JPS6343356A - Semiconductor storage device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor storage device and manufacture thereof

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JPS6343356A
JPS6343356A JP61187401A JP18740186A JPS6343356A JP S6343356 A JPS6343356 A JP S6343356A JP 61187401 A JP61187401 A JP 61187401A JP 18740186 A JP18740186 A JP 18740186A JP S6343356 A JPS6343356 A JP S6343356A
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JP
Japan
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film
substrate
sin
layer
groove
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Pending
Application number
JP61187401A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Hashimoto
浩一 橋本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6343356A publication Critical patent/JPS6343356A/en
Pending legal-status Critical Current

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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 Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase the capacitance of a capacitor, to improve the holding capacity of a memory and to reduce the generation of a soft-error by a method wherein a shallow side trench is formed around a deep main trench, buried with SiO2 and used as an isolation layer between a Tr and the main tranch, and a diffusion layer is shaped on the side wall of the main tranch and employed as a cell plate. CONSTITUTION:An SiO2 film 2, an SiN film 3 and a PSG film 4 are formed onto a P-type Si substrate 1, and an opening 5 is shaped to expose the substrate 1. An SiN film 6 is formed onto the film 4 and the substrate 1, and an SiN side wall remainder 6a is shaped on an upper surface. An SiO2 film 7 is formed onto the SiN side wall remainder 6a, and an upper surface is removed throgh etching to shape an SiO2 side wall remainder 7a. The SiN side wall remainder 6a is removed through etching. A side trench 8 and a main trench 9 are formed through etching, using the film 4 and the side wall remainder 7a as masks, and SiO2 films 11a, 11b are shaped through thermal oxidation. The film 11a is taken off, B is diffused to form a P<+> diffusion layer 12, and an insulating layer 14 and a poly Si layer 13 are shaped to bury the main trench 9. The SiN films 3, 14 on the surface are taken away. An MOSTr 21 is formed onto the surface, and a poly Si layer 15 connecting the layer 13 and a drain region 16 is shaped.

Description

【発明の詳細な説明】 叫既要] 基板セルプレーI−型トレンチ・キャパシタ構造のDR
AMのキャパシタ部を形成するにあたり、深い主溝の周
囲に近接して浅い側溝を形成し、この側溝内部をSiO
2膜n2膜で埋めてトランジスタとの間の隔離層とし、
前記の深い主溝の壁面に拡散層を形成し、これをセルプ
レートとするもので、構造とその製造方法に関するもの
である。
[Detailed description of the invention] DR of substrate cell play I-type trench capacitor structure
When forming the AM capacitor part, a shallow side groove is formed close to the periphery of the deep main groove, and the inside of this side groove is filled with SiO.
It is filled with a 2-layer n2 film to serve as an isolation layer between the transistor and the
A diffusion layer is formed on the wall surface of the deep main groove, and this is used as a cell plate, and the present invention relates to a structure and a manufacturing method thereof.

溝の深さの殆ど全部をセルプレートとすることが出来る
ため、キャパシタの容量が大となり、メモリ保持能力が
向上し、ソフトエラーが起こりにく(なる。
Since almost the entire depth of the groove can be used as a cell plate, the capacitance of the capacitor is increased, the memory retention capacity is improved, and soft errors are less likely to occur.

〔卒業上の利用分野〕[Fields of use for graduation]

本発明はD RA M (Dynamic Rando
m AccessMemory )の構造とその製造方
法に係わり、詳しくは基板セルプレート型トレンチ・キ
ャパシタ構造をもつMO3型DRAMのキャパシタの構
造とその製造方法に関する。
The present invention is based on DRAM (Dynamic Rando).
The present invention relates to the structure of an MO3 type DRAM having a substrate cell plate type trench capacitor structure and its manufacturing method.

DRAMは既にI Mbit 、 4 Mbitの大容
量のものが実用化されつつあり、さらに大容量化への開
発が進められつつある。
DRAMs with large capacities of I Mbit and 4 Mbit are already being put into practical use, and development toward even larger capacities is underway.

これら大写IDRAMのメモリセルの構成は、最も間車
な構成である、1トランジスタ・1キヤパシタ(ITI
C)型のものが使用されている。
The memory cell configuration of these Daisha IDRAMs is one transistor/one capacitor (ITI), which is the most compact configuration.
C) type is used.

第2図はI T 1. C型D RA Mメモリセルの
等価回路図である。
Figure 2 shows IT1. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a C-type DRAM memory cell.

この図において、21はスイッチング用トランジスタで
、そのゲート電極はワード線16に、ソースはビット線
20に、ドレインはキャパシタ22に夫々接続されてい
る。
In this figure, 21 is a switching transistor whose gate electrode is connected to the word line 16, its source to the bit line 20, and its drain to the capacitor 22.

このトランジスタ21をON、OFFさせて、キャパシ
タ22とビット線20を接続したり、を色縁したりする
ことにより、キャパシタ22に蓄積していた電荷量をビ
ット線20の電位の変化として検知、読み出す。
By turning this transistor 21 ON and OFF to connect the capacitor 22 and the bit line 20, or by color-fringing them, the amount of charge accumulated in the capacitor 22 is detected as a change in the potential of the bit line 20. read out.

高集積化によるメモリセルサイズの縮小に伴い、キャパ
シタ部面積も減少して来ているが、キャパシタ部面積減
少によるメモリ電荷量の減少は、耐α線問題、センスア
ンプの感度の劣化を引き起こす。
With the reduction in memory cell size due to higher integration, the area of the capacitor part is also decreasing, but the decrease in the amount of memory charge due to the reduction in the area of the capacitor part causes problems with resistance to alpha rays and deterioration of the sensitivity of the sense amplifier.

従来、このような問題点を解決するために、メモリセル
面積の縮小にもかかわらず大きな記憶容量部を形成する
方法として半導体基板内に溝(トレンチ)を設け、この
溝の壁面と半導体基板間にキャパシタを形成する方法が
知られている。
Conventionally, in order to solve this problem, a groove (trench) is formed in the semiconductor substrate as a method of forming a large storage capacity portion despite the reduction of the memory cell area. A method of forming a capacitor is known.

このようなりRAMによれば、溝の深さを深くすれば、
それだけ容−砥を増やすことが可能であるが、基板を深
く掘ることによって種々の問題が発生ずる。即ち、溝の
形成は異方性エツチングによって形成するが、深いスト
レートな溝の形成はエツチングイオンの方向均一性の問
題、溝側壁でのイオンの反射の問題があるため、加工が
困難である。 従って、本発明は限定された深さの溝を
最大限に利用して容量を形成する方法を提供しようとす
るものである。
According to this RAM, if the depth of the groove is increased,
Although it is possible to increase the abrasive capacity by that much, various problems arise by digging deeply into the substrate. That is, the grooves are formed by anisotropic etching, but forming deep straight grooves is difficult because of the problem of directional uniformity of etching ions and the problem of reflection of ions on the groove sidewalls. Therefore, the present invention seeks to provide a method of forming a capacitance by making maximum use of a groove of limited depth.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は従来例におけるDRAMのメモリセル断面模式
図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a memory cell of a conventional DRAM.

この図において、Siは低抵抗のP″+Si+Si基板
表面に高抵抗のP型エピタキシプルi32を厚さ約1.
5μm形成したものである。溝33はSi基板Si(特
に区別の必要がないときは、エピタキシ千ル層32とS
i基板SiをまとめてSi基ヰ反3工と称するこドープ
したポリシリコン層3Sでその内部を埋める。
In this figure, Si has a high resistance P-type epitaxial layer i32 on the surface of a low resistance P''+Si+Si substrate to a thickness of about 1.
It is formed to have a thickness of 5 μm. The groove 33 is formed between the Si substrate Si (when there is no particular need to distinguish between the epitaxial layer 32 and the S
The inside of the i-substrate Si is filled with a doped polysilicon layer 3S, which is collectively referred to as a Si-based silicon layer 3S.

このP〜のSi基板SiとSing膜34膜上4ポリシ
リコン層35でキャパシタ22を構成している。
The capacitor 22 is composed of the Si substrate Si of P~ and the four polysilicon layers 35 on the Sing film 34.

ポリシリコン層35はポリシリコン層15によりトラン
ジスタ21の一方のN゛拡散層のドレイン18に接続さ
れている。トランジスタ21のゲート16はゲート酸化
膜の上に形成されワード線をも兼ねている。トランジス
タ21のもう一方のN・拡散層のソース17にはコンタ
ダクトホールを介してAIのビット線20が接続されて
いて、ワード線16と直角方向に延びている。
The polysilicon layer 35 is connected to the drain 18 of one N' diffusion layer of the transistor 21 by the polysilicon layer 15. The gate 16 of the transistor 21 is formed on a gate oxide film and also serves as a word line. An AI bit line 20 is connected to the source 17 of the other N diffusion layer of the transistor 21 via a contact hole, and extends in a direction perpendicular to the word line 16.

16Bは隣のメモリセルのワード線で、このワード線1
6Bのほぼ下にキャパシタ22を形成する立体的構造と
なっている。また、キャパシタ22の一方のセルプレー
ト(電極)をSi基板Siとする基板セルプレート型で
あるため、溝間のリークが少ない構造になっている。
16B is the word line of the adjacent memory cell, and this word line 1
It has a three-dimensional structure in which the capacitor 22 is formed almost under the capacitor 6B. Furthermore, since one cell plate (electrode) of the capacitor 22 is of a substrate cell plate type using a Si substrate, the structure has a structure in which there is little leakage between the grooves.

然しなから、この構造のものは、溝33の全深さがキャ
パシタのセルプレートとして寄与しているのではなく、
実質的には低抵抗のP”のSi基板Siに形成された一
部に限定されるため、それだけキ島パシクの容量が小さ
くなり、ソフトエラーの点からも不利である。
However, in this structure, the full depth of the groove 33 does not contribute as a cell plate of the capacitor;
Since it is essentially limited to a portion formed on the low-resistance P'' Si substrate, the capacitance of the capacitor becomes smaller, which is also disadvantageous in terms of soft errors.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来の基板セルプレート型トレンチ・キャパシタ構造の
DRAMはその溝の深さの一部しかキャパシタのセルプ
レートに利用しておらず、キャパシタ容量増加の方法と
しては充分でなかった。
In a conventional DRAM with a substrate cell plate type trench capacitor structure, only a part of the depth of the trench is used for the cell plate of the capacitor, which is not sufficient as a method for increasing the capacitance of the capacitor.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点の解決は、シリコン(Si)基板(1)の表
面に設けられたMOS)ランジスタ(21)と、 このトランジスタに近いSi基板(1)の表面に形成し
たキャパシタ(22)とを備えてなる半導体記憶装置に
おいて、 前記キャパシタ(22)が、 その内部をシリコン酸化膜(SiOx膜)、 (11b
)で埋めた浅い側溝(8)を近接して周囲にもつ、深い
溝(9)の内壁に形成した不純物拡散層(12)と、こ
れに接して順次設けられた絶縁膜(14)と不純物を含
んだポリシリコン(13)から構成されてなり、 かつ、ポリシリコン(13)が前記M OS )ランジ
スタ(21)の一部をなすドレイン領域(16)と電気
的に接続されている ことを特徴とする半導体記憶装置、 および、シリコン基板(1)の表面に、酸化シリコン膜
(2)と窒化シリコン (SiN)膜(3)およびフォ
スホシリケートガラス(PSG)膜(4)よりなる三層
膜を、この順に形成した後、この三層膜に開口(5)を
設ける工程と、 前記開口(5)の側壁の上に、SiN膜側壁残(6a)
を形成し、更にこのSiN膜側壁残(6a)の上にSi
O□膜側壁残(7a)を設け、二重側壁残を形成する工
程と、 ついで、前記SiN膜側壁残(6a)を除去し、残存す
るSiO□膜側壁残(7a)および前記三層膜をマスク
として、Si基板(1)に対して異方性エツチングを行
い、開口(5)の中央部には溝(9)を形成し、この溝
(9)の周囲の、前記SiO2膜n2膜側壁残(7a)
の下方にはSi基板(1)の残存部である突起部(10
)を形成し、更にこの突起部(10)の周囲の、元Si
N膜側壁残(6a)のあった下方には側溝(8)を形成
する工程と、 このSi基板(1)を酸化して、Si基板(1)の表面
にSiO2膜02膜(11a)を形成すると同時に側溝
(8)をSiO2膜OzJfり(11b)で埋める工程
と、前記SiO□膜(11b)以外の表面酸化膜を除去
し、溝(9)の側壁及び底面に不純物拡散を行い拡散層
(12)を形成する工程と、 a(9)の内部も含むsi基板(1)の表面に絶縁膜(
14)を形成し、更に溝(9)の内部をポリシリコン(
13)で埋める工程とを含む半導体記憶装置の製造方法
により達成される。
The solution to the above problem is to provide a MOS transistor (21) provided on the surface of a silicon (Si) substrate (1) and a capacitor (22) formed on the surface of the Si substrate (1) near this transistor. In the semiconductor memory device, the capacitor (22) has a silicon oxide film (SiOx film), (11b
) an impurity diffusion layer (12) formed on the inner wall of a deep trench (9) that is surrounded by a shallow side trench (8) filled with The polysilicon (13) is electrically connected to the drain region (16) forming a part of the MOS transistor (21). A semiconductor memory device characterized by a three-layer structure comprising a silicon oxide film (2), a silicon nitride (SiN) film (3), and a phosphosilicate glass (PSG) film (4) on the surface of a silicon substrate (1). After forming the films in this order, there is a step of forming an opening (5) in the three-layer film, and forming a SiN film sidewall remainder (6a) on the sidewall of the opening (5).
is formed, and furthermore, Si is formed on the remaining SiN film sidewall (6a).
A step of providing an O□ film sidewall residue (7a) and forming a double sidewall residue, and then removing the SiN film sidewall residue (6a) and removing the remaining SiO□ film sidewall residue (7a) and the three-layer film. Using as a mask, anisotropic etching is performed on the Si substrate (1), a groove (9) is formed in the center of the opening (5), and the SiO2 film n2 film is etched around the groove (9). Remains of side wall (7a)
Below is a projection (10) that is the remaining part of the Si substrate (1).
), and furthermore, the original Si around this protrusion (10)
There is a step of forming a side groove (8) below where the N film sidewall residue (6a) was, and this Si substrate (1) is oxidized to form a SiO2 film (11a) on the surface of the Si substrate (1). At the same time as the formation, there is a step of filling the side groove (8) with a SiO2 film (11b), removing the surface oxide film other than the SiO□ film (11b), and diffusing impurities into the side walls and bottom of the groove (9). The step of forming a layer (12) and the step of forming an insulating film (
14) and then fill the inside of the groove (9) with polysilicon (
This is achieved by a method of manufacturing a semiconductor memory device including the filling step 13).

〔作用〕[Effect]

基板セルプレート型トレンチ・キャパシタtlA造のD
RAMのキャパシタ部を形成するにあたり、深い主z1
)の周囲に近接して、その内部をSiO2膜02膜で埋
めた浅い側溝を形成し、これをキャパシタとトランジス
タの間の絶縁層とした後、深い主溝の壁面に拡散層を形
成し、これをセルプレートとする構造のもので、これに
より溝の深さの殆ど全部をセルプレートとすることが出
来るため、同じ溝の深さでもキャパシタの容量が大とな
り、メモリ保持能力が向上し、ソフトエラーが起コリニ
<くする。
Substrate cell plate type trench capacitor tlA structure D
When forming the capacitor part of RAM, the deep main z1
), a shallow side trench is formed whose inside is filled with a SiO2 film, and this is used as an insulating layer between the capacitor and the transistor, and then a diffusion layer is formed on the wall of the deep main trench, This structure uses this as a cell plate, which allows almost the entire depth of the groove to be used as a cell plate, so the capacitance of the capacitor increases even with the same depth of the groove, improving memory retention capacity. A soft error may occur.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)〜(j)は本発明におけるD RA Mの
メモリセルの形成工程を説明するための断面模式第1図
(a)はSt基板表面の絶縁膜に開口した後窒化膜を被
着した状態を示す。
FIGS. 1(a) to (j) are cross-sectional schematic diagrams for explaining the process of forming a DRAM memory cell according to the present invention. FIG. Shows the adhered state.

P型Si基板1上に、SiO2膜02膜2を熱酸化によ
り、膜厚約300人形成する。つづいて、その上に窒化
シリコン膜(SiN膜)3を約500人、CVD法で被
着形成する。更に、その上にフォスホシリケートガラス
(PSG)膜4をCVD法で約1μm形成する。
A SiO2 film 02 film 2 with a thickness of about 300 layers is formed on a P-type Si substrate 1 by thermal oxidation. Subsequently, about 500 silicon nitride films (SiN films) 3 are deposited thereon by the CVD method. Further, a phosphosilicate glass (PSG) film 4 is formed thereon to a thickness of about 1 μm by CVD.

つづいて、通常のフォトプロセス工程により形成したフ
ォトレジストをマスクにして、前記の絶縁膜の三層、P
SG膜4、SiN膜3およびSiO2膜n2膜2にキャ
パシタ用溝形成のための開口5をRIE異方性エツチン
グにより形成し、Si基板1を表出せしむる。
Next, using a photoresist formed by a normal photo process as a mask, the three layers of the insulating film, P
Openings 5 for forming capacitor grooves are formed in the SG film 4, SiN film 3, and SiO2 film N2 film 2 by RIE anisotropic etching to expose the Si substrate 1.

異方性エツチングはガス:CI+h、圧カニ0.2To
rr、電カニ 0.I W/ c m2の条件で行う。
Anisotropic etching: gas: CI+h, pressure crab 0.2To
rr, electric crab 0. It is carried out under the condition of I W/cm2.

つづいて、この表面にSiN膜6を約1000人、CV
D法で被着形成する。
Subsequently, approximately 1000 SiN films 6 were applied to this surface by CVD.
Adhesion is formed using method D.

第1図(b)はSiN側壁側壁形成後、再びSiO2膜
Oz膜を被着した状態を示す。
FIG. 1(b) shows a state in which the SiO2 film and the Oz film are deposited again after the SiN sidewalls are formed.

異方性エツチングを行い、SiN膜6の上向き表面を約
1000人除去することにより、SiN側壁残6aを開
口5の側壁内側に形成する。このときの異方性エツチン
グは、ガス: CHF3、圧カニ0.2Torrs電カ
ニ 0.I W/ c m2の条件で行う。
By performing anisotropic etching and removing approximately 1,000 portions of the upwardly facing surface of the SiN film 6, a remaining SiN sidewall 6a is formed inside the sidewall of the opening 5. The anisotropic etching at this time is gas: CHF3, pressure crab 0.2 Torrs, electric crab 0. It is carried out under the condition of I W/cm2.

つづいて、この表面にSiO□II!7を約1000人
、CVD法で被着形成する。
Next, SiO□II! 7 was deposited by about 1,000 people using the CVD method.

第1図(c)は開口に二重の側壁列を形成した状態を示
す。
FIG. 1(c) shows a state in which double sidewall rows are formed in the opening.

異方性エツチングを行い、SiO2膜n2膜7の上向き
表面を約1000人除去することにより、S i O2
側壁’IU 7aをS i !J側壁”A6aの内側に
作り、開口5に二重の側壁列を形成する。
By performing anisotropic etching and removing approximately 1,000 portions of the upward facing surface of the SiO2 film n2 film 7, SiO2
S i the side wall 'IU 7a! J side wall "A6a" to form a double side wall row in the opening 5.

このときの異方性エツチングも、ガス: C)Ih、圧
カニ0.2Torr、電カニ 0.I W/ c rr
12の条件で行う。
The anisotropic etching at this time was also performed using gas: C) Ih, pressure crab 0.2 Torr, electric crab 0. IW/crr
This is done under 12 conditions.

第1図(d)はSiN側壁側壁形ツチング除去した状態
を示す。
FIG. 1(d) shows a state in which the SiN side wall tucking has been removed.

燐酸でエツチングしてSiN側壁残6aを除去する。The remaining SiN sidewall 6a is removed by etching with phosphoric acid.

これにより、SiN側壁残6aを除去したあとに約d=
約1000人の狭い幅をもった、リング状のSi基板1
の露出表面が得られる。
As a result, after removing the SiN side wall residue 6a, approximately d=
Ring-shaped Si substrate 1 with a narrow width of about 1000 people
An exposed surface is obtained.

このときSiN膜3に若干のサイドエツチングがおこる
At this time, some side etching occurs in the SiN film 3.

第1図(e)はトレンチエツチングを行った後、PSG
膜、SiO2膜O7側壁残を除去した状態を示ず。
Figure 1(e) shows the PSG after trench etching.
The state in which the remaining sidewalls of the SiO2 film O7 and the SiO2 film have been removed is not shown.

PSG膜4およびSiO2膜02側壁残7aをマスクに
して、Si基板1に対してRrcl、方性エツチングを
行い溝(トレンチ)を形成する。開口5において、Si
基板1が広く露出した所には、深い主溝9を約4〜5μ
mの深さに形成する。これと同時に、SiN側壁残6a
を除去して出来た幅の狭い露出部には、浅い側溝8が形
成され、両溝の間には厚さの薄いSi基板1よりなる突
起部10が形成される。
Using the PSG film 4 and the remaining sidewalls 7a of the SiO2 film 02 as masks, Rrcl and directional etching are performed on the Si substrate 1 to form a trench. In the opening 5, Si
Where the substrate 1 is widely exposed, a deep main groove 9 is formed with a depth of approximately 4 to 5 μm.
Form to a depth of m. At the same time, the remaining SiN side wall 6a
A shallow side groove 8 is formed in the narrow exposed portion created by removing the grooves, and a protrusion 10 made of a thin Si substrate 1 is formed between both grooves.

側溝8が浅くなる理由は、三層膜(PSG膜4、SiN
膜3 、S t Oz膜2)およびSiO2膜n2側壁
残7aが形成するマスクの厚さtが約1.08μmある
のに対してSi基板lの露出部幅dは約0.1μmと幅
が狭いため、マスクの狭い峡谷を通り抜けてエツチング
に寄与出来るイオンが少なくなるためである。
The reason why the side groove 8 becomes shallow is because of the three-layer film (PSG film 4, SiN
The thickness t of the mask formed by the film 3, the S t Oz film 2) and the SiO2 film n2 sidewall remaining 7a is approximately 1.08 μm, whereas the width d of the exposed portion of the Si substrate I is approximately 0.1 μm. This is because fewer ions can pass through the narrow canyon of the mask and contribute to etching.

従って、側溝8の深さは、マスクの峡谷の幅によって変
わる。即ち、SiN膜3の厚さで調整することが出来る
The depth of the gutter 8 therefore varies depending on the width of the canyon of the mask. That is, it can be adjusted by adjusting the thickness of the SiN film 3.

異方性エツチングの条件は、ガス: CF3Br 、圧
カニ  0.4 Torr 、電カニlW/am”であ
る。
The conditions for anisotropic etching are: gas: CF3Br, pressure crab: 0.4 Torr, electric crab: lW/am''.

ついで、PSG膜4およびSiO□側壁残7aを弗酸で
エツチング除去する。
Then, the PSG film 4 and the remaining SiO□ sidewall 7a are removed by etching with hydrofluoric acid.

第1図(f)は表面を熱酸化した状態を示す。FIG. 1(f) shows the state in which the surface has been thermally oxidized.

温度1000℃の酸化性雰囲気中で熱酸化して主71’
ri9の内壁に約3000人のSiO□膜11aを形成
する。
Main 71' is thermally oxidized in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1000°C.
A SiO□ film 11a having a thickness of about 3000 is formed on the inner wall of ri9.

この熱酸化により、側溝8はSiO□膜11bで埋めら
れる。
By this thermal oxidation, the side trench 8 is filled with the SiO□ film 11b.

第1図(g)は主溝の内壁にボロン拡散層を形成した状
態を示す。
FIG. 1(g) shows a state in which a boron diffusion layer is formed on the inner wall of the main groove.

Si基板1の表面を弗酸でエツチングしてSiO2膜n
z膜11aを除去する。
The surface of the Si substrate 1 is etched with hydrofluoric acid to form a SiO2 film.
The z film 11a is removed.

ついで、ボロン(B)を拡散することにより、Siが露
出している主溝9の内壁面に、P゛拡散層を形成する。
Next, by diffusing boron (B), a P diffusion layer is formed on the inner wall surface of the main groove 9 where Si is exposed.

拡散はB含有シロキサン樹脂を塗布した後、温度900
℃で拡散、ついでシロキサン樹脂を弗酸でエツチング除
去する方法による。
Diffusion is carried out at a temperature of 900°C after applying the B-containing siloxane resin.
Diffusion at ℃, followed by etching and removal of the siloxane resin with hydrofluoric acid.

また、この拡散は別の方法として、ボロンフォスホシリ
ケートガラス(BPSG )膜をCVD法で約3000
人の厚さ形成した後、温度900℃で拡散、ついでBP
SG膜を弗酸でエツチング除去する方法によってもよい
Another method for this diffusion is to deposit a boron phosphosilicate glass (BPSG) film with a thickness of about 3,000 ml using the CVD method.
After forming a human thickness, it is diffused at a temperature of 900℃, and then BP is applied.
A method of removing the SG film by etching with hydrofluoric acid may also be used.

第1図(h)は表面に絶縁膜を被着後、主溝を埋めるポ
リシリコン層を被着した状態を示す。
FIG. 1(h) shows a state in which an insulating film is deposited on the surface and then a polysilicon layer is deposited to fill the main groove.

絶縁膜14としてSiN膜をCVD法で約250人を被
着する。ついで、N型不純物(例えばリン)をドープし
たポリシリコン層(ポリSi層)13をCVD法で膜P
ス約1.5μm被着して主溝9を完全に埋める。
Approximately 250 SiN films are deposited as the insulating film 14 using the CVD method. Next, a polysilicon layer (polySi layer) 13 doped with an N-type impurity (for example, phosphorus) is formed into a film P by a CVD method.
The main groove 9 is completely filled with a thickness of approximately 1.5 μm.

ついで、ポリSi層13をSiN膜が露出するまでエッ
チバックして、余分のポリSiを除去し、表面を平坦化
する。エッチバックはガス:CF4+0□、圧カニ I
  Torr %電カニ5W/cm”の条件のプラズマ
エツチングによって行う。
Next, the poly-Si layer 13 is etched back until the SiN film is exposed to remove excess poly-Si and flatten the surface. Etch back gas: CF4+0□, pressure crab I
This is done by plasma etching under conditions of 5W/cm'' Torr%.

第1図(i)はSi基板表面のSiN膜を除去した状態
を示す。
FIG. 1(i) shows a state in which the SiN film on the surface of the Si substrate has been removed.

Si基板1の表面のSiN膜3とSiN膜14をリン酸
でエツチング除去する。
The SiN film 3 and the SiN film 14 on the surface of the Si substrate 1 are removed by etching with phosphoric acid.

第1図(j)はMOS)ランジスタのゲート、ドレイン
およびソース、更にセルプレートとドレイン間の接続ポ
リSiN、ビット線を形成した状態を示す。
FIG. 1(j) shows a state in which the gate, drain and source of a MOS transistor, a poly-SiN connection between the cell plate and the drain, and a bit line are formed.

この図に示すように、キャパシタ22以外の構造は従来
例の第3図に示すものと、同じであり、従って、その形
成工程も同様である。
As shown in this figure, the structure other than the capacitor 22 is the same as that of the conventional example shown in FIG. 3, and therefore the formation process is also the same.

この工程の大要は下記の如くである。The outline of this process is as follows.

ドレイン接続領域のN″領域を形成した後、キャパシタ
22の一方のセルプレートのポリSi層13と前記N″
領域を接続するポリSi層15を形成、この上にCV 
DSiO□層を被着形成、所定厚さのゲート酸化膜形成
、この上にポリサイド(ポリSt上にMoSiO2膜z
を有するもの)のゲート16の電極を形成する。このゲ
ート16はワード線を兼ねるもので、隣のメモリセルの
ワード線16Bも同時に形成する。
After forming the N″ region of the drain connection region, the poly-Si layer 13 of one cell plate of the capacitor 22 and the N″
A poly-Si layer 15 is formed to connect the regions, and CV
A DSiO□ layer is deposited, a gate oxide film of a predetermined thickness is formed, and a polycide film (MoSiO2 film z on polySt) is formed on this.
Form the electrode of the gate 16 of This gate 16 also serves as a word line, and a word line 16B of an adjacent memory cell is also formed at the same time.

このゲート16およびポリSi層15と自己整合的にN
型不純物をイオン注入し、のち活性化しN゛拡散層のソ
ース17とドレイン18を形成する。
N is self-aligned with this gate 16 and poly-Si layer 15.
A type impurity is ion-implanted and then activated to form a source 17 and a drain 18 of the N diffusion layer.

CV DSiO□膜を被覆した後、コンタクト窓を開口
しA1ビット線20を形成する。
After coating the CV DSiO□ film, a contact window is opened to form an A1 bit line 20.

斯(して、本発明の基板セルプレート型トレンチ・キャ
パシタ構造のDRAMを得ることが出来る。
In this way, a DRAM having a substrate cell plate type trench capacitor structure according to the present invention can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、DRAM
のキャパシタ用の溝として、主導の周りに浅い側溝を設
け、これを540g膜で埋めて絶縁傾城を作ることによ
り、溝壁面の殆ど全部をセルプレートとして利用出来、
キャパシタの容量が大となり、メモリ保持能力が向上し
、ソフトエラーが起こりにくくなる。
As explained in detail above, according to the present invention, the DRAM
By creating a shallow trench around the lead as a trench for the capacitor, and filling this with a 540g film to create an insulating slope, almost the entire trench wall surface can be used as a cell plate.
The capacity of the capacitor is increased, memory retention capacity is improved, and soft errors are less likely to occur.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(j)は本発明におけるDRAMのメモ
リセルの形成工程を説明するだめの断面模式第2図はI
TI C型DRAMメモリセルの等価回路図、 第3図は従来例におけるDRAMのメモリセル断面模式
図である。 この図において、 1はSi基板(P型)、 2はSiO2膜、 3はSiN膜、 4はPSG膜、 5は開口、 6はSiN膜、 6aはSiN側壁側壁 子はSiO□膜、 7aはSiO□側壁残、 8は側溝、 9は主溝、 10は突起部、 11a 、11bはSiO2膜Oz膜 、12は拡散層
、 13はポリシリコン層(ポリSi層)、14は絶縁膜(
SiN膜)、 15はポリシリコン層(ポリSi層)、16はゲート(
ワード線)、 16Bは隣のメモリセルのワード線、 17はソース、 18はドレイン 19はSiO□膜、 20はビット線、 21はトランジスタ、 22はキャパシタ、 阜1z 、、/g 7−ド5艮
FIGS. 1(a) to (j) are schematic cross-sectional diagrams for explaining the process of forming a DRAM memory cell in the present invention. FIG.
Equivalent circuit diagram of a TIC type DRAM memory cell. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a DRAM memory cell in a conventional example. In this figure, 1 is a Si substrate (P type), 2 is an SiO2 film, 3 is an SiN film, 4 is a PSG film, 5 is an opening, 6 is a SiN film, 6a is a SiN sidewall, the sidewall is an SiO□ film, and 7a is a SiO□ film. SiO□ side wall remaining, 8 is a side groove, 9 is a main groove, 10 is a protrusion, 11a and 11b are SiO2 film Oz film, 12 is a diffusion layer, 13 is a polysilicon layer (poly-Si layer), 14 is an insulating film (
15 is a polysilicon layer (poly-Si layer), 16 is a gate (
16B is the word line of the adjacent memory cell, 17 is the source, 18 is the drain 19 is the SiO□ film, 20 is the bit line, 21 is the transistor, 22 is the capacitor,议

Claims (1)

【特許請求の範囲】 〔1〕シリコン(Si)基板(1)の表面に設けられた
MOSトランジスタ(21)と、 このトランジスタに近いSi基板(1)の表面に形成し
たキャパシタ(22)とを備えてなる半導体記憶装置に
おいて、 前記キャパシタ(22)が、 その内部をシリコン酸化膜(SiO_2膜)(11b)
で埋めた浅い側溝(8)を近接して周囲にもつ、深い溝
(9)の内壁に形成した不純物拡散層(12)と、これ
に接して順次設けられた絶縁膜(14)と不純物を含ん
だポリシリコン(13)から構成されてなり、 かつ、ポリシリコン(13)が前記MOSトランジスタ
(21)の一部をなすドレイン領域(16)と電気的に
接続されている ことを特徴とする半導体記憶装置。 〔2〕シリコン(Si)基板(1)の表面に、酸化シリ
コン(SiO_2)膜(2)と窒化シリコン(SiN)
膜(3)およびフォスホシリケートガラス(PSG)膜
(4)よりなる三層膜を、この順に形成した後、この三
層膜に開口(5)を設ける工程と、 前記開口(5)の側壁の上に、SiN膜側壁残(6a)
を形成し、更にこのSiN膜側壁残(6a)の上にSi
O_2膜側壁残(7a)を設け、二重側壁残を形成する
工程と、 ついで、前記SiN膜側壁残(6a)を除去し、残存す
るSiO_2膜側壁残(7a)および前記三層膜をマス
クとして、Si基板(1)に対して異方性エッチングを
行い、開口(5)の中央部には溝(9)を形成し、この
溝(9)の周囲の、前記SiO_2膜側壁残(7a)の
下方にはSi基板(1)の残存部である突起部(10)
を形成し、更にこの突起部(10)の周囲の、元SiN
膜側壁残(6a)のあった下方には側溝(8)を形成す
る工程と、 このSi基板(1)を酸化して、Si基板(1)の表面
にSiO_2膜(11a)を形成すると同時に側溝(8
)をSiO_2膜(11b)で埋める工程と、前記Si
O_2膜(11b)以外の表面酸化膜を除去し、溝(9
)の側壁及び底面に不純物拡散を行い拡散層(12)を
形成する工程と、 溝(9)の内部も含むSi基板(1)の表面に絶縁膜(
14)を形成し、更に溝(9)の内部をポリシリコン(
13)で埋める工程とを 含むことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
[Claims] [1] A MOS transistor (21) provided on the surface of a silicon (Si) substrate (1), and a capacitor (22) formed on the surface of the Si substrate (1) near this transistor. In the semiconductor storage device comprising the capacitor (22), the inside thereof is covered with a silicon oxide film (SiO_2 film) (11b).
An impurity diffusion layer (12) formed on the inner wall of a deep trench (9) that is surrounded by a shallow side trench (8) filled with and is characterized in that the polysilicon (13) is electrically connected to a drain region (16) forming a part of the MOS transistor (21). Semiconductor storage device. [2] Silicon oxide (SiO_2) film (2) and silicon nitride (SiN) on the surface of the silicon (Si) substrate (1)
After forming a three-layer film consisting of a film (3) and a phosphosilicate glass (PSG) film (4) in this order, providing an opening (5) in the three-layer film; and a step of forming an opening (5) on the side wall of the opening (5). On top of that, the remaining SiN film sidewall (6a)
is formed, and furthermore, Si is formed on the remaining SiN film sidewall (6a).
A step of providing an O_2 film sidewall residue (7a) and forming a double sidewall residue, and then removing the SiN film sidewall residue (6a) and masking the remaining SiO_2 film sidewall residue (7a) and the three-layer film. Anisotropic etching is performed on the Si substrate (1) to form a groove (9) in the center of the opening (5), and the remaining SiO_2 film sidewall (7a) around the groove (9) is etched. ) is a protrusion (10) which is the remaining part of the Si substrate (1).
is formed, and furthermore, the original SiN around this protrusion (10) is
At the same time, a side groove (8) is formed below where the film side wall residue (6a) was, and this Si substrate (1) is oxidized to form a SiO_2 film (11a) on the surface of the Si substrate (1). Gutter (8
) with the SiO_2 film (11b), and
The surface oxide film other than the O_2 film (11b) is removed, and the groove (9
) to form a diffusion layer (12) by diffusing impurities on the side walls and bottom of the groove (9), and forming an insulating film (1) on the surface of the Si substrate (1) including the inside of the groove (9).
14) and then fill the inside of the groove (9) with polysilicon (
13) A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising the step of filling.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4992390A (en) * 1989-07-06 1991-02-12 General Electric Company Trench gate structure with thick bottom oxide
JP2006526928A (en) * 2003-06-03 2006-11-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Low pass filter and electronic device

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