JPS62145864A - ダイナミツク型半導体記憶装置の記憶素子構造および製造方法 - Google Patents

ダイナミツク型半導体記憶装置の記憶素子構造および製造方法

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JPS62145864A
JPS62145864A JP60288723A JP28872385A JPS62145864A JP S62145864 A JPS62145864 A JP S62145864A JP 60288723 A JP60288723 A JP 60288723A JP 28872385 A JP28872385 A JP 28872385A JP S62145864 A JPS62145864 A JP S62145864A
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JP
Japan
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conductor
region
access transistor
semiconductor substrate
groove
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JP60288723A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Shimizu
俊行 清水
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NEC Corp
Original Assignee
NEC 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
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate

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  • 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〕 本発明はダイナミック型半導体装置の記憶素子構造、お
よびその製造方法に係シ、特に、トレンチ型蓄積キャパ
シタを有する高集積度のダイナミック型半導体記憶装置
の記憶素子構造およびその製造方法に関する。
〔従来技術〕
ダイナミック型半導体記憶装置にあっては、基板上に集
積される記憶素子密度の向上に対する絶えざる要請があ
り、しかも、半導体基板の面積増加は製品の歩留り低下
を紹くことから、各記憶素子、特に、蓄積キャパシタの
面積低下が望まれておシ、かかる要望に対し、いわゆる
トレンチ型蓄積キャパシタが提案された( Inter
nationalElecton Devices M
eeting、 1982年版TechnicalDi
gest Ir806頁乃至808頁)。このトレンチ
型蓄積キャパシタは、第2図に示されているように、P
型の半導体基板1の表面に開口する溝を形成し、波溝の
内壁にN型の不純物を導入する。このN型の不純物領域
2に沿って絶縁膜を被着し。
溝をポリシリコンで埋め、蓄積キャパシタ4t−構成す
る。しかしながら、かかるトレンチ型蓄積キャパシタ4
は、電荷の蓄積される不純物領域2が基板1の内部深く
延在しているので、2線等の放射線を受けて基板1内に
キャリアが発生すると。
不純物領域2に蓄積されている電荷を消滅させ。
ソフトエラーが生じ易いうえ、記憶素子の密度を向上さ
せると、不純物領域2間にパンチスルー現象が生じ、蓄
積している電荷を消失するという欠点があった。
そこで、第3図に示されているように半導体基板1に溝
を形成し、波溝の内壁部に基板と同一導電型の高不純物
領域5を形成し、該高不純物領域5に絶縁膜6を被着す
る。溝内にはポリシリコンの導電体7を充填すると共に
基板表面から突出させ、これを半導体基板lの表面部に
形成されたアクセストランジスタ8の一方のソース/ド
レイン領域9に接触させていた(特開昭59−8276
1号参照)。この記憶セルは第4図に示されているよう
に、蓄積キャパシタlOとアクセストランジスタ8とが
交互に配置され、アクセストランジスタ8のゲー)t−
兼ねるワード線11が蓄積キャパシタ10を越えて延在
している。
〔発明の解決しようとする問題点〕
上記特開昭59−82761号公報に開示されている記
憶素子は、ポリシリコン7側に電荷が蓄積されるのでソ
フトエラー等の問題は生じにくいものの、導電体7とア
クセストランジスタ8の一方のソース/ドレイン領域と
が基板1の表面上で接続されているので、該接続形成に
面積を要し、各記憶素子の占める面積が大きくなるとい
う問題点が大きくなるという問題点があり、加えて、導
電体7が基板表面から突出しているので、導電体7t−
被う保論膜表面に凹凸が生じ、該保護膜にコン夛りト孔
等を穿設するとき、ホトレジスト工程における解像度が
低下し、デザインルールの微細化が図〕にくいという問
題点もあうた。さらに、ワード線11は交互に配置され
ている蓄積キャパシタ10上を延在しているので、記憶
素子の集積度を向上させ、あわせてワード線110線幅
も減少すると、蓄積キャパシタ10上に形成される段差
部で断線が生じ易すくなシ、記憶装置の信頼性が低下す
るという問題点があった。
[問題点全解決するための手段] 本発明は上記問題点に鑑み、その第1発明にあっては蓄
積キャパシタの一方の電極を構成する導体の上端1−、
半導体基板表面よ)内方に位置させ、これをアクセスト
ランジスタの一方のソース/ドレイン領域に接続し、基
板表面を平坦化したことを要旨としてお夛、第2発明に
あっては、溝の開口近傍をマスク層で被い溝の壁面に絶
縁膜と導体とを順次積層し、続く工程では、マスク層を
除去して、露出された溝の壁面に基板と反対導電型の不
純物領域を形成し、基板表面より内万に位置する導体上
面を前記不純物領域を介してアクセストランジスタの一
方のソース/ドレイン領域に接続することを要旨として
いる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す図であシ、20は約1
0”all”のボロン濃度を有する高不純物濃度シリコ
ン22に約1016cIr”のボロン濃度を有する低不
純物濃度の低不純物濃度シリコン21をエピタキシャル
成長させた半導体基板であり、この基板20には高不純
物濃度シリコン22に達する溝23が形成されている。
この溝23の開口近傍を除く壁部には、容量絶縁膜24
が約100乃至200人成長させられておシ、残シの空
間はN型不純物、例えば、リンの導入されたポリシリコ
ンの導体25が充填されている。導体25の上端部は酸
化され保護膜26全形成し、該保護膜26は記憶素子間
を分離する二酸化シリコン層27に連続している。容量
絶縁膜24上方の溝23側壁にはN型の不純物、例えば
、リンが導入され不純物領域28を形成しておシ、該不
純物領域28は基板210表面部に形成きれたアクセス
トランジスタ29の一方のソース/ドレイン領域30に
接続されている。その結果、導体25は不純物領域28
を介してソース/ドレイン領域30に接続されている。
続いて、上記一実施例の製造方法を第5図(11J乃至
th)全参照しつつ説明すれば以下の通夛である。
まず、第5図(a)に示されているように基板20の低
不純物濃度シリコン21に溝41k”形成し、波溝41
の壁部と基板20表面とに順次約500人の二酸化シリ
コン膜42.約1000人の窒化シリコン膜43再び5
00人の二酸化シリコン膜44およびポリシリコン膜4
5を順次積層する。
続く工程では、(第5図の)参照)溝41内のポリシリ
コン膜45を残して基板20表面からポリシリコン膜4
5を除去し、溝41内のポリシリコン膜45は酸化され
て素子間分離の絶縁層27になる。基板の表面からポリ
シリコン膜45を除去するには、公知のフォトエツチン
グを使用してもよいが、溝41内のポリシリコン膜45
は厚く、かつ溝41が微細でエツチングされにくいこと
から、バターニングtせず直接ポリシリコン膜45をエ
ッチャントにさらしても基板表面のポリシリコン膜45
のみ除去可能である。以下に、二酸化シリコン膜1に8
i02膜、窒化シリコン膜k 8 i 3N4膜と表し
説明を続ける。
衆知のフォトエツチング技術を用いて5i01膜42、
Si3N4膜43,5i02膜44の所望の領域を選択
的にエツチング除去し、残った5iO1膜42゜44 
e 818N4膜43.素子分離用絶縁層27全マスク
に低不純物濃度シリコン21に第1溝46を形成する(
第1溝形成)。第1溝46の好ましい深さは1〃惰程度
である。又当該溝46の底部は少なくとも高不純物濃度
シリコン22に達しない様に設ける必要がある。当該第
1溝46の形成は例えば反応性イオンエツチング法を用
いれば容易に形成できる。
次に、第5図(C)に示すように第1溝46内壁及びウ
ェーハ全面に8 i 3N4膜を形成した後反応性イオ
ンエツチング法によ#)第1溝46底面のS i lN
4膜全除去し、第1溝46の開口近傍側壁にのみS8i
、N4膜47を残す。この8i3N4膜47は特許請求
範囲中のマスク層を構成してお夛、このマスク層として
8i02i用いるこ、とも出来る。次に当該第1溝46
底部の低不純物濃度シリコン21および高不純物濃度シ
リコン22を反応性Aオンエツチング法によりエッチン
グ除去し、第2溝481’形成する。これら第1溝46
と第2溝48とは全体として溝23を構成する。当該第
2溝48の深さは自由であるが、好ましい本笑施例では
3〜5μ恒程度である。尚当該工程で重要な点は第1溝
46側壁の8i、N4膜47がエツチングにより除去さ
れずに残ることである。当該工程では第1溝46の内壁
に5isNa膜47會設けたが当該溝46内壁をいった
ん熱酸化1sio、膜を形成した後に8i3N4膜を重
畳しても良い。
次に第2溝48内に容量絶縁膜24を形成する(第5図
(d)参照)。
容量絶縁膜24はシリコン基板20會熱酸化したsio
、膜を用いるのが好ましく、8i04膜上に8isN4
膜を積層した構造の膜を用いても良い。当該容量絶縁膜
24の膜厚は8i0z換算で10θ〜200人設けられ
るのが好ましい。
次に第1溝46.第2#I48内および半導体基板20
の表面にn型導電性を有するポリシリコン膜を設け、続
いてシリコン基板2oの表面に設けられたポリシリコン
膜を除去することによりal溝46および第2溝48内
にのみポリシリコン導体25を埋め込む。当該工程で溝
46.48に容易にポリシリコンを埋め込むためには溝
開口寸法の半分以上の膜厚となるポリシリコン膜を形成
することが重要であ)1例えば、溝開口寸法が1μ漢程
度である場合には0.6〜0.7μ惧程度の厚さのポリ
シリコン膜を設ければ溝内をポリシリコン膜で埋めるこ
とができる。
次に第5図に示されているように第1溝46側壁に残っ
ている8 i SN4膜47を選択的にエツチング除去
し、コンタクト孔50を開口する。8 i sNaNa
IO3ツチングの際ポリシリコン導体25上の8kOx
をエツチング除去すれば良い。
次に第1溝46側壁にn型導電性不純物領域28を形成
した後に、再びn型導電性を有するポリシリコン膜を溝
46内部及び基板表面に形成し、基板表面に設けられた
ポリシリコン膜を除去することにより溝46内部をポリ
シリコン導体25で完全に埋め込む。この工程によ)基
板の不純物領域28と溝46内のポリシリコン導体25
とは溝46の側壁において電気的に接続されることにな
る。
次に第5図(f)に示されているように、溝内のポリシ
リコン導体25の表面を酸化し、厚い絶縁酸化膜52t
−形成する。この時絶縁酸化膜52の表面が基板200
表面と同じ高さとなる様にするために、予めポリシリコ
ン導体49の表面を半導体表面よりも2000〜400
0λ程度凹ませておくのが好ましい。絶縁酸化膜52の
好ましい厚さは30001 以上である。
次に第5図Qに示されているように基板表面の8i、N
4膜43.及び8i0.膜42を除去し、シリコン基板
表面を現わした後、衆知のプロセスによアクセストラン
ジスタ29用のM08FETtl−形成する。この際M
O8FETのドレイン30が不純物領域28と電気的に
接続される様にする必要がある。
次にI!5図の)に示されているように層間絶縁膜53
を形成し、コンタクト孔54を開口しアルミニウムで配
線を行なう。このアルミニウム配線54はDRAM の
ビット線(又はディジット線)として機能する。
斯の如くに、平坦性の良いセル面積の小さいDRAMが
形成される。
[効果] 以上説明してきたように、l!1発明によれば、蓄積キ
ャパシタの一方の電極を構成する導体の上端1−、半導
体基板表面より内方に位置させたので。
半導体基板の表面を被う絶縁層の表面が平坦になシ、解
像度の向上および蓄積キャパシタ上方の絶縁層上に配線
を被しても断線が生じないという効果が得られる。さら
に、アクセストランジスタと蓄積キャパシタとを半導体
基板内で接続したので。
各記憶素子が基板に占める面積が減少し、集積度の向上
を図れるという効果が得られる。
加えて、第2発明によれば、半導体基板に形成された溝
の開口近傍をマスク層で被い、蓄積中ヤパシタを完成さ
せた後、マスク層を除去して、不純物領域全形成したの
で、半導体基板内部でアクセストランジスタと蓄積キャ
パシタとの接続が行なえるうえ、溝内の導体上端位置を
調整することにより、基板上の絶縁層を平坦化できると
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1発明の一実施例を示す断面図、第2図は従
来例の断面図%第3図は他の従来例の断面図、第4図は
他の従来例の平面図、第5図(a)乃至Φ)は第2発明
の一実施例を示す工程図である。 20・・・・・・半導体基板、22・・・・・・高濃度
不純物領域、23・・・・・・溝、24・・・・・・絶
縁膜、25・・・・・・導体、29・・・・・・アクセ
ストランジスタ、30・・・・・・ソース/ドレイン領
域、47・・・・・・マスク層、53・・・・・・表面
絶縁層。 (C) cd−フ (f) (eノ ーIl+  L  VM

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板表面部に形成された第2
    導電型のソース/ドレイン領域と該ソース/ドレイン領
    域間に介在するチャネル領域に絶縁膜を介して対向する
    アクセストランジスタと、前記半導体基板の表面に開口
    する溝の壁面に沿って形成される第1導電型の高不純物
    濃度領域と該高不純物濃度領域に順次積層された絶縁膜
    および導体とを有する蓄積キャパシタと、前記アクセス
    トランジスタのゲートおよび蓄積キャパシタの絶縁膜を
    被う表面絶縁層とを含むダイナミック型半導体記憶装置
    の記憶素子構造において、前記蓄積キャパシタの導体の
    上端を半導体基板の表面より内方に位置させ該導体の上
    端をアクセストランジスタのソース/ドレイン領域の一
    方に接続すると共に、表面絶縁層を溝内に延在させ前記
    導体の上端を被ったことを特徴とするダイナミック型半
    導体記憶装置の記憶素子構造。
  2. (2)高濃度層上に低濃度層を重畳した第1導電型の半
    導体基板に底面が低濃度層内に位置する溝を設け該溝の
    側壁にマスク層を形成する工程と、前記溝を深めその底
    面を高濃度層内に至らしめる工程と、前記マスク層に被
    われていない溝の壁面に絶縁膜と導体とを順次積層する
    工程と、前記マスク層を除去し露出された溝の側壁の少
    くとも一部に第2導電型の不純物領域を形成すると共に
    、該不純物領域を前記導体に接続する工程と、導体の上
    面を半導体基板の表面より内方に位置させると共に導体
    の上面を保護膜で被う工程と、半導体基板の表面部に第
    2導電型のソース/ドレイン領域と該ソース/ドレイン
    領域間のチャンネル領域に絶縁膜を介して対向するゲー
    トとを有するアクセストランジスタを形成し一方のソー
    ス/ドレイン領域を前記不純物領域に接触させる工程と
    、アクセストランジスタのゲートと保護膜とを絶縁層で
    被う工程とを含むダイナミック型半導体装置の記憶素子
    製造方法。
JP60288723A 1985-12-20 1985-12-20 ダイナミツク型半導体記憶装置の記憶素子構造および製造方法 Pending JPS62145864A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63132471A (ja) * 1986-11-21 1988-06-04 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
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