KR940011101B1 - Dram 셀용 고성능 트렌치 커패시터 - Google Patents

Dram 셀용 고성능 트렌치 커패시터 Download PDF

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토마스 린츠 윌리암
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아메리칸 텔리폰 앤드 텔레그라프 캄파니
마이클 와이. 엡스 라인
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
DRAM 셀용 고성능 트렌치 커패시터
[도면의 간단한 설명]
제 1 내지 11 도는 본 발명의 원리를 실시하는 특정 제조 순서의 연속 스테이지에서의 VLSI DRAM 메모리 배열부를 나타낸 개략도이다.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
본 발명은 대규노 집적(very-large-scale-integrated ; VLSI)형으로 형성된 동적 랜덤 억세스 메모리(dynamic random-access-memory ; DRAM) 배열에 관한 것으로, 특히, 고커패시턴스(high-capacitance ; Hi-C)형의 트렌치 커패시터(trench capaciter)를 포함하는 고성능 VLSI DRAM 셀에 관한 것이다.
VLSI DRAM 배열을 소형화시키는 추세가 계속됨에 따라, 배열이 형성되는 기본 메모리 셀의 영역을 축소시키려는데 상당한 노력을 기울여 왔다. 본 기술에 공지된 그러한 한 통상적인 셀 구성은 예를들어 미합중국 특허 제 3,387,286호에 기술된 바와 같이 단일 트랜지스터 및 그에 결합된 커패시터로 이루어진다.
사실상, VLSI DRAM 메모리 셀내에 포함된 종래 평면(planer-type)커패시터의 표면은 그 작은 영역 커패시터의 전하 용량이 알파 입자에 영향을 미치는 노이즈 메가니즘(noise mechanisms)에 의해 발생된 전하 레벨을 거의 초과하지 않는데까지 축소되어 왔다. 소위 Hi-C형의 평면 커패시터 조차도 점차로 소영역 VLSI DRAM 메모리 셀용으로 특정 임의의 전류 설계 요구를 만족시키지 않았다. (1978년 1월판 전자 장치에 대한 IEEE 보고서, 볼륨 ED-25, 넘버 1, 페이지 33 내지 41에 기술된 A.F. Tasch 등에 의한 "Hi-C RAM 셀 개념(cell concept)"에서 평면 Hi-C 메모리 커패시터에 대한 설명 참조).
비교적 작은 표면 영역 커패시터내의 커패시턴스의 특정값을 실현하기 위하여, VLSI DRAM 메모리가 형성된 반도체 칩의 연장되는 수직 구조로서, 각 셀 커패시터를 제조하기 위한 제안이 최근에 제기되어 왔다. 이러한 소위 트렌치 커패시터 설계에는 칩 표면보다는 그 내부로 연장하는 상기 커패시터 플레이트의 주요부가 포함된다. 각 커패시터에 필요시되는 표면 영역의 면적은 칩 표면에서의 트렌치 영역일뿐이다. (1983년 11월판 IEEE 전자 장치 문헌, 볼륨 DEL-4, 넘버 11, 페이지 411 내지 414에 기술된 T. Morie 등에 의한 논문 제목인 "메가비트 레벨 MOS DRAM용 공핍 트렌치 커패시터 기술"에 트렌치형의 메모리 커패시터가 기술되어 있다.)
평면 구조에 이용된 Hi-C 커패시터와 유사한 Hi-C형의 VLSI DRAM 트렌치 커패시터의 제조에 바람직한 많은 동기가 있다. Hi-C 트렌치 커패시터의 커패시턴스 대 칩표면 영역비는 높다. 또한 VLSI 칩내에서 얻을 수 있는 비교적 높은 커패시턴스 값은 상기 칩내에서 발생하는 알파 입자 유도 에러 발생 가능성을 감소시킬 수 있다. 또한, Hi-C 커패시터가 칩 기판의 전위에서 상기 커패시터의 상부 플레이트와 작동 할 수 있으므로, (접하는 공핍 폭으로 세트된 최소 공간 기준을 만족할 수 없는) 상기 구성에서는 메모리 셀 사이를 절연시킬 필요가 있다. Hi-C 트렌치 커패시터를 포함하는 메모리 셀에 대한 모든 있점은 고성능 메모리 배열내에서 고밀도 셀 패킹을 성취할 수 있다는데에 있으며, 상기 고성능 메모리 배열은 누설 전류(leakage current), 기생 커패시턴스(parasitic capacitances) 및 시트 저항(sheet resistance)을 비교적 낮출 수 있으며, 그리고 단위 영역당 셀 커패시턴스를 비교적 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.
그러므로, 사실상 전술한 H-C형의 메모리 트렌치 커패시터를 제조한다는 것은 지극히 좋은 생각이다. 하지만 그러한 Hi-C 구조를 얻는데에는 가파르게 경사진 트렌치벽(wall)을 제어적으로 도핑하는 것이 필요하며, 종래에는 이것을 성취하기 위한 완전한 효과를 가진 실제 절차가 공개되지 않았다. 종래에는, 메모리 셀의 Hi-C 트렌치 커패시터를 그 인접 트랜지스터에 상호 접속하기 위한 간단하고 믿을 만한 절차가 고안되지 않았다. 개발되었다면, 그러㎛한 제조 절차가 매우 높은 비트 용량의 VLSI DRAM 배열의 실현에 상당히 기여했을 것이라는 것은 명백하다.
[발명의 요약]
Hi-C트렌치 커패시터는 실리콘 기판내에 형성된다. 한 특정 버젼(version)에 있어서, 트렌치 커패시터의 한 플레이트는 트렌치벽 바로 밑에 위치한 아주 얕게 도핑된 n 영역으로 이루어진다. 상기 n+영역의 도핑은 트렌치벽상에 앞서 형성, 도프된 다결정 실리콘층을 신속히 산화시킴으로써 성취된다.
표시된 트렌치 도핑에 앞서, 트렌치에 매우 인접한 실리콘 표면의 선택부는 의도적으로 노출된다. 결과로서, 측면으로 확장한 실리콘의 표면부는 또한 전술된 플레이트 형성 단계시에 n+영역을 형성하도록 도핑된다. n+커패시터 플레이트의 전도적인 측면 확장부를 구성하는 상기 영역에 의해 트렌치 커패시터의 상기 플레이트와, 연속적으로 제조된 그에 인접한 트랜지스터 사이에서 직접 접촉이 쉽게 형성된다. 전술한 고유한 단계를 포함하는 처리 순서에 따라 제조된 Hi-C 트렌치 커패시터는 VLSI DRAM 배열의 바람직한 부품이 된다. 그러한 커패시터는 고성능의 아주 작은 셀 크기의 메모리를 실현할 수 있다.
[상세한 설명]
예로서, 아래에 기술될 특정 VLSI DRAM 배열은 단일 m-채널 금속 단화 반도체(NMOS) 트랜지스터 및 그에 결합된 Hi-C 트렌치 커패시터를 구성한 각각의 메모리 셀을 포함한다. 대략 0.25㎛인 정렬 공차(alignment tolerances)를 갖는 1마이크로 미터(㎛) 설계 방식에 있어서, 각 셀은 총 메모리 배열의 표면 영역이 대략 0.425 제곱 센티미터인 실리콘칩의 표면상에서 약 4.25㎛×2.5㎛영역만을 점한다. 이러한 크기의 칩영역은 상기 작은 영역의 셀로 구성된 4 메가비트 메모리 배열을 상기 영역내에서 형성할 수 있다.
아래 기술된 것은 관련 NMOS 트랜지스터에 접속하기 위한 P 도핑형 영역내의 Hi-C 트렌치 커패시터를 형성하는 것에 우선적으로 초점이 주어지지만, 기술한 제조 절차가 또한 관련 PMOS 트랜지스터에 접속하기 위한 n 도핑형 영역내의 Hi-C 트렌치 커패시터를 형성하는데 활용할 수 있음을 알게 될 것이다. 또한, 바람직하다면, 아래에 기술된 범용형의 메모리 배열은 또한 상보 MOS(CMOS) 기술로 제조될 것이다.
제 1 도는 VLSI DRAM 실리콘 칩부를 나타낸 단면도이다. 실례로, 점선(dashed line ; 14)으로 표시된 P 도핑형(예를들어, 붕소 도핑형)터브(tub ; 12)은 P형 벌크(bulk) 기판(16)내에서 형성된 것으로 도시된다.(선택적으로, P 터브(12)은 에피택셜(epitaxial)층을 통해 수직으로 밑에 놓인 P+기판내로 연장하도록 형성된다). 표시된 터브(12)의 치수 a와 b는 예를 들어 각각 약 3.5㎛와 5㎛ 내지 7㎛이다. P 터브(12)의 표면에서의 불순물의 농도 Ns는 대략 15e 16≤Ns≤2e17로 주어진다. 깊이 b에서, 터브영역내의 불순물 농도 Nb는 약 Nb〉1e16이다. 아래에 상세히 기술되는 바와 같이, 약 40 내지 55 펨토 패럿(femtofarards)의 커패시턴스를 갖는 각각의 두 개의 Hi-C 트렌치 커패시터는 터브(12)내에 형성된다.
일련의 표준처리 단계에서, 터브(12)내에서 에치될 트렌치를 형성(definitive)하는 세층의 마스킹 패턴은 제 2 도에 표시된 바와 같이 도시된 구조의 최상부 면상에 형성된다. 층(18),(20) 및 (22)은 각각, 예를들어 10,000옹그스트롱 단위(Å)의 두께의 테트라에틸오르토 실리케이트(TEOS)층, 1200Å 두께의 실리콘 질화물(Si3N4)층 및 , 3400Å 두께의 실리콘 산화물(SiO2)층으로 이루어진다. 실례로, 제 2 도에 도시된 치수 c,d 및 e는 제각기 대략 1㎛이다. 사실상, 제 2 도에 표시된 위치 정렬 공차 f는 예를들어 약 0.25㎛이다.
그다음, 제 3 도에 표시된 바와 같이, 2개의 트렌치는 P 터브(12)의 마스크되지 않은 부분내에서 형성된다. 예로서, 각 트렌치는 기판(16)의 표면에서 단면이(1㎛×1㎛)스퀘어이며, 깊이(치수 g)가 약 4㎛내지 6㎛이다. 각 트렌치의 최하부에서의 폭 h는 예를들어 대략 0㎛ 내지 0.5㎛이다.
예로서, 제 3 도에 도시된 트렌치는 반응 염소종(reactive chlorine species)에서 유도된 플라즈마를 이용한 표준 반응 이온(stardard reactive ion ; 또는 스퍼터(sputter))에칭(RIE) 단계에서 형성된다. 이어서 임의 나머지부분 즉, TEOS층(18)(제 2 도)은 CHF3에서 유도된 플라즈마를 이용한 다른 표준 RIE 단계에서 상기층 구조로부터 제거된다. 따라서 단지 마스킹 층(20 및 22)만을 포함하는 구조가 제 3 도에 도시된다.
좋은 품질의 커패시터를 얻기 위해서, 제 3 도에 도시된 트렌치벽의 표면을 정화하는 것이 좋은데, 이러한 정화는 예를들어 트렌치 표면상의 두께가 약 400Å인 실리콘이 산화물로 된 소위 제거되는 층(sacrificial layer)을 열적으로 성장시키는 단계를 포함하는 순서로 행해진다. 실리콘 질화물 층(20)은 그때 예를들어 열 인산(hot phosphoric acid)을 사용하는 표준 에칭 단계에서 상기 장치 구조로부터 제거된다. 이러한 처리 순서의 구조가 제 4 도로 도시된다. 제 4 도의 좌우 트렌치의 표면상에 형성된 상기 제거 산화물 층은 제각기 참고 번호(24 및 25)로 표시된다. 도시의 구조는 또한 미리 형성된 비교적 두꺼운 실리콘 산화물 층(22)을 포함한다.
본 발명의 원리에 따르면, 제 4 도에 도시된 장치 구조는 그때 에치되는데, 이것은 예를들어 버퍼된 플루오르화 수소산 용액(buffered hydrofluoric acid solution)을 이용한 표준 습식 에칭(wet etching) 단계에서 행해진다. 상기 단계에서, 제거될 산화물층(24 및 25) 모두가 제거되므로써 정화 트렌치 표면이 노출된다. 또한, 산화물층(22)은 선택적으로 변형된다. 특히, 층(22)은 트렌치의 가장자리로부터 규정된 양만큼 엷어져서 에치백(etched back)된다. 에치백 공정으로 연속적 도핑을 위해 칩의 표면부가 노출된다.
제 5 도는 규정된 에칭 단계후의 구조를 도시한 것이다. 실례로, 트렌치의 가장자리로부터의 에치백의 양 i은 대략 3000Å이며, 나머지 부분인 산화물층(22)의 두께 j는 약 400Å이다. 특히, 층(2)의 두께는 연속적으로 들어온 도펀트가 밑에 있는 실리콘내로 침입하지 못하기에 충분하도록 선택된다.
에치백 단계에서 제 5 도에 도시된 칩의 특정 표면 영역이 노출된다. 연속 단계에서, 상기 노출된 표면 영역은 아래에 상세히 설명되는 바와 같이 인접 트랜지스터와의 접촉을 설정하도록 설계된 측면으로 연장하는 전도부를 제공하도록 도핑된다.
그 다음에, 도핑된 트랜지스터 영역으로 이루어진 커패시터 플레이트는 본 발명에서 기술된 장치 구조에서 형성된다. 동시에, 전술한 측면으로 연장한 전도 접촉부가 상기 구조의 노출된 표면 영역에 형성된다. 상기 도핑된 영역은 미합중국 특허 제 4,471,524호 및 제 4,472,212호에 기술된 고유한 절차에 따라 형성된다.
상기 특허에 기술된 절차에 따르면, 아주 얕게 도핑된 영역이 본 발명에서 특정된 구조로 형성된다. 실례로, 이것은 아래에 상세히 기술되는 바와 같이 실리콘 표면의 선정된 영역과 접촉하여 도핑된 폴리실리콘층을 형성함으로써 이루어진다. 상기 층은 그때 도펀트가 밑에 있는 실리콘에서 확산하는 속도를 이상의 속도로 완전히 산화된다. 이 결과, 높은 도펀트 농도를 가지는 아주 엷은 층을 형성하도록 도펀트가 실리콘에 주입된다. 각 트렌치내에서, 이러한 도핑된 층이 소위 Hi-C 커패시터의 한 플레이트를 구성한다.
특히, 상기 도핑 공정의 제 1 단계는 제 6 도에 도신된 구조의 전체 상부면상에서 약 500Å 두께의 폴리실리콘층(24)을 용착시키는 단계로 이루어지는데, 이는 예를들어 종래 저압화학적 증착 단게로 행해진다. 비소와 같은 적한한 n형 불순물을 갖는 폴리실리콘층(24)의 도핑은 폴리실리콘이 용착된 후 또는 용착과 동시에 원래의 위치에서 행해질 수 있다. 상기 도핑은 통상적으로 고독성의 가스를 사용한다. 그러므로, 예시 목적으로 본 발명에서는 용착후의 도핑을 강조하여 설명한다.
용착된 폴리실리콘층(24)(제 6 도) 도핑을 예를들어 표준 이온 주입 단계에서 행해진다. 화살표(26)로 표시된 비소 이온은, 약 30Kev(Kilo-electron-volts)의 에너지와 제곱센티미터당 대략 3e 15 이온의 주입량으로 제 6 도의 구조의 전체 상부면에 지향된다. 따라서 층(24)내로 주입된 비소 이온은(-)부호로 표시된다.
사실상, 제 6 도의 폴리실리콘층(24)내로 주입된 비소 이온은 트렌치 측벽상의 상기 층의 가파르게 경사진 부분내에서 고르게 분포되지 않는다. 하지만, 폴리실리콘의 비소의 측면 확산도는 비교적 높기 때문에, 섭씨 950 내지 1050도에서 약 50 내지 60분 동안의 어닐(anneal)이 통상 층(24)의 전체 연장부내에서 비소 이온을 실제적으로 균일하게 분포시키는데 효과적이다. 비소의 확산도를 높이기 위하여, 몇몇의 경우에 있어서 어닐링 단계를 실행하기 전에 폴리실리콘층(24)상에서 규화물(예를들어, 두께가 200Å인 탄타늄 규화물의 막)을 형성하는 것이 좋다.
다음, 상기 특허에 기술된 절차에 따르면, 도핑된 폴리실리콘층(24)은 증기와 같은 습식 분위기(wet ambient)에서 산화된다.(위에 있는 금속 규화물 층이 층(24)상에서 형성된 경우에, 임의의 경우에 있어서 상기 산화 단계에 앞서 규화물층을 제거하는 것이 필요하다. 하지만, 어떤 규화물에 대해선, 산화단계에 앞서 제거가 필요치 않다), 산화 단계에서는 층(24)이 실리콘 산화물로 변환되어, 층(24)에서의 도펀트가 실리콘 기판의 밑에 있는 얕은 부분으로 이동된다. 실례로, 상기 변환 및 이동 단계는 20분 동안에 약 섭씨 950도에서 실행된다. 결과적으로, 도핑된 폴리실리콘층(24)은 제 7 도에 도시된 실리콘 산화물층(27)으로 변환된다.
상기 단계의 결과로서, 매우 얕게 도핑된 n+층(28 및 29)(제 7 도)은 본원에서 특정된 장치 구조내에서 형성된다. 초기에는, 상기 층의 두께 K가 예를들어 단지 약 500Å일뿐이다. 연속 표준 가열 단계가 장치제조 순서에 따라 실행된 후에, 층 두께는 통상적으로 대략 1000Å이다. 최종적으로 형성된 층(28 및 29)의 시트 저항은 예를들어 제곱당 단지 약 100오옴이거나 그 이하일 정도로 비교적 낮다.
n+층(28 및 29)(제 7 도)의 연장부의 주요부는 P 터브(14)내에 위치한다. 각각의 상기 주요부는 상기 특정 P 도핑된 터브 영역으로 경계진 n+커패시터 플레이트를 구성한다. 그러한 구성은 고커패시턴스 트렌치 커패시터용의 토대를 제공하여, 상기 커패시터 사이의 공간을 비교적 작게한다. 또한, 상술한 바와 같이, 두텁게 도핑된 층(28 및 29)은 저시트 저항을 나타내는 잇점을 갖는다.
제 7 도에 도시된 바와 같이, n+층의 다른부(30 및 32)는 앞서 이루어진 에치백 산화물 층(22)의 가장자리까지 연장된다. 상기 전도부는 아래에 상세히 기술되븐 바와 같이 관련 인접 트랜지스터에 접속하기 위한 접근 가능 접촉 영역을 제공한다.
결과적으로, 제 7 도에 도시된 실리콘 산화물층(22 및 27)은 제거된다. 이것은 예를들어 플루오르화 수소산을 이용하는 표준 습식 에칭 단계에서 행해진다. 그후, 제 8 도에 도시된 바와 같이, 유전층(34)이 형성된다. 이 층(34)은 본 발명에 기술된 트렌치 커패시터의 유전체를 구성한다. 실례로, 층(34)은 두께가 약 150 내지 175A인 열적으로 성장된 실리콘 산화물로 이루어진다. 또한 층(34)은 다른 적당한 유전체로 형성되거나, 예를들어 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물로 형성된 이중층으로 이루어진 합성 유전체로 형성될 수도 있다.
다음, 본 발명에 기술된 Hi-C 트렌치 커패시터의 소위 바이어스 플레이트를 구성하는 전도층(36)은 제 9 도에 도시된 바와 같이 전술한 유전층(34)의 전체면의 상부에서 형성된다. 사실상, 층(36)은 통상적인 메모리내에서 접지와 같은 기준 전위점에 접속되는 기판(16)에 전기적으로 접속될 수 있다.
실례로, 제 9 도의 전도층(36)은 두께가 1000내지 2000A인 P+도핑된 폴리실리콘층으로 이루어진다. 붕소와 같은 적절한 P형 불순물을 갖는 폴리실리콘층(36)의 도핑은 폴리실리콘이 용착된 후에 이온 주입에 의해서나 용착과 동시에 본래의 위치에서 행해진다. 전자의 경우에 있어서, 도핑된 폴리실리콘층(24)에 대해 전술한 바와 같은 방식으로, 층(36)의 전 범위내에서 불순물을 사실상 일정하게 분포시키도록 도핑된 층(36)을 어닐하는 것이 좋다. 또한 층(24)에 대해 전술된 바와 같이, 층(36)내에서 주입된 불순물의 불포를 촉진시키도록 층(36)상에서 규화물층을 형성하는 것도 좋다.
종래 방식에 있어서, 제 9 도에 도시된 트렌치는 그때 충진부분(38)으로 표시된 바와 같이 도핑된 폴리실리콘층(36)의 상부면의 레벨까지 적절한 유전 물질로 채워진다. 이것은, 예를들어 도핑된 폴리실리콘층(36)상에서 (도시되지 않은)얇은 산화물막을 형성하여, 이 산화물막의 전체면의 상부에 위치한 두꺼운(예를들어, 1.5㎛ 내지 2㎛) 도핑되지 않은 폴리실리콘으로 용착시키므로써 트렌치를 과충진(overfilling)시켜서 산화물막의 최상부의 레벨까지 도핑되지 않은 층을 RIE 에칭하므로써 행해진다. 또한, 트렌치는 부분(38)을 형성하도록 에칭하므로써 평면화되는 TEOS와 같은 적절한 두꺼운 유전층으로 과충진된다.
결과적으로, 제 9 도에 도시된 바와 같이, TEOS와 같은 적절한 유전 물질의 필드 산화물층(field-oxide ; 40)이 도핑된 폴리실리콘층(36) 및 충진부분(38)의 상부에 용착된다. 예로서, 층(40)은 통상적으로 두께가 대략 3000 내지 3500Å이다.
게이트-소스-드레인(gate-and-source-and-drain ; GASAD)영역은 본 발명에서 기술된 장치 구조에서 형성된다. Hi-C 트렌치 커패시터에 아주 인접하여 접속되도록 설계된 MOS 트랜지스터는 상기 영역내에서 형성된다.
특히, 제 10 도에 도신된 바와같이, 층(40),(36) 및 (34)은 본 발명에서 상술된 두 Hi-C 트렌치 커패시터에 인접한 GASAD 영역의 수직측면(42 및 44)을 형성하도록 비등방성으로 에치된다. 중요하게도, 상기 형성된 GASAD 영역과 표시된 프렌치 사이의 정렬 공차는, 연속적으로 형성된 인접한 트랜지스터의 n+소스/드레인 영역이 제 10 도에 도시된 측면으로 연장한 n+접촉부(30 및 32)와 접촉하는 것을 보장하도록 충분히 정밀하다. 특히, 본 발명의 원리에 따라 형성된 한 특정 실시예에 있어서, 부분(30)의 맨 왼쪽부와 측면(42) 사이의 거리 및, 부분(32)의 맨 오른쪽부와 측면(44) 사이의 거리는 제각기 0 보다 크고 통상적으로 500Å보다 작게 설계된다. (상기 거리가 제각기 0일지라도, 연속 처리시의 도펀트의 측면 확산부에 의해 소스/드레인 영역과 측면으로 연장한 표면부(30 및 32)사이가 전기적으로 양호하게 접촉된다).
연속적인 공정 단계에서, 단일 트랜지스터 및 그에 결합된 Hi-C 트랜치 커패시터를 구비한 메모리 셀의 소자가 되도록 설계된 각각의 표준 MOS 트랜지스터는 기판(16)내에서 형성된다. 몇 개의 트랜지스터가 VLSI 배열의 완전한 두 메모리 셀을 도시한 제 11 도에서 개략적으로 도시된다.
제 11 도에 도시된 왼편의 메모리 셀은 n+소스/드레인 영역(46 및 48), 게이트 산화물층(50), 게이트 전극(52) 및 측벽 산화물층(54 및 56)을 포함하는 MOS 트랜지스터를 구비한다. 중요하게도 n+영역(48)은 측면으로 연장한 전도부(30)의 실제 부분을 중복시켜 봉입(encompass)하도록 쉽게 형성된다. 그렇게 하여, 터브(14)내에 포함된 왼편의 Hi-C 커패시터의 한 플레이트를 구성하는 n+층(28) 및 n+영역(48)사이에서 전기적 접속이 확실하게 이루어진다.
제 11 도에 도시된 오른쪽 메모리 셀은 전술한 왼쪽 메모리 셀과 비슷하다. 제 11 도에 도시된 바와 같이, 오른쪽 MOS 트랜지스터는 n+소스/드레인 영역(58)을 포함한다. 상기 영역은 측면으로 연장한 전도부(32)를 통해 터브(14)내에 형성된 오른쪽 Hi-C트렌치 커패시터의 n+층(29)에 접속된다. 그렇게 하여, 오른쪽 메모리 셀의 MOS 트랜지스터는 그에 결합된 Hi-C 트렌치 커패시터의 한 플레이트에 전기적으로 접속된다.
제 11 도에 개략적으로 도시된 특정 메모리 배열은 또한 측벽 산화물층(60 및 62), 유전층(64) 및 전도층(66)을 포함한다. 상기 배열에서, 게이트 전극(52) 및 도시된 다른 게이트 전극(67 내지 69)은 제각기 집적 회로 장치를 제조하는 데에 이용된 표준 게이트 전극 물질로 제조된다. 실례로, 각 게이트 전극은 금속 규화물의 상부층을 갖는 도핑된 폴리실리콘을 구비한 합성 구조이다. 상기 게이트 전극은 워드라인(word line)을 구성한다. 또한, 측(66)은 예를들어 알루미늄으로 제조되며, 배열의 비트라인을 구성한다. 이러한 특정 배열에 있어서, 각 셀은 인접한 셀과 비트라인 접촉부를 공유한다. 물론, 전술한 바와 같이, 배열의 각 P 터브는 각 트렌치 커패시터로 나누어진다.
단일 메모리 셀내에 포함된 상술한 각 트렌치 커패시터는 사실상 병렬로 접속된 두 커패시터를 구비한다. 따라서, 예를들면, 제 11 도의 n+영역(48)에 접속된 한 커패시터는 n+층(48), 유전층(34) 및, 기판(16)에 접속되는 n+층(36)을 구비한다. n+영역(48)에 접속된 다른 커패시터는 또한 기판(16)에 전기적으로 접속되는 P 터브(12) 및 n+층(28)에 의해 형성된 n+-P 접합부의 유효 커패시턴스를 가진다. 기판은 접지와 같은 기준 전위점에 접속된다.
실례로, 제 11 도에 도시된 배열의 P+바이어스 플레이트나 층(36)은 GASAD 개구를 갖는 연속층으로 이루어져 있다. 예로서, 층(36) 및 기판(16) 사이의 전술된 전기 접속은 상기 배열의 트렌치 커패시터로부터 물리적으로 제거된 장치 구조의 임의의 적정점에서 이루어진다. 층(36)이 기판에 전기적으로 접속되지 때문에, 도시된 배열내에서는(전술된 바와 같이, 공핍층 폭에 의해 설정된 최소 크기를 만족하는 것과 다른)인접한 셀 사이를 절연시킬 필요가 없다. 물론, 플레이트(36)와 기판 사이의 단락의 가능성은 소위 반전 모드 커패시터내에서 문제점이 있지만, 도시된 구조내에서는 문제가 되지 않는다.

Claims (8)

  1. 반도체 부재내에 트렌치를 형성하는 단계를 포함하는 상기 반도체 부재내의 집적 회로 장치를 제조하는 방법에 있어서, 측면으로 연장하는 전도형 표면 연장부를 각각 갖는 전도 트렌치층(24)을 형성하도록 측면으로 연장하는 상기 부재의 표면부 및 상기 트렌치를 동시에 도핑하는 단계를 포함하는데, 상기 도핑 단계는, 측면으로 연장하는 상기 부재의 표면부 및 상기 트렌치와 접촉하여 적당한 불순물을 가지는 고농도로 도프되는 소스층을 형성하는 단계 및, 상기 불순물이 상기 부재내에서 확산하는 속도를 초과하는 속도로 소스층을 완전히 소모시키는 반응을 유발시키도록 적당한 반응물을 넣고 적당한 온도에서 상기 도핑된 소스층을 가열시키는 단계를 포함하는데, 상기 반응에 의해 반응 생성물 및 1(unity)보다는 훨씬 더 큰 반응 생성물 분리 계수(segregation coefficient)의 소스층 물징을 가지는 불순물이 생성되므로써 고불순물 농도를 갖는 얕은 트랜치층 및 측면으로 연장한 표면 연장부가 형성되는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소스층은 폴리실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리실리콘층은 상기 트렌치 및 상기 측면으로 연장한 표면부와 접촉하여 형성된 후에, 도핑되는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리실리콘층은 이온 주입 단계에서 도핑되는 것을 특징으로 하는 집척 회로 장치 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 폴리실리콘층은 상기 층내에서 도펀트를 균일하게 분포시키도록 도핑된 후에 어닐(anneal)되는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치 제조 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리실리콘층의 도펀트는 비소를 포함하며, 상기 반응 생성물은 실리콘 이산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치 제조 방법.
  7. 특정 전도형을 나타내는 반도체 부재부내에서 트렌치를 형성하되 상기 트렌치 각각이 주 평면으로부터 부재내로 연장하는 벽을 포함함으로써, 트렌치벽이 상기 평면과 접하는 곳에서 가장자리가 형성되게 상기 트렌치를 형성하는 단계를 포함하여 상기 반도체 부재에서 VLSI DRAM 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 가장자리로부터 떨어진 규정된 거리로 연장하는 제한된 표면부를 제외하고 상기 부재의 상기 주요 평면 전체를 마스크하는 단계 및, 전도 트렌치층 및 측면으로 연장하는 전도형 표면 연장부를 포함하는 연속 전도층을 각 트렌치 내부에서 그에 인접하여 형성하도록 상기 표면부 및 상기 트렌치벽 아래의 얕은 영역에 대향 전도형의 도펀트를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 VLSI DRAM 장치 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 부재의 전체 상부면 위에 넣이는 유전층을 형성하는 단계, 상기 유전층 위에 놓이는 전도층을 형성하는 단계, 상기 트렌치층의 각각의 측면 연장 연장부의 적어도 한 부분을 노출시키도록 상기 유전층 및 전도층을 패터닝하는 단계 및, 소스 및 드레인 영역을 포함하는 관련 MOS 트랜지스터를 각 트렌치에 인접한 상기 부재내에서 형성하는 단계를 포함하는데, 인접한 상기 트랜지스터의 한 영역이 그 영역과 상기 측면으로 연장하는 연장부 사이에 전기 접속을 이루도록 인접 트렌치층의 측면으로 연장한 연장부의 적어도 일부분을 중복하여 봉입함으로써, 각 트랜지스터가 상기 장치의 메모리 셀을 형성하도록 그 인접한 트렌치내에서 커패시터 구조에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 VLSI DRAM 장치 제조 방법.
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