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JPH09321236A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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Publication number
JPH09321236A
JPH09321236A JP8132382A JP13238296A JPH09321236A JP H09321236 A JPH09321236 A JP H09321236A JP 8132382 A JP8132382 A JP 8132382A JP 13238296 A JP13238296 A JP 13238296A JP H09321236 A JPH09321236 A JP H09321236A
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JP
Japan
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insulating film
element isolation
single crystal
silicon layer
region
Prior art date
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Application number
JP8132382A
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Japanese (ja)
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JP3608293B2 (en
Inventor
Hideto Kajiyama
秀人 梶山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP13238296A priority Critical patent/JP3608293B2/en
Publication of JPH09321236A publication Critical patent/JPH09321236A/en
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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof, enabling the adaptation to the voltage reduction, low power consumption and elimination of power for holding data during waiting by reducing the leak current between a drain region connected to a capacitor and semiconductor substrate to improve the retention characteristic of DRAM. SOLUTION: The semiconductor device comprises a single crystal Si layer 14a selectively epitaxially grown in active regions surrounded with an element isolating insulation film 12 on a Si substrate 10, a silicon oxide film 36 formed by implanting O ions between the Si layer 14a and Si substrate 10, and drain regions 16b which are formed on the surface of the Si layer 14a, connected to store electrodes 26 of capacitors, and adjoined to the insulation film 12 at the ends and to the silicon oxide film 36 at the lower ends.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、特にDRAM(Dynamic Random Acc
ess Memory)及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 device and its manufacturing method, and more particularly to a DRAM (Dynamic Random Acceleration).
ess Memory) and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在のDRAMの素子分離法としてはL
OCOS(Local Oxidation of Silicon;選択酸化)法
が主流である。従来のLOCOS法を用いて作製したD
RAMを図24を用いて説明する。ここで、図24は1
ビット(bit )分のDRAMのメモリセルを示す断面図
である。
2. Description of the Related Art L is the current element isolation method for DRAMs.
The OCOS (Local Oxidation of Silicon) method is the mainstream. D produced using the conventional LOCOS method
The RAM will be described with reference to FIG. Here, in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a DRAM memory cell for bits.

【0003】半導体基板としてのシリコン基板50上
に、厚さ200〜600nmのLOCOS酸化膜52が
形成されている。このLOCOS酸化膜52により分離
されたアクティブ領域のシリコン基板50表面には、N
型又はP型の不純物拡散層からなるソース領域54a及
びドレイン領域54bが相対して形成されている。そし
てこれらソース領域54aとドレイン領域54bとに挟
まれたチャネル領域上には、ゲート酸化膜56を介して
ゲート電極58が形成されている。こうしてアクティブ
領域にはMOS(Metal-Oxide-Semiconductor )トラン
ジスタが形成されている。
A LOCOS oxide film 52 having a thickness of 200 to 600 nm is formed on a silicon substrate 50 as a semiconductor substrate. On the surface of the silicon substrate 50 in the active region separated by the LOCOS oxide film 52, N
A source region 54a and a drain region 54b formed of a P-type or P-type impurity diffusion layer are formed opposite to each other. A gate electrode 58 is formed on the channel region sandwiched by the source region 54a and the drain region 54b with a gate oxide film 56 interposed therebetween. Thus, a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) transistor is formed in the active region.

【0004】また、全面には層間絶縁膜60が堆積され
ており、この層間絶縁膜24に開口したコンタクトホー
ルを介してドレイン領域54bに接続された蓄積電極6
2が形成されている。また、この蓄積電極62上には、
キャパシタ絶縁膜64を介してプレート電極66が形成
されている。こうしてMOSトランジスタのドレイン領
域16bに接続するキャパシタが形成されている。
An interlayer insulating film 60 is deposited on the entire surface, and the storage electrode 6 connected to the drain region 54b via a contact hole opened in the interlayer insulating film 24.
2 is formed. Further, on the storage electrode 62,
A plate electrode 66 is formed via the capacitor insulating film 64. Thus, a capacitor connected to the drain region 16b of the MOS transistor is formed.

【0005】次に、アクティブ領域を分離するLOCO
S酸化膜52の形成について、図25(a)を用いて説
明する。先ず、シリコン基板50表面を熱酸化して、シ
リコン基板50上に厚さ5〜70nmのシリコン酸化膜
68を形成した後、例えばCVD(Chemical Vapor Dep
osition )法を用いて、シリコン酸化膜68上に厚さ5
0〜300nmのシリコン窒化膜70を堆積する。続い
て、このシリコン窒化膜70上にレジストを塗布した
後、リソグラフィ技術を用いて、このレジストをアクテ
ィブ領域の形状にパターニングする。
Next, the LOCO for separating the active region
The formation of the S oxide film 52 will be described with reference to FIG. First, the surface of the silicon substrate 50 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 68 having a thickness of 5 to 70 nm on the silicon substrate 50, and then, for example, CVD (Chemical Vapor Dep) is used.
osition) method, a thickness of 5 is formed on the silicon oxide film 68.
A silicon nitride film 70 of 0 to 300 nm is deposited. Then, after applying a resist on the silicon nitride film 70, the resist is patterned into a shape of an active region by using a lithography technique.

【0006】次いで、このアクティブ領域の形状にパタ
ーニングしたレジストをマスクとするRIE(Reactive
Ion Etching;反応性イオンエッチング)により、シリ
コン窒化膜70を選択的にエッチングして、アクティブ
領域の形状にパターニングする。
Next, RIE (Reactive) using the resist patterned in the shape of the active region as a mask
The silicon nitride film 70 is selectively etched by Ion Etching (reactive ion etching) to pattern the active region.

【0007】次いで、レジストを剥離した後、アクティ
ブ領域の形状にパターニングしたシリコン窒化膜70を
マスクとして、LOCOS酸化を行い、素子分離領域に
厚さ200〜600nmのLOCOS酸化膜52を形成
する。
Then, after removing the resist, LOCOS oxidation is performed using the silicon nitride film 70 patterned in the shape of the active region as a mask to form a LOCOS oxide film 52 having a thickness of 200 to 600 nm in the element isolation region.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のLOCOS法を用いて作製したDRAMにおいて
は、ドレイン領域54bからシリコン基板50へ流れる
リーク電流Iが発生する。そしてこのリーク電流Iは、
図24中に矢印で示すように、3方向に流れる各リーク
電流成分Ia、Ib、Icからなっている。即ち、Ia
はゲート方向に流れるリーク電流成分である。なお、こ
のリーク電流成分Iaには、ゲート電圧が閾値電圧以下
でしかも表面が弱反転状態のときに流れるサブスレッシ
ョルド(subthreshold)リーク電流が含まれている。I
bはドレイン領域54b底部からシリコン基板50に流
れるリーク電流成分である。Icは素子分離領域方向に
流れるリーク電流成分である。
However, in the DRAM manufactured by using the conventional LOCOS method described above, a leak current I flowing from the drain region 54b to the silicon substrate 50 is generated. And this leakage current I is
As shown by the arrows in FIG. 24, each leak current component Ia, Ib, Ic flowing in three directions is formed. That is, Ia
Is a leak current component flowing in the gate direction. The leak current component Ia includes a subthreshold leak current that flows when the gate voltage is equal to or lower than the threshold voltage and the surface is in the weak inversion state. I
b is a leak current component flowing from the bottom of the drain region 54b to the silicon substrate 50. Ic is a leak current component flowing in the element isolation region direction.

【0009】このようにリーク電流成分Ia、Ib、I
cからなるリーク電流Iが発生することにより、DRA
Mのリテンション(retention )特性が劣化する。その
ため低電圧による動作ができなかったり、リフレッシュ
サイクルを長くすることができず、消費電力を下げるこ
とができなかったりする。従って、今後のDRAMの低
電圧化、低消費電力化を推進するうえで妨げになるとい
う問題があった。
Thus, the leakage current components Ia, Ib, I
The generation of the leak current I consisting of c causes the DRA
The retention characteristic of M deteriorates. Therefore, it may not be possible to operate at a low voltage, or the refresh cycle may not be lengthened, and power consumption may not be reduced. Therefore, there has been a problem that it will be an obstacle to the promotion of lower voltage and lower power consumption of DRAM in the future.

【0010】また、リーク電流成分Ia、Ib、Icか
らなるリーク電流Iは、DRAMが電源をオフ(off )
にした場合にデータが消滅する原因になっている。その
ためDRAMには不使用時にもデータを保持するための
電源が不可欠となっていた。従って、電源をオフにした
場合においてもDRAMのデータが残るようにするため
には、このリーク電流Iを減少させなければならないと
いう課題があった。
The leak current I consisting of the leak current components Ia, Ib, Ic is turned off by the DRAM.
If this is set to, the data will be lost. Therefore, a power supply for retaining data even when not in use has been indispensable for the DRAM. Therefore, there is a problem that the leak current I must be reduced in order to retain the DRAM data even when the power is turned off.

【0011】更に、DRAMの作製に上記従来のLOC
OS法を用いること自体にも、以下のような問題があっ
た。例えば、図25(a)に示すように、アクティブ領
域の形状にパターニングしたシリコン窒化膜70をマス
クとしてLOCOS酸化を行い、素子分離領域に厚さ2
00〜600nmのLOCOS酸化膜52を形成する場
合には、LOCOS酸化膜52の端部に長さL1 のバー
ズビーク(bird's beak )72が発生する。そしてこの
バーズビーク72によりアクティブ領域が減少するた
め、アクティブ領域の線幅制御が困難になり、DRAM
の微細化が妨げられるという問題があった。
Further, the conventional LOC described above is used for manufacturing a DRAM.
The use of the OS method itself has the following problems. For example, as shown in FIG. 25A, LOCOS oxidation is performed using the silicon nitride film 70 patterned in the shape of the active region as a mask to form the element isolation region with a thickness of 2.
When the LOCOS oxide film 52 having a thickness of 0 to 600 nm is formed, a bird's beak 72 having a length L1 is generated at the end of the LOCOS oxide film 52. Since the bird's beak 72 reduces the active area, it becomes difficult to control the line width of the active area.
There is a problem that the miniaturization of the above is hindered.

【0012】また、図25(b)に示すように、LOC
OS酸化膜52の幅を縮小してDRAMの微細化を進め
ようとする場合には、マスクとして使用するシリコン窒
化膜70間のスペースL2 を狭くする。しかし、この場
合、シリコン窒化膜70間の狭いスペースL2 を通って
シリコン基板50中に拡散していく酸素の量が少なくな
り、通常のLOCOS酸化膜52の幅が広い箇所と比較
すると、LOCOS酸化膜52の幅を狭くした箇所では
十分なLOCOS酸化膜52の厚さDを得ることができ
ない。そのため、素子分離特性が悪化して、隣同士のト
ランジスタがショートするおそれが生じるという問題が
あった。
Further, as shown in FIG.
When the width of the OS oxide film 52 is reduced to miniaturize the DRAM, the space L2 between the silicon nitride films 70 used as a mask is narrowed. However, in this case, the amount of oxygen diffusing into the silicon substrate 50 through the narrow space L2 between the silicon nitride films 70 becomes small, and the LOCOS oxide film 52 is wider than the normal LOCOS oxide film 52. A sufficient thickness D of the LOCOS oxide film 52 cannot be obtained at a portion where the width of the film 52 is narrowed. Therefore, there is a problem that the element isolation characteristics are deteriorated and the transistors adjacent to each other may be short-circuited.

【0013】また、図25(c)に示すように,LOC
OS酸化の際に、シリコン基板50とLOCOS酸化膜
52との間に応力が生じて、LOCOS酸化膜52に接
するシリコン基板50に結晶欠陥74が発生するおそれ
がある。そしてこの結晶欠陥74によりリーク電流I、
特にリーク電流成分Icが増加するため、DRAMにお
けるリテンシヨン特性の劣化の原因になるという問題が
あった。
Further, as shown in FIG.
During the OS oxidation, stress may occur between the silicon substrate 50 and the LOCOS oxide film 52, and a crystal defect 74 may occur in the silicon substrate 50 in contact with the LOCOS oxide film 52. The crystal defect 74 causes a leak current I,
In particular, since the leak current component Ic increases, there is a problem that it causes deterioration of the retention characteristic in the DRAM.

【0014】更に、良好な素子分離特性を得るためには
LOCOS酸化膜52の厚さを厚くする必要があるが、
LOCOS酸化膜52の厚さを厚くするほどLOCOS
酸化膜52はシリコン基板51表面より盛り上がり、平
坦性が悪化する。このため、後の工程におけるレジスト
パターニング及びエッチング等の加工の際のプロセスマ
ージンが悪化するという問題もあった。
Further, in order to obtain good element isolation characteristics, it is necessary to increase the thickness of the LOCOS oxide film 52.
As the thickness of the LOCOS oxide film 52 increases, the LOCOS increases.
The oxide film 52 rises above the surface of the silicon substrate 51, and the flatness is deteriorated. Therefore, there is also a problem that a process margin is deteriorated during processing such as resist patterning and etching in a later step.

【0015】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、キャパシタに接続するドレイン領域と
半導体基板との間のリーク電流を低減してDRAMのリ
テンシヨン特性を向上させることにより、低電圧化、低
消費電力化に対応することが可能になると共に、待機時
のデータ保持のための電源をなくすことが可能になる半
導体装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and reduces the leakage current between the drain region connected to the capacitor and the semiconductor substrate to improve the retention characteristic of the DRAM, thereby reducing the It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can cope with a reduction in voltage and power consumption and can eliminate a power supply for holding data during standby.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る半導体装置の製造方法により達成される。即
ち、請求項1に係る半導体装置は、半導体基板と、前記
半導体基板上の素子分離領域に形成された素子分離用絶
縁膜と、前記素子分離用絶縁膜によって囲まれた前記半
導体基板上のアクティブ領域に、選択的に形成された単
結晶シリコン層と、前記単結晶シリコン層表面に相対し
て形成されたソース領域及びドレイン領域と、前記ソー
ス領域と前記ドレイン領域とに挟まれたチャネル領域上
に、ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、全
面に堆積された層間絶縁膜に開口したコンタクトホール
を介して、前記ドレイン領域に接続された蓄積電極と、
前記蓄積電極上に、キャパシタ絶縁膜を介して形成され
たプレート電極と、を有することを特徴とする。
The above object is achieved by the following method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. That is, the semiconductor device according to claim 1 is a semiconductor substrate, an element isolation insulating film formed in an element isolation region on the semiconductor substrate, and an active element on the semiconductor substrate surrounded by the element isolation insulating film. A single crystal silicon layer selectively formed in a region, a source region and a drain region formed opposite to the surface of the single crystal silicon layer, and a channel region sandwiched between the source region and the drain region. A gate electrode formed via a gate insulating film, and a storage electrode connected to the drain region via a contact hole opened in the interlayer insulating film deposited on the entire surface,
A plate electrode formed on the storage electrode via a capacitor insulating film.

【0017】このように請求項1に係る半導体装置にお
いては、半導体基板上の素子分離領域に素子分離用絶縁
膜が形成され、この素子分離用絶縁膜によって囲まれた
半導体基板上のアクティブ領域に単結晶シリコン層が選
択的に形成されているため、従来のLOCOS法を用い
た素子分離の問題点を解決することができる。即ち、L
OCOS酸化において発生するバーズビークによりアク
ティブ領域が減少することがなくなるため、所望のパタ
ーン通りにアクティブ領域及び素子分離領域を形成する
ことができ、アクティブ領域の線幅制御が容易になり、
半導体装置の微細化を進めることができる。
As described above, in the semiconductor device according to the first aspect, the element isolation insulating film is formed in the element isolation region on the semiconductor substrate, and the active region on the semiconductor substrate surrounded by the element isolation insulating film is formed. Since the single crystal silicon layer is selectively formed, the problem of element isolation using the conventional LOCOS method can be solved. That is, L
Since bird's beaks generated in OCOS oxidation do not reduce the active region, the active region and the element isolation region can be formed in a desired pattern, and the line width control of the active region becomes easy.
The miniaturization of semiconductor devices can be promoted.

【0018】また、素子分離用絶縁膜の幅と厚さは任意
に制御することが可能となるため、半導体装置の微細化
を進めようとして素子分離用絶縁膜の幅を縮小してもL
OCOS酸化膜のように素子分離用絶縁膜の厚さが減少
することはなく、所望の厚さを確保することができ、微
細な素子分離領域であっても良好な素子分離特性を得る
ことができる。
Since the width and thickness of the element isolation insulating film can be controlled arbitrarily, even if the width of the element isolation insulating film is reduced in order to miniaturize the semiconductor device, L
Unlike the OCOS oxide film, the thickness of the element isolation insulating film does not decrease, a desired thickness can be secured, and good element isolation characteristics can be obtained even in a fine element isolation region. it can.

【0019】更に、単結晶シリコン層は半導体基板上に
選択的に形成されているため、LOCOS酸化の際に生
じる応力によって結晶欠陥が生成するようなこともな
く、結晶欠陥に起因するリーク電流が増加することもな
い。従って、従来のLOCOS法を用いた素子分離より
も微細で良好な素子分離特性を得ることができるため、
蓄積電極に接続されたドレイン領域から流出するリーク
電流を減少させてリテンション特性を改善し、半導体装
置の低電圧化、低消費電力化を図ることを可能にすると
共に、待機時のデータ保持用の電源を削減することを可
能にする。
Further, since the single crystal silicon layer is selectively formed on the semiconductor substrate, the stress generated during the LOCOS oxidation does not cause crystal defects, and the leakage current caused by the crystal defects is not generated. It will not increase. Therefore, finer and better element isolation characteristics can be obtained than element isolation using the conventional LOCOS method.
Leakage current flowing out from the drain region connected to the storage electrode is reduced to improve the retention characteristics, which makes it possible to reduce the voltage and power consumption of the semiconductor device and also to hold data during standby. Allows you to reduce the power supply.

【0020】また、上記請求項1記載の半導体装置にお
いて、前記単結晶シリコン層と前記半導体基板との間に
絶縁膜が形成され、前記絶縁膜及び前記素子分離用絶縁
膜によって前記単結晶シリコン層が島状に絶縁分離され
ている構成とすることができる。このような構成を採用
することにより、素子を形成する単結晶シリコン層がそ
の側面及び底面を素子分離用絶縁膜及び絶縁膜によって
島状に絶縁分離された、いわゆるSOI(Silicon On I
nsulator)構造となるため、上記請求項1記載の半導体
装置の場合よりも更に素子分離特性を向上させることが
できる。
Further, in the semiconductor device according to claim 1, an insulating film is formed between the single crystal silicon layer and the semiconductor substrate, and the single crystal silicon layer is formed by the insulating film and the element isolation insulating film. Can be insulated and separated into islands. By adopting such a configuration, a so-called SOI (Silicon On I) in which a single crystal silicon layer forming an element is insulated and isolated on its side surface and bottom surface in an island shape by an element isolation insulating film and an insulating film.
Since it has an nsulator structure, the element isolation characteristics can be further improved as compared with the semiconductor device according to the first aspect.

【0021】また、上記請求項1記載の半導体装置にお
いて、前記ドレイン領域のチャネル側と反対側の端部
を、前記素子分離用絶縁膜に接した構成とすることがで
きる。このように、ドレイン領域のチャネル側と反対側
の端部が素子分離用絶縁膜に接していることにより、蓄
積電極に接続されたドレイン領域から流出するリーク電
流はゲート方向に流れるリーク電流成分(サブスレッシ
ョルドリーク電流を含む。)とドレイン領域底部から半
導体基板方向に流れるリーク電流成分とに限られ、素子
分離領域方向に流れるリーク電流成分がなくなるため、
全体のリーク電流を減少させることができる。そしてこ
のリーク電流の減少により、リテンション特性が改善さ
れるため、低電圧による動作が可能になる。また、リフ
レッシュサイクルを長くすることができるため、低消費
電力化も可能となる。従って、半導体装置の低電圧化、
低消費電力化を推進することができる。また、リテンシ
ョン特性の向上により電源をオフにした場合においても
データを保持することができるため、今まで必要だった
待機時のデータ保持用の電源を削減することができる。
また、フラッシュメモリのような不揮発性メモリとして
も利用することが可能になる。
Further, in the semiconductor device according to the first aspect, the end of the drain region on the side opposite to the channel side may be in contact with the element isolation insulating film. Since the end of the drain region on the side opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film in this way, the leak current flowing out from the drain region connected to the storage electrode is a leak current component flowing in the gate direction ( Sub-threshold leak current) and the leak current component flowing in the semiconductor substrate direction from the bottom of the drain region, and the leak current component flowing in the element isolation region direction disappears.
The overall leakage current can be reduced. The retention characteristic is improved due to the decrease in the leak current, so that the operation at a low voltage becomes possible. Further, since the refresh cycle can be lengthened, low power consumption can be achieved. Therefore, lowering the voltage of the semiconductor device,
It is possible to promote low power consumption. In addition, since the retention characteristic improves, the data can be retained even when the power is turned off. Therefore, it is possible to reduce the number of power sources for holding data in the standby state, which has been required until now.
It can also be used as a non-volatile memory such as a flash memory.

【0022】また、上記の半導体装置において、前記ド
レイン領域のチャネル側と反対側の端部が、前記素子分
離用絶縁膜に接しており、かつ前記ドレイン領域の下端
部が、前記絶縁膜に接した構成とすることができる。こ
のように、ドレイン領域のチャネル側と反対側の端部が
素子分離用絶縁膜に接していると共に、ドレイン領域の
下端部が絶縁膜に接していることにより、蓄積電極に接
続されたドレイン領域から流出するリーク電流は、ゲー
ト方向に流れるリーク電流成分(サブスレッショルドリ
ーク電流を含む。)に限られ、ドレイン領域底部から半
導体基板方向に流れるリーク電流成分と素子分離領域方
向に流れるリーク電流成分がなくなるため、上記請求項
3記載の半導体装置よりも更にリーク電流を減少させる
ことができる。従って、このリーク電流の減少により、
DRAMのリテンション特性が更に改善され、またリフ
レッシュサイクルを更に長くすることができるため、D
RAMの低電圧化、低消費電力化を更に推進することが
できる。また、このリーク電流の低減の効果は上記請求
項3記載の半導体装置よりも大きいことから、リテンシ
ョン特性の更なる向上により待機時のデータ保持用の電
源を削減することやフラッシュメモリのような不揮発性
メモリとして利用することの実現性もいっそう高くな
る。
In the above semiconductor device, the end of the drain region opposite to the channel side is in contact with the insulating film for element isolation, and the lower end of the drain region is in contact with the insulating film. It can be configured. In this way, the end of the drain region opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film, and the lower end of the drain region is in contact with the insulating film, so that the drain region connected to the storage electrode is connected. The leak current flowing out from is limited to the leak current component (including subthreshold leak current) flowing in the gate direction, and the leak current component flowing in the semiconductor substrate direction from the bottom of the drain region and the leak current component flowing in the element isolation region direction. Since it is eliminated, the leak current can be further reduced as compared with the semiconductor device according to the third aspect. Therefore, due to this decrease in leakage current,
Since the retention characteristic of the DRAM is further improved and the refresh cycle can be further lengthened, D
It is possible to further reduce the voltage and power consumption of the RAM. Further, since the effect of reducing the leak current is greater than that of the semiconductor device according to the third aspect, the retention characteristic is further improved to reduce the power supply for holding data in the standby state and the nonvolatile memory such as the flash memory. It is even more likely to use it as a static memory.

【0023】請求項5に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板上の素子分離領域に、素子分離用絶縁膜を形
成する第1の工程と、前記素子分離用絶縁膜によって囲
まれた前記半導体基板上のアクティブ領域に、単結晶シ
リコン層を選択的にエピタキシャル成長させる第2の工
程と、前記単結晶シリコン層表面にソース領域及びドレ
イン領域を相対して形成すると共に、前記ソース領域と
前記ドレイン領域とに挟まれたチャネル領域上に、ゲー
ト絶縁膜を介してゲート電極を形成する第3の工程とを
有することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
A first step of forming an element isolation insulating film in an element isolation region on a semiconductor substrate, and a single crystal silicon layer selectively in an active region on the semiconductor substrate surrounded by the element isolation insulating film. A second step of epitaxial growth, a source region and a drain region are formed opposite to each other on the surface of the single crystal silicon layer, and a gate insulating film is provided on the channel region sandwiched between the source region and the drain region. And a third step of forming a gate electrode.

【0024】このように請求項5に係る半導体装置の製
造方法においては、半導体基板上の素子分離領域に素子
分離用絶縁膜を形成し、この素子分離用絶縁膜によって
囲まれた半導体基板上のアクティブ領域に単結晶シリコ
ン層を選択的にエピタキシャル成長させるため、従来の
LOCOS法を用いた素子分離の問題点を解決すること
ができる。即ち、LOCOS酸化において発生するバー
ズビークによりアクティブ領域が減少することがなくな
るため、所望のパターン通りにアクティブ領域及び素子
分離領域を形成することができ、アクティブ領域の線幅
制御が容易になり、半導体装置の微細化を進めることが
できる。
As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the fifth aspect, the element isolation insulating film is formed in the element isolation region on the semiconductor substrate, and the element isolation insulating film surrounds the semiconductor substrate. Since the single crystal silicon layer is selectively epitaxially grown in the active region, the problem of element isolation using the conventional LOCOS method can be solved. That is, since the active region is not reduced by the bird's beak generated in the LOCOS oxidation, the active region and the element isolation region can be formed in a desired pattern, and the line width control of the active region is facilitated, and the semiconductor device Can be further miniaturized.

【0025】また、素子分離用絶縁膜の幅と厚さは任意
に制御することが可能となるため、半導体装置の微細化
を進めようとして素子分離用絶縁膜の幅を縮小してもL
OCOS酸化膜のように素子分離用絶縁膜の厚さが減少
することはなく、所望の厚さを確保することができ、微
細な素子分離領域であっても良好な素子分離特性を得る
ことができる。また、単結晶シリコン層は半導体基板上
に選択的に形成されているため、LOCOS酸化の際に
生じる応力によって結晶欠陥が生成するようなこともな
く、結晶欠陥に起因するリーク電流が増加することもな
い。更に、素子分離用絶縁膜と単結晶シリコン層の厚さ
はそれぞれ任意に制御することが可能であり、両者の厚
さをほぼ等しくすることは極めて容易となるため、LO
COS酸化の場合のように半導体基板表面より盛り上が
って平坦性が悪化することを防止して、素子分離用絶縁
膜と単結晶シリコン層との間には段差のない良好な平坦
性を得ることができる。
Further, since the width and thickness of the element isolation insulating film can be controlled arbitrarily, even if the width of the element isolation insulating film is reduced in order to miniaturize the semiconductor device, L
Unlike the OCOS oxide film, the thickness of the element isolation insulating film does not decrease, a desired thickness can be secured, and good element isolation characteristics can be obtained even in a fine element isolation region. it can. In addition, since the single crystal silicon layer is selectively formed on the semiconductor substrate, the crystal defects are not generated by the stress generated during the LOCOS oxidation, and the leak current caused by the crystal defects is increased. Nor. Furthermore, the thicknesses of the element isolation insulating film and the single crystal silicon layer can be controlled arbitrarily, and it is extremely easy to make the thicknesses of the two substantially equal.
It is possible to prevent the flatness from being deteriorated by rising from the surface of the semiconductor substrate as in the case of COS oxidation, and to obtain good flatness without a step between the element isolation insulating film and the single crystal silicon layer. it can.

【0026】また、上記請求項5記載の半導体装置の製
造方法において、前記ドレイン領域上に、層間絶縁膜に
開口したコンタクトホールを介して蓄積電極を形成した
後、前記蓄積電極上に、キャパシタ絶縁膜を介してプレ
ート電極を形成する第4の工程を有する構成とすること
ができる。このような構成とすることにより、従来のL
OCOS法を用いた素子分離よりも微細で良好な素子分
離特性を得ることができるため、蓄積電極に接続された
ドレイン領域から流出するリーク電流を減少させてリテ
ンション特性を改善し、半導体装置の低電圧化、低消費
電力化を推進することができると共に、待機時のデータ
保持用の電源を削減することができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, a storage electrode is formed on the drain region through a contact hole opened in an interlayer insulating film, and then a capacitor insulation is formed on the storage electrode. The configuration may include a fourth step of forming a plate electrode via a film. With such a configuration, the conventional L
Since finer and better element isolation characteristics can be obtained as compared with the element isolation using the OCOS method, the leakage current flowing out from the drain region connected to the storage electrode is reduced, the retention characteristic is improved, and the low semiconductor device It is possible to promote voltage reduction and low power consumption, and it is possible to reduce the power supply for holding data during standby.

【0027】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記単結晶シリコン層の底面に絶縁膜を形成し、前
記絶縁膜及び前記素子分離用絶縁膜によって前記単結晶
シリコン層を島状に絶縁分離する工程を有する構成とす
ることができる。このような構成を採用することによ
り、素子を形成する単結晶シリコン層がその側面及び底
面を素子分離用絶縁膜及び絶縁膜によって島状に絶縁分
離されたSOI構造を形成するため、更に素子分離特性
を向上させることができる。
Further, in the above-described method for manufacturing a semiconductor device, an insulating film is formed on the bottom surface of the single crystal silicon layer, and the single crystal silicon layer is insulated and separated into islands by the insulating film and the element isolation insulating film. It can be configured to include a step of performing. By adopting such a configuration, the single crystal silicon layer forming the element forms an SOI structure in which the side surface and the bottom surface are insulated and isolated in an island shape by the insulating film for element isolation and the insulating film. The characteristics can be improved.

【0028】また、本発明においては、上記の半導体装
置の製造方法において、前記絶縁膜及び前記素子分離用
絶縁膜によって前記単結晶シリコン層を島状に絶縁分離
する工程を、前記単結晶シリコン層の底面部又は前記単
結晶シリコン層と前記半導体基板との界面部に酸素イオ
ンを注入して、酸化膜を形成する工程とすることがき
る。このように単結晶シリコン層の底面部又は単結晶シ
リコン層と半導体基板と界面部に酸素イオンを注入して
酸化膜を形成することにより、素子を形成する単結晶シ
リコン層がその側面及び底面を素子分離用絶縁膜及び絶
縁膜によって島状に絶縁分離されたSOI構造を容易に
形成することができる。
Further, in the present invention, in the above-described method for manufacturing a semiconductor device, the step of insulatingly isolating the single crystal silicon layer in an island shape by the insulating film and the insulating film for element isolation is the single crystal silicon layer. Can be a step of forming an oxide film by implanting oxygen ions into the bottom surface portion or the interface portion between the single crystal silicon layer and the semiconductor substrate. In this manner, by implanting oxygen ions into the bottom surface portion of the single crystal silicon layer or the interface portion between the single crystal silicon layer and the semiconductor substrate to form an oxide film, the single crystal silicon layer forming the element has its side surface and bottom surface covered. It is possible to easily form the SOI structure in which the element isolation insulating film and the insulating film are insulated and isolated in an island shape.

【0029】また、本発明においては、上記の半導体装
置の製造方法において、前記絶縁膜及び前記素子分離用
絶縁膜によって前記単結晶シリコン層を島状に絶縁分離
する工程を、前記半導体基板を裏面から研磨又はエッチ
ングして前記半導体基板並びに前記素子分離用絶縁膜及
び前記単結晶シリコン層の一部を除去した後、表面に絶
縁膜を形成した絶縁性基板を別に用意し、前記素子分離
用絶縁膜及び前記単結晶シリコン層の底面と前記絶縁膜
の表面とを接着させる工程することがきる。このように
研磨又はエッチングによって所定の厚さにした素子分離
用絶縁膜及び単結晶シリコン層の底面と別に用意した絶
縁性基板の絶縁膜表面とを接着させることにより、素子
を形成する単結晶シリコン層がその側面及び底面を素子
分離用絶縁膜及び絶縁膜によって島状に絶縁分離された
SOI構造を容易に形成することができる。
Further, in the present invention, in the above-mentioned method for manufacturing a semiconductor device, the step of insulatingly isolating the single crystal silicon layer in an island shape by the insulating film and the element isolation insulating film is applied to the back surface of the semiconductor substrate. After removing a part of the semiconductor substrate, the element isolation insulating film and the single crystal silicon layer by polishing or etching from the above, an insulating substrate having an insulating film formed on the surface is separately prepared, and the element isolation insulating film is prepared. A step of adhering a bottom surface of the film and the single crystal silicon layer to a surface of the insulating film can be performed. Single crystal silicon for forming an element by adhering the element isolation insulating film and the bottom surface of the single crystal silicon layer having a predetermined thickness by polishing or etching to the insulating film surface of an insulating substrate prepared separately. It is possible to easily form the SOI structure in which the side surface and the bottom surface of the layer are insulated and separated into island shapes by the element isolation insulating film and the insulating film.

【0030】また、本発明においては、上記の半導体装
置の製造方法において、前記第1の工程を、半導体基板
表面を酸化して、前記半導体基板上に酸化膜を形成し、
前記酸化膜上に素子分離領域の形状にパターニングした
レジストを形成した後、前記レジストをマスクとして前
記酸化膜をエッチングして、前記半導体基板上の素子分
離領域に前記酸化膜を形成する工程とすることがきる。
このように熱酸化により半導体基板上に酸化膜を形成し
た後、この酸化膜をリソグラフィ技術を用いて素子分離
領域の形状にパターニングして素子分離用絶縁膜を形成
することにより、所望のパターン通りに素子分離領域を
形成することができるため、素子分離領域に囲まれたア
クティブ領域の線幅制御が容易になり、半導体装置の微
細化を進めることができる。また、素子分離用絶縁膜の
幅と厚さは任意に制御することが可能であり、半導体装
置の微細化を進めようとして素子分離用絶縁膜の幅を縮
小しても素子分離用絶縁膜の厚さが減少することはな
く、所望の厚さを確保することができるため、微細な素
子分離領域であっても良好な素子分離特性を得ることが
できる。
In the present invention, in the above-mentioned method for manufacturing a semiconductor device, the first step is to oxidize the surface of the semiconductor substrate to form an oxide film on the semiconductor substrate.
Forming a resist patterned in the shape of an element isolation region on the oxide film, etching the oxide film using the resist as a mask, and forming the oxide film in the element isolation region on the semiconductor substrate I can do it.
After the oxide film is formed on the semiconductor substrate by the thermal oxidation as described above, the oxide film is patterned into the shape of the element isolation region by using the lithography technique to form the element isolation insulating film. Since the element isolation region can be formed in the semiconductor device, the line width of the active region surrounded by the element isolation region can be easily controlled, and the miniaturization of the semiconductor device can be promoted. Further, the width and thickness of the element isolation insulating film can be controlled arbitrarily, and even if the width of the element isolation insulating film is reduced in order to miniaturize the semiconductor device, Since the thickness does not decrease and a desired thickness can be secured, good element isolation characteristics can be obtained even in a fine element isolation region.

【0031】また、本発明においては、上記の半導体装
置の製造方法において、前記第1の工程を、半導体基板
上の全面に絶縁膜を堆積し、前記絶縁膜上に素子分離領
域の形状にパターニングしたレジストを形成した後、前
記レジストをマスクとして前記絶縁膜をエッチングし
て、前記半導体基板上の素子分離領域に前記絶縁膜を形
成する工程とすることができる。このように半導体基板
上の全面に絶縁膜を堆積した後、この絶縁膜をリソグラ
フィ技術を用いて素子分離領域の形状にパターニングし
て素子分離用絶縁膜を形成することにより、所望のパタ
ーン通りに素子分離領域を形成することができるため、
素子分離領域に囲まれたアクティブ領域の線幅制御が容
易になり、半導体装置の微細化を進めることができる。
また、素子分離用絶縁膜の幅と厚さは任意に制御するこ
とが可能であり、半導体装置の微細化を進めようとして
素子分離用絶縁膜の幅を縮小しても素子分離用絶縁膜の
厚さが減少することはなく、所望の厚さを確保すること
ができるため、微細な素子分離領域であっても良好な素
子分離特性を得ることができる。
Further, in the present invention, in the above-described method for manufacturing a semiconductor device, in the first step, an insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate and patterned on the insulating film in the shape of an element isolation region. After forming the resist, the insulating film may be etched using the resist as a mask to form the insulating film in the element isolation region on the semiconductor substrate. After depositing an insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate as described above, the insulating film is patterned into a shape of an element isolation region by using a lithography technique to form an element isolation insulating film. Since the element isolation region can be formed,
It becomes easy to control the line width of the active region surrounded by the element isolation region, and the semiconductor device can be miniaturized.
Further, the width and thickness of the element isolation insulating film can be controlled arbitrarily, and even if the width of the element isolation insulating film is reduced in order to miniaturize the semiconductor device, Since the thickness does not decrease and a desired thickness can be secured, good element isolation characteristics can be obtained even in a fine element isolation region.

【0032】また、本発明においては、上記の半導体装
置の製造方法において、前記第3の工程が、前記単結晶
シリコン層上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形
成した後、前記ゲート電極及び前記素子分離用絶縁膜を
マスクとして前記単結晶シリコン層表面に不純物イオン
を注入して、前記単結晶シリコン層表面にソース領域及
びドレイン領域を相対して形成すると共に、前記ドレイ
ン領域のチャネル側と反対側の端部が前記素子分離用絶
縁膜に接するようにする工程とすることができる。この
ようにゲート電極及び素子分離用絶縁膜をマスクとする
不純物イオン注入により単結晶シリコン層表面にソース
領域及びドレイン領域を形成し、ドレイン領域のチャネ
ル側と反対側の端部が素子分離用絶縁膜に接するように
するため、ドレイン領域から流出するリーク電流はゲー
ト方向に流れるリーク電流成分(サブスレッショルドリ
ーク電流を含む。)とドレイン領域底部から半導体基板
方向に流れるリーク電流成分とに限られ、素子分離領域
方向に流れるリーク電流成分がなくなるため、リーク電
流を減少させることができる。
Further, in the present invention, in the above-described method for manufacturing a semiconductor device, the third step comprises forming a gate electrode on the single crystal silicon layer via a gate insulating film, and then forming the gate electrode. And impurity ions are implanted into the surface of the single crystal silicon layer by using the element isolation insulating film as a mask to form a source region and a drain region opposite to each other on the surface of the single crystal silicon layer, and a channel side of the drain region. The step may be such that the end portion on the opposite side is in contact with the insulating film for element isolation. Thus, the source region and the drain region are formed on the surface of the single crystal silicon layer by the impurity ion implantation using the gate electrode and the element isolation insulating film as a mask, and the end of the drain region opposite to the channel side is the element isolation insulating layer. In order to be in contact with the film, the leak current flowing out from the drain region is limited to the leak current component flowing in the gate direction (including the subthreshold leak current) and the leak current component flowing in the semiconductor substrate direction from the bottom of the drain region. Since there is no leak current component flowing in the element isolation region direction, the leak current can be reduced.

【0033】また、本発明においては、上記の半導体装
置の製造方法において、前記第3の工程を、前記単結晶
シリコン層上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形
成した後、前記ゲート電極及び前記素子分離用絶縁膜を
マスクとして前記単結晶シリコン層表面に不純物イオン
を注入して、前記単結晶シリコン層表面にソース領域及
びドレイン領域を相対して形成すると共に、前記ドレイ
ン領域のチャネル側と反対側の端部が前記素子分離用絶
縁膜に接するようにし、かつ前記ドレイン領域の下端が
前記絶縁膜に接するようにする工程とすることができ
る。このようにゲート電極及び素子分離用絶縁膜をマス
クとする不純物イオン注入により単結晶シリコン層表面
にソース領域及びドレイン領域を形成し、ドレイン領域
のチャネル側と反対側の端部が素子分離用絶縁膜に接す
るようにし、かつドレイン領域の下端が絶縁膜に接する
ようにするため、ドレイン領域から流出するリーク電流
は、ゲート方向に流れるリーク電流成分(サブスレッシ
ョルドリーク電流を含む。)に限られ、ドレイン領域底
部から半導体基板方向に流れるリーク電流成分と素子分
離領域方向に流れるリーク電流成分がなくなるため、更
にリーク電流を減少させることができる。
Further, in the present invention, in the above method for manufacturing a semiconductor device, in the third step, after forming a gate electrode on the single crystal silicon layer via a gate insulating film, the gate electrode is formed. And impurity ions are implanted into the surface of the single crystal silicon layer by using the element isolation insulating film as a mask to form a source region and a drain region opposite to each other on the surface of the single crystal silicon layer, and a channel side of the drain region. The step may be such that an end portion on the side opposite to is in contact with the insulating film for element isolation, and a lower end of the drain region is in contact with the insulating film. Thus, the source region and the drain region are formed on the surface of the single crystal silicon layer by the impurity ion implantation using the gate electrode and the element isolation insulating film as a mask, and the end of the drain region opposite to the channel side is the element isolation insulating layer. The leak current flowing out from the drain region is limited to the leak current component (including the subthreshold leak current) flowing in the gate direction in order to contact the film and the lower end of the drain region to contact the insulating film. Since the leak current component flowing from the bottom of the drain region toward the semiconductor substrate and the leak current component flowing toward the element isolation region are eliminated, the leak current can be further reduced.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。 (第1の実施の形態)本発明の第1の実施の形態に係る
DRAMを、図1及び図2を用いて説明する。ここで、
図1は本実施の形態に係るDRAMを示す断面図、図2
は図1のDRAMの1ビット分のメモリセルの拡大図で
ある。半導体基板としてのシリコン基板10上の素子分
離領域に、厚さ100〜1700nmのシリコン酸化膜
又はシリコン窒化膜からなる素子分離用絶縁膜12が形
成されている。この素子分離用絶縁膜12によって囲ま
れたシリコン基板10上のアクティブ領域に、素子分離
用絶縁膜12とほぼ等しい厚さの単結晶シリコン層14
が選択的に形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to the accompanying drawings,
An embodiment of the present invention will be described. (First Embodiment) A DRAM according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. here,
FIG. 1 is a sectional view showing a DRAM according to this embodiment, and FIG.
FIG. 2 is an enlarged view of a 1-bit memory cell of the DRAM of FIG. In a device isolation region on a silicon substrate 10 as a semiconductor substrate, a device isolation insulating film 12 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film having a thickness of 100 to 1700 nm is formed. In the active region on the silicon substrate 10 surrounded by the element isolation insulating film 12, a single crystal silicon layer 14 having a thickness almost equal to that of the element isolation insulating film 12 is formed.
Are selectively formed.

【0035】また、この単結晶シリコン層14表面に
は、N型又はP型の不純物拡散層からなるソース領域1
6a及びドレイン領域16bが相対して形成されてい
る。なお、これらのソース領域16a及びドレイン領域
16bは、図示はしないが、それぞれ高濃度不純物領域
とそのチャネル側の低濃度不純物領域とから構成される
LDD(Lightly Doped Drain-Source)構造をなしてい
る。そしてドレイン領域16bのチャネル側と反対側の
端部が、素子分離用絶縁膜12に接している点に特徴が
ある。
On the surface of the single crystal silicon layer 14, the source region 1 made of an N type or P type impurity diffusion layer is formed.
6a and drain region 16b are formed opposite to each other. Although not shown, the source region 16a and the drain region 16b each have an LDD (Lightly Doped Drain-Source) structure composed of a high concentration impurity region and a low concentration impurity region on the channel side thereof. . The end of the drain region 16b opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film 12.

【0036】また、ソース領域16aとドレイン領域1
6bとに挟まれたチャネル領域上には、例えば厚さ5〜
30nmのゲート酸化膜18を介して、例えば厚さ50
〜400nmの多結晶シリコン層又はポリサイド(poly
cide)層からなるゲート電極20が形成されている。ま
た、ゲート電極20側面には、例えばシリコン酸化膜又
はシリコン窒化膜からなるサイドウォール22が形成さ
れている。このようにして、アクティブ領域には、単結
晶シリコン層14表面に相対して形成されたソース領域
16a及びドレイン領域16b、並びにこれらソース領
域16aとドレイン領域16bとに挟まれたチャネル領
域上にゲート酸化膜18を介して形成されたゲート電極
20から構成されるMOSトランジスタが形成されてい
る。
In addition, the source region 16a and the drain region 1
On the channel region sandwiched by 6b, for example, a thickness of 5 to
Through the gate oxide film 18 of 30 nm, for example, a thickness of 50
~ 400nm polycrystalline silicon layer or polycide
A gate electrode 20 composed of a cide) layer is formed. Further, a sidewall 22 made of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the side surface of the gate electrode 20. In this manner, in the active region, the gate is formed on the source region 16a and the drain region 16b formed facing the surface of the single crystal silicon layer 14 and the channel region sandwiched between the source region 16a and the drain region 16b. A MOS transistor including a gate electrode 20 formed via the oxide film 18 is formed.

【0037】また、全面には層間絶縁膜24が堆積され
ており、この層間絶縁膜24に開口したコンタクトホー
ルを介してドレイン領域16bに接続された蓄積電極2
6が形成されている。また、この蓄積電極26上には、
キャパシタ絶縁膜28を介してプレート電極30が形成
されている。こうしてキャパシタ絶縁膜28を間に挟む
蓄積電極26とプレート電極30とから構成されるキャ
パシタが、MOSトランジスタのドレイン領域16bに
接続されて形成されている。更にまた、層間絶縁膜24
に開口したコンタクトホールを介してソース領域16a
に接続されたビット線32が形成されている。但し、こ
のビット線32は、図1に示す断面では本来見えないた
め、図1中においては破線で示す。このようにして、ア
クティブ領域に形成されたMOSトランジスタと、この
MOSトランジスタのドレイン領域16bに接続された
キャパシタと、MOSトランジスタのソース領域16a
に接続されたビット線32と、ワード線として使用する
ゲート電極20とからDRAMが構成されている。
An interlayer insulating film 24 is deposited on the entire surface, and the storage electrode 2 connected to the drain region 16b through a contact hole opened in the interlayer insulating film 24.
6 are formed. Further, on the storage electrode 26,
A plate electrode 30 is formed via the capacitor insulating film 28. Thus, a capacitor composed of the storage electrode 26 and the plate electrode 30 with the capacitor insulating film 28 sandwiched therebetween is formed so as to be connected to the drain region 16b of the MOS transistor. Furthermore, the interlayer insulating film 24
Through the contact hole opened in the source region 16a
A bit line 32 connected to the. However, since the bit line 32 is originally invisible in the cross section shown in FIG. 1, it is shown by a broken line in FIG. Thus, the MOS transistor formed in the active region, the capacitor connected to the drain region 16b of this MOS transistor, and the source region 16a of the MOS transistor.
A DRAM is composed of the bit line 32 connected to the gate line 20 and the gate electrode 20 used as a word line.

【0038】次に、図1に示すDRAMの製造方法を、
図3乃至図8を用いて説明する。ここで、図3乃至図8
はそれぞれ図1のDRAMの製造方法を説明するための
工程断面図である。例えば熱酸化法を用いて、半導体基
板としてのシリコン基板10上に厚さ100〜1700
nmのシリコン酸化膜12aを形成した後、このシリコ
ン酸化膜12a上にレジスト34を塗布する。そしてリ
ソグラフィ技術を用いて、このレジスト34を素子分離
領域の形状にパターニングする(図3参照)。
Next, a method of manufacturing the DRAM shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. 3 to 8. Here, FIGS.
3A and 3B are process cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the DRAM of FIG. For example, using a thermal oxidation method, a thickness of 100 to 1700 is formed on a silicon substrate 10 as a semiconductor substrate.
After the silicon oxide film 12a having a thickness of 10 nm is formed, a resist 34 is applied on the silicon oxide film 12a. Then, the resist 34 is patterned into the shape of the element isolation region by using a lithography technique (see FIG. 3).

【0039】次いで、この素子分離領域の形状にパター
ニングしたレジスト34をマスクとするRIE(Reacti
ve Ion Etching;反応性イオンエッチング)により、シ
リコン酸化膜12aを選択的にエッチングして、シリコ
ン酸化膜からなる素子分離用絶縁膜12を形成する。続
いて、このレジスト34を剥離する(図4参照)。な
お、図3及び図4に示す工程においては、熱酸化法を用
いてシリコン酸化膜12aを形成し、このシリコン酸化
膜12aを素子分離領域の形状にパターニングして素子
分離用絶縁膜12を形成しているが、この代わりに例え
ばCVD法を用いてシリコン基板10上にシリコン酸化
膜又はシリコン窒化膜を形成し、このCVD酸化膜又は
CVD窒化膜を素子分離領域の形状にパターニングして
素子分離用絶縁膜12を形成してもよい。
Next, RIE (Reacti) using the resist 34 patterned in the shape of the element isolation region as a mask.
The silicon oxide film 12a is selectively etched by ve Ion etching (reactive ion etching) to form an element isolation insulating film 12 made of a silicon oxide film. Then, the resist 34 is peeled off (see FIG. 4). In the steps shown in FIGS. 3 and 4, the silicon oxide film 12a is formed using a thermal oxidation method, and the silicon oxide film 12a is patterned into the shape of the element isolation region to form the element isolation insulating film 12. However, instead of this, a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the silicon substrate 10 by using, for example, the CVD method, and the CVD oxide film or the CVD nitride film is patterned into the shape of the element isolation region to perform element isolation. The insulating film 12 may be formed.

【0040】次いで、選択的エピタキシャル成長法を用
いて、素子分離用絶縁膜12によって囲まれたアクティ
ブ領域の露出したシリコン基板10上に、素子分離用絶
縁膜12とほぼ等しい厚さの単結晶シリコン層14を選
択的にエピタキシャル成長させる(図5参照)。ここ
で、単結晶シリコン層14の厚さを素子分離用絶縁膜1
2の厚さとほぼ等しくなるように調整したのは、単結晶
シリコン層14と素子分離用絶縁膜12の平坦性を良好
なものにし、後の工程におけるレジストパターニング及
びエッチング等の加工を容易にするためである。
Then, a selective epitaxial growth method is used to form a single crystal silicon layer having a thickness substantially equal to that of the element isolation insulating film 12 on the exposed silicon substrate 10 in the active region surrounded by the element isolation insulating film 12. 14 is selectively epitaxially grown (see FIG. 5). Here, the thickness of the single crystal silicon layer 14 is set to the insulating film 1 for element isolation.
The thickness of the single crystal silicon layer 14 and the device isolation insulating film 12 is made flat so that the thickness of the single crystal silicon layer 14 and the element isolation insulating film 12 are good, and processing such as resist patterning and etching in subsequent steps is facilitated. This is because.

【0041】また、単結晶シリコン層14の選択的エピ
タキシャル成長の条件については、H.Hada,et al.,“A
Self-Aligned Contact Technology Using Anisotropica
l Selective Epitaxial Silicon For Giga-Bit DRAMs",
IEEE,IEDM,p.665,(1995)を参考にした。この資料におい
ては、コンタクト部だけに単結晶シリコン層を選択的に
エピタキシャル成長させる場合について述べているが、
本実施の形態の場合にも適用することが可能である。
Regarding the conditions for the selective epitaxial growth of the single crystal silicon layer 14, see H. Hada, et al., “A.
Self-Aligned Contact Technology Using Anisotropica
l Selective Epitaxial Silicon For Giga-Bit DRAMs ",
IEEE, IEDM, p.665, (1995) was referred to. This document describes the case of selectively epitaxially growing a single crystal silicon layer only in the contact portion.
It can also be applied to the case of the present embodiment.

【0042】更に、必要に応じて、アクティブ領域の単
結晶シリコン層14の表面濃度を調整するために所定の
不純物のイオン注入を行ったり、P−ウェルやN−ウェ
ルを形成するために所定の不純物のイオン注入を行った
りすることも可能である。
Further, if necessary, a predetermined impurity is ion-implanted to adjust the surface concentration of the single crystal silicon layer 14 in the active region, or a predetermined impurity is formed to form a P-well or an N-well. It is also possible to perform ion implantation of impurities.

【0043】次いで、熱酸化法を用いて、単結晶シリコ
ン層14上に例えば厚さ5〜30nmのゲート酸化膜1
8を形成する。続いて、このゲート酸化膜18上に、例
えば厚さ50〜400nmの多結晶シリコン層又はポリ
サイド層を形成した後、所定の形状にパターニングし
て、多結晶シリコン層又はポリサイド層からなるゲート
電極20を形成する(図6参照)。
Then, the gate oxide film 1 having a thickness of, for example, 5 to 30 nm is formed on the single crystal silicon layer 14 by using a thermal oxidation method.
8 is formed. Then, a polycrystalline silicon layer or a polycide layer having a thickness of 50 to 400 nm is formed on the gate oxide film 18, and then patterned into a predetermined shape to form the gate electrode 20 made of the polycrystalline silicon layer or the polycide layer. Are formed (see FIG. 6).

【0044】次いで、このゲート電極20及び素子分離
用絶縁膜12をマスクとして、単結晶シリコン層14表
面にN型又はP型の不純物を導入して低濃度不純物領域
を相対して形成する。続いて、ゲート電極20側面に例
えばシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなるサイド
ウォール22を形成した後、ゲート電極20、サイドウ
ォール22及び素子分離用絶縁膜12をマスクとして、
再び単結晶シリコン層14表面にN型又はP型の不純物
を導入して高濃度不純物領域を相対して形成する。こう
して高濃度不純物領域とそのチャネル側の低濃度不純物
領域とから構成されるLDD構造のソース領域16a及
びドレイン領域16bを相対して形成する。このとき、
ソース領域16a及びドレイン領域16bを形成する
際、素子分離用絶縁膜12をマスクとして不純物を導入
しているため、ドレイン領域16bのチャネル側と反対
側の端部は、素子分離用絶縁膜12に接することにな
る。
Next, using the gate electrode 20 and the element isolation insulating film 12 as a mask, N-type or P-type impurities are introduced into the surface of the single crystal silicon layer 14 to form low-concentration impurity regions opposite to each other. Subsequently, after forming a sidewall 22 made of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film on the side surface of the gate electrode 20, the gate electrode 20, the sidewall 22 and the element isolation insulating film 12 are used as a mask.
Again, N-type or P-type impurities are introduced into the surface of the single crystal silicon layer 14 to form high-concentration impurity regions facing each other. Thus, the source region 16a and the drain region 16b of the LDD structure composed of the high-concentration impurity region and the low-concentration impurity region on the channel side thereof are formed opposite to each other. At this time,
When the source region 16a and the drain region 16b are formed, impurities are introduced using the element isolation insulating film 12 as a mask. Therefore, the end of the drain region 16b opposite to the channel side is formed on the element isolation insulating film 12. I will come into contact with you.

【0045】このようにして、アクティブ領域に、単結
晶シリコン層14表面に相対して形成されたソース領域
16a及びドレイン領域16b、並びにこれらソース領
域16aとドレイン領域16bとに挟まれたチャネル領
域上にゲート酸化膜18を介して形成されたゲート電極
20から構成されるMOSトランジスタを形成する(図
7参照)。
In this way, in the active region, the source region 16a and the drain region 16b formed facing the surface of the single crystal silicon layer 14 and the channel region sandwiched between the source region 16a and the drain region 16b are formed. Then, a MOS transistor composed of the gate electrode 20 formed through the gate oxide film 18 is formed (see FIG. 7).

【0046】次いで、全面に、層間絶縁膜24を堆積す
る。そしてドレイン領域16b上の層間絶縁膜24にコ
ンタクトホールを開口した後、このコンタクトホールを
介してドレイン領域16bに接続する蓄積電極26を形
成する。続いて、この蓄積電極26上には、キャパシタ
絶縁膜28を介してプレート電極30を形成する。この
ようにして、キャパシタ絶縁膜28を間に挟む蓄積電極
26とプレート電極30とから構成されるキャパシタ
を、MOSトランジスタのドレイン領域16bに接続し
て形成する。また、同時に、ソース領域16a上の層間
絶縁膜24にコンタクトホールを開口した後、このコン
タクトホールを介してソース領域16aに接続するビッ
ト線32を形成する。
Next, an interlayer insulating film 24 is deposited on the entire surface. Then, after forming a contact hole in the interlayer insulating film 24 on the drain region 16b, the storage electrode 26 connected to the drain region 16b through the contact hole is formed. Subsequently, a plate electrode 30 is formed on the storage electrode 26 with a capacitor insulating film 28 interposed therebetween. In this way, a capacitor composed of the storage electrode 26 and the plate electrode 30 with the capacitor insulating film 28 sandwiched therebetween is formed by connecting to the drain region 16b of the MOS transistor. At the same time, after forming a contact hole in the interlayer insulating film 24 on the source region 16a, the bit line 32 connected to the source region 16a through the contact hole is formed.

【0047】このようにして、アクティブ領域に形成し
たMOSトランジスタと、このMOSトランジスタのド
レイン領域16bに接続したキャパシタと、MOSトラ
ンジスタのソース領域16aに接続したビット線32
と、ワード線として使用するゲート電極20とから構成
される図1のDRAMが作製される(図8参照)。
Thus, the MOS transistor formed in the active region, the capacitor connected to the drain region 16b of this MOS transistor, and the bit line 32 connected to the source region 16a of the MOS transistor.
And the gate electrode 20 used as a word line are manufactured (see FIG. 8).

【0048】このように本実施の形態に係るDRAMに
よれば、アクティブ領域に形成されるMOSトランジス
タのドレイン領域16bのチャネル側と反対側の端部が
素子分離用絶縁膜12に接しているため、図2中に矢印
で示すように、蓄積電極26に接続されたドレイン領域
16bから流出するリーク電流Iは、ゲート方向に流れ
るリーク電流成分Ia(サブスレッショルドリーク電流
を含む。)とドレイン領域16b底部からシリコン基板
10方向に流れるリーク電流成分Ibとに限られ、素子
分離領域方向に流れるリーク電流成分Icがなくなる。
即ち、全体のリーク電流Iを減少させることができる。
As described above, according to the DRAM of this embodiment, the end of the drain region 16b of the MOS transistor formed in the active region on the side opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film 12. As shown by the arrow in FIG. 2, the leak current I flowing out from the drain region 16b connected to the storage electrode 26 is a leak current component Ia (including a subthreshold leak current) flowing in the gate direction and the drain region 16b. It is limited to the leak current component Ib flowing from the bottom toward the silicon substrate 10, and the leak current component Ic flowing toward the element isolation region disappears.
That is, the total leak current I can be reduced.

【0049】このリーク電流Iの減少により、DRAM
のリテンション特性が改善されるため、低電圧による動
作が可能になる。また、リフレッシュサイクルを長くす
ることができるため、低消費電力化も可能となる。従っ
て、DRAMの低電圧化、低消費電力化を推進すること
ができる。
Due to the reduction of the leak current I, the DRAM
Since the retention characteristic of is improved, it is possible to operate at a low voltage. Further, since the refresh cycle can be lengthened, low power consumption can be achieved. Therefore, lower voltage and lower power consumption of the DRAM can be promoted.

【0050】また、このリーク電流Iを低減する効果を
大きくしてリテンション特性を向上させることにより、
電源をオフにした場合においてもデータを保持すること
ができるため、今まで必要だった待機時のデータ保持用
の電源を削減することが可能になる。また、フラッシュ
メモリのような不揮発性メモリとしても利用することが
可能になる。
By increasing the effect of reducing the leak current I and improving the retention characteristic,
Since the data can be held even when the power is turned off, it is possible to reduce the power supply for holding the data in the standby, which has been necessary until now. It can also be used as a non-volatile memory such as a flash memory.

【0051】また、本実施の形態に係るDRAMの製造
方法によれば、シリコン基板10上の素子分離領域に素
子分離用絶縁膜12を形成した後、この素子分離用絶縁
膜12によって囲まれたアクティブ領域の露出したシリ
コン基板10上に素子分離用絶縁膜12とほぼ等しい厚
さの単結晶シリコン層14を選択的にエピタキシャル成
長させることにより、素子を形成する単結晶シリコン層
14を絶縁分離するため、従来のLOCOS法を用いた
素子分離の問題点を解決することができる。即ち、LO
COS酸化において発生するバーズビークによりアクテ
ィブ領域が減少することがなくなるため、所望のパター
ン通りにアクティブ領域及び素子分離領域を形成するこ
とができ、アクティブ領域の線幅制御が容易になり、D
RAMの微細化を進めることができる。
Further, according to the method of manufacturing a DRAM of the present embodiment, after the element isolation insulating film 12 is formed in the element isolation region on the silicon substrate 10, the element isolation insulating film 12 is surrounded by the element isolation insulating film 12. In order to insulate and separate the single crystal silicon layer 14 forming an element by selectively epitaxially growing the single crystal silicon layer 14 having the same thickness as the element isolation insulating film 12 on the exposed silicon substrate 10 in the active region. The problem of element isolation using the conventional LOCOS method can be solved. That is, LO
Since the active region is not reduced by bird's beak generated in COS oxidation, the active region and the element isolation region can be formed in a desired pattern, and the line width of the active region can be easily controlled.
The miniaturization of RAM can be promoted.

【0052】また、素子分離用絶縁膜12の幅と厚さは
任意に制御することが可能となるため、DRAMの微細
化を進めようとして素子分離用絶縁膜12の幅を縮小し
てもLOCOS酸化膜のように素子分離用絶縁膜12の
厚さが減少することはなく、所望の厚さを確保すること
ができ、微細な素子分離領域であっても良好な素子分離
特性を得ることができる。
Further, since the width and thickness of the element isolation insulating film 12 can be controlled arbitrarily, even if the width of the element isolation insulating film 12 is reduced in order to further miniaturize the DRAM, the LOCOS is reduced. Unlike the oxide film, the thickness of the element isolation insulating film 12 does not decrease, a desired thickness can be secured, and good element isolation characteristics can be obtained even in a fine element isolation region. it can.

【0053】また、シリコン基板10上に選択的にエピ
タキシャル成長させて形成した単結晶シリコン層14に
は、LOCOS酸化の際に生じる応力によって結晶欠陥
が生成するようなこともなく、従って結晶欠陥に起因す
るリーク電流の増加もないため、DRAMにおけるリテ
ンシヨン特性を向上させることができる。
Further, in the single crystal silicon layer 14 formed by selective epitaxial growth on the silicon substrate 10, crystal defects are not generated by the stress generated during LOCOS oxidation. Since there is no increase in the leak current that occurs, the retention characteristic in the DRAM can be improved.

【0054】更に、素子分離用絶縁膜12と単結晶シリ
コン層14の厚さはそれぞれ任意に制御することが可能
であり、両者の厚さをほぼ等しくすることは極めて容易
であるため、LOCOS酸化の場合のようにシリコン基
板表面より盛り上がって平坦性が悪化することを防止し
て、アクティブ領域の単結晶シリコン層14と素子分離
領域の素子分離用絶縁膜12との間には段差を生じさせ
ることなく良好な平坦性を得ることができる。従って、
その後の工程におけるレジストパターング及びエッチン
グ等の加工を容易にすることが可能となる。
Furthermore, since the thicknesses of the element isolation insulating film 12 and the single crystal silicon layer 14 can be respectively controlled arbitrarily, and it is extremely easy to make the thicknesses substantially equal to each other, the LOCOS oxidation is performed. In this case, it is possible to prevent the flatness from being deteriorated by rising from the surface of the silicon substrate as in the case of 1), and to form a step between the single crystal silicon layer 14 in the active region and the isolation insulating film 12 in the isolation region. It is possible to obtain good flatness. Therefore,
It is possible to facilitate processing such as resist patterning and etching in the subsequent steps.

【0055】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態に係るDRAMを、図9及び図10を用いて説明
する。ここで、図9は本実施の形態に係るDRAMを示
す断面図、図10は図9のDRAMの1ビット分のメモ
リセルの拡大図である。なお、上記図1及び図2に示す
第1の実施の形態に係るDRAMと同一の要素には同一
の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment) A DRAM according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Here, FIG. 9 is a cross-sectional view showing the DRAM according to the present embodiment, and FIG. 10 is an enlarged view of a 1-bit memory cell of the DRAM of FIG. The same elements as those of the DRAM according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0056】半導体基板としてのシリコン基板10上の
素子分離領域に、厚さ100〜1700nmのシリコン
酸化膜又はシリコン窒化膜からなる素子分離用絶縁膜1
2が形成されている。この素子分離用絶縁膜12によっ
て囲まれたシリコン基板10上のアクティブ領域に、厚
さ50〜800nmのシリコン酸化膜36を介して、厚
さ50〜900nmの単結晶シリコン層14aが選択的
に形成されている。即ち、アクティブ領域の単結晶シリ
コン層14aはその側面及び底面が素子分離用絶縁膜1
2及びシリコン酸化膜36によって島状に絶縁分離され
たSOI構造となっている。
In a device isolation region on a silicon substrate 10 as a semiconductor substrate, a device isolation insulating film 1 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film having a thickness of 100 to 1700 nm.
2 is formed. In the active region on the silicon substrate 10 surrounded by the element isolation insulating film 12, the single crystal silicon layer 14a having a thickness of 50 to 900 nm is selectively formed via the silicon oxide film 36 having a thickness of 50 to 800 nm. Has been done. That is, the side surface and the bottom surface of the single crystal silicon layer 14a in the active region are the element isolation insulating film 1
2 and the silicon oxide film 36 have an SOI structure that is insulated and isolated in an island shape.

【0057】また、この単結晶シリコン層14a表面に
は、LDD構造のソース領域16a及びドレイン領域1
6bが相対して形成されている。そしてドレイン領域1
6bのチャネル側と反対側の端部が、素子分離用絶縁膜
12に接しており、かつドレイン領域16bの下端部
が、シリコン酸化膜36に接している点に特徴がある。
また、ソース領域16aとドレイン領域16bとに挟ま
れたチャネル領域上には、例えば厚さ5〜30nmのゲ
ート酸化膜18を介して、例えば厚さ50〜400nm
のゲート電極20が形成されている。また、ゲート電極
20側面には、サイドウォール22が形成されている。
Further, on the surface of the single crystal silicon layer 14a, the source region 16a and the drain region 1 of the LDD structure are formed.
6b are formed to face each other. And drain region 1
The end of 6b on the side opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film 12, and the lower end of the drain region 16b is in contact with the silicon oxide film 36.
Further, on the channel region sandwiched between the source region 16a and the drain region 16b, for example, a gate oxide film 18 having a thickness of 5 to 30 nm is interposed, for example, a thickness of 50 to 400 nm.
Gate electrode 20 is formed. A sidewall 22 is formed on the side surface of the gate electrode 20.

【0058】このようにして、アクティブ領域には、単
結晶シリコン層14a表面に相対して形成されたソース
領域16a及びドレイン領域16b、並びにこれらソー
ス領域16aとドレイン領域16bとに挟まれたチャネ
ル領域上にゲート酸化膜18を介して形成されたゲート
電極20から構成されるMOSトランジスタが形成され
ている。
In this way, in the active region, the source region 16a and the drain region 16b formed facing the surface of the single crystal silicon layer 14a, and the channel region sandwiched between the source region 16a and the drain region 16b. A MOS transistor composed of a gate electrode 20 formed via a gate oxide film 18 is formed thereon.

【0059】また、全面に堆積された層間絶縁膜24に
開口したコンタクトホールを介してドレイン領域16b
に接続された蓄積電極26が形成されている。また、こ
の蓄積電極26上には、キャパシタ絶縁膜28を介して
プレート電極30が形成されている。こうしてキャパシ
タ絶縁膜28を間に挟む蓄積電極26とプレート電極3
0とから構成されるキャパシタが、MOSトランジスタ
のドレイン領域16bに接続されて形成されている。更
に、層間絶縁膜24に開口したコンタクトホールを介し
てソース領域16aに接続されたビット線32が形成さ
れている。
In addition, the drain region 16b is formed through the contact hole opened in the interlayer insulating film 24 deposited on the entire surface.
A storage electrode 26 connected to is formed. A plate electrode 30 is formed on the storage electrode 26 via a capacitor insulating film 28. Thus, the storage electrode 26 and the plate electrode 3 with the capacitor insulating film 28 interposed therebetween are provided.
A capacitor composed of 0 and 0 is formed so as to be connected to the drain region 16b of the MOS transistor. Further, a bit line 32 connected to the source region 16a via a contact hole opened in the interlayer insulating film 24 is formed.

【0060】このようにして、アクティブ領域に形成さ
れたMOSトランジスタと、このMOSトランジスタの
ドレイン領域16bに接続されたキャパシタと、MOS
トランジスタのソース領域16aに接続されたビット線
32と、ワード線として使用するゲート電極20とから
DRAMが構成されている。
Thus, the MOS transistor formed in the active region, the capacitor connected to the drain region 16b of this MOS transistor, and the MOS
A DRAM is composed of the bit line 32 connected to the source region 16a of the transistor and the gate electrode 20 used as a word line.

【0061】次に、図9に示すDRAMの製造方法を、
図11乃至図15を用いて説明する。ここで、図11乃
至図15はそれぞれ図9のDRAMの製造方法を説明す
るための工程断面図である。上記図3乃至図5に示す工
程と同様にして、半導体基板としてのシリコン基板10
上の素子分離領域に、厚さ100〜1700nmの素子
分離用絶縁膜12を形成した後、選択的エピタキシャル
成長法を用いて、素子分離用絶縁膜12によって囲まれ
たシリコン基板10上のアクティブ領域に、素子分離用
絶縁膜12とほぼ等しい厚さの単結晶シリコン層14を
選択的にエピタキシャル成長させる(図11参照)。
Next, a method of manufacturing the DRAM shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 11 to FIG. 15 are process cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the DRAM of FIG. Similar to the steps shown in FIGS. 3 to 5, the silicon substrate 10 as a semiconductor substrate is used.
After forming an element isolation insulating film 12 having a thickness of 100 to 1700 nm in the upper element isolation region, a selective epitaxial growth method is used to form an active region on the silicon substrate 10 surrounded by the element isolation insulating film 12. , A single crystal silicon layer 14 having a thickness substantially equal to that of the element isolation insulating film 12 is selectively epitaxially grown (see FIG. 11).

【0062】次いで、イオン注入法を用いて、単結晶シ
リコン層14表面から50〜900nmの深さのところ
に酸素(O)をイオン注入した後、加熱処理を施して、
単結晶シリコン層14の底面部又は単結晶シリコン層1
4とシリコン基板10との界面部に厚さ50〜800n
mのシリコン酸化膜36を形成する。このシリコン酸化
膜36の形成により、単結晶シリコン層14は、厚さ5
0〜900nmの単結晶シリコン層14aとなる。こう
して単結晶シリコン層14aがその側面及び底面を素子
分離用絶縁膜12及びシリコン酸化膜36によって島状
に絶縁分離されたSOI構造を形成する(図12参
照)。
Next, oxygen (O) is ion-implanted at a depth of 50 to 900 nm from the surface of the single crystal silicon layer 14 by using an ion implantation method, and then heat treatment is performed.
Bottom surface of single crystal silicon layer 14 or single crystal silicon layer 1
4 to the interface between the silicon substrate 10 and the thickness of 50 to 800 n
m silicon oxide film 36 is formed. Due to the formation of the silicon oxide film 36, the single crystal silicon layer 14 has a thickness of 5
It becomes the single crystal silicon layer 14a of 0 to 900 nm. In this way, the single crystal silicon layer 14a is formed into an SOI structure in which the side surface and the bottom surface are insulated and separated into island shapes by the element isolation insulating film 12 and the silicon oxide film 36 (see FIG. 12).

【0063】次に、単結晶シリコン層14a上に例えば
厚さ5〜30nmのゲート酸化膜18を形成した後、こ
のゲート酸化膜18上に、例えば厚さ50〜400nm
の多結晶シリコン層又はポリサイド層からなるゲート電
極20を形成する(図13参照)。
Next, after forming a gate oxide film 18 having a thickness of 5 to 30 nm on the single crystal silicon layer 14a, for example, a thickness of 50 to 400 nm is formed on the gate oxide film 18.
The gate electrode 20 is formed of the polycrystalline silicon layer or the polycide layer (see FIG. 13).

【0064】次いで、このゲート電極20及び素子分離
用絶縁膜12をマスクとして、単結晶シリコン層14a
表面に不純物を導入して低濃度不純物領域を相対して形
成し、続いてゲート電極20側面に例えばシリコン酸化
膜又はシリコン窒化膜からなるサイドウォール22を形
成した後、ゲート電極20、サイドウォール22及び素
子分離用絶縁膜12をマスクとして、再び単結晶シリコ
ン層14a表面に不純物を導入し、単結晶シリコン層1
4a底面のシリコン酸化膜36に達する高濃度不純物領
域を相対して形成する。こうしてLDD構造のソース領
域16a及びドレイン領域16bを相対して形成する。
従って、ドレイン領域16bのチャネル側と反対側の端
部が素子分離用絶縁膜12に接すると共に、ドレイン領
域16bの下端部がシリコン酸化膜36に接することに
なる。
Then, using the gate electrode 20 and the element isolation insulating film 12 as a mask, the single crystal silicon layer 14a is formed.
Impurities are introduced into the surface to form low-concentration impurity regions oppositely to each other, and subsequently, a sidewall 22 made of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on a side surface of the gate electrode 20. Using the element isolation insulating film 12 as a mask, impurities are again introduced into the surface of the single crystal silicon layer 14a, and the single crystal silicon layer 1
A high-concentration impurity region reaching the silicon oxide film 36 on the bottom surface of 4a is formed oppositely. Thus, the source region 16a and the drain region 16b having the LDD structure are formed opposite to each other.
Therefore, the end of the drain region 16b on the side opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film 12, and the lower end of the drain region 16b is in contact with the silicon oxide film 36.

【0065】このようにして、単結晶シリコン層14a
表面に相対して形成されたソース領域16a及びドレイ
ン領域16b、並びにこれらソース領域16aとドレイ
ン領域16bとに挟まれたチャネル領域上にゲート酸化
膜18を介して形成されたゲート電極20から構成され
るMOSトランジスタを形成する(図14参照)。
In this way, the single crystal silicon layer 14a is formed.
It is composed of a source region 16a and a drain region 16b formed opposite to the surface, and a gate electrode 20 formed on a channel region sandwiched between the source region 16a and the drain region 16b with a gate oxide film 18 interposed therebetween. Forming a MOS transistor (see FIG. 14).

【0066】次いで、全面に層間絶縁膜24を堆積した
後、ドレイン領域16b上の層間絶縁膜24にコンタク
トホールを開口し、このコンタクトホールを介してドレ
イン領域16bに接続する蓄積電極26を形成する。続
いて、この蓄積電極26上に、キャパシタ絶縁膜28を
介してプレート電極30を形成する。このようにして、
キャパシタ絶縁膜28を間に挟む蓄積電極26とプレー
ト電極30とから構成されるキャパシタを、MOSトラ
ンジスタのドレイン領域16bに接続して形成する。ま
た、同時に、ソース領域16a上の層間絶縁膜24にコ
ンタクトホールを開口した後、このコンタクトホールを
介してソース領域16aに接続するビット線32を形成
する。
Next, after depositing the interlayer insulating film 24 on the entire surface, a contact hole is opened in the interlayer insulating film 24 on the drain region 16b, and the storage electrode 26 connected to the drain region 16b through this contact hole is formed. . Subsequently, the plate electrode 30 is formed on the storage electrode 26 with the capacitor insulating film 28 interposed therebetween. In this way,
A capacitor composed of the storage electrode 26 and the plate electrode 30 sandwiching the capacitor insulating film 28 therebetween is formed so as to be connected to the drain region 16b of the MOS transistor. At the same time, after forming a contact hole in the interlayer insulating film 24 on the source region 16a, the bit line 32 connected to the source region 16a through the contact hole is formed.

【0067】このようにして、アクティブ領域に形成し
たMOSトランジスタと、このMOSトランジスタのド
レイン領域16bに接続したキャパシタと、MOSトラ
ンジスタのソース領域16aに接続したビット線32
と、ワード線として使用するゲート電極20とから構成
される図9のDRAMが作製される(図15参照)。
Thus, the MOS transistor formed in the active region, the capacitor connected to the drain region 16b of this MOS transistor, and the bit line 32 connected to the source region 16a of the MOS transistor.
And the gate electrode 20 used as a word line are manufactured (see FIG. 15).

【0068】なお、本実施の形態に係るDRAMの製造
方法においては、図12に示すように、素子分離用絶縁
膜12によって囲まれたシリコン基板10上のアクティ
ブ領域に単結晶シリコン層14を選択的にエピタキシャ
ル成長させる工程の後、単結晶シリコン層14aにMO
Sトランジスタを形成する工程の前に、単結晶シリコン
層14表面から酸素イオンを注入し、単結晶シリコン層
14の底面部又は単結晶シリコン層14とシリコン基板
10と界面部にシリコン酸化膜36を形成しているが、
こうした酸素イオンの注入によりシリコン酸化膜36を
形成する工程は、この段階に限定されるものではない。
即ち、単結晶シリコン層14を選択的にエピタキシャル
成長させる工程の後であれば、MOSトランジスタを形
成する工程中又はその後であってもよい。但し、ゲート
電極20形成後の場合においては、このゲート電極20
によって酸素イオン注入が抑制され、ゲート電極20下
方に形成されるシリコン酸化膜36の位置や厚さが変動
するおそれがある。
In the method of manufacturing the DRAM according to the present embodiment, as shown in FIG. 12, the single crystal silicon layer 14 is selected in the active region surrounded by the element isolation insulating film 12 on the silicon substrate 10. After the step of epitaxially growing epitaxially, MO is formed on the single crystal silicon layer 14a.
Before the step of forming the S transistor, oxygen ions are implanted from the surface of the single crystal silicon layer 14 to form a silicon oxide film 36 on the bottom surface of the single crystal silicon layer 14 or on the interface between the single crystal silicon layer 14 and the silicon substrate 10. Has formed,
The process of forming the silicon oxide film 36 by implanting oxygen ions is not limited to this stage.
That is, it may be during or after the step of forming the MOS transistor, as long as it is after the step of selectively epitaxially growing the single crystal silicon layer 14. However, when the gate electrode 20 is formed, the gate electrode 20
Oxygen ion implantation is suppressed by this, and the position and thickness of the silicon oxide film 36 formed below the gate electrode 20 may change.

【0069】このように本実施の形態に係るDRAMに
よれば、アクティブ領域に形成されるMOSトランジス
タのドレイン領域16bのチャネル側と反対側の端部が
素子分離用絶縁膜12に接しており、かつドレイン領域
16bの下端部がシリコン酸化膜36に接しているた
め、図10中に矢印で示すように、蓄積電極26に接続
されたドレイン領域16bから流出するリーク電流I
は、ゲート方向に流れるリーク電流成分Ia(サブスレ
ッショルドリーク電流を含む。)に限られ、ドレイン領
域16b底部からシリコン基板10方向に流れるリーク
電流成分Ibと素子分離領域方向に流れるリーク電流成
分Icがなくなる。即ち、上記第1の実施の形態に係る
DRAMよりも更にリーク電流Iを減少させることがで
きる。このリーク電流Iの減少により、DRAMのリテ
ンション特性が更に改善され、またリフレッシュサイク
ルを更に長くすることができるため、DRAMの低電圧
化、低消費電力化を更に推進することができる。また、
このリーク電流Iの低減の効果は上記第1の実施の形態
に係るDRAMよりも大きいことから、リテンション特
性の更なる向上により待機時のデータ保持用の電源を削
減することやフラッシュメモリのような不揮発性メモリ
として利用することの実現性もいっそう高くなる。
As described above, according to the DRAM of this embodiment, the end of the drain region 16b of the MOS transistor formed in the active region on the side opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film 12. Moreover, since the lower end of the drain region 16b is in contact with the silicon oxide film 36, the leakage current I flowing out from the drain region 16b connected to the storage electrode 26 is indicated by the arrow in FIG.
Is limited to the leak current component Ia (including subthreshold leak current) flowing in the gate direction, and the leak current component Ib flowing in the silicon substrate 10 direction from the bottom of the drain region 16b and the leak current component Ic flowing in the element isolation region direction. Disappear. That is, the leak current I can be further reduced as compared with the DRAM according to the first embodiment. Due to the decrease in the leak current I, the retention characteristic of the DRAM is further improved and the refresh cycle can be further lengthened, so that the lower voltage and lower power consumption of the DRAM can be further promoted. Also,
Since the effect of reducing the leak current I is larger than that of the DRAM according to the first embodiment, further improvement of the retention characteristic can reduce the power supply for holding data in the standby mode and can reduce the power consumption in the flash memory. The feasibility of using it as a non-volatile memory becomes even higher.

【0070】また、本実施の形態に係るDRAMの製造
方法によれば、シリコン基板10上の素子分離領域に素
子分離用絶縁膜12を形成した後、この素子分離用絶縁
膜12によって囲まれたアクティブ領域の露出したシリ
コン基板10上に素子分離用絶縁膜12とほぼ等しい厚
さの単結晶シリコン層14を選択的にエピタキシャル成
長させ、続いて、単結晶シリコン層14表面から酸素イ
オンを注入し、単結晶シリコン層14の底面部又は単結
晶シリコン層14とシリコン基板10と界面部にシリコ
ン酸化膜36を形成することにより、素子を形成する単
結晶シリコン層14aがその側面及び底面を素子分離用
絶縁膜12及びシリコン酸化膜36によって島状に絶縁
分離されたSOI構造を形成するため、上記第1の実施
の形態の場合と同様に、従来のLOCOS法を用いた素
子分離の問題点を解決することができると共に、上記第
1の実施の形態の場合よりも更に素子分離特性を向上さ
せることができる。
Further, according to the method of manufacturing the DRAM of the present embodiment, after the element isolation insulating film 12 is formed in the element isolation region on the silicon substrate 10, the element isolation insulating film 12 is surrounded by the element isolation insulating film 12. A single crystal silicon layer 14 having a thickness substantially equal to that of the isolation insulating film 12 is selectively epitaxially grown on the exposed silicon substrate 10 in the active region, and then oxygen ions are implanted from the surface of the single crystal silicon layer 14. By forming a silicon oxide film 36 on the bottom surface of the single crystal silicon layer 14 or on the interface between the single crystal silicon layer 14 and the silicon substrate 10, the single crystal silicon layer 14a forming an element has its side surface and bottom surface for element isolation. Since the SOI structure in which the insulating film 12 and the silicon oxide film 36 are insulated and separated into islands is formed, it is the same as in the case of the first embodiment. A, it is possible to solve the problem of isolation using a conventional LOCOS method, it is possible to further improve the isolation characteristics than in the case of the first embodiment.

【0071】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施
の形態に係るDRAMを、図16及び図17を用いて説
明する。ここで、図16は本実施の形態に係るDRAM
を示す断面図、図17は図9のDRAMの1ビット分の
メモリセルの拡大図である。なお、上記図9及び図10
に示す第2の実施の形態に係るDRAMと同一の要素に
は同一の符号を付して説明を省略する。
(Third Embodiment) A DRAM according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 16 shows a DRAM according to the present embodiment.
17 is an enlarged view of a 1-bit memory cell of the DRAM of FIG. In addition, FIG. 9 and FIG.
The same elements as those of the DRAM according to the second embodiment shown in FIG.

【0072】シリコン基板38上には厚さ50〜800
nmのシリコン酸化膜40が形成され、絶縁性基板とな
っている。そしてこの絶縁性基板のシリコン酸化膜40
上の素子分離領域に、厚さ50〜900nmのシリコン
酸化膜又はシリコン窒化膜からなる素子分離用絶縁膜1
2が形成されている。この素子分離用絶縁膜12によっ
て囲まれたシリコン酸化膜40上のアクティブ領域に、
素子分離用絶縁膜12とほぼ等しい厚さの単結晶シリコ
ン層14bが選択的に形成されている。即ち、アクティ
ブ領域の単結晶シリコン層14bはその側面及び底面が
素子分離用絶縁膜12及びシリコン酸化膜40によって
島状に絶縁分離されたSOI構造となっている。
A thickness of 50 to 800 is formed on the silicon substrate 38.
A silicon oxide film 40 having a thickness of 10 nm is formed to serve as an insulating substrate. And the silicon oxide film 40 of this insulating substrate
In the upper element isolation region, an element isolation insulating film 1 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film having a thickness of 50 to 900 nm.
2 is formed. In the active region on the silicon oxide film 40 surrounded by the element isolation insulating film 12,
A single crystal silicon layer 14b having a thickness substantially equal to that of the element isolation insulating film 12 is selectively formed. That is, the single crystal silicon layer 14b in the active region has an SOI structure in which the side surface and the bottom surface are insulated and isolated in an island shape by the element isolation insulating film 12 and the silicon oxide film 40.

【0073】また、この単結晶シリコン層14b表面に
は、LDD構造のソース領域16a及びドレイン領域1
6bが相対して形成されている。そしてドレイン領域1
6bのチャネル側と反対側の端部が、素子分離用絶縁膜
12に接しており、かつドレイン領域16bの下端部
が、シリコン酸化膜40に接している。また、ソース領
域16aとドレイン領域16bとに挟まれたチャネル領
域上には、例えば厚さ5〜30nmのゲート酸化膜18
を介して、例えば厚さ50〜400nmのゲート電極2
0が形成されている。また、ゲート電極20側面には、
サイドウォール22が形成されている。
On the surface of the single crystal silicon layer 14b, the source region 16a and the drain region 1 having the LDD structure are formed.
6b are formed to face each other. And drain region 1
An end of 6b opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film 12, and a lower end of the drain region 16b is in contact with the silicon oxide film 40. Further, on the channel region sandwiched between the source region 16a and the drain region 16b, for example, the gate oxide film 18 having a thickness of 5 to 30 nm.
Through the gate electrode 2 having a thickness of 50 to 400 nm, for example.
0 is formed. Also, on the side surface of the gate electrode 20,
The sidewall 22 is formed.

【0074】このようにして、単結晶シリコン層14b
表面に相対して形成されたソース領域16a及びドレイ
ン領域16b、並びにこれらソース領域16aとドレイ
ン領域16bとに挟まれたチャネル領域上にゲート酸化
膜18を介して形成されたゲート電極20から構成され
るMOSトランジスタが形成されている。
In this way, the single crystal silicon layer 14b is formed.
It is composed of a source region 16a and a drain region 16b formed opposite to the surface, and a gate electrode 20 formed on a channel region sandwiched between the source region 16a and the drain region 16b with a gate oxide film 18 interposed therebetween. MOS transistor is formed.

【0075】また、全面に堆積された層間絶縁膜24に
開口したコンタクトホールを介してドレイン領域16b
に接続された蓄積電極26が形成され、この蓄積電極2
6上には、キャパシタ絶縁膜28を介してプレート電極
30が形成されている。こうしてキャパシタ絶縁膜28
を間に挟む蓄積電極26とプレート電極30とから構成
されるキャパシタが、MOSトランジスタのドレイン領
域16bに接続されて形成されている。更に、層間絶縁
膜24に開口したコンタクトホールを介してソース領域
16aに接続されたビット線32が形成されている。
In addition, the drain region 16b is formed through the contact hole opened in the interlayer insulating film 24 deposited on the entire surface.
A storage electrode 26 connected to the storage electrode 26 is formed.
A plate electrode 30 is formed on the capacitor 6 via the capacitor insulating film 28. Thus, the capacitor insulating film 28
A capacitor composed of a storage electrode 26 and a plate electrode 30 sandwiching the capacitor is formed so as to be connected to the drain region 16b of the MOS transistor. Further, a bit line 32 connected to the source region 16a via a contact hole opened in the interlayer insulating film 24 is formed.

【0076】このようにして、アクティブ領域に形成さ
れたMOSトランジスタと、このMOSトランジスタの
ドレイン領域16bに接続されたキャパシタと、MOS
トランジスタのソース領域16aに接続されたビット線
32と、ワード線として使用するゲート電極20とから
DRAMが構成されている。
In this way, the MOS transistor formed in the active region, the capacitor connected to the drain region 16b of this MOS transistor, and the MOS
A DRAM is composed of the bit line 32 connected to the source region 16a of the transistor and the gate electrode 20 used as a word line.

【0077】次に、図16に示すDRAMの製造方法
を、図18乃至図23を用いて説明する。ここで、図1
8乃至図23はそれぞれ図16のDRAMの製造方法を
説明するための工程断面図である。上記図3乃至図5に
示す工程と同様にして、半導体基板としてのシリコン基
板10上の素子分離領域に、厚さ100〜1700nm
の素子分離用絶縁膜12を形成した後、選択的エピタキ
シャル成長法を用いて、素子分離用絶縁膜12によって
囲まれたシリコン基板10上のアクティブ領域に、素子
分離用絶縁膜12とほぼ等しい厚さの単結晶シリコン層
14を選択的にエピタキシャル成長させる(図18参
照)。
Next, a method of manufacturing the DRAM shown in FIG. 16 will be described with reference to FIGS. Here, FIG.
8 to 23 are process cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the DRAM of FIG. Similar to the steps shown in FIGS. 3 to 5, a thickness of 100 to 1700 nm is formed in the element isolation region on the silicon substrate 10 as a semiconductor substrate.
After forming the element isolation insulating film 12, the selective isolation epitaxial growth method is used to form an active region on the silicon substrate 10 surrounded by the element isolation insulating film 12 with a thickness substantially equal to that of the element isolation insulating film 12. The single crystal silicon layer 14 is selectively epitaxially grown (see FIG. 18).

【0078】次いで、シリコン基板10裏側からCMP
(Chemical Mechanical Polishing;化学的機械的研
磨)を行い、シリコン基板10を除去して素子分離用絶
縁膜12及び単結晶シリコン層14の底面を露出した
後、更に素子分離用絶縁膜12及び単結晶シリコン層1
4の底面のCMPを進めて、それぞれ厚さが50〜90
0nmの素子分離用絶縁膜12a及び単結晶シリコン層
14bになるようにする。なお、ここで、CMPの代わ
りにエッチング法を用いて、シリコン基板10の除去及
び素子分離用絶縁膜12及び単結晶シリコン層14の底
面の一部除去を行ってもよい(図19参照)。
Next, CMP is performed from the back side of the silicon substrate 10.
(Chemical Mechanical Polishing) is performed to remove the silicon substrate 10 to expose the bottom surfaces of the element isolation insulating film 12 and the single crystal silicon layer 14, and then further to the element isolation insulating film 12 and the single crystal. Silicon layer 1
The CMP of the bottom surface of No. 4 is advanced, and the thickness of each is 50 to 90.
The device isolation insulating film 12a and the single crystal silicon layer 14b having a thickness of 0 nm are formed. Here, instead of CMP, an etching method may be used to remove the silicon substrate 10 and partially remove the bottom surfaces of the element isolation insulating film 12 and the single crystal silicon layer 14 (see FIG. 19).

【0079】次いで、別に用意したシリコン基板38上
に、熱酸化法又はCVD法により厚さ50〜800nm
のシリコン酸化膜40を形成して、絶縁性基板とする。
そしてシリコン基板38上のシリコン酸化膜40表面と
素子分離用絶縁膜12a及び単結晶シリコン層14bの
底面とを接着させる。この接着は、両者を密着させて熱
を加えることにより可能である(図20参照)。
Then, on a separately prepared silicon substrate 38, a thickness of 50 to 800 nm is formed by a thermal oxidation method or a CVD method.
The silicon oxide film 40 is formed as an insulating substrate.
Then, the surface of the silicon oxide film 40 on the silicon substrate 38 is bonded to the bottom surface of the element isolation insulating film 12a and the single crystal silicon layer 14b. This adhesion is possible by bringing them into close contact and applying heat (see FIG. 20).

【0080】次いで、その側面及び底面が素子分離用絶
縁膜12a及びシリコン酸化膜40によって島状に絶縁
分離されたSOI構造の単結晶シリコン層14b上に、
例えば厚さ5〜30nmのゲート酸化膜18を形成した
後、このゲート酸化膜18上に、例えば厚さ50〜40
0nmの多結晶シリコン層又はポリサイド層からなるゲ
ート電極20を形成する(図21参照)。
Next, on the single crystal silicon layer 14b of the SOI structure, the side and bottom surfaces of which are insulated and isolated in an island shape by the element isolation insulating film 12a and the silicon oxide film 40,
For example, after forming the gate oxide film 18 having a thickness of 5 to 30 nm, for example, a thickness of 50 to 40 is formed on the gate oxide film 18.
A gate electrode 20 composed of a 0 nm polycrystalline silicon layer or a polycide layer is formed (see FIG. 21).

【0081】次いで、このゲート電極20及び素子分離
用絶縁膜12aをマスクとして、単結晶シリコン層14
b表面に不純物を導入して低濃度不純物領域を相対して
形成し、続いてゲート電極20側面に例えばシリコン酸
化膜又はシリコン窒化膜からなるサイドウォール22を
形成した後、ゲート電極20、サイドウォール22及び
素子分離用絶縁膜12aをマスクとして、再び単結晶シ
リコン層14b表面に不純物を導入し、単結晶シリコン
層14b底面のシリコン酸化膜40に達する高濃度不純
物領域を相対して形成する。こうしてLDD構造のソー
ス領域16a及びドレイン領域16bを相対して形成す
る。従って、ドレイン領域16bのチャネル側と反対側
の端部が、素子分離用絶縁膜12aに接すると共に、ド
レイン領域16bの下端部が、シリコン酸化膜40に接
することになる。
Then, using the gate electrode 20 and the element isolation insulating film 12a as a mask, the single crystal silicon layer 14 is formed.
b. Impurities are introduced to the surface b to form low-concentration impurity regions opposite to each other, and subsequently, a sidewall 22 made of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the side surface of the gate electrode 20, and then the gate electrode 20 and the sidewall. By using 22 and the element isolation insulating film 12a as a mask, impurities are again introduced into the surface of the single crystal silicon layer 14b to form a high-concentration impurity region reaching the silicon oxide film 40 on the bottom surface of the single crystal silicon layer 14b. Thus, the source region 16a and the drain region 16b having the LDD structure are formed opposite to each other. Therefore, the end of the drain region 16b opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film 12a, and the lower end of the drain region 16b is in contact with the silicon oxide film 40.

【0082】このようにして、単結晶シリコン層14b
表面に相対して形成されたソース領域16a及びドレイ
ン領域16b、並びにこれらソース領域16aとドレイ
ン領域16bとに挟まれたチャネル領域上にゲート酸化
膜18を介して形成されたゲート電極20から構成され
るMOSトランジスタを形成する(図22参照)。
In this way, the single crystal silicon layer 14b is formed.
It is composed of a source region 16a and a drain region 16b formed opposite to the surface, and a gate electrode 20 formed on a channel region sandwiched between the source region 16a and the drain region 16b with a gate oxide film 18 interposed therebetween. Forming a MOS transistor (see FIG. 22).

【0083】次いで、全面に層間絶縁膜24を堆積した
後、ドレイン領域16b上の層間絶縁膜24にコンタク
トホールを開口し、このコンタクトホールを介してドレ
イン領域16bに接続する蓄積電極26を形成する。続
いて、この蓄積電極26上には、キャパシタ絶縁膜28
を介してプレート電極30を形成する。このようにし
て、キャパシタ絶縁膜28を間に挟む蓄積電極26とプ
レート電極30とから構成されるキャパシタを、MOS
トランジスタのドレイン領域16bに接続して形成す
る。また、同時に、ソース領域16a上の層間絶縁膜2
4にコンタクトホールを開口した後、このコンタクトホ
ールを介してソース領域16aに接続するビット線32
を形成する。
Next, after depositing an interlayer insulating film 24 on the entire surface, a contact hole is opened in the interlayer insulating film 24 on the drain region 16b, and a storage electrode 26 connected to the drain region 16b through this contact hole is formed. . Then, a capacitor insulating film 28 is formed on the storage electrode 26.
The plate electrode 30 is formed through. In this way, the capacitor composed of the storage electrode 26 and the plate electrode 30 with the capacitor insulating film 28 sandwiched therebetween is replaced by a MOS transistor.
It is formed so as to be connected to the drain region 16b of the transistor. At the same time, the interlayer insulating film 2 on the source region 16a
4 is formed with a contact hole, and the bit line 32 is connected to the source region 16a through the contact hole.
To form

【0084】このようにして、アクティブ領域に形成し
たMOSトランジスタと、このMOSトランジスタのド
レイン領域16bに接続したキャパシタと、MOSトラ
ンジスタのソース領域16aに接続したビット線32
と、ワード線として使用するゲート電極20とから構成
される図2のDRAMが作製される(図23参照)。
In this way, the MOS transistor formed in the active region, the capacitor connected to the drain region 16b of this MOS transistor, and the bit line 32 connected to the source region 16a of the MOS transistor.
And the gate electrode 20 used as the word line are manufactured (see FIG. 23).

【0085】なお、本実施の形態に係るDRAMの製造
方法においては、図19及び図20に示すように、素子
分離用絶縁膜12によって囲まれたシリコン基板10上
のアクティブ領域に単結晶シリコン層14を選択的にエ
ピタキシャル成長させる工程の後、単結晶シリコン層1
4bにMOSトランジスタを形成する工程の前に、シリ
コン基板10を除去し、更に素子分離用絶縁膜12及び
単結晶シリコン層14の底面を研磨するCMPを行い、
研磨した素子分離用絶縁膜12a及び単結晶シリコン層
14bの底面とシリコン基板38上のシリコン酸化膜4
0表面とを接着させているが、こうしたCMPと接着の
工程は、この段階に限定されるものではない。即ち、単
結晶シリコン層14を選択的にエピタキシャル成長させ
る工程の後であれば、MOSトランジスタを形成する工
程中又はその後であっても、また、キャパシタを形成す
る工程中又はその後であってもよい。
In the method of manufacturing the DRAM according to the present embodiment, as shown in FIGS. 19 and 20, the single crystal silicon layer is formed in the active region on the silicon substrate 10 surrounded by the element isolation insulating film 12. After the step of selectively epitaxially growing 14
Before the step of forming a MOS transistor in 4b, the silicon substrate 10 is removed, and further, CMP is performed to polish the bottom surfaces of the element isolation insulating film 12 and the single crystal silicon layer 14,
The silicon oxide film 4 on the bottom surfaces of the polished element isolation insulating film 12a and the single crystal silicon layer 14b and the silicon substrate 38
However, the CMP and bonding steps are not limited to this stage. That is, if it is after the step of selectively epitaxially growing the single crystal silicon layer 14, it may be during or after the step of forming the MOS transistor, or during or after the step of forming the capacitor.

【0086】このように本実施の形態に係るDRAMに
よれば、アクティブ領域に形成されるMOSトランジス
タのドレイン領域16bのチャネル側と反対側の端部が
素子分離用絶縁膜12に接しており、かつドレイン領域
16bの下端部がシリコン酸化膜40に接しているた
め、図17中に矢印で示すように、蓄積電極26に接続
されたドレイン領域16bから流出するリーク電流I
は、ゲート方向に流れるリーク電流成分Ia(サブスレ
ッショルドリーク電流を含む。)に限られ、ドレイン領
域16b底部からシリコン基板38方向に流れるリーク
電流成分Ibと素子分離領域方向に流れるリーク電流成
分Icがなくなる。即ち、上記第2の実施の形態に係る
DRAMと同様にリーク電流Iを減少させることができ
る。このリーク電流Iの減少により、DRAMのリテン
ション特性が改善され、またリフレッシュサイクルを長
くすることができるため、DRAMの低電圧化、低消費
電力化を推進することができる。また、このリーク電流
Iの低減の効果は上記第2の実施の形態に係るDRAM
と同様に大きいことから、リテンション特性の更なる向
上により待機時のデータ保持用の電源を削減することや
フラッシュメモリのような不揮発性メモリとして利用す
ることの実現性もいっそう高くなる。
As described above, according to the DRAM of this embodiment, the end of the drain region 16b of the MOS transistor formed in the active region on the side opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film 12. Further, since the lower end portion of the drain region 16b is in contact with the silicon oxide film 40, the leakage current I flowing out from the drain region 16b connected to the storage electrode 26 is indicated by the arrow in FIG.
Is limited to the leak current component Ia (including subthreshold leak current) flowing in the gate direction, and the leak current component Ib flowing in the silicon substrate 38 direction from the bottom of the drain region 16b and the leak current component Ic flowing in the element isolation region direction. Disappear. That is, the leak current I can be reduced similarly to the DRAM according to the second embodiment. Due to the decrease in the leak current I, the retention characteristic of the DRAM is improved, and the refresh cycle can be lengthened, so that the voltage reduction and the power consumption reduction of the DRAM can be promoted. Further, the effect of reducing the leak current I is the DRAM according to the second embodiment.
Similarly, since the retention characteristic is further improved, the feasibility of reducing the power supply for holding data at the time of standby and using it as a nonvolatile memory such as a flash memory is further enhanced.

【0087】また、本実施の形態に係るDRAMの製造
方法によれば、シリコン基板10上の素子分離領域に素
子分離用絶縁膜12を形成し、この素子分離用絶縁膜1
2によって囲まれたアクティブ領域の露出したシリコン
基板10上に素子分離用絶縁膜12とほぼ等しい厚さの
単結晶シリコン層14を選択的にエピタキシャル成長さ
せ、続いて、CMPによってシリコン基板10を除去
し、更に所定の厚さの素子分離用絶縁膜12a及び単結
晶シリコン層14bとした後、これら素子分離用絶縁膜
12a及び単結晶シリコン層14bの底面と別に用意し
たシリコン基板38上に形成したシリコン酸化膜40表
面とを接着させることにより、素子を形成する単結晶シ
リコン層14bがその側面及び底面を素子分離用絶縁膜
12及びシリコン酸化膜40によって島状に絶縁分離さ
れたSOI構造を形成するため、上記第2の実施の形態
の場合と同様に、従来のLOCOS法を用いた素子分離
の問題点を解決することができると共に、更に素子分離
特性を向上させることができる。
Further, according to the method of manufacturing the DRAM of the present embodiment, the element isolation insulating film 12 is formed in the element isolation region on the silicon substrate 10, and the element isolation insulating film 1 is formed.
On the exposed silicon substrate 10 in the active region surrounded by 2, a single crystal silicon layer 14 having a thickness almost equal to that of the element isolation insulating film 12 is selectively epitaxially grown, and then the silicon substrate 10 is removed by CMP. After further forming the element isolation insulating film 12a and the single crystal silicon layer 14b having a predetermined thickness, the silicon formed on the silicon substrate 38 prepared separately from the bottom surfaces of the element isolation insulating film 12a and the single crystal silicon layer 14b. By adhering to the surface of the oxide film 40, the single crystal silicon layer 14b forming the element forms an SOI structure in which the side surface and the bottom surface are insulated and isolated in an island shape by the element isolation insulating film 12 and the silicon oxide film 40. Therefore, as in the case of the second embodiment, the problem of element isolation using the conventional LOCOS method is solved. Preparative it is, it is possible to further improve the isolation characteristics.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る半導体装置によれば、半導体基板上の素子分離領域に
素子分離用絶縁膜が形成され、この素子分離用絶縁膜に
よって囲まれた半導体基板上のアクティブ領域に単結晶
シリコン層が選択的に形成されていることにより、従来
のLOCOS法を用いた素子分離の問題点を解決するこ
とができる。即ち、LOCOS酸化において発生するバ
ーズビークによりアクティブ領域が減少することがなく
なるため、所望のパターン通りにアクティブ領域及び素
子分離領域を形成することができ、アクティブ領域の線
幅制御が容易になり、半導体装置の微細化を進めること
ができる。
As described in detail above, according to the semiconductor device of the present invention, the element isolation insulating film is formed in the element isolation region on the semiconductor substrate and surrounded by the element isolation insulating film. Since the single crystal silicon layer is selectively formed in the active region on the semiconductor substrate, the problem of element isolation using the conventional LOCOS method can be solved. That is, since the active region is not reduced by the bird's beak generated in the LOCOS oxidation, the active region and the element isolation region can be formed in a desired pattern, and the line width control of the active region is facilitated, and the semiconductor device Can be further miniaturized.

【0089】また、素子分離用絶縁膜の幅と厚さは任意
に制御することが可能となるため、半導体装置の微細化
を進めようとして素子分離用絶縁膜の幅を縮小してもL
OCOS酸化膜のように素子分離用絶縁膜の厚さが減少
することはなく、所望の厚さを確保することができ、微
細な素子分離領域であっても良好な素子分離特性を得る
ことができる。更に、単結晶シリコン層は半導体基板上
に選択的に形成されているため、LOCOS酸化の際に
生じる応力によって結晶欠陥が生成するようなこともな
く、結晶欠陥に起因するリーク電流が増加することもな
い。このようにして、従来のLOCOS法を用いた素子
分離よりも微細で良好な素子分離特性を得ることができ
るため、蓄積電極に接続されたドレイン領域から流出す
るリーク電流を減少させてリテンション特性を改善し、
半導体装置の低電圧化、低消費電力化を推進することが
できると共に、待機時のデータ保持用の電源を削減する
ことができる。
Further, since the width and thickness of the element isolation insulating film can be controlled arbitrarily, even if the width of the element isolation insulating film is reduced in order to miniaturize the semiconductor device, L
Unlike the OCOS oxide film, the thickness of the element isolation insulating film does not decrease, a desired thickness can be secured, and good element isolation characteristics can be obtained even in a fine element isolation region. it can. Furthermore, since the single crystal silicon layer is selectively formed on the semiconductor substrate, the crystal defect is not generated by the stress generated during the LOCOS oxidation, and the leak current caused by the crystal defect is increased. Nor. In this way, finer and better element isolation characteristics than element isolation using the conventional LOCOS method can be obtained, so that leakage current flowing out from the drain region connected to the storage electrode is reduced and retention characteristics are improved. Improved,
It is possible to reduce the voltage and power consumption of the semiconductor device, and it is possible to reduce the power supply for holding data during standby.

【0090】また、素子を形成する単結晶シリコン層が
その側面及び底面を素子分離用絶縁膜及び絶縁膜によっ
て島状に絶縁分離されたSOI構造となっていることに
より、更に素子分離特性を向上させることができる。ま
た、ドレイン領域のチャネル側と反対側の端部が素子分
離用絶縁膜に接していることにより、蓄積電極に接続さ
れたドレイン領域から流出するリーク電流はゲート方向
に流れるリーク電流成分(サブスレッショルドリーク電
流を含む。)とドレイン領域底部から半導体基板方向に
流れるリーク電流成分とに限られ、素子分離領域方向に
流れるリーク電流成分がなくなるため、リーク電流を減
少させることができる。
Further, the single crystal silicon layer forming the element has the SOI structure in which the side surface and the bottom surface are insulated and isolated in the island shape by the element isolation insulating film and the insulating film, so that the element isolation characteristic is further improved. Can be made. Further, since the end of the drain region opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film, the leak current flowing out from the drain region connected to the storage electrode is a leak current component (subthreshold) flowing in the gate direction. (Including a leak current) and a leak current component flowing from the bottom of the drain region toward the semiconductor substrate, and there is no leak current component flowing toward the element isolation region, so that the leak current can be reduced.

【0091】また、ドレイン領域のチャネル側と反対側
の端部が素子分離用絶縁膜に接しており、かつドレイン
領域の下端部が絶縁膜に接していることにより、蓄積電
極に接続されたドレイン領域から流出するリーク電流
は、ゲート方向に流れるリーク電流成分(サブスレッシ
ョルドリーク電流を含む。)に限られ、ドレイン領域底
部から半導体基板方向に流れるリーク電流成分と素子分
離領域方向に流れるリーク電流成分がなくなるため、更
にリーク電流を減少させることができる。そしてこのリ
ーク電流の減少により、リテンション特性が改善される
ため、低電圧による動作が可能になる。また、リフレッ
シュサイクルを長くすることができるため、低消費電力
化も可能となる。従って、半導体装置の低電圧化、低消
費電力化を推進することができる。また、リテンション
特性の向上により電源をオフにした場合においてもデー
タを保持することができるため、今まで必要だった待機
時のデータ保持用の電源を削減することができる。ま
た、フラッシュメモリのような不揮発性メモリとしても
利用することが可能になる。
Further, since the end of the drain region on the side opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film and the lower end of the drain region is in contact with the insulating film, the drain connected to the storage electrode is formed. The leak current flowing from the region is limited to the leak current component (including the subthreshold leak current) flowing in the gate direction, and the leak current component flowing in the semiconductor substrate direction from the bottom of the drain region and the leak current component flowing in the element isolation region direction. Is eliminated, the leak current can be further reduced. The retention characteristic is improved due to the decrease in the leak current, so that the operation at a low voltage becomes possible. Further, since the refresh cycle can be lengthened, low power consumption can be achieved. Therefore, lower voltage and lower power consumption of the semiconductor device can be promoted. In addition, since the retention characteristic improves, the data can be retained even when the power is turned off. Therefore, it is possible to reduce the number of power sources for holding data in the standby state, which has been required until now. It can also be used as a non-volatile memory such as a flash memory.

【0092】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
によれば、シリコン基板上の素子分離領域に素子分離用
絶縁膜を形成し、この素子分離用絶縁膜によって囲まれ
たシリコン基板上のアクティブ領域に単結晶シリコン層
を選択的にエピタキシャル成長させることにより、従来
のLOCOS法を用いた素子分離の問題点を解決するこ
とができる。即ち、LOCOS酸化において発生するバ
ーズビークによりアクティブ領域が減少することがなく
なるため、所望のパターン通りにアクティブ領域及び素
子分離領域を形成することができ、アクティブ領域の線
幅制御が容易になり、半導体装置の微細化を進めること
ができる。
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the element isolation insulating film is formed in the element isolation region on the silicon substrate, and the active layer on the silicon substrate surrounded by the element isolation insulating film is formed. By selectively epitaxially growing the single crystal silicon layer in the region, the problem of element isolation using the conventional LOCOS method can be solved. That is, since the active region is not reduced by the bird's beak generated in the LOCOS oxidation, the active region and the element isolation region can be formed in a desired pattern, and the line width control of the active region is facilitated, and the semiconductor device Can be further miniaturized.

【0093】また、素子分離用絶縁膜の幅と厚さは任意
に制御することが可能となるため、半導体装置の微細化
を進めようとして素子分離用絶縁膜の幅を縮小してもL
OCOS酸化膜のように素子分離用絶縁膜の厚さが減少
することはなく、所望の厚さを確保することができ、微
細な素子分離領域であっても良好な素子分離特性を得る
ことができる。また、単結晶シリコン層は半導体基板上
に選択的に形成されているため、LOCOS酸化の際に
生じる応力によって結晶欠陥が生成するようなこともな
く、結晶欠陥に起因するリーク電流が増加することもな
い。更に、素子分離用絶縁膜と単結晶シリコン層の厚さ
はそれぞれ任意に制御することが可能であり、両者の厚
さをほぼ等しくすることは極めて容易であるため、LO
COS酸化の場合のようにシリコン基板表面より盛り上
がって平坦性が悪化することを防止して、素子分離用絶
縁膜と単結晶シリコン層との間には段差のない良好な平
坦性を得ることができる。また、素子を形成する単結晶
シリコン層がその側面及び底面を素子分離用絶縁膜及び
絶縁膜によって島状に絶縁分離されたSOI構造を形成
することにより、更に素子分離特性を向上させることが
できる。
Further, since the width and thickness of the element isolation insulating film can be controlled arbitrarily, even if the width of the element isolation insulating film is reduced so as to miniaturize the semiconductor device, L
Unlike the OCOS oxide film, the thickness of the element isolation insulating film does not decrease, a desired thickness can be secured, and good element isolation characteristics can be obtained even in a fine element isolation region. it can. In addition, since the single crystal silicon layer is selectively formed on the semiconductor substrate, the crystal defects are not generated by the stress generated during the LOCOS oxidation, and the leak current caused by the crystal defects is increased. Nor. Furthermore, the thicknesses of the element isolation insulating film and the single crystal silicon layer can be controlled arbitrarily, and it is extremely easy to make the thicknesses of the two substantially equal.
It is possible to prevent the flatness from being deteriorated by rising from the surface of the silicon substrate as in the case of COS oxidation, and to obtain good flatness without a step between the element isolation insulating film and the single crystal silicon layer. it can. Further, the element isolation characteristics can be further improved by forming an SOI structure in which the side and bottom surfaces of the single crystal silicon layer forming the element are insulated and isolated by the element isolation insulating film and the insulating film. .

【0094】また、ゲート電極及び素子分離用絶縁膜を
マスクとする不純物イオン注入により単結晶シリコン層
表面にソース領域及びドレイン領域を形成し、ドレイン
領域のチャネル側と反対側の端部が素子分離用絶縁膜に
接するようにすることにより、ドレイン領域から流出す
るリーク電流はゲート方向に流れるリーク電流成分(サ
ブスレッショルドリーク電流を含む。)とドレイン領域
底部から半導体基板方向に流れるリーク電流成分とに限
られ、素子分離領域方向に流れるリーク電流成分がなく
なるため、リーク電流を減少させることができる。
Further, a source region and a drain region are formed on the surface of the single crystal silicon layer by impurity ion implantation using the gate electrode and the element isolation insulating film as a mask, and the end of the drain region opposite to the channel side is the element isolation. By making contact with the insulating film for use, the leak current flowing out from the drain region is divided into a leak current component (including subthreshold leak current) flowing in the gate direction and a leak current component flowing in the semiconductor substrate direction from the bottom of the drain region. Since there is no leak current component flowing in the element isolation region direction, the leak current can be reduced.

【0095】また、ゲート電極及び素子分離用絶縁膜を
マスクとする不純物イオン注入により単結晶シリコン層
表面にソース領域及びドレイン領域を形成し、ドレイン
領域のチャネル側と反対側の端部が素子分離用絶縁膜に
接するようにし、かつドレイン領域の下端が絶縁膜に接
するようにすることにより、ドレイン領域から流出する
リーク電流は、ゲート方向に流れるリーク電流成分(サ
ブスレッショルドリーク電流を含む。)に限られ、ドレ
イン領域底部から半導体基板方向に流れるリーク電流成
分と素子分離領域方向に流れるリーク電流成分がなくな
るため、更にリーク電流を減少させることができる。そ
してこのリーク電流の減少により、リテンション特性が
改善されるため、低電圧による動作が可能になる。ま
た、リフレッシュサイクルを長くすることができるた
め、低消費電力化も可能となる。従って、半導体装置の
低電圧化、低消費電力化を推進することができる。ま
た、リテンション特性の向上により電源をオフにした場
合においてもデータを保持することができるため、今ま
で必要だった待機時のデータ保持用の電源を削減するこ
とができる。また、フラッシュメモリのような不揮発性
メモリとしても利用することが可能になる。
Further, a source region and a drain region are formed on the surface of the single crystal silicon layer by impurity ion implantation using the gate electrode and the element isolation insulating film as a mask, and the end of the drain region opposite to the channel side is the element isolation. The leak current flowing out from the drain region becomes a leak current component (including a subthreshold leak current) flowing in the gate direction by contacting the insulating film for insulation and the lower end of the drain region contacting the insulating film. The leakage current component flowing from the bottom of the drain region toward the semiconductor substrate and the leakage current component flowing toward the element isolation region are eliminated, so that the leakage current can be further reduced. The retention characteristic is improved due to the decrease in the leak current, so that the operation at a low voltage becomes possible. Further, since the refresh cycle can be lengthened, low power consumption can be achieved. Therefore, lower voltage and lower power consumption of the semiconductor device can be promoted. In addition, since the retention characteristic improves, the data can be retained even when the power is turned off. Therefore, it is possible to reduce the number of power sources for holding data in the standby state, which has been required until now. It can also be used as a non-volatile memory such as a flash memory.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るDRAMを示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a DRAM according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のDRAMのDRAMの1ビット分のメモ
リセルの拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a 1-bit memory cell of the DRAM of the DRAM of FIG.

【図3】図1のDRAMの製造方法を説明するための工
程断面図(その1)である。
3A to 3C are process cross-sectional views (No. 1) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG.

【図4】図1のDRAMの製造方法を説明するための工
程断面図(その2)である。
FIG. 4 is a process sectional view (2) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG. 1;

【図5】図1のDRAMの製造方法を説明するための工
程断面図(その3)である。
FIG. 5 is a process sectional view (3) for explaining the method for manufacturing the DRAM in FIG. 1;

【図6】図1のDRAMの製造方法を説明するための工
程断面図(その4)である。
6A to 6C are process cross-sectional views (No. 4) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG.

【図7】図1のDRAMの製造方法を説明するための工
程断面図(その5)である。
FIG. 7 is a process sectional view (5) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG. 1;

【図8】図1のDRAMの製造方法を説明するための工
程断面図(その6)である。
FIG. 8 is a process sectional view (6) for explaining the method for manufacturing the DRAM in FIG. 1;

【図9】本発明の第2の実施の形態に係るDRAMを示
す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a DRAM according to a second embodiment of the present invention.

【図10】図9のDRAMの1ビット分のメモリセルの
拡大図である。
10 is an enlarged view of a 1-bit memory cell of the DRAM of FIG. 9;

【図11】図9のDRAMの製造方法を説明するための
工程断面図(その1)である。
FIG. 11 is a process sectional view (1) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG. 9;

【図12】図9のDRAMの製造方法を説明するための
工程断面図(その2)である。
FIG. 12 is a process sectional view (2) for explaining the method for manufacturing the DRAM in FIG. 9;

【図13】図9のDRAMの製造方法を説明するための
工程断面図(その3)である。
FIG. 13 is a process sectional view (3) for explaining the method for manufacturing the DRAM in FIG. 9;

【図14】図9のDRAMの製造方法を説明するための
工程断面図(その4)である。
FIG. 14 is a process sectional view (4) for explaining the method for manufacturing the DRAM in FIG. 9;

【図15】図9のDRAMの製造方法を説明するための
工程断面図(その5)である。
FIG. 15 is a process sectional view (5) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG. 9;

【図16】本発明の第3の実施の形態に係るDRAMを
示す断面図である。
FIG. 16 is a sectional view showing a DRAM according to a third embodiment of the present invention.

【図17】図16のDRAMの1ビット分のメモリセル
の拡大図である。
17 is an enlarged view of a 1-bit memory cell of the DRAM of FIG.

【図18】図16のDRAMの製造方法を説明するため
の工程断面図(その1)である。
FIG. 18 is a process sectional view (1) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG. 16;

【図19】図16のDRAMの製造方法を説明するため
の工程断面図(その2)である。
FIG. 19 is a process sectional view (2) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG. 16;

【図20】図16のDRAMの製造方法を説明するため
の工程断面図(その3)である。
FIG. 20 is a process sectional view (3) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG. 16;

【図21】図16のDRAMの製造方法を説明するため
の工程断面図(その4)である。
FIG. 21 is a process sectional view (4) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG. 16;

【図22】図16のDRAMの製造方法を説明するため
の工程断面図(その5)である。
FIG. 22 is a process sectional view (5) for explaining the method for manufacturing the DRAM of FIG. 16;

【図23】図16のDRAMの製造方法を説明するため
の工程断面図(その6)である。
FIG. 23 is a process sectional view (6) for explaining the method for manufacturing the DRAM in FIG. 16;

【図24】従来のDRAMの1ビット分のメモリセルを
示す断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a 1-bit memory cell of a conventional DRAM.

【図25】LOCOS法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 25 is a cross-sectional view for explaining the LOCOS method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……シリコン基板、12……素子分離用絶縁膜、1
4、14a、14b……単結晶シリコン層、16a……
ソース領域、16b……ドレイン領域、18……ゲート
酸化膜、20……ゲート電極、22……サイドウォー
ル、24……層間絶縁膜、26……蓄積電極、28……
キャパシタ絶縁膜、30……プレート電極、32……ビ
ット線、34……レジスト、36……シリコン酸化膜、
38……シリコン基板、40……シリコン酸化膜、50
……シリコン基板、52……LOCOS酸化膜、54a
……ソース領域、54b……ドレイン領域、56……ゲ
ート酸化膜、58……ゲート電極、60……層間絶縁
膜、62……蓄積電極、64……キャパシタ絶縁膜、6
6……プレート電極、68……シリコン酸化膜、70…
…シリコン窒化膜、72……バーズビーク、74……結
晶欠陥。
10 ... Silicon substrate, 12 ... Element isolation insulating film, 1
4, 14a, 14b ... Single crystal silicon layer, 16a.
Source region, 16b ... Drain region, 18 ... Gate oxide film, 20 ... Gate electrode, 22 ... Sidewall, 24 ... Interlayer insulating film, 26 ... Storage electrode, 28 ...
Capacitor insulating film, 30 ... Plate electrode, 32 ... Bit line, 34 ... Resist, 36 ... Silicon oxide film,
38 ... Silicon substrate, 40 ... Silicon oxide film, 50
... Silicon substrate, 52 ... LOCOS oxide film, 54a
... source region, 54b ... drain region, 56 ... gate oxide film, 58 ... gate electrode, 60 ... interlayer insulating film, 62 ... storage electrode, 64 ... capacitor insulating film, 6
6 ... Plate electrode, 68 ... Silicon oxide film, 70 ...
… Silicon nitride film, 72… Birds beak, 74… Crystal defect.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、前記半導体基板上の素子
分離領域に形成された素子分離用絶縁膜と、 前記素子分離用絶縁膜によって囲まれた前記半導体基板
上のアクティブ領域に、選択的に形成された単結晶シリ
コン層と、 前記単結晶シリコン層表面に相対して形成されたソース
領域及びドレイン領域と、 前記ソース領域と前記ドレイン領域とに挟まれたチャネ
ル領域上に、ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電
極と、 全面に堆積された層間絶縁膜に開口したコンタクトホー
ルを介して、前記ドレイン領域に接続された蓄積電極
と、 前記蓄積電極上に、キャパシタ絶縁膜を介して形成され
たプレート電極とを有することを特徴とする半導体装
置。
1. A semiconductor substrate, an element isolation insulating film formed in an element isolation region on the semiconductor substrate, and an active region on the semiconductor substrate selectively surrounded by the element isolation insulating film. A gate insulating film is formed on the formed single crystal silicon layer, a source region and a drain region formed opposite to the surface of the single crystal silicon layer, and a channel region sandwiched between the source region and the drain region. A storage electrode connected to the drain region through a gate electrode formed through the contact electrode and a contact hole formed in the interlayer insulating film deposited over the entire surface, and formed over the storage electrode through a capacitor insulating film Semiconductor device having a plate electrode formed thereon.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記単結晶シリコン層と前記半導体基板との間に絶縁膜
が形成され、前記絶縁膜及び前記素子分離用絶縁膜によ
って前記単結晶シリコン層が島状に絶縁分離されている
ことを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an insulating film is formed between the single crystal silicon layer and the semiconductor substrate, and the single crystal silicon layer is formed by the insulating film and the element isolation insulating film. A semiconductor device characterized by being insulated and separated in an island shape.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 前記ドレイン領域のチャネル側と反対側の端部が、前記
素子分離用絶縁膜に接していることを特徴とする半導体
装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein an end of the drain region opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film.
【請求項4】 請求項2記載の半導体装置において、 前記ドレイン領域のチャネル側と反対側の端部が、前記
素子分離用絶縁膜に接しており、かつ前記ドレイン領域
の下端部が、前記絶縁膜に接していることを特徴とする
半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein an end of the drain region opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film, and a lower end of the drain region is the insulating film. A semiconductor device characterized by being in contact with a film.
【請求項5】 半導体基板上の素子分離領域に、素子分
離用絶縁膜を形成する第1の工程と、 前記素子分離用絶縁膜によって囲まれた前記半導体基板
上のアクティブ領域に、単結晶シリコン層を選択的にエ
ピタキシャル成長させる第2の工程と、 前記単結晶シリコン層表面にソース領域及びドレイン領
域を相対して形成すると共に、前記ソース領域と前記ド
レイン領域とに挟まれたチャネル領域上に、ゲート絶縁
膜を介してゲート電極を形成する第3の工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A first step of forming an element isolation insulating film in an element isolation region on a semiconductor substrate, and single crystal silicon in an active region on the semiconductor substrate surrounded by the element isolation insulating film. A second step of selectively epitaxially growing a layer, and a source region and a drain region are formed opposite to each other on the surface of the single crystal silicon layer, and on the channel region sandwiched between the source region and the drain region, And a third step of forming a gate electrode via a gate insulating film.
【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記ドレイン領域上に、層間絶縁膜に開口したコンタク
トホールを介して蓄積電極を形成した後、前記蓄積電極
上に、キャパシタ絶縁膜を介してプレート電極を形成す
る第4の工程を有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein a storage electrode is formed on the drain region via a contact hole opened in an interlayer insulating film, and then a capacitor insulating film is formed on the storage electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a fourth step of forming a plate electrode via
【請求項7】 請求項5又は6に記載の半導体装置の製
造方法において、 前記単結晶シリコン層の底面に絶縁膜を形成し、前記絶
縁膜及び前記素子分離用絶縁膜によって前記単結晶シリ
コン層を島状に絶縁分離する工程を有する、ことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein an insulating film is formed on a bottom surface of the single crystal silicon layer, and the single crystal silicon layer is formed by the insulating film and the element isolation insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of insulatingly separating the islands.
【請求項8】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁膜及び前記素子分離用絶縁膜によって前記単結
晶シリコン層を島状に絶縁分離する工程が、前記単結晶
シリコン層の底面部又は前記単結晶シリコン層と前記半
導体基板との界面部に酸素イオンを注入して、酸化膜を
形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the step of insulatingly separating the single crystal silicon layer into islands by the insulating film and the element isolation insulating film is a bottom surface of the single crystal silicon layer. Method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of implanting oxygen ions into an interface portion or an interface portion between the single crystal silicon layer and the semiconductor substrate to form an oxide film.
【請求項9】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁膜及び前記素子分離用絶縁膜によって前記単結
晶シリコン層を島状に絶縁分離する工程が、前記半導体
基板を裏面から研磨又はエッチングして前記半導体基板
並びに前記素子分離用絶縁膜及び前記単結晶シリコン層
の一部を除去した後、表面に絶縁膜を形成した絶縁性基
板を別に用意し、前記素子分離用絶縁膜及び前記単結晶
シリコン層の底面と前記絶縁膜の表面とを接着させる工
程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the step of insulatingly isolating the single crystal silicon layer in an island shape by the insulating film and the element isolation insulating film includes polishing the semiconductor substrate from the back surface. Alternatively, after removing a part of the semiconductor substrate and the element isolation insulating film and the single crystal silicon layer by etching, an insulating substrate having an insulating film formed on the surface is separately prepared, and the element isolation insulating film and A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of adhering a bottom surface of the single crystal silicon layer and a surface of the insulating film.
【請求項10】 請求項5乃至9のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法において、 前記第1の工程が、半導体基板表面を酸化して、前記半
導体基板上に酸化膜を形成し、前記酸化膜上に素子分離
領域の形状にパターニングしたレジストを形成した後、
前記レジストをマスクとして前記酸化膜をエッチングし
て、前記半導体基板上の素子分離領域に前記酸化膜を形
成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the first step oxidizes a surface of the semiconductor substrate to form an oxide film on the semiconductor substrate, After forming a resist patterned in the shape of the element isolation region on the oxide film,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of etching the oxide film using the resist as a mask to form the oxide film in an element isolation region on the semiconductor substrate.
【請求項11】 請求項5乃至9のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法において、 前記第1の工程が、半導体基板上の全面に絶縁膜を堆積
し、前記絶縁膜上に素子分離領域の形状にパターニング
したレジストを形成した後、前記レジストをマスクとし
て前記絶縁膜をエッチングして、前記半導体基板上の素
子分離領域に前記絶縁膜を形成する工程であることを特
徴とする半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein in the first step, an insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate, and an element isolation region is formed on the insulating film. A step of forming a resist patterned in the shape of, and then etching the insulating film using the resist as a mask to form the insulating film in an element isolation region on the semiconductor substrate. Production method.
【請求項12】 請求項5又は6に記載の半導体装置の
製造方法において、 前記第3の工程が、前記単結晶シリコン層上に、ゲート
絶縁膜を介してゲート電極を形成した後、前記ゲート電
極及び前記素子分離用絶縁膜をマスクとして前記単結晶
シリコン層表面に不純物イオンを注入して、前記単結晶
シリコン層表面にソース領域及びドレイン領域を相対し
て形成すると共に、前記ドレイン領域のチャネル側と反
対側の端部が前記素子分離用絶縁膜に接するようにする
工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein in the third step, a gate electrode is formed on the single crystal silicon layer via a gate insulating film, and then the gate is formed. Impurity ions are implanted into the surface of the single crystal silicon layer by using the electrodes and the insulating film for element isolation as a mask to form a source region and a drain region opposite to each other on the surface of the single crystal silicon layer, and a channel of the drain region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of making an end portion on the side opposite to the side contact the insulating film for element isolation.
【請求項13】 請求項7乃至9のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法において、 前記第3の工程が、前記単結晶シリコン層上に、ゲート
絶縁膜を介してゲート電極を形成した後、前記ゲート電
極及び前記素子分離用絶縁膜をマスクとして前記単結晶
シリコン層表面に不純物イオンを注入して、前記単結晶
シリコン層表面にソース領域及びドレイン領域を相対し
て形成すると共に、前記ドレイン領域のチャネル側と反
対側の端部が前記素子分離用絶縁膜に接するようにし、
かつ前記ドレイン領域の下端が前記絶縁膜に接するよう
にする工程であることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the third step, a gate electrode is formed on the single crystal silicon layer via a gate insulating film. Impurity ions are implanted into the surface of the single crystal silicon layer by using the gate electrode and the isolation insulating film as a mask to form a source region and a drain region on the surface of the single crystal silicon layer, and the drain. The end of the region opposite to the channel side is in contact with the element isolation insulating film,
A method of manufacturing a semiconductor device, which is a step of contacting a lower end of the drain region with the insulating film.
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