膜厚を薄くすることによっ
てキャパシタ容量を増加させることも考えられる。しか
し、キャパシタ酸化膜を薄くした場合、特に溝底部のエ
ツジに電界が集中し、トンネル電流が発生して絶縁破壊
が生じるおそれがあり、キャパシタ酸化膜の厚みを一定
以上に薄くすることはできない。
てキャパシタ容量を増加させることも考えられる。しか
し、キャパシタ酸化膜を薄くした場合、特に溝底部のエ
ツジに電界が集中し、トンネル電流が発生して絶縁破壊
が生じるおそれがあり、キャパシタ酸化膜の厚みを一定
以上に薄くすることはできない。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、集積
度を向上させても一定のキャパシタ容量を確保すること
ができる半導体記憶装置を提供しようとするものである
。
度を向上させても一定のキャパシタ容量を確保すること
ができる半導体記憶装置を提供しようとするものである
。
本発明の半導体記憶装置は、第1導電型の半導体基板上
に積層して形成されたゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜と
、該ゲート電極の両側の基板表面に形成され、いずれか
一方が溝部を有する第2導電型のソース、ドレイン領域
と、一部が溝部に埋設されてソース又はドレイン領域と
接続され、一部が絶縁膜を介して前記ゲート電極上に重
なるように延長された導体層と、該導体層上に形成され
たキャパシタ絶縁膜と、該キャパシタ絶縁股上に形成さ
れたキャパシタ′i!1極とを具備したことを特徴とす
るものである。
に積層して形成されたゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜と
、該ゲート電極の両側の基板表面に形成され、いずれか
一方が溝部を有する第2導電型のソース、ドレイン領域
と、一部が溝部に埋設されてソース又はドレイン領域と
接続され、一部が絶縁膜を介して前記ゲート電極上に重
なるように延長された導体層と、該導体層上に形成され
たキャパシタ絶縁膜と、該キャパシタ絶縁股上に形成さ
れたキャパシタ′i!1極とを具備したことを特徴とす
るものである。
このような半導体記憶gi′aでは、導体層、キャパシ
タ絶縁膜及びキャパシタ電極でキャパシタが構成され、
導体層に電荷が蓄積される。この導体層は溝に沿って縦
方向に、またゲート雪掻上方まで横方向に広い範囲にわ
たって形成されているので、キャパシタの面積は非常に
広くなる。したがって、メモリセル面積が小さくなって
もソフトエラーを防止するのに充分なキャパシタ容量を
得ることができる。
タ絶縁膜及びキャパシタ電極でキャパシタが構成され、
導体層に電荷が蓄積される。この導体層は溝に沿って縦
方向に、またゲート雪掻上方まで横方向に広い範囲にわ
たって形成されているので、キャパシタの面積は非常に
広くなる。したがって、メモリセル面積が小さくなって
もソフトエラーを防止するのに充分なキャパシタ容量を
得ることができる。
以下、本発明の実施例を第1図(a)〜(d)を参照し
、製造方法を併記して説明する。
、製造方法を併記して説明する。
まず、例えばp型シリコン基板11表面にフィールド酸
化1112を形成した後、フィールド酸化wA12に囲
まれたメモリセル領域表面にゲート酸化ll1K12を
形成し、更に全面に第1の多結晶シリコン膜を堆積し、
不純物をドープする。次に、第1の多結晶シリコン膜を
バターニングしてトランスファゲート電極14を形成す
る。つづいて、トランスファゲート電極14及びフィー
ルド酸化膜12をマスクとして例えばヒ素をイオン注入
することによりn+型ソース、ドレイン領域15.16
を形成する(第1図(a)図示)。次いで、全面にcv
oi化腹1化合17する。つづいて、ドレインtR域1
6上のCVDM化膜17の一部を選択的にエツチングし
、更に基板11の一部をエツチングして溝18を形成す
る(同図(b)図示)。
化1112を形成した後、フィールド酸化wA12に囲
まれたメモリセル領域表面にゲート酸化ll1K12を
形成し、更に全面に第1の多結晶シリコン膜を堆積し、
不純物をドープする。次に、第1の多結晶シリコン膜を
バターニングしてトランスファゲート電極14を形成す
る。つづいて、トランスファゲート電極14及びフィー
ルド酸化膜12をマスクとして例えばヒ素をイオン注入
することによりn+型ソース、ドレイン領域15.16
を形成する(第1図(a)図示)。次いで、全面にcv
oi化腹1化合17する。つづいて、ドレインtR域1
6上のCVDM化膜17の一部を選択的にエツチングし
、更に基板11の一部をエツチングして溝18を形成す
る(同図(b)図示)。
次いで、溝18の側壁及び底面に沿うように全面に第2
の多結晶シリコン膿を堆積し、不純物をドープする。つ
づいて、第2の多結晶シリコン膜をバターニングするこ
とにより、一部が溝18に埋設され、一部がCVD酸化
!117を介してトランスフアゲ−1〜′R極14上に
重なる多結晶シリコン膜パターン19を形成する。つづ
いて、熱処理により多結晶シリコン膜パターン19から
基板11に不純物を拡散させてn+型トドレイン領域1
6′形成する(同図(C)図示)。次いで、多結晶シリ
コン腹パターン19表面にキャパシタ酸化111220
を形成する。つづいて、全面に第3の多結晶シリコン膜
を堆積し、不純物をドープした後、バターニングしてキ
ャパシタ電極(セルプレート)21を形成する。つづい
て、全面にCVD酸化膜22を堆積した後、コンタクト
ホールを開孔する。つづいて、全面にA℃膜を蒸着した
債、バターニングしてビット線23を形成し、ダイナミ
ックRAM@製造する(同図(d)図示)。
の多結晶シリコン膿を堆積し、不純物をドープする。つ
づいて、第2の多結晶シリコン膜をバターニングするこ
とにより、一部が溝18に埋設され、一部がCVD酸化
!117を介してトランスフアゲ−1〜′R極14上に
重なる多結晶シリコン膜パターン19を形成する。つづ
いて、熱処理により多結晶シリコン膜パターン19から
基板11に不純物を拡散させてn+型トドレイン領域1
6′形成する(同図(C)図示)。次いで、多結晶シリ
コン腹パターン19表面にキャパシタ酸化111220
を形成する。つづいて、全面に第3の多結晶シリコン膜
を堆積し、不純物をドープした後、バターニングしてキ
ャパシタ電極(セルプレート)21を形成する。つづい
て、全面にCVD酸化膜22を堆積した後、コンタクト
ホールを開孔する。つづいて、全面にA℃膜を蒸着した
債、バターニングしてビット線23を形成し、ダイナミ
ックRAM@製造する(同図(d)図示)。
第1図(d)図示のダイナミックRAMは、p型シリコ
ン基板11上に積層して形成されたゲート酸化1113
及びトランスファゲート電極14と、このトランスファ
ゲート電極14の両側の基板11表面に形成されたn+
+ソース領域15及び溝18を有するn+型トドレイン
領域1616′と、一部が溝18に埋設−されてドレイ
ン領域16.16′と接続され、一部がCVD酸化膜1
7を介してトランスファゲート電極14上に重なるよう
に延長された多結晶シリコン膜パターン19と、この多
結晶シリコン膜パターン19上に形成されたキャパシタ
酸化1[120と、このキャパシタ酸化vA20上に形
成されたキャパシタN極21とを具備した構造となって
いる。
ン基板11上に積層して形成されたゲート酸化1113
及びトランスファゲート電極14と、このトランスファ
ゲート電極14の両側の基板11表面に形成されたn+
+ソース領域15及び溝18を有するn+型トドレイン
領域1616′と、一部が溝18に埋設−されてドレイ
ン領域16.16′と接続され、一部がCVD酸化膜1
7を介してトランスファゲート電極14上に重なるよう
に延長された多結晶シリコン膜パターン19と、この多
結晶シリコン膜パターン19上に形成されたキャパシタ
酸化1[120と、このキャパシタ酸化vA20上に形
成されたキャパシタN極21とを具備した構造となって
いる。
このような構造のダイナミックRAMでは、多結晶シリ
コン膜パターン19、その表面に形成されるキャパシタ
酸化膜20及びキャパシタ電極21でキャパシタが構成
され、多結晶シリコン膜パターン19に電荷が蓄積され
る。そして、多結晶シリコン膜パターン19はCVD酸
化1117及び基板11をエツチングして形成された溝
18の内壁に沿っており、しかも一部がトランスファゲ
ート電極14上にCVD酸化1117を介して腫なって
おり、横方向及び縦方向の広い範囲にわたって延長され
ているので、キャパシタの面積は非常に広くなる。この
ため、集積度を向上するためにメモリセル面積を小さく
しても、溝18を形成する際に基板11のエツチング深
さを第2図図示の従来のダイナミックRAMのように深
くする必要はない。したがって、溝18を形成するため
のエツチング工程や洗浄工程の困難を伴うことなく、ソ
フトエラーを防止するのに充分なキャパシタ容量を得る
ことができる。
コン膜パターン19、その表面に形成されるキャパシタ
酸化膜20及びキャパシタ電極21でキャパシタが構成
され、多結晶シリコン膜パターン19に電荷が蓄積され
る。そして、多結晶シリコン膜パターン19はCVD酸
化1117及び基板11をエツチングして形成された溝
18の内壁に沿っており、しかも一部がトランスファゲ
ート電極14上にCVD酸化1117を介して腫なって
おり、横方向及び縦方向の広い範囲にわたって延長され
ているので、キャパシタの面積は非常に広くなる。この
ため、集積度を向上するためにメモリセル面積を小さく
しても、溝18を形成する際に基板11のエツチング深
さを第2図図示の従来のダイナミックRAMのように深
くする必要はない。したがって、溝18を形成するため
のエツチング工程や洗浄工程の困難を伴うことなく、ソ
フトエラーを防止するのに充分なキャパシタ容量を得る
ことができる。
また、従来のダイナミックRAMでは、蓄積容めを形成
するために誘起した反転層からのリーク電流が発生する
が、上記実施例のダイナミックRAMでは多結晶シリコ
ン膜パターン19に電荷が蓄積され、上記のような原因
に基づくリーク電流が存在しないので、情報記憶時間が
著しく長くなるという利点もある。
するために誘起した反転層からのリーク電流が発生する
が、上記実施例のダイナミックRAMでは多結晶シリコ
ン膜パターン19に電荷が蓄積され、上記のような原因
に基づくリーク電流が存在しないので、情報記憶時間が
著しく長くなるという利点もある。
以上詳述した如く本発明によれば、集積度を向上させて
も一定のキャパシタ容量を確保することができ、ソフト
エラーに対する耐性が高く、しかも情報記憶時間が長い
半導体記憶装置を提供できるものである。
も一定のキャパシタ容量を確保することができ、ソフト
エラーに対する耐性が高く、しかも情報記憶時間が長い
半導体記憶装置を提供できるものである。
第1図(a)〜(d)は本発明の実施例におけるダイナ
ミックRA Mを得るための製造工程を示す断面図、第
2図は従来のダイナミックRAMの断面図である。 11・・・p型シリコン基板、12・・・フィールド酸
化膜、13・・・ゲート酸化膜、14・・・トランスフ
ァ酸化膜、18・・・溝、19・・・多結晶シリコン膜
パタ−ン、20・・・キャパシタ酸化膜、21・・・キ
ャパシタ電橋、23・・・ビット線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (a) (b) 第1図
ミックRA Mを得るための製造工程を示す断面図、第
2図は従来のダイナミックRAMの断面図である。 11・・・p型シリコン基板、12・・・フィールド酸
化膜、13・・・ゲート酸化膜、14・・・トランスフ
ァ酸化膜、18・・・溝、19・・・多結晶シリコン膜
パタ−ン、20・・・キャパシタ酸化膜、21・・・キ
ャパシタ電橋、23・・・ビット線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (a) (b) 第1図
Claims (1)
- 第1導電型の半導体基板上に積層して形成されたゲート
絶縁膜及びゲート電極と、該ゲート電極の両側の基板表
面に形成され、いずれか一方が溝部を有する第2導電型
のソース、ドレイン領域と、一部が溝部に埋設されてソ
ース又はドレイン領域と接続され、一部が絶縁膜を介し
て前記ゲート電極上に重なるように延長された導体層と
、該導体層上に形成されたキャパシタ絶縁膜と、該キャ
パシタ絶縁膜上に形成されたキャパシタ電極とを具備し
たことを特徴とする半導体記憶装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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