JPS62134963A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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JPS62134963A
JPS62134963A JP60274970A JP27497085A JPS62134963A JP S62134963 A JPS62134963 A JP S62134963A JP 60274970 A JP60274970 A JP 60274970A JP 27497085 A JP27497085 A JP 27497085A JP S62134963 A JPS62134963 A JP S62134963A
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JP
Japan
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substrate
film
oxide film
capacitor
region
Prior art date
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Pending
Application number
JP60274970A
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English (en)
Inventor
Katsuhiko Hieda
克彦 稗田
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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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
    • H10B12/01Manufacture 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〕 本発明は大きな容量を持つダイナミックRAMの製造方
法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
m個のMO8キャパシタと1個のMO8トランジスタに
よりメモリセルを溝底する,いわゆるM O S型d几
AMは、高集積化の一途を辿っている。
高集積化(伴りて情報を記憶するMO8キャパシ夕の面
積が減少し、従ってMOSキャパシタに蓄えられる電荷
の量が減少する。この結果、メモリ内容が誤って読み出
されたり、X線等の放射線によりメモリ内容が破壊され
る、といった問題が生じている。
この様な問題を解決するため、Δ408キャパシタの領
域に溝を堀って、占有面桟を拡大することなく実質的に
表面積を大きくしてMOSキャパシタの容量を増大させ
、以って蓄積電荷量を増大させる方法が提案されている
第3図はその櫟なd R,AMの一例の2ビット分を示
している。(+1)は平面図、(b)はそのA−A’断
面図である。図において、41は例えばp型シリコン基
板であり、42はフィールド絶縁膜である。
MOSキャパシタは、基板41の一部に溝43.。
432.を堀り、この溝43.を含む領域にゲート絶縁
膜44を介してキャパシタ電極45を形成して得られる
。46はMOSトランジスタのゲート電極である。この
様な構成とすれば、溝431,431の側面をもMOS
キャパシタとして利用するため。
キャパシタ容量の大きさを%溝を堀らない場合の2〜3
倍に増加させる事ができ、メモリセルを微細化しても蓄
積(荷量が減少するのを防ぐことができる。
しかし%隣接するセルの溝43.と43.の間隙が狭く
なると蓄えられた4荷が失なわれデータに誤りが生じる
。これは例えば講431側には4荷が言えられ、Q43
tには電荷が零の場&、 fat 43tから43RI
c ’を荷が移動するといった問題であり、これを防ぐ
には隣接するメモリセル間の距A147を大きく引き離
す必要が生じ、高4積化の大きな妨げとなっていた。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので上記パンチス
ルーを防止する事のできる、大青な各9を育するd几A
Mセルを、信頼性良く形成するアのできる製造方法を提
供する事を目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、半導体基板表面に酸化膜を形成する工程と、
前記半導体基板のキャパシタを形成する領域に逆導電型
不純物をドープする工程と、前記酸化膜上に窒化膜を形
成する工程と、この窒化膜にフィールド領域に対応して
開口を形成し、前記半導体基板に基板と同導電型不純物
をドープする工程と、前記開口部の基板をエツチングし
て溝を形成する工程と、次いで酸化膜を堆積し、全面エ
ツチングをして前記溝に埋設する工程と、トランジスタ
を形成する領域及びこれに隣接するフィールド領域にフ
ォトレジストマスクを形成する工程と、このフォトレジ
スト及び前記窒化NFマスクとしてキャパシタ領域外側
の酸化膜を底部に所望厚残してエツチング除去する工程
と、露出した基板側壁(基板を通導il!型不純物をド
ープする工程と、前記基板上の酸化膜、窒化膜を除去し
、前記キャパシタ領域の基板上面及び側面の溝に、絶縁
薄膜を介してキャパシタ電極を設ける工程と、しかる後
、キャパシタ領域に隣接する基板上面にMO8t−ラン
ジスタを形成する工程とを具備した事を特徴とする。
〔発明の効果〕
本発明によれば、キャパシタ溝はフィールド領域に形成
され、メモリセルの平面的な内耳面積を小さくしてもキ
ャパシタ容量を犬きくすることが出来、隣とのSi島に
形成されたメモリセルとは、フィールド深部の埋設酸化
膜により分離されるのでパンチスルー現象がS実に防止
される。
また、フィールド領域に溝を堀る前にドープした同導電
型不純物が、MOSトランジスタのチャネル幅方向端部
に形成され、基板が凸状てなっている事による電界集中
に帰因したコーナー叉伝を防止でき、良好な転送ゲート
特性を得る事ができる。
また、窒化膜をマスクとして、キャパシタ1頃の溝に埋
設された酸化膜をエツチングする様にしているので、核
工程における基板上面部のエツチング保護が確実となる
。しかもその際、窒化・1下には酸化膜を敷いており、
これが窒化膜に対して基板を有効に保護する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施声Jを図面を参照して詳述する。
第1図に])は本発明の一実施例のDELAMの平面囚
であり、rb)はA−A’、(C)はB−B’ 、 (
d)はC−C′断面図である。かかるメモリセルの製造
工稲を第2図(a)〜(ilに従い説明する。
先ず、p型シリコン基板(11)に熱酸化によりシリコ
ン酸比模(【2)を200Δ形成した俣、ストライプ状
のレジスト膜(13)パターンを形成する。この、レジ
スト膜(【3)をマスクとして酸化(g Q2)を通し
て例えばヒ素(A3)のイオン注入を行ないn型不純物
+6 (14)を形成する(第2図a〕。この0型層(
14)は表面用度がI X 10” 〜I X 10”
 / cm”程度(で設定すると良い。次にレジスト膜
([3)を除去した後、酸化膜(12)の上全面にシリ
コン窒化1莫(15)i−CV D形成する。熱酸化+
ffi (12)の貼り替えを行なってからシリコン窒
化膜(15)を形成してもよい。
この後h Jl常のフォトレジスト工程を用いて所望の
レジスト膜(16)パターンを形成し、レジストr4 
(16)をマスクとして下地のシリコン窒化膜(15)
酸化@ (12)を反応性イオンエツチング法(RIE
)を用いて異方的にエツチングする。この時、シリコン
窒化膜(15)のエツチングで酸化!(12)表面にポ
リマ一層が出来る時は、0冨プラズマアッシャ−を行な
えば良い。その後、少なくともシリコン窒化膜(15)
 、酸化膜(L2)をマスクとして開口部(17)全面
に例えばポロン(B)のイオン注入を行ない、口型不純
物層(18)を形成する(第2図b)。p型層(18)
の表面濃度は口型不純物層(14)より2桁8度低いl
Xl0” 〜lXl0”/cm”  程度がよい。この
p型層(18)はトランジスタを形成する時に素子分離
領域と接するチャネル領域コーナーにおける電界集中に
よる寄生チャネル効果を抑制させる。
次にレジスト膜(16)を除去し、シリコン窒化膜(1
5) 、 fQ化@ (12)をマスクとしてSi基板
(11)を例えば塩素を含む几IEでエツチングし、素
子分離領域に溝(19)を形成する。上記p型1 (1
8)は溝(19)上端のコーナーに残る。続いて所望に
よりイオン注入で溝(19)の底面にフィール反転防止
用に口型不純物層(20)を形成する。その表面濃度は
、lXl0I’ 〜5xI 9117cm”である。基
板11度が高げれば必ずしも形成しなくても良い(第2
図C)。
続いて、全面に化学的気相成長法(CVD)でシリコン
酸化膜(21)を厚さ1.0μm程度堆積し、溝(19
)を埋め込む。更に流動性膜、例えばフォトレジスト(
22)を塗布しく@2図d)、流動性* (22)と酸
fヒ+g (21)のエツチング速度がほぼ等しい(±
10%)条件で両者を凡IIEで連続エツチングする。
この状態が第2図(e)である。
次にSi島両端のフィールドを俊化膜を、夫々゛コ”の
字形に除去するため、基板上にストライプ状のレジスト
膜(23)パターンを形成し%溝の中の酸化膜(21)
を底部に300OA厚残してRIgでエツチングする(
第2図f)。この時、キャパシタを形成しf(い領域の
溝には酸化膜(21)は埋込まれたままである。第2図
げ)から判る様に、レジストj臭(23)パターン形成
時からシリコン窒化膜(1つは一部4出している。
従って、基板上面は、フィールドのシリコン酸化膜(2
1)のllLIg時にエツチングから保護される。
例えレジストが退行しても問題はない。シリコン窒化膜
は酸化膜のエツチングマスクに十分なるからである。シ
リコン窒化膜の代りにポリシリコンを用いる事も出来る
が、後でポリシリコンを除去する時に、同材料である基
板もエツチングされるので好ましくない。
次に、レジスト(23)を除去し、列えば減圧CVD(
LPCVD)法にヨって1例えばヒHガラス(As8G
)膜(25) 8全面に堆積し、1000℃、60分の
熱拡散を行ない、キャパシタを形成する溝の測面にn型
不純物層(26)を形成する(第2図g)。
このn型層(26)の表面濃度(ゴ%例えばlXl0I
?〜I Xi O” /cm” 8度にすれば良い。A
s5G堆償前には、予め自然酸化膜等を除去してS」基
板を露出させておく。
次に、ヒ素ガラス膜(25)を例えばNH,F等で除去
し1次にシリコン窒化膜(15)を例えば熱したリン酸
液でSi基板、酸化膜に対して選択的に除去し、更に、
基板を保護していた酸化膜(12)を例えばNH,F液
で除去する。その後%例えば850”Cの酸素雰囲気で
約100Aのキャパシタ酸化膜(27)を形成し、全面
にリンをドープした第1の多結晶シリコン膜を堆積し、
これをパターニングしてプレート成極(28)を形成す
る(第2図h)。
この電極(28)の加工には几IBを用いて垂直にエツ
チングしても良いし、30〜70度程度のテーパーをつ
けてエツチングしてもよい。
次に露出するキャパシタ酸化膜(27)を除去し、熱醒
化によりゲート酸化[(29)を形成し%第2の多結晶
シリコン膜(30)を堆積し、これをパターニングして
MOSトランジスタのゲート電極(30)を形成する。
そして例えばAsのイオン注入によりMOSトランジス
タのソース、ドレイン31.32を形成する(第2図1
)。
ここで、ゲート電極はDRANメモリセルのワード線で
、プレート電極(28)には全メモリセルについて共通
電位が与えられる。また、この後は、図示されないが、
全面にCVD酸化膜で覆い、これに必要なコンタクト孔
を開けてメモリセルのドレイン領域にワード線とは直交
する方向にビット線となるAI配線を配設してDRAM
が完成する。
この(屓に1本発明によれば、メモリセル間Fに伸びた
分離絶縁1漠によって、パンチスルーが防止され、デバ
イス特性、プロセス1言頌注の浸れたメモリの製法が提
供される。
尚、上記災施列では、マスクはシリコン酸化1莫。
シリコン窒化膜の2層でありたが%第2図(b)の工程
において、シリコン窒化膜(15)表面にCVD法でシ
リコン酸化膜を形成しておいてからレジスト膜(16)
を塗布する様にし、このシリコン酸化膜を(d)の工程
ま、で残すようにしてもよい。
また、キャパシタ絶縁llすは熱識化・漢としたが。
酸化;aと窒化膜の積層構造であってその表面を酸化し
たもの、シリコン以外の:CR化模或いは窒化膜のみの
もの等を用いることができる。
また電極材料として多結晶シリコンの他、M。
等の高融点金属あるいはそのシリサイドなどを用いる事
もできる。
その他事発明の主旨を逸脱しない範囲で埋々変形して実
施することができる。
【図面の簡単な説明】
第11yJ、第2図は本発明の一実施例を説明するため
の図、第3図は従来例の図である。 代理人 弁理士  則 近 憲 右 同     竹 花 喜久男 (C) 第  1 図 第  1 図 (C) 第  2 図 (の Ce) Cf) 第2図 CfL) (i) 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板表面に酸化膜を形成する工程と、前記
    半導体基板のキャパシタを形成する領域に逆導電型不純
    物をドープする工程と、前記酸化膜上に窒化膜を積層す
    る工程と、この窒化膜にフィールド領域に対応して開口
    を形成し、前記半導体基板に基板と同導電型不純物をド
    ープする工程と、前記開口部の板板をエッチングして溝
    を形成する工程と、次いで酸化膜を堆積し、全面エッチ
    ングをして前記溝に埋設する工程と、トランジスタを形
    成する領域及びこれに隣接するフィールド領域にフォト
    レジストマスクを形成する工程と、このフォトレジスト
    及び前記窒化膜をマスクとしてキャパシタ領域外側の溝
    に埋設された酸化膜を底部に所望厚残してエッチング除
    去する工程と、露出した基板側壁に基板と逆導電型不純
    物をドープする工程と、前記基板上の酸化膜、窒化膜を
    除去し、前記キャパシタ領域の基板上面及び側面の溝に
    、絶縁薄膜を介してキャパシタ電極を設ける工程と、し
    かる後、キャパシタ領域に隣接する基板上面にMOSト
    ランジスタを形成する工程とを具備した事を特徴とする
    半導体記憶装置の製造方法。
  2. (2)窒化膜上面に酸化膜を形成しておく事を特徴とす
    る前記特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置の製
    造方法。
  3. (3)溝底部に基板と同導電型不純物をドープする事を
    特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶
    装置の製造方法。
JP60274970A 1985-12-09 1985-12-09 半導体記憶装置の製造方法 Pending JPS62134963A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995415B2 (en) 2002-02-14 2006-02-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device and its manufacturing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6995415B2 (en) 2002-02-14 2006-02-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device and its manufacturing method

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