JPS63300550A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS63300550A
JPS63300550A JP62136888A JP13688887A JPS63300550A JP S63300550 A JPS63300550 A JP S63300550A JP 62136888 A JP62136888 A JP 62136888A JP 13688887 A JP13688887 A JP 13688887A JP S63300550 A JPS63300550 A JP S63300550A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
groove
silicon
silicon nitride
substrate
silicon oxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP62136888A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Abiko
安彦 仁
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP62136888A priority Critical patent/JPS63300550A/ja
Publication of JPS63300550A publication Critical patent/JPS63300550A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (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】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体記憶装置に係り、詳しくは溝容量を具備
せるlトランジスタlキャパシタ型半導体記憶素子の構
造に関し、特に、溝容量内の容量絶縁膜の構造に関する
[従来の技術] 従来この種の容量部に形成した溝を埋め込む導電物質を
記憶電極として用いる記憶電極埋め込み型記憶素子はB
SEセル(参考文猷:tEDM85、予講案710〜7
13ページ)と呼ばれ、第3a図に示すように記憶電極
である溝を埋めた導電物質301がスイッチング用MI
S型電界効果トランジスタ(以下MISFETと略称す
る)のソースまたはドレイン領域となっており、不純物
拡散層302と接続点303上で電気的に接続された構
造をしていた。しかし、この構造では記憶電極301の
ために基板表面の凹凸が激しくなり、リソグラフィーお
よびエツチング時の加工精度が大幅に劣下する。そこで
第3b図に示すように記憶電極301を基板表面まで削
り、ソースドレインの不純物拡散層302とは溝壁面で
接続点303を取ればこの問題が解決されるのは明白で
ある。
[発明が解決しようとする問題点] しかし従来のように窒化ケイ素を含む容量絶縁膜304
が溝間口部まで存在すると、素子製造上障害が生じる。
その理由を以下に説明する。
第4a図は単結晶ケイ素基板400の一主面にBSEセ
ルを用いた1トランジスタ1キヤパシタ型記憶素子を形
成した時の素子断面図の一例である。
第4a図においてワード線401はスイッチング用MI
SFETのゲート電極となっているがワード線402は
何の役にも立っていない。これは通常記憶素子が折り返
しビット線構成を取るためである。即ち、ワード線40
2は、第4a図のメモリーセルと紙面奥から手前方向に
隣合ったメモリーセルのスイッチング用MI 5FET
のゲート電極となっているため、第4a図のメモリーセ
ルには直接段だっていない。また、酸化ケイ素403は
、素子分離のた”めであり、酸化ケイ素404は、ワー
ド線402と記憶電極405とを電気的に絶縁するため
にある。通常記憶電極405には減圧CVD法で形成さ
れた多結晶ケイ素を、酸化ケイ素404には熱酸化ケイ
素をそれぞれ用いる。
その理由は、現在のところ減圧CVDによる多結晶ケイ
素のみが溝を充分埋め込める段差被覆性を備えた導電物
質であり、熱酸化ケイ素が耐圧、リーク電流、電気的安
定性等の点て最も優れているためである。
さて、ここで問題が生じる。即ち第4a図に示すように
酸化ケイ素404を熱酸化で形成する際、容量絶縁膜4
06に含まれる窒化ケイ素が酸化マスクとなって酸化さ
れず、くびれが生ずる。第4a図においてワード線40
2のへこんだ部分がこれにあたる。第4b図は第4a図
を上から見た状態を示している。第4b図かられかるよ
うに容量絶縁膜406はワード線402の下から、スイ
ッチング用M I S F E Tのソースドレインと
なる不純物拡散層407につながっている。
第4a図および第4b図に示したワード線401.40
2は、通常基板全面に多結晶ケイ素を主成分とする導電
性皮膜を堆積した後、フォトリソグラフィーによりパタ
ーニングし、異方性エツチングして不要な領域の導電皮
膜を除去して形成するが、第4a図に示されるくびれた
部分に入り込んだ多結晶はエツチングされにくい性質が
あり、くびれだ部分に残った多結晶ケイ素が第4b図か
られかるようにワード線402と不純物拡散層407を
電気的に接続してしまう。
[問題点を解決するための手段] 本発明は半導体基板の一主面に形成された溝を埋め込む
導電物質を記憶電極とする溝容量体を備えた1トランジ
スタ1キヤパシタ型メモリセルにおいて、容量絶縁膜に
含まれる窒化ケイ素が少なくとも溝開口部に達していな
いことを要旨とする。
したがって、上述の従来技術にに対し、本発明は容量膜
に含まれる窒化ケイ素が溝開口部に達していないという
相違点を有する。即ち窒化ケイ素が溝開口部に達してい
ないため熱酸化の際、酸化マスクがなく、従来技術で問
題となったくびれが発生しないので従来技術に対し平坦
な容量部を安定に形成できるという相違点を有する。
[実施例コ 亀上叉施璽 以下、図面に従って本発明の実施例を詳細に説明する。
まず第1図(a)に示すように単結晶ケイ素基板101
上に厚さ1100n程度の窒化ケイ素102を酸化マス
クとして選択酸化法により素子分離用の厚さ数百nm程
度の酸化ケイ素103を熱酸化で形成する。但し窒化ケ
イ素102と基板1010間の酸化ケイ素104は、酸
化ケイ素103を熱酸化で形成する際、窒化ケイ素10
2と基板101との間に働く熱応力を緩和するために設
けられている。
次に、第1図(b)に示すように異方性エッチングによ
り容量部に溝を形成した後、第1図(C)に示すように
厚さ数nmの酸化ケイ素105と厚さ数十nmの窒化ケ
イ素106との二層から成る容量絶縁膜を少なくとも溝
内壁に形成する。更に、第1図(d)に示すように、溝
を減圧CVD法等による多結晶ケイ素107で完全に埋
め込み、第1図(e)に示すように多結晶ケイ素107
を溝開口部から深さ0.5ミクロン程度の所までエツチ
ングし、温度150℃程度の温度のリン酸等により窒化
ケイ素106を選択的にエツチング除去して第1図(f
)に示すように溝開口付近の溝側壁に、酸化ケイ素10
5を露出する。但し第1図(e)において窒化ケイ素1
06をエツチングする際、窒化ケイ素102が除去され
ない程度にエツチング時間を定めるよう注意する。次に
第1図(g)に示すように、フォトリソグラフィーによ
り溝の一部を除いた基板全面にフォトレジスト108を
形成し、フッ酸で酸化ケイ素105をエツチングし、第
1図(h)に示すように、溝側壁の一部のみ基板101
を露出する。この露出した部分が構内の多結晶ケイ素1
07と基板101の接続点となる。
次に、フォトレジスト108を除去した後、第1図(i
)に示すように溝を更に多結晶ケイ素109で完全に埋
め込み第1図(j)に示すように全面に厚さ1100n
程度の窒化ケイ素110を堆積し、フォトリソグラフィ
ーにより、第1図(k)に示すように、溝上の絶縁膜を
形成したい領域を含むように、窒化ケイ素110を部分
的に除去する。そして熱酸化により第1図(1)に示す
ように溝上の一部領域に厚さ数百nmの酸化ケイ素11
1を形成するが、この際、窒化ケイ素106が基板表面
に露出していないので酸化ケイ素111にはほとんどく
びれが生じず、前から存在している素子分離用の酸化ケ
イ素103と滑らかにつながる。
最後に第1図(m)に示すようにワード線であるゲート
電極112を形成して本実施例の記憶素子を得る。
1λ叉血ヨ 第2の実施例は、第1実施例の工程を少し簡略化した例
である。
第2図(a)に示すように、単結晶ケイ素基板201上
に厚さ数nmの酸化ケイ素202、厚さ1100n程度
の窒化ケイ素203を堆積し、フォトリソグラフィーと
異方性エツチングにより、容量部の溝204を形成する
次に第2図(b)に示すように、厚さ数nmの酸化ケイ
素204を熱酸化で形成した後、全面に厚さ数十nmの
窒化ケイ素205を堆積し、溝開口部から深さ0. 2
ミクロン所まで多結晶ケイ素206で埋め込む。この時
にこの溝開口部から0゜2ミクロンという深さが重要な
ポイントとなる。
その理由は後はど説明する。
次に、窒化ケイ素20δを温度150℃程度のリン酸で
、酸化ケイ素204をフッ酸で順にエツチング除去し、
第2図(C)に示すように溝開口部から深さ0.2ミク
ロン程度の溝側壁の基板表面を露出する。但し、窒化ケ
イ素203が除去されないよう注意する。
次に、第2図(d)に示すように多結晶ケイ素207て
溝を完全に埋め、同時に基板201と溝内の多結晶ケイ
素206および207を電気的に接続する。
次に、全面に1100nの窒化ケイ素を堆積し、第2図
(e)に示すように、多結晶ケイ素207及び206上
で絶縁膜を形成したい領域および素子分離用の酸化ケイ
素を形成したい領域のみ窒化ケイ素を部分的に除去する
次に熱酸化により第2図(f)に示すように厚さ80 
n m程度の酸化ケイ素208を形成する。
この時、基板201のケイ素が30nm程度酸化ケイ素
208に変わるため、酸化ケイ素208の下限は窒化ケ
イ素205に達する。この時第2図(b)において多結
晶ケイ素206が満開口部から深さ40nm程度を越え
た深いところまでしか埋められていないとすると、第2
図(g)に示すように酸化ケイ素208の下限は窒化ケ
イ素205に達しなくなるので注意しなければならない
最後に第2図(h)に示すようにワード線であるゲート
電極209を形成して本実施例の記憶素子を得る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明は容量絶縁膜に含まれる窒
化ケイ素を溝開口部に露出させないことにより、記憶電
極埋め込み型メモリーセルを安定に製造できるという効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(m)は本発明の第1実施例の製造工程
を示す断面図、第2図(a)〜(h)は本発明の第2実
施例の製造工程を説明するための断面図、第3a図、第
3b図、第4a図はそれぞれ従来技術および従来技術の
問題点を説明するための断面図、第4b図は第4a図の
平面図である。 101.201.400・・単結晶ケイ素基板、102
.106,203,205,208,110・・・・・
窒化ケイ素、 103、 104. 105. 111,202,20
4.208,403,404・・・酸化ケイ素、107
、 109. 206゜ 207・・・・・・・・・・・・・多結晶ケイ素108
・・・・・・フォトレジスト、 112.209・・ゲート電極、 301.405・・記憶電極、 ao2,407・・不純物拡散層、 303・・・・・・接続点、 401.402・・ワード線。 特許出願人  日本電気株式会社 代理人 弁理士  桑 井 清 − (a) (bン (C1 第1図 ((J) (e) (↑) 第1図 (g) (h) (i) 第1図 (J) 1n (k) 第1図 第1図 (a) (b) (C) 第2図 <d> Ce> (f) 第2図 (g) 第2図 第3a図 第3b図 第4a図 第4b図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  単結晶ケイ素基板の一主面に形成された少なくとも1
    個の容量体と、該容量体を外部電気回路と接続あるいは
    遮断するための少なくとも1個のスイッチング用電界効
    果トランジスタとから構成される記憶素子を含む半導体
    記憶装置において、前記容量体の少なくとも一部に溝が
    形成されており該構内の少なくとも一部を埋める導電物
    質が前記スイッチング用電界効果トランジスタのソース
    ドレインを形成する不純物拡散領域に電気的に接続され
    ており、前記容量体の少なくとも一部に形成された溝の
    内壁の容量絶縁膜の少なくとも一部は窒化ケイ素で形成
    されており、該窒化ケイ素は前記基板表面に達していな
    いことを特徴とする半導体記憶装置。
JP62136888A 1987-05-29 1987-05-29 半導体記憶装置 Pending JPS63300550A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5410169A (en) * 1990-02-26 1995-04-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Dynamic random access memory having bit lines buried in semiconductor substrate
JPH07202026A (ja) * 1993-12-03 1995-08-04 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Dramセルの製造方法

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