JPS62188264A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS62188264A
JPS62188264A JP61030021A JP3002186A JPS62188264A JP S62188264 A JPS62188264 A JP S62188264A JP 61030021 A JP61030021 A JP 61030021A JP 3002186 A JP3002186 A JP 3002186A JP S62188264 A JPS62188264 A JP S62188264A
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JP
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groove
conductivity type
impurity layer
semiconductor substrate
insulating film
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JP61030021A
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Kunio Nakamura
中村 邦雄
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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〕 本発明は半導体装置に関し、特に半導体記憶装置を含む
半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
均一性、再現性等の問題がある為に、従来は実験用サン
プルあるいはほんの一部の半導体製品の製造にしか使わ
れなかった方法が、最近では微細加工技術や各種の製造
装置の進歩・発展によって、種々の量産品に幅広く利用
されるようになって来ている。そのような方法の中の一
つに、半導体基板の表面から所定の深さまで溝を設けて
、そこにいわゆる溝キャパシタを形成することによって
高密度の半導体装置、特に高記憶密度の半導体記憶装置
を実現するというものがある。
第7図は従来の半導体記憶装置の一例の断面図である。
この半導体記憶装置は、一導電型の半導体基板22の表
面から所定の深さまで溝を設け、その傷と半導体基板2
2の一部との表面を覆うように誘電体膜23を設け、こ
の誘電体膜23を介して溝含埋込む姿態に容量電極24
を設け、容量電極24と半導体基板22の一部及び溝の
表面とが誘電体膜23を介していわゆる7f4キヤパシ
タをl1tl、、また、半導体基板22の表面に反対導
電型領域のソース27とドレイン・28とを設置・す、
ソース27とドしイン28とに挾まれた半導体基板22
の表面、ヒにゲート絶縁膜25を介してワード線26を
設け、ワード線26をゲートとする絶縁ゲー)・型電界
効果)・ランジスタのソース27と講キャパシタとを容
量型ai24に対向する半導体基板22の一部及び渦の
表面で接続して記憶セルを構成し7、更に、半導体基板
22の表面に一導電型高不純物濃度の素子の分離領域2
1を設け、絶縁ゲート型電界効果トラ〉・ジスタと溝キ
ャパシタの上部に絶縁層29を介してビット線30を設
け、このビット線30と絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタのドレイン28とを接続した構造となっていた。こ
こで、素子の分離領域21の上の絶縁層29を厚くする
為に、従来はLOCO9等の方法によってその部分の絶
縁層を形成していた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の半導体装置は、一導電型の半導体基板に
溝キャパシタと素子の分離領域とを全く独立に形成して
いるので、製造工程が複雑でしかも素子の分離領域の占
る面積の割合いが大きくなるという欠点がある。特に、
素子の分離領域の上部の絶縁層をLOCO3によって形
成する場合には、素子と分離領域との境界部分の絶縁層
の厚さがなだらかに変化するようになるので、余分な面
積を必要とするようになる。
このように従来の半導体装置は、より高密度を要求され
るさらに大規模な半導体集積回路の実現には不利な面が
あった。
本発明の目的は、製造工程が簡単でしかも素子の分離領
域の占める割合いが小さく面積の利用効率が良い半導体
装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は、高濃度不純物を含有する一導電
型の半導体基板上に一導電型の低濃度不純物層を設け、
一導電型の該低濃度不純物層表面から一導電型の前記半
導体基板に至る溝を設け、該講の一部の表面に絶縁膜を
設け、該絶縁膜を介して前記溝の一部を埋込む姿態に導
電性物質層を設け、前記溝の一部を除く前記溝の他の部
分に絶縁物層を設け、前記溝の一部の表面に設けられた
前記絶縁膜を誘電体膜とし、前記導電性物質層を容量電
極として成る。
【実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の平面
図、第2図は第1図のA−A線断面図、第3図は第1図
のB−B線断面図、第4図は第1図のC−C線断面図で
ある。
第1図に示すように、この実施例の半導体記憶装置は、
高濃度不純物を含有する一導電型の半導体基板(例えば
不純物濃度が1018〜10′9原子/′cm’)の上
の一導電型の低濃度不純物層(例えば不順濃度が10”
〜1016原子/C1,l’ )の表面から半導体基板
に至る渦4を格子状に設けて溝の測面4dによって囲ま
れた半導体基板及びその上の低濃度不純物層とが重なっ
た島状部分を行列に配置し、溝4を列に沿って容量電極
共通線4bの幅で導電性物質層(例えば多結晶シリコン
等〉によって表面に形成した誘電体膜を介して溝を埋込
む姿態に充填しこれを容量電極4aとし、容量電極4a
が埋込まれた溝の部分を除いて涌の他の部分に絶縁層4
c(例えばCVD5iO□の層)を設けて素子の分離領
域とし、渦の側面4dに囲まれた島状の低濃度不純物層
の表面にソース7e及び7rとドレイン8を設け、ソー
ス7e及び7rとドレイン8とで挟まれた島状の低濃度
不純物領域の上にゲーI・絶縁膜を介してワード線6e
及び6rを設け、トレイン8を共通としワード線6e及
び6rをゲートとする絶縁ゲート型電界効果トランジス
タを一つの島に2個形成し、更に、ドレイン開化部8a
を行ごとに接続したビット線10を絶縁デー1〜型電界
効果1−ランジスタ及び溝キヤパシタ上に絶縁層例えば
CVD5iO□の層を介して形成した構造をしている。
第2図に示すように、第1図のA−A線断面がら見たこ
の半導体記憶装置は、高濃度不純物を含有する一導電型
の半導体基板1(例えば不純物濃度が1018〜101
9原子/cm’ )の上の一導電型の低濃度不純物層2
(例えば不純物濃度が1Q15〜10′6原子/C11
’ )の表面がら半導体基板1に至る溝を設け、誘電体
膜31及び3rを介して溝を埋込む姿態に容量電極4a
及び容量電極共通線4bを設け、また、満キャパシタの
間に挟まれた低濃度不純物層2の表面にソース7g及び
7rとドレイン8とを設け、ソース7e及び7rとドレ
イン8とに挟まれた低濃度不純物層2の上にグー1〜絶
縁膜5e及び5r(例えば5i02の膜)を介してワー
ド線6e及び6rを設け、更に、絶縁層9(例えばS:
02の層)を介してビット線10を設けてこれをドレイ
ン開孔部8aを介してドレイン8と接続した構造をして
いる。従って、この半導体記憶装置では、高濃度不純物
を含有する一導電型の半導体基板1によって、湧キャパ
シタが容量電極4a及び容量電極共通線4bを共通とし
て、誘電体膜3gを介して低濃度不純物層2の表面とで
形成される渦に対して左側の溝キャパシタと誘電体膜3
rを介して低濃度不純物層2の表面とで形成される溝に
対して右側の溝キャパシタとに分離され、左側の溝キャ
パシタはワード線6eをゲートとする絶縁ゲート型電界
効果トランジスタとで記憶セル1個を構成し、また右側
の溝キャパシタはワード線6rをゲートとする絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタとで記憶セル1個を構成する
すなわち、溝を挟んで1対の記憶セルが左右に形成出来
ると共に溝キャパシタの半導体基板1に接する部分によ
って素子分離もなされる。
また、第3図に示すように、第1図のB−B線断面から
見たこの半導体記憶装置は、低濃度不純物層2の表面か
ら半導体基板1に至る溝を埋込む姿態に絶縁層4cを設
け、絶縁層4cに挟まれた低濃度不純物層2の上にゲー
ト絶縁膜51を設け、絶縁層4c及びゲート絶縁膜5!
の上にワード線6eを設け、更に、ワード線61の上に
絶縁層9を介してビ・ソト線1oを設けた構造をしてい
る。
従って、このB−B線断面で見ると、素子間の分離が溝
に埋込まれた絶縁JPf4cによってなされているので
、溝キャパシタとは充填物が異なるだけで、溝の部分は
共通に形成され、しがちLOGO8のように絶縁膜の厚
さがなだらかに変化する部分がなくなり、従来のものよ
り製造工程が簡単で面積の利用効率が高い半導体記憶装
置の実現が可能となる。ここで、低濃度不純物層2の絶
縁層4Cと接している表面は、P型の低濃度不純物層の
場合には、反転層が出来易いので、通常、ここに低濃度
不純物層2と同一導電型の高濃度不純物層を設ける。ま
た、溝内の絶縁Ni4cの代りに、溝の表面にゲート絶
縁膜を設けて、このゲート絶縁膜を介して導電性物質層
を溝を埋込む姿態に形成し、これをワード線6eと接続
しても良い。この場りには、低濃度不純物層2の側面も
絶縁ゲーI・型電界効果トランジスタとして利用するこ
とになる。勿論、このときにはソースとドレインを低濃
度不純物層2の側面にもそれぞれ設けることが望ましい
更に、第1図のC−C線断面から見たこの半導体記憶装
置は、第4図に示すように、低濃度不純物層2の表面か
ら半導体基板1に至る溝を埋込む姿態に絶縁層4Cを設
け、絶縁層4Cに挟まれた低濃度不純物層2の表面に低
濃度不純物層2とは反対導電型の高濃度不純物領域のド
レイン8を設け、さらにその上部にドレイン開孔部8a
を除き絶縁膜9を設け、さらにその上部にドレイン開孔
部8aを通じてドレイン8と接続したピッI・線10を
設けた構造をしている。従って、B−B線断面と同じよ
うに、素子間の分離が溝に埋込まれた絶縁層4cによっ
てなされている。また、絶縁層4Cと接している低濃度
不純物層2の表面には反転防止用の同一導電型の高濃度
不純物層を設けても良いし、あるいは反対導電型の高濃
度不純物層を設けこれをドレインとしても良い。勿論、
このトレインを設ける場合には溝の側面をも絶縁ゲート
型電界効果トランジスト 次に、湧キャパシタの部分を中心に本実施例の製造方法
について説明する。
第5図(a)〜(c)は本発明の一実施例の製造方法を
説明するための工程順に示した半導体チップの断面図で
ある。
第5図(a>に示すように、先ず、高濃度不純物を含有
する一導電型の半導体基板1(例えば不純物濃度がI 
Q 18〜1 o 19原子/cm’ )の上の一導電
型の低濃度不純物層2(例えば不純物濃度が1015〜
10′6原子/C113)の表面に絶縁lN111(例
えば5i02の膜)を介してレジスト材12を設け、こ
のレジスタ材12を写真蝕刻法等を用いて所定のパター
ンに形成し、このレジスト材12をマスクとして絶縁膜
11の所定の部分を除去し、更にこれらの絶縁膜11及
びレジスト材12をマスクとして低濃度不純物層12の
表面から半導体基板11に至る溝4を形成する。
次に、レジス1−材12及び絶縁膜11を除去し、第5
図(b)に示すように、溝4の表面及び低濃度不純物層
2の表面に誘電体膜3e及び3rを設け、その誘電体膜
3e及び3rを介して導電性物質層13(例えば多結晶
シリコン層)を設ける。
次に、第5図(C)に示すように、導電性物質層13を
所定の部分を残して除去し、容量電極4aと容量電極共
通線4bとを形成する6最後に、ワード線6e及び6r
をゲートとする絶縁ゲート型電界効果トランジスタとそ
のドレイン8とドレイン開孔部8aで接続したビット線
10を形成すれば、第2図に示す本発明の一実施例の半
導体記憶装置ができる7 第6図は本発明の第2の実施例の半導体記憶装置の断面
図である。
この第、2の実施例の半導体記憶装置は、一導電型の低
濃度不純物層2の表面から高濃度不純物を含有する一導
電型の半導体基板1に至る溝に形成された溝キャパシタ
の低濃度不純物層2の誘電体膜31及び3rに接する表
面に反対導電型領域14e及び14rを設けている。こ
れは、低濃度不純物層2がN型不純物層である場合や、
P型不純物層の場合でも比較的濃度が高くて誘電体膜3
1及び3rに接する低濃度不純物層2の表面に反転層が
出来にくい場合には必要である。
以上のように、本実施例では、溝を格子状に設けて、そ
の渦により囲まれた一導電型の低濃度不純物層の表面に
絶縁ゲート型電界効果トランジスタを設けることにより
、半導体記憶装置を構成しているが、必ずしも溝を格子
状に設けて絶縁ゲーi・型電界効果トランジスタを囲む
必要は無く、また、講により囲まれた島状の領域1つあ
たり記憶セルが2個である必要もなく、1個でもあるい
は可能であればもっと増しても良いことは自明である。
更に、本発明の実施例では、溝の断面形状がU字形にな
っているが、これに限るものではなく、7字形でもある
いはU字形と7字形を組合せたり重ねなりした形状でも
あるいは他の形でも良いことも自明である。
1発明の効果〕 以上説明したように本発明は、高濃度不純物を含有する
一導電型の半導体基板上に設けられた一導電型の低濃度
不純物層の表面から半導体基板に至る溝を設け、この溝
を溝キャパシタ乃至素子の分離領域として利用すること
により、素子間分離領域の占める割合いが小さく面積の
利用効率が良い高密度の半導体装置が提供出ることは勿
論、溝キャパシタも素子の分離領域も共通の溝に充填物
を変えるだけで形成出来るので、製造工程が簡争になる
という効果もある。
特に、湧キャパシタそのものが、高濃度不純物を含有す
る一導電型の半導体基板によって素子の分離領域をも兼
ねているところが、面積の利用効率を最も効果的に高め
ている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の平面
図、第2図は第1図のA −A線断面図、第3図は第1
図のB−B線断面図、第4図は第1図のC−CvA断面
図、第5図(a)〜(C)は本発明の第1の実施例の製
造方法を説明するための工程順に示した半導体チップの
断面図、第6図は本発明の第2の実施例の半導体記憶装
置の断面図、第7図は従来の半導体記憶装置の一例の断
面図である、 1・・・半導体基板、2・・・低濃度不純物層、3/。 3r・・・誘電体膜、4・・・溝、4a・・・容量電極
、4b・・・容量電極共通線、4c・・・絶縁層、4d
・・・溝の側面、5e、5r・・・ゲート絶縁膜、6e
、6r・・・ワード線、7!!、7r・・・ソース、8
・・・ドレイン、8a・・・ドレイン開孔部、9・・・
絶縁層、10・・・ビット線、]1・・・絶縁膜、12
・・・レジスト材、13・・・導電性物質層、14j’
、14r・・・反対導電型領域、21・・・分離領域、
22・・・半導体基板、23・・・誘電体膜、24・・
・容量型部、25−・・ゲート絶縁膜、26・・・ワー
ド線、27・・・ソース、28・・・ドレイン、29・
・・絶縁層、30・・・ビット線。 竿2 図 第 3 図 茅令図 (aン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  高濃度不純物を含有する一導電型の半導体基板上に一
    導電型の低濃度不純物層を設け、一導電型の該低濃度不
    純物層表面から一導電型の前記半導体基板に至る溝を設
    け、該溝の一部の表面に絶縁膜を設け、該絶縁膜を介し
    て前記溝の一部を埋込む姿態に導電性物質層を設け、前
    記溝の一部を除く前記溝の他の部分に絶縁物層を設け、
    前記溝の一部の表面に設けられた前記絶縁膜を誘電体膜
    とし、前記導電性物質層を容量電極とすることを特徴と
    する半導体装置。
JP61030021A 1986-02-13 1986-02-13 半導体装置 Expired - Lifetime JPH0738418B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5155612A (en) * 1989-06-09 1992-10-13 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device with light shield

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59117258A (ja) * 1982-12-24 1984-07-06 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法

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