JPH05175424A - Semiconductor memory device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、1個のコンデンサと
1個のMOS型電界効果トランジスタより構成された半
導体記憶装置およびその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device including one capacitor and one MOS type field effect transistor, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体メモリの集積化が進むにつれて、
従来平面的に構成されていたDRAM(Daynamic Rando
m Access Memori )セルがいわゆるスタックセル,トレ
ンチに代表されるような立体的に構成されるセル構造が
提案されている。2. Description of the Related Art As the integration of semiconductor memory progresses,
DRAM (Daynamic Rando)
A cell structure has been proposed in which the m Access Memori) cell is three-dimensionally typified by so-called stack cells and trenches.
【0003】このトレンチ型メモリセルの例を図5,図
6に示す。これらの図5,図6はIEDM '85 Tech,
Dig. PP714〜714に示されているものである。
図5はトレンチ型メモリセルの平面図であり、図6は断
面図である。この図5,図6の両図において、高濃度P
型シリコン基板51の上にP型エピタキシャル層52が
形成されており、この高濃度P型シリコン基板51に形
成したトレンチ53の内側には、電荷蓄積用キャパシタ
絶縁膜54が形成されており、それに対向する形で、高
濃度N型多結晶シリコン電極55が形成されている。An example of this trench type memory cell is shown in FIGS. 5 and 6 are IEDM '85 Tech,
Dig. PP714-714.
FIG. 5 is a plan view of the trench type memory cell, and FIG. 6 is a sectional view. In both FIGS. 5 and 6, the high concentration P
A P type epitaxial layer 52 is formed on a type silicon substrate 51, and a charge storage capacitor insulating film 54 is formed inside the trench 53 formed in the high concentration P type silicon substrate 51. High-concentration N-type polycrystalline silicon electrodes 55 are formed so as to face each other.
【0004】この高濃度N型多結晶シリコン電極55の
上部は直接P型エピタキシャル層52に接続されてお
り、ソース拡散層56となっている。P型エピタキシャ
ル層52の上部には、分離絶縁膜59で分離されたドレ
イン拡散層があり、ビット線58aとしての機能も併せ
もっている。The upper portion of the high-concentration N-type polycrystalline silicon electrode 55 is directly connected to the P-type epitaxial layer 52 and serves as a source diffusion layer 56. Above the P-type epitaxial layer 52, there is a drain diffusion layer separated by an isolation insulating film 59, which also has a function as a bit line 58a.
【0005】高濃度P型シリコン基板51の上方には、
トレンチ内部を覆うようにして、上述の多結晶シリコン
電極55が形成されており、トレンチ53の内部に形成
されたMOSFETのゲート電極として、さらに、セル
を選択するワード線60として機能している。上方に
は、中間絶縁膜,配線電極などが形成されている。以上
のようにして、トレンチ型メモリセルが構成されてい
る。なお、57はチャネル領域である。Above the high-concentration P-type silicon substrate 51,
The above-mentioned polycrystalline silicon electrode 55 is formed so as to cover the inside of the trench, and functions as a gate electrode of the MOSFET formed inside the trench 53 and further as a word line 60 for selecting a cell. An intermediate insulating film, a wiring electrode, etc. are formed above. The trench type memory cell is configured as described above. Incidentally, 57 is a channel region.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のトレンチ型メモリセルにおいては、高度の集積
化が困難であるという問題があった、すなわち、図5の
平面図に示すように、このトレンチ型メモリセルでは、
ビット線58aをセル間で分離するために、分離絶縁膜
59を形成する必要があるデザインルール(最小加工寸
法)をLとすると、X方向(図5参照)は分離絶縁膜5
9とトレンチ53との合わせ余裕D1が必要なため、
(2L+2D1)となる。However, the above-mentioned conventional trench type memory cell has a problem that it is difficult to achieve a high degree of integration, that is, as shown in the plan view of FIG. Type memory cells,
Assuming that the design rule (minimum processing size) in which the isolation insulating film 59 needs to be formed in order to isolate the bit line 58a between cells is L, the isolation insulating film 5 is formed in the X direction (see FIG. 5).
9 is necessary because the alignment margin D1 between the trench 53 and
(2L + 2D1).
【0007】また、Y方向の周期はトレンチ53とワー
ド線60との合わせ余裕D2が必要なため、(2L+2
D2)となる。合わせ余裕D1,D2はともに加工上の
合わせ余裕のために必要な寸法であり、この分だけ、素
子の集積化を妨げていることになるとともに、ゲート電
極やコンタクトホールとなる部分が自己整合的に形成さ
れていないために、製造工程の簡略化を阻害している。Further, since the alignment margin D2 between the trench 53 and the word line 60 is required for the period in the Y direction, (2L + 2)
D2). Both of the alignment margins D1 and D2 are dimensions necessary for the alignment margin in processing, which hinders the integration of the device by this amount, and the portions to be the gate electrodes and contact holes are self-aligned. Since it is not formed on the substrate, it hinders simplification of the manufacturing process.
【0008】請求項1に記載の発明は前記従来技術がも
っている問題点のうち、合わせ余裕が必要なために素子
の集積化を妨げるという問題点について解決した半導体
装置を提供することである。The invention described in claim 1 is to provide a semiconductor device which solves the problem that the integration of elements is hindered due to the need for alignment margin among the problems of the prior art.
【0009】請求項2に記載の発明は前記従来技術がも
っている問題点のうち、マスク合わせ余裕を必要とする
点について解決した半導体記憶装置を提供するものであ
る。The invention according to claim 2 provides a semiconductor memory device which solves the problem that the prior art has, that a mask alignment margin is required.
【0010】さらに、請求項3に記載の発明は前記従来
技術がもっている問題点のうち、合わせ余裕が必要なた
め、素子の集積化を妨げているという問題点と、製造工
程の簡略化を阻害しているという点について解決した半
導体装置の製造方法を提供するものである。Further, in the invention described in claim 3, among the problems that the above-mentioned conventional technique has, a problem that the device integration is hindered because a margin for alignment is required and the manufacturing process is simplified. It is intended to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which solves the problem of hindrance.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明は
前記問題点を解決するために、半導体装置において、ト
レンチ状溝部に形成された半導体領域の側面にそれぞれ
が分離されたキャパシタとトレンチ状溝部内にゲート電
極を自己整合的に形成したMOS型電界効果トランジス
タとによるメモリセルを設けたものである。According to a first aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in a semiconductor device, a capacitor and a trench which are respectively separated on a side surface of a semiconductor region formed in a trench-like groove portion. A memory cell including a MOS field effect transistor in which a gate electrode is formed in a self-aligned manner in the groove portion is provided.
【0012】請求項2に記載の発明の半導体装置におい
ては、トレンチ状溝内部に延在してMOS型電界効果ト
ランジスタの要素となるトレンチ状溝間の凸部の側面の
半導体領域と絶縁膜を介してトレンチ状溝内部に形成さ
れた導電性の電極とによりキャパシタを形成したもので
ある。According to another aspect of the semiconductor device of the present invention, the semiconductor region and the insulating film on the side surface of the convex portion extending between the trench-shaped trenches extending inside the trench-shaped trenches and serving as an element of the MOS field effect transistor are formed. A capacitor is formed by a conductive electrode formed inside the trench-shaped groove.
【0013】請求項3に記載の発明は半導体記憶装置の
製造方法において、第1のトレンチ状溝部の内部の側面
に耐拡散性を有する第1の絶縁膜を形成した後に、第1
のトレンチ状溝部に自己整合的に第2のトレンチ状溝部
を形成し、かつその表面に選択的に素子分離領域を形成
する工程と、第2のトレンチ状溝部の内部にキャパシタ
領域を形成しこのキャパシタ領域のいずれか一方の電極
を第1の絶縁膜の下部に接する半導体基板表面に形成し
た半導体領域に接する工程と、第1の絶縁膜の除去後第
1のトレンチ状溝部の側面と絶縁膜を介してともに接す
るようにゲート電極を埋設して形成する工程とを導入し
たものである。According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor memory device, the first insulating film having diffusion resistance is formed on the inner side surface of the first trench-shaped groove portion, and then the first insulating film is formed.
Forming a second trench-shaped groove portion in a self-aligned manner in the trench-shaped groove portion and selectively forming an element isolation region on the surface thereof; and forming a capacitor region inside the second trench-shaped groove portion. A step of contacting one of the electrodes of the capacitor region with a semiconductor region formed on the surface of the semiconductor substrate in contact with the lower part of the first insulating film, and the side surface of the first trench-shaped groove after removing the first insulating film and the insulating film And a step of forming a gate electrode by embedding it so as to be in contact with each other through.
【0014】[0014]
【作用】請求項1の発明においては、トレンチ状溝部内
部にキャパシタが形成され、トレンチ状溝部の側面のゲ
ート絶縁膜が形成され、キャパシタとMOS型電界効果
トランジスタとにより縦型のメモリセルとなり、かつト
レンチ状溝部の側部がチャネル領域となり、チャネル領
域形におけるマスク合わせ余裕の考慮を不要とする。According to the first aspect of the invention, the capacitor is formed inside the trench-shaped groove, the gate insulating film is formed on the side surface of the trench-shaped groove, and the capacitor and the MOS field effect transistor form a vertical memory cell. In addition, the side portion of the trench-shaped groove portion becomes the channel region, and it is not necessary to consider the mask alignment margin in the channel region shape.
【0015】請求項2に記載の発明においては、トレン
チ状溝部のキャパシタを形成する半導体領域がMOS型
電界効果トランジスタの要素となる凸部側面の半導体領
域と共用しているから、トランスファ・トランジスタと
して動作する。According to the second aspect of the present invention, since the semiconductor region forming the capacitor of the trench-shaped groove portion is also used as the semiconductor region on the side surface of the convex portion which is an element of the MOS field effect transistor, it is used as a transfer transistor. Operate.
【0016】請求項3に記載の発明においては、第1の
トレンチ状溝部に第2のトレンチ状溝部を自己整合的に
形成し、その表面に選択的に素子分離領域を形成し、第
2のトレンチ状溝部にキャパシタを形成し、このキャパ
シタの一方の電極を第1のトレンチ状溝部に形成した半
導体領域に接続することにより、キャパシタの一方の電
極とMOS型電界効果トランジスタの半導体領域と共有
となり、キャパシタとMOS型電界効果トランジスタと
により縦型メモリセルを形成し、素子の集積化を可能と
し、かつ、ゲート電極とコンタクトホール部を自己整合
的に形成してパターン形成を不要とする。In a third aspect of the present invention, the second trench-shaped groove portion is formed in the first trench-shaped groove portion in a self-aligned manner, and the element isolation region is selectively formed on the surface of the second trench-shaped groove portion. By forming a capacitor in the trench-shaped groove and connecting one electrode of the capacitor to the semiconductor region formed in the first trench-shaped groove, one electrode of the capacitor and the semiconductor region of the MOS field effect transistor are shared. A vertical memory cell is formed by a capacitor and a MOS field effect transistor to enable device integration, and a gate electrode and a contact hole portion are formed in a self-aligned manner to eliminate the need for pattern formation.
【0017】[0017]
【実施例】以下、この発明の半導体装置の実施例につい
て図面に基づき説明する。図1はその一実施例の斜視図
であり、図2はその断面図である。この図1,図2の両
図において、P型シリコン基板11の表面にトレンチ状
溝が形成されており、このトレンチ状溝の下部には、内
表面にキャパシタ拡散層19が形成されている。このキ
ャパシタ拡散層19とキャパシタ絶縁膜21を介してプ
レート電極22が形成されており、かくしてプレート電
極22,キャパシタ拡散層19,キャパシタ絶縁膜21
とともに電荷蓄積部としての電荷蓄積キャパシタを形成
している。Embodiments of the semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of the embodiment, and FIG. 2 is a sectional view thereof. 1 and 2, a trench-shaped groove is formed on the surface of the P-type silicon substrate 11, and a capacitor diffusion layer 19 is formed on the inner surface below the trench-shaped groove. The plate electrode 22 is formed via the capacitor diffusion layer 19 and the capacitor insulating film 21, and thus the plate electrode 22, the capacitor diffusion layer 19, and the capacitor insulating film 21 are formed.
Together with this, a charge storage capacitor is formed as a charge storage portion.
【0018】トレンチ状溝の上部には、ゲート絶縁膜で
ある第1のシリコン酸化膜13を介してゲート電極24
が形成されており、キャパシタ拡散層19の上端とドレ
イン拡散層20とにより、MOSFETを形成してお
り、トランスファ−トランジスタとして動作する。A gate electrode 24 is formed above the trench-like groove with a first silicon oxide film 13 as a gate insulating film interposed therebetween.
Is formed, the upper end of the capacitor diffusion layer 19 and the drain diffusion layer 20 form a MOSFET, and the MOSFET operates as a transfer transistor.
【0019】また、選択ワード線としてのゲート電極2
4とドレイン拡散層20上に形成されたビット線となる
配線電極26とにより、1キャパシタ,1トランジスタ
型のメモリユニットを形成することになる。Further, the gate electrode 2 as a selected word line
4 and the wiring electrode 26 serving as a bit line formed on the drain diffusion layer 20 form a one-capacitor, one-transistor type memory unit.
【0020】この場合、MOSFET Tr1はアクティ
ブ領域P1 ,P2 をチャネル領域とし、MOSFET
Tr2はアクティブ領域P2 ,P3 をチャネル領域として
いる。このように、MOSFET Tr1,Tr2はドレイ
ン拡散層20およびゲート電極24を共用した縦型トラ
ンジスタとなっている。In this case, the MOSFET T r1 has the active regions P 1 and P 2 as channel regions, and
T r2 uses the active regions P 2 and P 3 as channel regions. Thus, the MOSFETs T r1 and T r2 are vertical transistors that share the drain diffusion layer 20 and the gate electrode 24.
【0021】各メモリユニットはワード線方向には(ト
レンチ状溝に平行な方向)、分離絶縁膜18により分
離、絶縁されている。したがって、このような縦型メモ
リユニットでは、デザインルールをLとした場合、ワー
ド線方向の周期は(アクティブL+分離領域Lの)2L
となる。ビット線方向はゲート電極24がトレンチに自
己整合的に形成されているため、トレンチの周期の2倍
=2Lとなる。結局、メモリユニットの面積は2L×2
L=4L2 となる。従来に比べ、マスクの合わせ余裕D
1,D2が不要となり、したがって、素子の高集積化が
可能となる。Each memory unit is isolated and insulated by an isolation insulating film 18 in the word line direction (direction parallel to the trench-like groove). Therefore, in such a vertical memory unit, when the design rule is L, the period in the word line direction is 2L (of active L + isolation region L).
Becomes Since the gate electrode 24 is formed in the trench in the bit line direction in a self-aligned manner, the period of the trench is twice the period = 2L. After all, the area of the memory unit is 2L × 2
L = 4L 2 . Mask alignment margin D compared to the past
1, 1 and D2 are not necessary, so that the device can be highly integrated.
【0022】次に、上記構成の半導体記憶装置の製造方
法の一実施例について述べる。図3(a)〜図3(c)
はその第1段の工程断面図であり、図4(a)〜図4
(c)はその第2段の工程断面図である。これらの図3
(a)〜図3(c),図4(a)〜図4(c)におい
て、図1,図2と同一部分には同一符号を付して述べ
る。Next, an embodiment of a method of manufacturing the semiconductor memory device having the above structure will be described. 3 (a) to 3 (c)
FIG. 4A is a process sectional view of the first stage, and FIG.
(C) is a process sectional view of the second stage. These Figure 3
In FIGS. 3A to 3C and FIGS. 4A to 4C, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
【0023】まず、図3(a)に示すように、P型シリ
コン基板11の表面部にビット線方向(図2で示した配
線電極26方向)にのび、例えば幅1μm,深さ0.6μ
mの第1のトレンチ状溝12を形成する。First, as shown in FIG. 3A, the P-type silicon substrate 11 extends in the bit line direction (direction of the wiring electrode 26 shown in FIG. 2) on the surface of the P-type silicon substrate 11, and has a width of 1 μm and a depth of 0.6 μ, for example.
m first trench-shaped grooves 12 are formed.
【0024】次に、第1のトレンチ状溝12を含む基板
全面に200Å厚の第1のシリコン酸化膜13および1
000Å厚の第1のシリコン窒化膜14を順次形成した
後、方向性エッチングにより、この第1のシリコン窒化
膜14をエッチングして、第1のトレンチ状溝12の側
面にのみ残す。Next, 200 Å-thick first silicon oxide films 13 and 1 are formed on the entire surface of the substrate including the first trench-shaped grooves 12.
After the first silicon nitride film 14 having a thickness of 000Å is sequentially formed, the first silicon nitride film 14 is etched by directional etching and left only on the side surface of the first trench-shaped groove 12.
【0025】次に、図3(b)に示すように、第1のシ
リコン酸化膜13,第1のシリコン窒化膜14をマスク
にして、第1のトレンチ状溝12の側部をエッチングし
て、第2のトレンチ状溝15をさらに3μm程度形成す
る。この第2のトレンチ状溝15を含むシリコン基板1
1の表面に、さらに第2のシリコン酸化膜16,第2の
シリコン窒化膜17をそれぞれ500Å,1000Å順
次形成する。Next, as shown in FIG. 3B, the side portions of the first trench-like grooves 12 are etched by using the first silicon oxide film 13 and the first silicon nitride film 14 as masks. The second trench-shaped groove 15 is further formed to have a thickness of about 3 μm. Silicon substrate 1 including this second trench-shaped groove 15
A second silicon oxide film 16 and a second silicon nitride film 17 are successively formed on the surface of No. 1 in the order of 500Å and 1000Å, respectively.
【0026】その後、フォトリソグラフィ法により、図
1(c)に示すように、素子分離領域以外の第2のシリ
コン窒化膜17,第2のシリコン酸化膜16,第1のシ
リコン窒化膜14,第1のシリコン酸化膜13を順次選
択的にエッチングする。そして、950℃のウエット酸
素雰囲気中で60分熱酸化し、4000Å厚さの分離絶
縁膜(フィールド酸化膜)18を形成する。Thereafter, by photolithography, as shown in FIG. 1C, the second silicon nitride film 17, the second silicon oxide film 16, the first silicon nitride film 14, and the first silicon nitride film 14 other than the element isolation region are formed. The first silicon oxide film 13 is sequentially and selectively etched. Then, thermal oxidation is performed for 60 minutes in a wet oxygen atmosphere at 950 ° C. to form a 4000 Å-thick isolation insulating film (field oxide film) 18.
【0027】この場合、必要があれば、分離絶縁膜18
の形成前にリン(P)を40keV ,3×1013cm-2程度
斜めイオン注入し、チャネルストップ層を形成してもよ
い。分離絶縁膜18の形成後、第2のシリコン窒化膜1
7,第2のシリコン酸化膜16を順次エッチングにより
除去する。In this case, if necessary, the isolation insulating film 18
Before forming Pd, phosphorus (P) may be obliquely ion-implanted at 40 keV and about 3 × 10 13 cm -2 to form a channel stop layer. After forming the isolation insulating film 18, the second silicon nitride film 1 is formed.
7. The second silicon oxide film 16 is sequentially removed by etching.
【0028】次いで、図4(a)〜図4(c)に示す第
2段の工程段階に入り、まず、図4(a)に示すよう
に、シリコン基板11の全面にヒ素(As)を加速エネル
ギ60keV ,ドーズ量1×1016cm-2で斜めイオン注入
する。このとき、第1のシリコン窒化膜14がマスクと
して作用するので、第2のトレンチ状溝15の下部内壁
および第1のトレンチ状溝部12の上部間に挾まれてい
る凸部の上面のみn型ヒ素拡散層が形成される。第2の
トレンチ状溝15の下部のn型ヒ素拡散層はキャパシタ
拡散層19となり、第1のトレンチ状溝12の上面の拡
散層はドレイン拡散層20となる。Next, the second process step shown in FIGS. 4A to 4C is entered. First, as shown in FIG. 4A, arsenic (As) is deposited on the entire surface of the silicon substrate 11. Diagonal ion implantation is performed with an acceleration energy of 60 keV and a dose of 1 × 10 16 cm -2 . At this time, since the first silicon nitride film 14 acts as a mask, only the upper surface of the convex portion sandwiched between the lower inner wall of the second trench-shaped groove 15 and the upper portion of the first trench-shaped groove 12 is n-type. An arsenic diffusion layer is formed. The n-type arsenic diffusion layer below the second trench-shaped groove 15 becomes the capacitor diffusion layer 19, and the diffusion layer on the upper surface of the first trench-shaped groove 12 becomes the drain diffusion layer 20.
【0029】次いで、膜厚80Åのシリコン酸化膜を形
成し、キャパシタ絶縁膜21とする。さらに、シリコン
基板11全面にドープトポリシリコン膜を0.7〜1.2μ
m形成し、エッチバック法により、第2のトレンチ状溝
15の内深さ0.8μmまでエッチングし、プレート電極
22とする。Next, a silicon oxide film having a film thickness of 80 Å is formed to form a capacitor insulating film 21. Further, a doped polysilicon film is formed on the entire surface of the silicon substrate 11 by 0.7 to 1.2 μm.
Then, the second trench-shaped groove 15 is etched to an inner depth of 0.8 μm by the etch back method to form the plate electrode 22.
【0030】その後、図4(b)に示すように、第2の
トレンチ状溝内に0.2μmの第1層間絶縁膜23を選択
形成する。そして、第1のシリコン窒化膜14をエッチ
ングにより除去した後、0.5μm厚さのドープトポリシ
リコン膜を第1のトレンチ状溝12内に選択形成し、ゲ
ート電極24とする。この時、ゲート電極24は第1の
トレンチ状溝12内に自己整合的に埋め込まれるため、
フォトリソグラフィの必要はない。また、ゲート電極2
4に対応するアクティブ領域の側面がチャネル長とな
る。Thereafter, as shown in FIG. 4B, a first interlayer insulating film 23 of 0.2 μm is selectively formed in the second trench-shaped groove. Then, after removing the first silicon nitride film 14 by etching, a doped polysilicon film having a thickness of 0.5 μm is selectively formed in the first trench 12 to form the gate electrode 24. At this time, since the gate electrode 24 is embedded in the first trench-shaped groove 12 in a self-aligned manner,
There is no need for photolithography. In addition, the gate electrode 2
The side surface of the active region corresponding to 4 is the channel length.
【0031】さらに、図4(c)に示すように、第1の
トレンチ状溝内に0.2μm厚さの第2層間絶縁膜25を
選択形成し、第1のトレンチ状溝12間に挾まれた凸部
の上面の第1のシリコン酸化膜13を選択除去した後
に、0.5μm〜0.8μm厚さのアルミ電極を形成し、配
線電極26とする。なお、この場合、必要があれば、中
間絶縁膜,配線電極を積層して多層配線としてもよい。Further, as shown in FIG. 4C, a second interlayer insulating film 25 having a thickness of 0.2 μm is selectively formed in the first trench-shaped groove, and is sandwiched between the first trench-shaped grooves 12. After selectively removing the first silicon oxide film 13 on the upper surface of the engraved convex portion, an aluminum electrode having a thickness of 0.5 μm to 0.8 μm is formed to form a wiring electrode 26. In this case, if necessary, the intermediate insulating film and the wiring electrode may be laminated to form a multilayer wiring.
【0032】なお、この発明は上記図示の実施例に限定
されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々の変形実施ができるものである。たとえば、キ
ャパシタ絶縁膜21として、シリコン酸化膜単層だけで
なく、シリコン窒化膜を含む2層または3層膜、もしく
は酸化タンタルに代表される高誘電体膜を使用すること
もできる。The present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, as the capacitor insulating film 21, not only a silicon oxide film single layer but also a two-layer or three-layer film containing a silicon nitride film, or a high dielectric film typified by tantalum oxide can be used.
【0033】また、上記実施例では、第1のトレンチ状
溝12の形成後の第1のシリコン酸化膜13をそのまま
ゲート酸化膜として使用したが、例えば、キャパシタ部
形成後のゲート電極形成前に一度第1のシリコン酸化膜
を除去し、再度ゲート酸化膜を酸化して形成してもよ
い。Further, in the above embodiment, the first silicon oxide film 13 after the formation of the first trench-shaped groove 12 is used as it is as the gate oxide film. However, for example, before the formation of the gate electrode after the formation of the capacitor portion. The first silicon oxide film may be removed once, and the gate oxide film may be oxidized again to be formed.
【0034】さらに、キャパシタ拡散層のドーパントと
して、As を用いたが、、リン(P)を使用することも
可能である。また、その拡散法として、斜めイオン注入
法の他に、気相拡散法,固相拡散法なども使用できる。
これらの方法は特に深いトレンチ状溝のときに効果的で
ある。さらに、キャパシタ絶縁膜21として、シリコン
酸化膜を使用する場合、拡散層の形成はキャパシタ絶縁
膜の形成後でも可能である。Further, although As was used as the dopant of the capacitor diffusion layer, phosphorus (P) can also be used. In addition to the oblique ion implantation method, a vapor phase diffusion method, a solid phase diffusion method, or the like can be used as the diffusion method.
These methods are particularly effective for deep trench-like grooves. Furthermore, when a silicon oxide film is used as the capacitor insulating film 21, the diffusion layer can be formed even after the capacitor insulating film is formed.
【0035】また、第1のトレンチ状溝12内へのゲー
ト電極などの埋め込みはエッチバック法を用いている
が、第1のトレンチ状溝内に自己整合的に埋め込むこと
ができれば、エッチバック法にこだわるものではない。Further, the gate electrode and the like are buried in the first trench-shaped groove 12 by the etch-back method. However, if the first trench-shaped groove 12 can be buried in the first trench-shaped groove in a self-aligning manner, the etch-back method is used. I'm not particular about it.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1に
記載の発明によれば、トレンチ状溝部に半導体領域を形
成し、この半導体領域の側面にそれぞれ分離されたキャ
パシタとMOS型電界効果トランジスタとからなるメモ
リセルを設け、このMOS型電界効果トランジスタのゲ
ート電極をトレンチ状溝部内に自己整合的に形成したの
で、チャネル領域形成におけるマスク合わせ余裕などを
考慮する必要がなくなる。これにともない、素子の高集
積化が促進されるとともに、チャネル長が第1のトレン
チ溝形成時にほぼ決定されるため、従来例に比べてチャ
ネル長の制御が容易になるという利点を有する。As described in detail above, according to the invention described in claim 1, a semiconductor region is formed in a trench-like groove, and a capacitor and a MOS type field effect which are respectively separated on the side surfaces of the semiconductor region. Since the memory cell including the transistor is provided and the gate electrode of the MOS field effect transistor is formed in the trench-shaped groove portion in a self-aligned manner, it is not necessary to consider the mask alignment margin in forming the channel region. Along with this, high integration of the device is promoted, and the channel length is almost determined at the time of forming the first trench groove, so that there is an advantage that the channel length can be controlled more easily than in the conventional example.
【0037】また、請求項2に記載の発明によれば、ト
レンチ状溝内部から延在してMOS型電界効果トランジ
スタの要素となる凸部側面に半導体領域を形成し、この
半導体領域と絶縁膜を介してトレンチ状溝内に形成した
導電性電極とにより、キャパシタを構成するようにした
ので、MOS型電界効果トランジスタと縦型メモリセル
の構成が可能となり、マスク合わせ余裕を不要とし、し
たがって、素子の高集積化が可能となる。According to the second aspect of the invention, a semiconductor region is formed on the side surface of the convex portion that extends from the inside of the trench-shaped groove and serves as an element of the MOS field effect transistor. Since the capacitor is configured by the conductive electrode formed in the trench-shaped groove via the, the MOS field effect transistor and the vertical memory cell can be configured, and the mask alignment margin is not required. High integration of elements becomes possible.
【0038】さらに、請求項3の発明によれば、第1の
トレンチ状溝部の下部に第2のトレンチ状溝部を形成
し、この第2のトレンチ状溝部にキャパシタを形成し、
第1のトレンチ状溝部にドレイン拡散層とゲート電極を
共用にした縦型MOS型電界効果トランジスタを形成す
るとともに、ゲート電極およびコンタクトホールとなる
部分が自己整合的に形成されるので、パターン形成が不
要になる等工程の簡易化および短縮化が可能となる。Further, according to the invention of claim 3, a second trench-shaped groove is formed under the first trench-shaped groove, and a capacitor is formed in the second trench-shaped groove.
A vertical MOS field effect transistor sharing the drain diffusion layer and the gate electrode is formed in the first trench-shaped groove portion, and the gate electrode and the contact hole are formed in a self-aligned manner. It is possible to simplify and shorten the process such as unnecessary.
【図1】この発明の半導体記憶装置の一実施例の斜視
図。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a semiconductor memory device of the present invention.
【図2】同上半導体記憶装置の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the same semiconductor memory device.
【図3】この発明の半導体記憶装置の製造方法の一実施
例の第1段の工程断面図。FIG. 3 is a process sectional view of a first stage of an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention.
【図4】同上半導体記憶装置の製造方法の第2段の工程
断面図。FIG. 4 is a process sectional view of a second stage of the method for manufacturing the semiconductor memory device.
【図5】従来のトレンチ型メモリセルの平面図。FIG. 5 is a plan view of a conventional trench memory cell.
【図6】従来のトレンチ型メモリセルの断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional trench memory cell.
11 シリコン基板 12 第1のトレンチ溝 13 第1のシリコン酸化膜 14 第1のシリコン窒化膜 15 第2のトレンチ溝 16 第2のシリコン酸化膜 17 第2のシリコン窒化膜 18 分離絶縁膜 19 キャパシタ拡散層 20 ドレイン拡散層 21 キャパシタ絶縁膜 22 プレート電極 23 第1層間絶縁膜 24 ゲート電極 25 第2層間絶縁膜 26 配線電極 11 silicon substrate 12 first trench groove 13 first silicon oxide film 14 first silicon nitride film 15 second trench groove 16 second silicon oxide film 17 second silicon nitride film 18 isolation insulating film 19 capacitor diffusion Layer 20 Drain diffusion layer 21 Capacitor insulating film 22 Plate electrode 23 First interlayer insulating film 24 Gate electrode 25 Second interlayer insulating film 26 Wiring electrode
Claims (3)
溝によって挾まれた複数の凸部が形成されて互いに電気
的に分離された半導体基板表面を有し、上記凸部上面の
少なくとも一部と側面の少なくとも一部に形成された第
2の導電型を有する半導体領域とともに上記(又はこれ
ら)半導体領域に挾まれた上記凸部の側面に形成された
絶縁膜を有し、かつ上記トレンチ状溝部の内部の対面す
る側面に上記絶縁膜を介してともに接するようにトレン
チ状溝内に埋設されたゲート電極を埋設することにより
構成されたMOS型電界効果トランジスタと、 上記第2の導電型の半導体領域より下部のトレンチ状溝
部に形成され、いずれかの導電性の電極が上記第2の導
電型の半導体領域に接続された電荷蓄積部と、を備えて
なる半導体記憶装置。1. A semiconductor substrate surface having a first conductivity type and having a plurality of convex portions sandwiched by a plurality of trench-shaped grooves and electrically isolated from each other, wherein An insulating film formed on at least a part and a semiconductor region having a second conductivity type formed on at least a part of the side surface, and an insulating film formed on the side surface of the convex portion sandwiched by the semiconductor region (or these semiconductor regions); A MOS type field effect transistor configured by embedding a gate electrode embedded in the trench-shaped groove so as to be in contact with the opposite side surfaces inside the trench-shaped groove portion via the insulating film; A semiconductor memory device, comprising: a charge storage portion formed in a trench-shaped groove portion below a conductivity type semiconductor region, and one of the conductive electrodes being connected to the second conductivity type semiconductor region.
の内部に延在して上記MOS型電界効果トランジスタの
要素となる凸部側面に形成された第2の導電型の半導体
領域と、 この第2の導電型半導体領域と絶縁膜を介して上記トレ
ンチ状溝部の内部に形成された導電性電極と、 から構成されることを特徴とする請求項1に記載の半導
体記憶装置。2. A semiconductor region of the second conductivity type, wherein the charge storage portion extends inside the trench-shaped groove portion and is formed on a side surface of a convex portion which is an element of the MOS field effect transistor. The semiconductor memory device according to claim 1, comprising a second conductive type semiconductor region and a conductive electrode formed inside the trench-shaped groove portion with an insulating film interposed therebetween.
チ状溝部を形成し、このトレンチ状溝部の内部の側面に
耐拡散性を有する絶縁膜を形成して上記トレンチ状溝部
に自己整合的に溝部を形成し、その表面に選択的に素子
分離領域を形成する工程と、 上記絶縁膜より下部のトレンチ状溝部内部に電荷蓄積領
域を形成し、この電荷蓄積領域のいずれか一方の電極を
上記絶縁膜下部に接する半導体基板の表面に形成された
第2の導電体型の半導体領域に接続する工程と、 上記絶縁膜が除去されたトレンチ状溝部の内部の対面す
る側面にこの絶縁膜を介してともに接するようにゲート
電極を上記トレンチ状溝内に埋設して形成する工程と、 複数のトレンチ状溝部間に挾まれた凸部の上面に形成さ
れた第2の導電型の半導体領域が互いに接続されるよう
に配線電極を形成する工程と、 とよりなる半導体記憶装置の製造方法。3. A trench-like groove is formed on the surface of the first conductivity type semiconductor substrate, and an insulating film having a diffusion resistance is formed on a side surface inside the trench-like groove to self-align with the trench-like groove. Forming a groove on the surface of the trench, and selectively forming an element isolation region on the surface of the trench; and forming a charge storage region inside the trench-like groove below the insulating film, and forming an electrode on one of the charge storage regions. Connecting to a second conductor type semiconductor region formed on the surface of the semiconductor substrate in contact with the lower portion of the insulating film, and interposing the insulating film on the facing side surface inside the trench-shaped groove where the insulating film is removed. The step of forming a gate electrode by embedding it in the trench-shaped groove so that it is in contact with each other, and the second conductivity type semiconductor region formed on the upper surface of the convex portion sandwiched between the plurality of trench-shaped grooves. Connected And a step of forming wiring electrodes as described above, and a method of manufacturing a semiconductor memory device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3355619A JPH05175424A (en) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Semiconductor memory device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3355619A JPH05175424A (en) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Semiconductor memory device and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05175424A true JPH05175424A (en) | 1993-07-13 |
Family
ID=18444910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3355619A Pending JPH05175424A (en) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Semiconductor memory device and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05175424A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6727541B2 (en) | 2001-11-05 | 2004-04-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device having a trench capacitor |
US6750111B2 (en) * | 2000-04-12 | 2004-06-15 | Infineon Technologies Ag | Method for fabricating a trench capacitor |
US6809368B2 (en) * | 2001-04-11 | 2004-10-26 | International Business Machines Corporation | TTO nitride liner for improved collar protection and TTO reliability |
-
1991
- 1991-12-24 JP JP3355619A patent/JPH05175424A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6750111B2 (en) * | 2000-04-12 | 2004-06-15 | Infineon Technologies Ag | Method for fabricating a trench capacitor |
US6809368B2 (en) * | 2001-04-11 | 2004-10-26 | International Business Machines Corporation | TTO nitride liner for improved collar protection and TTO reliability |
US6897107B2 (en) | 2001-04-11 | 2005-05-24 | International Business Machines Corporation | Method for forming TTO nitride liner for improved collar protection and TTO reliability |
US6727541B2 (en) | 2001-11-05 | 2004-04-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device having a trench capacitor |
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