JPS62208660A - ダイナミツクランダムアクセスメモリ - Google Patents
ダイナミツクランダムアクセスメモリInfo
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- JPS62208660A JPS62208660A JP61045823A JP4582386A JPS62208660A JP S62208660 A JPS62208660 A JP S62208660A JP 61045823 A JP61045823 A JP 61045823A JP 4582386 A JP4582386 A JP 4582386A JP S62208660 A JPS62208660 A JP S62208660A
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- capacitor
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- Granted
Links
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔目 次〕
1111要
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする問題点
問題点を解決するための手段
作用
実施例
実施例の模式図(第1図)
製造方法例の工程図(第2図)
従来構造例の模式図(第3図)
発明の効果
〔1既 要〕
i・レンチキャパシタを有するダイナミックランダムア
クセスメモリ (以下略してDRAMと記ず)セルにお
いて、蓄積キャパシタを、半導体基体に形成したトレン
チの内壁面にキャリアがトンネル現象でj@過し得る厚
さの絶縁層を介して被着した基体と同導電型の高不純1
)η膿四を有゛づる第1の】n電層を文、I同型+Ii
とし、該第1Q);、す′電層とt’j r間に誘電体
層を介して該l・レンチ内tこ哩込んだ第2の導電層を
蓄積電極として構成する。
クセスメモリ (以下略してDRAMと記ず)セルにお
いて、蓄積キャパシタを、半導体基体に形成したトレン
チの内壁面にキャリアがトンネル現象でj@過し得る厚
さの絶縁層を介して被着した基体と同導電型の高不純1
)η膿四を有゛づる第1の】n電層を文、I同型+Ii
とし、該第1Q);、す′電層とt’j r間に誘電体
層を介して該l・レンチ内tこ哩込んだ第2の導電層を
蓄積電極として構成する。
これによって形成に際して、第1の導電層から基体に不
純物が拡散して該第1の導電層の不純物濃度が減少する
のを抑止して、キャパシタの蓄積容量の減少を防く。
純物が拡散して該第1の導電層の不純物濃度が減少する
のを抑止して、キャパシタの蓄積容量の減少を防く。
本発明は高集積、高性能のDRAMセルの構造に閏する
。
。
1−レンチキャパシタはキャパシタ部力蟹り体向(溝状
)に構成されたMO5構造で、256にヒラillRA
Mまで一般的に用いられてきたプレーナ型セルに比べて
、実効的なキャパシタ面積を広(とることができるため
、小型で大きなn+積容量か得られる特徴がある。
)に構成されたMO5構造で、256にヒラillRA
Mまで一般的に用いられてきたプレーナ型セルに比べて
、実効的なキャパシタ面積を広(とることができるため
、小型で大きなn+積容量か得られる特徴がある。
然しなから、トレンチキャパシタは以1・に説明する問
題点を有し、更に小型で蓄積電けが人きく、高iJi
!+冒ししでもパンチスルーが起こらない構造か要望さ
れろ。
題点を有し、更に小型で蓄積電けが人きく、高iJi
!+冒ししでもパンチスルーが起こらない構造か要望さ
れろ。
〔従来の技ftj ’J
第3図はトレンチキャパシタセルの従来例を示す模式側
1折血図である。
1折血図である。
図において、51は゛1先導体基板でp型珪素(p−5
i)ノ、ζ板、52はセル領域を画定するフィールド絶
縁層で二酸化珪素(Sin□)層、53は蓄積電極で反
転層を形成する電子、54は誘電体層、55ば多結晶珪
素(ポリSi)層よりなるレルプL・−1・(対向電極
)で、反転層53、誘電体層54、セルプレーI・55
にまり蓄積キャパシタが構成される。
i)ノ、ζ板、52はセル領域を画定するフィールド絶
縁層で二酸化珪素(Sin□)層、53は蓄積電極で反
転層を形成する電子、54は誘電体層、55ば多結晶珪
素(ポリSi)層よりなるレルプL・−1・(対向電極
)で、反転層53、誘電体層54、セルプレーI・55
にまり蓄積キャパシタが構成される。
5 G 4;t ’7” l・k’a M R5,5
’NJホ’J Siヨリ1.; ルワF線、58へ、5
8Bは高濃度不純物導入領域でn゛型ソース/ドレイン
領域である。該ソース/ドレインiiJ’i J!Ii
58八、58Bと、ワード線57をゲートとじて旧S
トランジスタ(FET)が(ト1成される。
’NJホ’J Siヨリ1.; ルワF線、58へ、5
8Bは高濃度不純物導入領域でn゛型ソース/ドレイン
領域である。該ソース/ドレインiiJ’i J!Ii
58八、58Bと、ワード線57をゲートとじて旧S
トランジスタ(FET)が(ト1成される。
イして、ソース/ドレイン領域58A と:1ンタクト
し、目つ基板」二においてワード線57と垂直方向に、
(列えばアルζニー1”〕J、(八1)、1、す/I′
るヒノ]・キ万柿9が形成される。
し、目つ基板」二においてワード線57と垂直方向に、
(列えばアルζニー1”〕J、(八1)、1、す/I′
るヒノ]・キ万柿9が形成される。
この場合、Wj 4+jキヤパユ゛ツタと旧S + 、
:’、 ;/ノスタとの接続し1、ソース/ドレイン領
域5))Rと)一転層53間で行われ、従って基板側の
反転層53が情(■電荷を蓄積するNi積電極となる。
:’、 ;/ノスタとの接続し1、ソース/ドレイン領
域5))Rと)一転層53間で行われ、従って基板側の
反転層53が情(■電荷を蓄積するNi積電極となる。
該llRAMセルは図の右側に示されるように、近傍部
に隣接セルの蓄積キャパシタがフィールド絶縁膜52を
隔てて形成されている。点線は基板内に拡がった空乏層
の先端を表し、同図には隣接するキャパシタ同士がパン
チスルーを起こしている状態が示されている。
に隣接セルの蓄積キャパシタがフィールド絶縁膜52を
隔てて形成されている。点線は基板内に拡がった空乏層
の先端を表し、同図には隣接するキャパシタ同士がパン
チスルーを起こしている状態が示されている。
このような従来のトレンチキャパシタセルは、プレーナ
型のセルに比べ高集積化にfi利ではあるが、以下に示
す。1−・)な欠点を有シフ゛(いた。
型のセルに比べ高集積化にfi利ではあるが、以下に示
す。1−・)な欠点を有シフ゛(いた。
(D 書込み電圧のIR失
蓄積キャパシタはトレンチ内に形成されたMO3構造の
反転層53とセルプレート55間の容量を用いるため、
セルプレート55の電圧に対して反転層53を形成する
ための閾値電圧分だけ低−ドした電圧ま−(L、か書込
めないので、電源電圧が有効に利用されない。
反転層53とセルプレート55間の容量を用いるため、
セルプレート55の電圧に対して反転層53を形成する
ための閾値電圧分だけ低−ドした電圧ま−(L、か書込
めないので、電源電圧が有効に利用されない。
■ キャパシタ間のパンチスルー
−1−起電圧損失を小さくするためには、基板の不純物
濃度を低くしな4Jればならないか、低過ぎると図示の
ように空乏層の拡がりによって隣接セルのl・レンチキ
ャパシタとの間でパンチスルーを起ごし、キャパシタ間
が電気的に結合して蓄積情報の信頼度が)艮なねれる。
濃度を低くしな4Jればならないか、低過ぎると図示の
ように空乏層の拡がりによって隣接セルのl・レンチキ
ャパシタとの間でパンチスルーを起ごし、キャパシタ間
が電気的に結合して蓄積情報の信頼度が)艮なねれる。
また、ト1/ンチ内の表面に沿って基板と逆導電型の領
域を形成する、いわゆるII i −Cキャパシタの構
酌にずれば電圧1員失の問題はなくなるが、この
″逆導電型領域の拡散深さ分だけ隣接トレンチキャパシ
タ間の間隔が縮まったことになり、パンチスルーの危険
性は増す。
域を形成する、いわゆるII i −Cキャパシタの構
酌にずれば電圧1員失の問題はなくなるが、この
″逆導電型領域の拡散深さ分だけ隣接トレンチキャパシ
タ間の間隔が縮まったことになり、パンチスルーの危険
性は増す。
更にこの際、トレンチ側壁に不純物を導入するプロセス
は、イオン注入で出来ないため製造が極めて困難である
。
は、イオン注入で出来ないため製造が極めて困難である
。
■ ソフトエラー
基板中に蓄積電極(反転層)53から空乏層が広く拡が
りJ、5.41ij中に発生した小数−1−ヤリ−r′
’+: lb獲し易く、例えばα線入旧1.二、(イ、
゛ノフトエーノーを起こし易い。
りJ、5.41ij中に発生した小数−1−ヤリ−r′
’+: lb獲し易く、例えばα線入旧1.二、(イ、
゛ノフトエーノーを起こし易い。
以−1−のような欠点がトレンチキャパシタの実用化に
対して大きな障害となっていた。
対して大きな障害となっていた。
本発明が解決しようとする問題点は、−1−記のよ・う
に従来のトレンチキャパシタに適用されていた1−レン
チMO3構造において生していた、隣接する蓄積ギャバ
ラタ間のパンチスルーの問題、ソフトエラーの問題、及
びセルプレー1・配設による集積度の低下の問題と、更
には大きな蓄積容量を確保−づる問題である。
に従来のトレンチキャパシタに適用されていた1−レン
チMO3構造において生していた、隣接する蓄積ギャバ
ラタ間のパンチスルーの問題、ソフトエラーの問題、及
びセルプレー1・配設による集積度の低下の問題と、更
には大きな蓄積容量を確保−づる問題である。
上記問題点は、−・導電型半導体21(体と、該半導体
基体に形成された溝と、線溝の内面全域に形成されたキ
ャリアがトンネル現象で通過できる1gさの絶縁層と、
該絶縁層上に形成され該絶縁層を介し−(該半導体基体
と同電位になる一導電型の第1の導電層と、該第1の導
電層上に形成された誘電体h’jと、該誘電体層をイ1
する溝内に埋込まれた反対導電型の第2の導電層とより
なる蓄積キャパシタと、 該半導体基体面に形成されたMIS!−ランジスタとに
よって構成され、 該M I S l・ランジスタの反対導電型ソース/ト
レイン領域が第3の導電層を介し該蓄積キャパシタの第
2の導電層に電気的に接続されてなる本発明によるグイ
ナミソクランダJ、アクセスメモリによって解決される
。
基体に形成された溝と、線溝の内面全域に形成されたキ
ャリアがトンネル現象で通過できる1gさの絶縁層と、
該絶縁層上に形成され該絶縁層を介し−(該半導体基体
と同電位になる一導電型の第1の導電層と、該第1の導
電層上に形成された誘電体h’jと、該誘電体層をイ1
する溝内に埋込まれた反対導電型の第2の導電層とより
なる蓄積キャパシタと、 該半導体基体面に形成されたMIS!−ランジスタとに
よって構成され、 該M I S l・ランジスタの反対導電型ソース/ト
レイン領域が第3の導電層を介し該蓄積キャパシタの第
2の導電層に電気的に接続されてなる本発明によるグイ
ナミソクランダJ、アクセスメモリによって解決される
。
即ち本発明の11簡Hセルは、l・レンチの基体側に被
着した高不純物濃度の第1の導電層を蓄積キャパシタの
対向電極として蓄積キャパシタを構成することにより、
蓄積電極を基体から分離して隣接する1−レンチギャバ
ラタ間の結合をなくし、これに、I:、って旧IAMセ
ルの高性能化、高集積化を図ると共にソフトエラーを防
11−する。
着した高不純物濃度の第1の導電層を蓄積キャパシタの
対向電極として蓄積キャパシタを構成することにより、
蓄積電極を基体から分離して隣接する1−レンチギャバ
ラタ間の結合をなくし、これに、I:、って旧IAMセ
ルの高性能化、高集積化を図ると共にソフトエラーを防
11−する。
そして更に、基体と第1の導電層との間に不純物が1f
fl過せずキャリアのみがトンネル現象で通過すること
ができる極薄い絶縁層を介在−uしめ、これによって基
体と第1の導電層とを同電位に保ら、■、つ該DRAM
セル形成時の熱処理工程において第1の導電層の不純物
が基体内に拡散し第1の導電層の不純物濃度が低下して
該キャパシタの蓄積容量が減少するのを防止する。
fl過せずキャリアのみがトンネル現象で通過すること
ができる極薄い絶縁層を介在−uしめ、これによって基
体と第1の導電層とを同電位に保ら、■、つ該DRAM
セル形成時の熱処理工程において第1の導電層の不純物
が基体内に拡散し第1の導電層の不純物濃度が低下して
該キャパシタの蓄積容量が減少するのを防止する。
以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図は本発明の実施例によるトレンチキャパシタセル
を模式的に示す平面図(al及び側断1111図(6)
で、第2図(at〜(flは本発明に係るトレンチキャ
パシタセルの製造方法の一例を示す工程平面図及び工程
断面図である。
を模式的に示す平面図(al及び側断1111図(6)
で、第2図(at〜(flは本発明に係るトレンチキャ
パシタセルの製造方法の一例を示す工程平面図及び工程
断面図である。
第1図(a)&び(blにおい”(,
1は半導体基体でn−Si基板、
3ばセル領域を画定するフィールド絶縁層でSin□層
、 4はフィールド領域を含んで形成された7h(1−レン
チ)、 5はトレンチの開口部近傍領域を除く内面全域に形成さ
れた第1の導電層でn”型のポリSiよりなるセルプレ
ート(対向電極)、 6ば窒化珪素(Si3N4)よりなる誘電体層、7はト
レンチ内に誘電体層を介し埋込まれた第2θ巧n電層で
p゛型のポリSiよりなる蓄積電極、2Iは不純物か通
過せずキャリアのみが通過可能な例えば20〜60人程
度の大成て薄いトンネル絶縁層で5i02層である。
、 4はフィールド領域を含んで形成された7h(1−レン
チ)、 5はトレンチの開口部近傍領域を除く内面全域に形成さ
れた第1の導電層でn”型のポリSiよりなるセルプレ
ート(対向電極)、 6ば窒化珪素(Si3N4)よりなる誘電体層、7はト
レンチ内に誘電体層を介し埋込まれた第2θ巧n電層で
p゛型のポリSiよりなる蓄積電極、2Iは不純物か通
過せずキャリアのみが通過可能な例えば20〜60人程
度の大成て薄いトンネル絶縁層で5i02層である。
セルプレー1・5、誘電体層6、蓄積電極7で蓄積−(
−ヤパシタが形成される。
−ヤパシタが形成される。
8はケート絶縁層でSiO□層、
9A、9Bはp゛゛ソース/ドレイン(S/l])領域
、90はソース/トレイン領域と同時に形成されたp゛
型領領域 1〇八はチタンシリザイF(TiSi□)層よりなる自
己セルのツーl:綿(ゲート電極)、 10Rは同じく隣接するセル0戸ノー11%!である。
、90はソース/トレイン領域と同時に形成されたp゛
型領領域 1〇八はチタンシリザイF(TiSi□)層よりなる自
己セルのツーl:綿(ゲート電極)、 10Rは同じく隣接するセル0戸ノー11%!である。
n −S i 41板】、ゲート絶縁層8、p゛型S/
D領域9Δ、QB、ワード線10Aによi′)該メモリ
セルのトランジスタ(セルトランジスタ)が構成される
。
D領域9Δ、QB、ワード線10Aによi′)該メモリ
セルのトランジスタ(セルトランジスタ)が構成される
。
11はSiO□絶縁層、
12Aはp+型ポリSi層よ幻なる第3の導電層、12
+1は第3の導電層でトランジスタのS/l+領域、例
えば9Bと蓄積キャパシタの蓄積電極7を電気的に接続
するp゛型のポリSi層、これにより、も積キャパシタ
とセルトランシフ、タカく接続されllRAMヒルが構
成される。
+1は第3の導電層でトランジスタのS/l+領域、例
えば9Bと蓄積キャパシタの蓄積電極7を電気的に接続
するp゛型のポリSi層、これにより、も積キャパシタ
とセルトランシフ、タカく接続されllRAMヒルが構
成される。
13は層間絶縁層、
14ば配線コンタクト窓、
15はS/D領域9Aに第3の導電層9Aを介してコン
タクト窓シ、層間絶縁層−1−にワード線と直交する方
向に延在せしめられるアルミニウム(Allりなるピッ
I・線 を示ず。
タクト窓シ、層間絶縁層−1−にワード線と直交する方
向に延在せしめられるアルミニウム(Allりなるピッ
I・線 を示ず。
同図に丞ずよ・つに本発明に係る1−L/ン千キャパノ
タeルにおいてり、J、l−フンミノフタのS/1〕領
域9Bと浩積キ峙バッタの蓄積電極7との電気的接続は
第3の導電層12(12B)によってなされる。
タeルにおいてり、J、l−フンミノフタのS/1〕領
域9Bと浩積キ峙バッタの蓄積電極7との電気的接続は
第3の導電層12(12B)によってなされる。
4iCってl・レンチ4内の第2の導電層7が情報電イ
゛1:iをλ゛i積するdI積電極となり、基板側の第
1の導電層5がセルプし・−ト(対向電極)となり、従
来と逆になる。
゛1:iをλ゛i積するdI積電極となり、基板側の第
1の導電層5がセルプし・−ト(対向電極)となり、従
来と逆になる。
ぞして、ト記l・ランシスタのS/D↑;n域9Bと蓄
積−1−ヤバシタの浩積電掘7とを接続する第3の導電
層即らp゛型ポリSi層12(12R)は、lノート線
10a。
積−1−ヤバシタの浩積電掘7とを接続する第3の導電
層即らp゛型ポリSi層12(12R)は、lノート線
10a。
111 h間に表出−uしめたSi面に選択気相成長さ
せるごとにより、マスクジ1′:1セスを用いずに、ワ
ード綿に自己整合して形成される。
せるごとにより、マスクジ1′:1セスを用いずに、ワ
ード綿に自己整合して形成される。
、これによりセルの微細化、高集積化がしlれる。
史に本発明の構造においてtj、トレンチの内面全域に
不純物の基板中への拡11%!を抑制するがキャリアが
通過することの可能な例えば20人程度の極め゛(薄い
トンネルSiO□1−21を形成し、該l・ンネルS
i O2層21を介して該トレンチの内面にセルブレー
1−(り、+臼型11r’t、 )となるIn19cu
+−3程度(1り 1471 不純物濃度の、!1L仮
1と同辺電型の第1の榎電層即らn“型ポリSi層5が
配設される。
不純物の基板中への拡11%!を抑制するがキャリアが
通過することの可能な例えば20人程度の極め゛(薄い
トンネルSiO□1−21を形成し、該l・ンネルS
i O2層21を介して該トレンチの内面にセルブレー
1−(り、+臼型11r’t、 )となるIn19cu
+−3程度(1り 1471 不純物濃度の、!1L仮
1と同辺電型の第1の榎電層即らn“型ポリSi層5が
配設される。
本発明の構造においては、ごのトンネル5in2層2I
により、S/11領域9^、9Bの形成など以後の製造
二[程において行われる熱処理工程で、セルプレート5
内の不純物が基板1内に拡ti&してセルプL−−1−
5の不純物濃度が低下するのを抑止し7、これによって
誘電体層6との界面における空乏屋i生成に、Lる該キ
ャパシタの蓄積各州の低下を防止する。
により、S/11領域9^、9Bの形成など以後の製造
二[程において行われる熱処理工程で、セルプレート5
内の不純物が基板1内に拡ti&してセルプL−−1−
5の不純物濃度が低下するのを抑止し7、これによって
誘電体層6との界面における空乏屋i生成に、Lる該キ
ャパシタの蓄積各州の低下を防止する。
なお前記のように、キャリアはトンネル5in2層21
を通過することが可能なので、セルプレー1・5の電位
は基板■と同電位に保たれる。
を通過することが可能なので、セルプレー1・5の電位
は基板■と同電位に保たれる。
次ぎに1−配本発明に係るトレンチキャパΣ・・タセル
の製造方法の概略を、第2図fal〜(flに示す工程
平面図と工程断面図及び第1図を参照し゛ζ説明する。
の製造方法の概略を、第2図fal〜(flに示す工程
平面図と工程断面図及び第1図を参照し゛ζ説明する。
第2図(a)参照
先ずn−5i基板1面の素子形成領域上に選択酸化用の
耐酸化膜として、例えばSi3N4層(またはSi、i
−4とSiO□との複合層)2を形成し、これをマスク
にしてSi基板Iを酸化し、フィール川S絶縁層とし−
ご厚さ/10(10人のSiO□層3を形成する。
耐酸化膜として、例えばSi3N4層(またはSi、i
−4とSiO□との複合層)2を形成し、これをマスク
にしてSi基板Iを酸化し、フィール川S絶縁層とし−
ご厚さ/10(10人のSiO□層3を形成する。
第2図(bl参照
次いで通常のりソグラフイとりアクティブ・イオンエツ
チング(1?IE)を用いて、フィールド絶縁1偕3の
一部をkめで耐酸化領域に深さ例えば3〜4/!mのト
レンチ4を形成する。
チング(1?IE)を用いて、フィールド絶縁1偕3の
一部をkめで耐酸化領域に深さ例えば3〜4/!mのト
レンチ4を形成する。
次いで熱酸化を行ってトレンチ4の内壁に、単層体(S
i)基板1中の多数キャリア(電子)がトンネル電流と
しζ流れることができる程度の厚さの絶縁層、例えば2
0人程度の厚さのトンネル5i02層21を形成する。
i)基板1中の多数キャリア(電子)がトンネル電流と
しζ流れることができる程度の厚さの絶縁層、例えば2
0人程度の厚さのトンネル5i02層21を形成する。
このトンネル絶縁層はキャリアのトンネルが許されれば
他の材料でもよく、例えばSi、N4層等でもよい。厚
さの最大限界は材料によるが、Sin、層において60
人程度である。
他の材料でもよく、例えばSi、N4層等でもよい。厚
さの最大限界は材料によるが、Sin、層において60
人程度である。
第2図(C1参照
次いで、トレンチ4の内面を含む基板面全面にCvll
法により燐を高濃度にドープした厚さ1000人程IC
−のI)’型ポリSi層を形成(−7、等ツノ″1′1
工、十ノグ(プうスマエソチング)を行って1−シ・ン
十4内のみにn ’型ポリSi層5を残留1!シめイ1
゜このとき、トレンチ4外】部のポリSi層5もン〒ト
コーソチングされるが、これはあとでこの部分に形成さ
れるトランジスタのソーフ/トレイン↑16域との接合
耐圧を向上させる上で好ましい。
法により燐を高濃度にドープした厚さ1000人程IC
−のI)’型ポリSi層を形成(−7、等ツノ″1′1
工、十ノグ(プうスマエソチング)を行って1−シ・ン
十4内のみにn ’型ポリSi層5を残留1!シめイ1
゜このとき、トレンチ4外】部のポリSi層5もン〒ト
コーソチングされるが、これはあとでこの部分に形成さ
れるトランジスタのソーフ/トレイン↑16域との接合
耐圧を向上させる上で好ましい。
なお、ここでトレンチ内面にn゛型ボ’ISi層5を形
成するのは、トレンチ内(nlに2.t>板と同一のシ
ミ型で[−1つ高不純物濃度の領域を作ることを目的と
してお幻、これによって基板部分がセルプレ−ト・(対
向電極)の役目をするようになる。
成するのは、トレンチ内(nlに2.t>板と同一のシ
ミ型で[−1つ高不純物濃度の領域を作ることを目的と
してお幻、これによって基板部分がセルプレ−ト・(対
向電極)の役目をするようになる。
このn・型ポリSi層5領域とn−5i基板1の間に介
在するのはキャリアが1ンネル現象で通過てきる程度の
ごく薄い絶♀(層であるのでそれらIt専通し、r1°
型ポリSi層5は、%1Iiilと同;[位になる。
在するのはキャリアが1ンネル現象で通過てきる程度の
ごく薄い絶♀(層であるのでそれらIt専通し、r1°
型ポリSi層5は、%1Iiilと同;[位になる。
偶発的に発生しているピンポール等によってこのような
薄い絶縁層には絶縁の破れている部分か発/LLからで
あるが、そのよ・)な部分を通してもn゛型ポリSi層
(セルプレー115は基、(1(lと電気的に接続され
ろ。
薄い絶縁層には絶縁の破れている部分か発/LLからで
あるが、そのよ・)な部分を通してもn゛型ポリSi層
(セルプレー115は基、(1(lと電気的に接続され
ろ。
・変はその後の工程中に印加される熱ザイクル、例えば
ソース/ F−L−インJ域の形成、層間絶縁層のリフ
1−1−処理等で、セルプレー1・5中の不純物が1.
%板中へ拡11(シて敗逸し、これによってセルプレー
1−5の不純物濃度が低■Jするのを防ぐことである。
ソース/ F−L−インJ域の形成、層間絶縁層のリフ
1−1−処理等で、セルプレー1・5中の不純物が1.
%板中へ拡11(シて敗逸し、これによってセルプレー
1−5の不純物濃度が低■Jするのを防ぐことである。
即ち、このセルプレー1−5即ちn ”型ポリSi層部
分の不純物?農度の低下によって、該ポリ5i195の
表面部に空乏層が形成され蓄積電Vが減少するのを防く
ごとである。
分の不純物?農度の低下によって、該ポリ5i195の
表面部に空乏層が形成され蓄積電Vが減少するのを防く
ごとである。
トンネル絶縁間εJ不純物原Yの通過をIll止するか
、たとえ該トン不ノリ色縁層にピンホールがあっても、
該ビンボールを介して拡11(する不純物原子はごく僅
かで大部分の不純物原子しJポリSi層5中にi′l′
/め置かれる。
、たとえ該トン不ノリ色縁層にピンホールがあっても、
該ビンボールを介して拡11(する不純物原子はごく僅
かで大部分の不純物原子しJポリSi層5中にi′l′
/め置かれる。
このような目的のための絶NgjA料とじ−では、Si
、+i4層がより適している。その理由はS i (l
ZよりもハンI・ギャップが狭いため一トヤリアがl
・ンネル減少で通過し易く、目、つ組織的に緻密なため
不純物原子を阻11」る効果がより大きいことによる。
、+i4層がより適している。その理由はS i (l
ZよりもハンI・ギャップが狭いため一トヤリアがl
・ンネル減少で通過し易く、目、つ組織的に緻密なため
不純物原子を阻11」る効果がより大きいことによる。
なおp型基板を用いる場合、セルプレートにドープされ
るのは重量の軽い硼素である。そこで、トンネル絶縁層
としては、組織的に緻密な上記Si、N4層の力がより
適している。
るのは重量の軽い硼素である。そこで、トンネル絶縁層
としては、組織的に緻密な上記Si、N4層の力がより
適している。
次いで」1記rl’ 型ポリSi層5を有するトレンチ
4の内面を含む全面に誘電体層として厚さ例えば100
人程大成5t3Na層(またはSiO2層、またはこれ
らの複合層)6を酸化、または成長によって形成する。
4の内面を含む全面に誘電体層として厚さ例えば100
人程大成5t3Na層(またはSiO2層、またはこれ
らの複合層)6を酸化、または成長によって形成する。
この層は酸素雰囲気中でアニールすることにより、絶縁
耐圧が向上することが知られている。
耐圧が向上することが知られている。
第2図idl参照
次いで、トレンチ4内を含む基板1上に、トレンチを充
分に埋める程度の厚さに硼素を高濃度にドープしたp゛
型ポリSi層を成長し、次いで等方性のエツチング手段
により基板上の該ポリSi層を選択的に除去し、トレン
チ4内を上記誘電体層6を介して埋めるp゛型ポリSi
層7を形成する。このp゛型ポリSi層7即ち第2の導
電層は蓄積電極として機能する。
分に埋める程度の厚さに硼素を高濃度にドープしたp゛
型ポリSi層を成長し、次いで等方性のエツチング手段
により基板上の該ポリSi層を選択的に除去し、トレン
チ4内を上記誘電体層6を介して埋めるp゛型ポリSi
層7を形成する。このp゛型ポリSi層7即ち第2の導
電層は蓄積電極として機能する。
G
第2図+el参ij、1
次いでトレンチ4外に表出する誘電体層6を除去しSi
基板1面を露出さ一υだ後、通常のMOS lランンス
タの形成方法に従い基板Iの表面を酸化し、ゲート絶縁
層として厚さ例えば280人程大成SiO7層8を形成
する。この際900°C程度の低温で酸化を行うと、p
“型ポリSi層(蓄積電極)7表面のSiO□Ii 8
ば600人程鹿の厚さになる。
基板1面を露出さ一υだ後、通常のMOS lランンス
タの形成方法に従い基板Iの表面を酸化し、ゲート絶縁
層として厚さ例えば280人程大成SiO7層8を形成
する。この際900°C程度の低温で酸化を行うと、p
“型ポリSi層(蓄積電極)7表面のSiO□Ii 8
ば600人程鹿の厚さになる。
次いで該七面十に例えば4000八程度の厚さにチタン
シリ→J−イF(TiSi2)等のゲート祠オニIとな
る物質を被着し、次いでその上に厚さ1500人程度大
成iO□層11人を被着し、パターンニングを行ってS
jO□y台11ハ全11ハ有するTiSi2ワード線パ
ターンを形成し、次いで該主面上に再び1500人程度
大成iO□層11bを形成し、異方性エツチング手段C
ごよりワード線パターンの上面及び側面にSiO□層1
1層性1Δ若SiO7層11Bを残留せしめ(1以上公
知の技術)、表面か絶縁層となるSiO□層1f(II
A、 IIF! )に覆われたTiSi、よりなるツー
l−線10Δ、 l0II等を形成する。この際ワード
線に覆われないSi基板1面及び1川/ン千4に理込ま
ねたポリS1層7の表面は露出される。
シリ→J−イF(TiSi2)等のゲート祠オニIとな
る物質を被着し、次いでその上に厚さ1500人程度大
成iO□層11人を被着し、パターンニングを行ってS
jO□y台11ハ全11ハ有するTiSi2ワード線パ
ターンを形成し、次いで該主面上に再び1500人程度
大成iO□層11bを形成し、異方性エツチング手段C
ごよりワード線パターンの上面及び側面にSiO□層1
1層性1Δ若SiO7層11Bを残留せしめ(1以上公
知の技術)、表面か絶縁層となるSiO□層1f(II
A、 IIF! )に覆われたTiSi、よりなるツー
l−線10Δ、 l0II等を形成する。この際ワード
線に覆われないSi基板1面及び1川/ン千4に理込ま
ねたポリS1層7の表面は露出される。
次いで通常の方法によりソー1線(う−1・電極)10
^をマスクにして硼素を選択的にイオン注入してp゛型
ソース/1−レイン領域9八及び9Bを形成する。この
際トレンチ4内に埋込まれたp゛型ポリSi層7にもp
゛型の不純物導入領域9Cが形成される。
^をマスクにして硼素を選択的にイオン注入してp゛型
ソース/1−レイン領域9八及び9Bを形成する。この
際トレンチ4内に埋込まれたp゛型ポリSi層7にもp
゛型の不純物導入領域9Cが形成される。
第2図(fl参照
次いで通常のj巽択気相成長手段により上記基板上に厚
さ4000人程度0硼素を高濃度にドープしたp゛型の
ポリSi層の選択成長を行う。
さ4000人程度0硼素を高濃度にドープしたp゛型の
ポリSi層の選択成長を行う。
この際5iO7層11及び3−1−1にはポリS1層は
成長セす、34面が表出するソース/トレ・イン領域6
A、6B及びp゛型ボ’JSi層7即ち蓄積電極」二面
のp′領域9C上にp゛型ポリSiよりなる第3の導電
層12八及び12Bが形成される。なお表出している誘
電体層6及びトンネルSiO□層21の端部には該p゛
型ポリSi層は成長しないが、その厚さが2(10人1
以下で間隔が極めて狭くなるのでソース/トシ・イン領
域fitローのポリSi層と蓄積電極71−のポリSi
層とは連ljtシた第3の導電層1211 となり、ソ
ース/トレイン領域9Bと蓄積電極マの力、Jがとられ
る。
成長セす、34面が表出するソース/トレ・イン領域6
A、6B及びp゛型ボ’JSi層7即ち蓄積電極」二面
のp′領域9C上にp゛型ポリSiよりなる第3の導電
層12八及び12Bが形成される。なお表出している誘
電体層6及びトンネルSiO□層21の端部には該p゛
型ポリSi層は成長しないが、その厚さが2(10人1
以下で間隔が極めて狭くなるのでソース/トシ・イン領
域fitローのポリSi層と蓄積電極71−のポリSi
層とは連ljtシた第3の導電層1211 となり、ソ
ース/トレイン領域9Bと蓄積電極マの力、Jがとられ
る。
第1図ta+及びfhl参照
そして以後通常の方法により、基板全面に層間絶縁層1
3をン皮着し、ピッl−線がセJしに二Jンタクトする
ソース/ルーイン領域9八1−にコンタク]・窓14を
開しり、Δ1等よりなるヒツト線15を形成する。
3をン皮着し、ピッl−線がセJしに二Jンタクトする
ソース/ルーイン領域9八1−にコンタク]・窓14を
開しり、Δ1等よりなるヒツト線15を形成する。
以上のようにして完成した本発明に係るメモリセルは、
次のような特徴を有する。
次のような特徴を有する。
■ 蓄積キャパシタの対向電極、つまりセルプレートは
基板自体、詳しくは基板に1〜ンネル効果によりキャリ
アが容易に通過するトンネル絶縁層を介して被着され、
該トンネル絶縁層を通して基板と同電位に給電された基
板と同導電型の導電層である。このため基板を接地すれ
ば対向電極電位は極めて安定し、いわゆる電圧ハンプに
よる動作マージンの減少や誤動作が生しにくい。
基板自体、詳しくは基板に1〜ンネル効果によりキャリ
アが容易に通過するトンネル絶縁層を介して被着され、
該トンネル絶縁層を通して基板と同電位に給電された基
板と同導電型の導電層である。このため基板を接地すれ
ば対向電極電位は極めて安定し、いわゆる電圧ハンプに
よる動作マージンの減少や誤動作が生しにくい。
■ 基板は1つの大きな等電位の電極板であって、キャ
パシタ間がどんなに接近してもその間の干渉が−切ない
。
パシタ間がどんなに接近してもその間の干渉が−切ない
。
この干渉とは、キャパシタ間のパンチスルーによる電荷
のリーク、及びキャパシタ間が空乏層で接することによ
って一方のキャパシタで起こった光電・放電による電位
変化が静電結合により他のキャパシタに及んで、その蓄
積電荷量を変調してしまうことである。
のリーク、及びキャパシタ間が空乏層で接することによ
って一方のキャパシタで起こった光電・放電による電位
変化が静電結合により他のキャパシタに及んで、その蓄
積電荷量を変調してしまうことである。
■ 蓄積電極は絶縁層で囲まれ、基板内に空乏層を大き
く拡げることがないため、ソフトエラーの障害を起こし
f好い。
く拡げることがないため、ソフトエラーの障害を起こし
f好い。
■ 1¥1積キヤパシタはn“型ポリ51層〜誘電体層
〜p゛型ポリSi層の構造をしており、反転層を用いて
いないので書込み電圧の損失はない。
〜p゛型ポリSi層の構造をしており、反転層を用いて
いないので書込み電圧の損失はない。
■ メモリセルの構造上、Mis +−ランシスタの
ソース/ドレイン領域の下にキャパシタが埋込まれて形
成されるため、メモリセルはほぼトランジスタ1個分の
大きさでセル自体が従来に比べ太幅に縮小され、且つ従
来セルにおいて基板−1二に形成されていたセルプレー
トがないのでセルプレートとキャパシタ及びトランジス
タ間の位置合ねセのための寸法余裕をとる必要がなく、
メモリセルは一層小型になる。
ソース/ドレイン領域の下にキャパシタが埋込まれて形
成されるため、メモリセルはほぼトランジスタ1個分の
大きさでセル自体が従来に比べ太幅に縮小され、且つ従
来セルにおいて基板−1二に形成されていたセルプレー
トがないのでセルプレートとキャパシタ及びトランジス
タ間の位置合ねセのための寸法余裕をとる必要がなく、
メモリセルは一層小型になる。
■ n゛型半導体〜誘電体層〜p゛型半導体 構造のキ
ャパシタでは、蓄積電極に電圧が加わると半導体側に空
乏層が発生する。
ャパシタでは、蓄積電極に電圧が加わると半導体側に空
乏層が発生する。
n =、p +の濃度が低いと空乏層は誘電体層に重な
り、蓄積容量が電圧依存性を持って実効的容重が凍って
しまうという不利な一面を持っているが、本発明の構造
においては、キャパシタの情報蓄積部である対向電極が
基板のトレンチ内面にトンネル絶縁層を介して形成され
た高不純物濃度の第2の導電層であり、トンネル絶縁層
を通して基l)フと同一電位に給電されているが不純物
が)m遇することはないので、工程中の熱処理により不
純物が基板側へ散逸して対向電極の不純物濃度が低下す
ることがない。従って、対向電極表面においての空乏層
の発生による、蓄積容量の低下が防止される、目、つ蓄
積容量の電圧依存性も生じない。
り、蓄積容量が電圧依存性を持って実効的容重が凍って
しまうという不利な一面を持っているが、本発明の構造
においては、キャパシタの情報蓄積部である対向電極が
基板のトレンチ内面にトンネル絶縁層を介して形成され
た高不純物濃度の第2の導電層であり、トンネル絶縁層
を通して基l)フと同一電位に給電されているが不純物
が)m遇することはないので、工程中の熱処理により不
純物が基板側へ散逸して対向電極の不純物濃度が低下す
ることがない。従って、対向電極表面においての空乏層
の発生による、蓄積容量の低下が防止される、目、つ蓄
積容量の電圧依存性も生じない。
なお、本発明の構造は上記実施例に限らず、エピタキシ
ャル層、ウェル内に形成されるトレンチキャパシタjl
’) 1jjiの111i A MセルにもJl旧され
る。
ャル層、ウェル内に形成されるトレンチキャパシタjl
’) 1jjiの111i A MセルにもJl旧され
る。
また1−記実施例と反対導電型の則昌1セルにも勿論適
用される。
用される。
以上説明したように本発明によれは、安定性の高い、キ
ャパシタ間の干渉のない、キャパシタ耐圧の高い、微細
化、高集積化が可能f(lレンチキャパじ/夕構造のn
l?AMセルが得られ、目。つ製造工程中の熱処理によ
りキャパシタの対向電極の不純物流度が低下し、キャパ
シタの蓄積容量が低下するのが防止される。
ャパシタ間の干渉のない、キャパシタ耐圧の高い、微細
化、高集積化が可能f(lレンチキャパじ/夕構造のn
l?AMセルが得られ、目。つ製造工程中の熱処理によ
りキャパシタの対向電極の不純物流度が低下し、キャパ
シタの蓄積容量が低下するのが防止される。
第1図i:t: 、4:発明の実施例に61、る1・し
・ンチキャパシタセルを模式的に示ず゛1′1層ial
皮び側断面図(hl、第2図(a)〜(flは本発明に
係る1・し・ソナー1−ヤパシタセルの製造方法の一例
を示−41稈・1・間図及び上程断面M、 第3図はl−レンチキャパシタセルの従来例を示ず模式
側断面図である。 図において、 1は半導体基体でn−3i基板、 3はフィール川・絶縁層で SiO□層、4は溝(+−
レンチ)、 5G91第1の導電層でn゛型のポリSiよりなるセル
プレート(対向電極)、 〔jはSi3N4よりなる誘電体層、 7ば第2の導電層でp1型のポリS1よりなる蓄積電極
、 8はケート絶縁層でSiO□層、 9八、9Rはp゛型ソース/ルイン(s/D)領域、9
Cはp“型領域、 10A 、IORはワード線、 11は5i02絶縁層、 12A 、12Bはp゛型ポリSi層よりなる第3の導
電層、 13は層間絶縁層、 14は配線コンタクl−窓、 15はビット綿 21はキャリアの・7ノが1ffl過可能なトンネル絶
縁層でS i (12層、 を示す。
・ンチキャパシタセルを模式的に示ず゛1′1層ial
皮び側断面図(hl、第2図(a)〜(flは本発明に
係る1・し・ソナー1−ヤパシタセルの製造方法の一例
を示−41稈・1・間図及び上程断面M、 第3図はl−レンチキャパシタセルの従来例を示ず模式
側断面図である。 図において、 1は半導体基体でn−3i基板、 3はフィール川・絶縁層で SiO□層、4は溝(+−
レンチ)、 5G91第1の導電層でn゛型のポリSiよりなるセル
プレート(対向電極)、 〔jはSi3N4よりなる誘電体層、 7ば第2の導電層でp1型のポリS1よりなる蓄積電極
、 8はケート絶縁層でSiO□層、 9八、9Rはp゛型ソース/ルイン(s/D)領域、9
Cはp“型領域、 10A 、IORはワード線、 11は5i02絶縁層、 12A 、12Bはp゛型ポリSi層よりなる第3の導
電層、 13は層間絶縁層、 14は配線コンタクl−窓、 15はビット綿 21はキャリアの・7ノが1ffl過可能なトンネル絶
縁層でS i (12層、 を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一導電型半導体基体と、該半導体基体に形成された溝と
、該溝の内面全域に形成されたキャリアがトンネル現象
で通過できる厚さの絶縁層と、該絶縁層上に形成され該
絶縁層を介して該半導体基体と同電位になる一導電型の
第1の導電層と、該第1の導電層上に形成された誘電体
層と、該誘電体層を有する溝内に埋込まれた反対導電型
の第2の導電層とよりなる蓄積キャパシタと、 該半導体基体面に形成されたMISトランジスタとによ
って構成され、 該MISトランジスタの反対導電型ソース/ドレイン領
域が第3の導電層を介し該蓄積キャパシタの第2の導電
層に電気的に接続されてなることを特徴とするダイナミ
ックランダムアクセスメモリ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61045823A JPH0685426B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | ダイナミツクランダムアクセスメモリ |
EP87301747A EP0236089B1 (en) | 1986-03-03 | 1987-02-27 | Dynamic random access memory having trench capacitor |
DE8787301747T DE3780840T2 (de) | 1986-03-03 | 1987-02-27 | Einen rillenkondensator enthaltender dynamischer speicher mit wahlfreiem zugriff. |
US07/020,983 US4803535A (en) | 1986-03-03 | 1987-03-02 | Dynamic random access memory trench capacitor |
KR8701880A KR900004178B1 (en) | 1986-03-03 | 1987-03-03 | Dynamic random access memory trench capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61045823A JPH0685426B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | ダイナミツクランダムアクセスメモリ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62208660A true JPS62208660A (ja) | 1987-09-12 |
JPH0685426B2 JPH0685426B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=12729967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61045823A Expired - Fee Related JPH0685426B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | ダイナミツクランダムアクセスメモリ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0685426B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01150353A (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-13 | Nec Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
US5182224A (en) * | 1988-09-22 | 1993-01-26 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method of making dynamic random access memory cell having a SDHT structure |
US5200354A (en) * | 1988-07-22 | 1993-04-06 | Hyundai Electronics Industries Co. Ltd. | Method for manufacturing dynamic random access memory cell |
EP0977266A1 (de) * | 1998-06-15 | 2000-02-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Grabenkondensator mit Isolationskragen und entsprechendes Herstellungsverfahren |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5762564A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-15 | Seiko Epson Corp | Tunnel effect type protecting device |
JPS5961174A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-07 | Toshiba Corp | Mosダイナミツクメモリ |
JPS59141262A (ja) * | 1983-02-02 | 1984-08-13 | Nec Corp | 半導体メモリセル |
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JPS60239053A (ja) * | 1984-05-14 | 1985-11-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体ram装置 |
-
1986
- 1986-03-03 JP JP61045823A patent/JPH0685426B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0685426B2 (ja) | 1994-10-26 |
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