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JPS63197370A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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Publication number
JPS63197370A
JPS63197370A JP62028048A JP2804887A JPS63197370A JP S63197370 A JPS63197370 A JP S63197370A JP 62028048 A JP62028048 A JP 62028048A JP 2804887 A JP2804887 A JP 2804887A JP S63197370 A JPS63197370 A JP S63197370A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
trench
conductivity type
type
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62028048A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Goto
寛 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP62028048A priority Critical patent/JPS63197370A/ja
Publication of JPS63197370A publication Critical patent/JPS63197370A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/34DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the transistor being at least partially in a trench in the substrate

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 拡散層ビットラインの縦型トランジスタで構成するDR
AMセルにおいて、基板の上部にスタックドキャパシタ
をもった構造とそれの製造方法である。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置とその製造方法に関し、更に詳しく
言えば、分離し易く、キャパシタが使い易く、微細化可
能なりRAM (グイナミンク・ランダム・アクセス・
メモリ)セルとその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
DRAMセルの構造としてはいくつかのものが知られて
いる。
ブレーナ型と呼称されるDRAMセルは第3図(a)と
fb)の断面図と平面図に示され、同図において、31
はシリコン基板、32と33は同基板に形成されたソー
ス領域とドレイン領域、34は多結晶シリコン(ポリシ
リコン)で作ったワードライン(礼) となるトランス
ファーゲート、35はポリシリコンで作ったセルプレー
ト、36はドレイン領域33とコンタクトをとったアル
ミニウム<AI>のピントライフ (BL) 、37は
二酸化シリ:17 (5iO2)のゲート酸化膜(Mf
J厚は例えば300人)、38は例えば150人の膜厚
のSiO2のキャパシタ絶縁膜、39は例えば燐をドー
プした燐・シリケート・ガラス(PSG )膜で、ビッ
トライン36の上にはPSGのカバー膜が作られている
第3図中)は同図(alのDRAMセルの平面図で、シ
リコン基板上には図示の一点鎖線を中心として線対称に
図示の構造が多く作られる。
スタックドキャパシタ型DRAMセルは第4図に断面図
で示され、この型のDRAMセルは第3図(a)のキャ
パシタ40がポリシリコン膜41を図示の如く形成し、
その上にセルプレート35が積み重ねられた(スタック
ド)構成となっていてキャパシタンスの増大が実現され
ている。
トレンチ型DRAMセルは第5図の断面図に示され、セ
ルプレート35は基板31に4シ5μmの深さに掘った
トレンチ43内に埋没した形状に形成される。
基板がセルプレートとなったソース側にコンタクトをと
るセルプレート型DRAMセルは第6図に断面図で示さ
れ、ポリシリコン層44はソース側にコンタクトをとり
、セルプレートは基板31によって構成される。
最近は第7図に断面図で示されるトレンチト・トランジ
スダキャパシタ(TTC) 型DRAMセルが発表され
、この型のDRAMセルは基板31に8μ蹟程度の深さ
のトレンチ42を形成し、ビットライン拡散層44を形
成し、ワードライン34はトレンチ42の上方に、また
キャパシタは同トレンチ内にワードラインの下に形成さ
れ、セルプレートは基板によって構成されている。
上記したトレンチ型DRAMセルでトランジスタの形成
には、一般的に選択成長したエピタキシャル層を用いる
〔発明が解決しようとする問題点〕
DRAMセルにおいては、集積度を高めることと、キャ
パシタンスの増大が問題となり、これら2つの要求は互
いに相反する性質をもつ。すなわち、DRAMセルを微
細化する一方でいかにしてキャパシタンスを大にとるか
が重要な問題である。
集積度については、100mm ’のチップを標準とし
て、ブレーナ型DRAMセルでは1メガビツト、スタッ
クトキャバシクでは4メガビツトが限界であり、トレン
チ型基板プレート型では16メガビツトが限界であろう
といわれ、TTC型については現在のところ知られてい
ないがより高い集積度が得られるのではないかといわれ
ている。
キャパシタンスの大きさについては、DRAMに必要な
キャパシタンスは、ソフトエラー・レートを抑える見地
から30〜40fFが一般的である。トレンチ型はキャ
パシタンスの確保の点からは有利であるが、前記した如
< TTC型では8μmとかなりの深さのトレンチが必
要で製造が難しくなる問題がある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、トレ
ンチの深さを浅くし、キャパシタが十分大にとった微細
化されたDRAMセルとそれの製造方法とを提供するこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図(a)と(ト))は本発明実施例であるDRAM
セルの断面図と平面図で、図中、11は一導電型の半導
体基板、例えばp型シリコン基板、12はゲート電極と
なるn型不純物拡散領域、13はシリコン基板11に掘
られたトレンチ、14はビットラインとなるn1型のド
レイン領域、15は化学気相成長(CVD )法で堆積
したCVD 5i02腰、16は絶縁膜となる5i02
膜、17はp−型層、18はn+型のソース領域、19
はCVD  5iOz膜、20はコンタクト窓、21は
ポリシリコンH’i! (キャパシタ電極)、22は絶
縁膜(5i02膜)、23はポリシリコンを堆積して形
成したセルプレート、24は絶縁膜(5iOz膜)、2
5はドープしたPSG膜、26はコンタクト窓、27は
A!で形成したワードライン、28はPSGで作ったカ
バー膜である。
本発明にかかるDRAMセルは、シリコン基板11にト
レンチ13を形成し、このトレンチ13内に下からビッ
トラインとなるドレイン領域14、p−型層17、n+
型のソース領域1Bを形成し、その上にポリシリコン層
21、5iOz N*22、セルプレート23でキャパ
シタを構成し、コンタクト窓26でゲート電極12とコ
ンタクトをとったAJのワードライン27が設けである
〔作用〕
上記したDRAMセルにおいては、トレンチ13の深さ
は従来のトレンチキャパシタ型よりも浅く形成され、キ
ャパシタはスタックド型のものであるのでキャパシタン
スが大になり、トランジスタのみを縦型に構成し、ビッ
トラインは基板側にキャパシタはトランジスタの上方に
構成されるので、面積は従来例よりも小になり、製造方
法はトレンチキャパシタ型DRAMセルと同じであるが
、トレンチが浅いのでより容易に実施しうるものである
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
第1図に示されるDRAMセルは、第7図を参照し  
て説明したTTC型DRAMセルとほぼ同じ面積を占め
るものであり、高集積化に有利である。TTC型ではト
レンチが8μm程度であったのに比べ、本発明のDRA
Mセルの作り易さは第5図を参照して説明したトレンチ
型キャパシタと同じ程度であり、面積が小で作り易い利
点をもつ。ビットラインとなるドレイン領域14は基板
側に、すなわちトレンチ13内に設けられ、キャパシタ
はトレンチ13内に作られたトランジスタの上側に、第
4図を参照して説明したスタックドキャパシタ型DRA
Mセルと同じように作られているので、十分に大なるキ
ャパシタンスが得られる。
次に、第2図を参照して本発明の詳細な説明する。
p型シリコン基板1工に、例えば燐を、lXl0”/c
m2のドーズ量、150 KeVの加速電圧でイオン注
入し、アニールによって注入した燐イオンをドライブイ
ンして第2図(a)の断面図に示される如くゲート電極
12を作る。この方法はCMO5)ランジスタのウェル
を作る方法と同じである。
次に、SF6を用いるリアクティブ・イオン・エツチン
グ(RIE)で2〜3μmの深さのトレンチ13をゲー
ト電極12を貫通して第2図(blに示される如くに形
成する。
続いて熱酸化によってトレンチ13を含むシリコン基板
11の表面に500人の膜厚に5i02膜を形成し、異
方性エツチングでトレンチの壁の上のSiO2膜16a
のみを残す。このエツチングで除去される5i02膜は
図に点線で示す。トレンチ13は紙面の垂直方向に細長
く形成されるもので、その状態は第2図(C)の右の平
面図に示される。
次に、シランとH2ガスを用いるエピタキシャル成長で
第2図(C)の左の断面図に示される如(トレンチ13
の底の部分にエピタキシャル層を作り、n型不純物のイ
オン注入によって第1図に示されるドレイン領域14を
作る。ドレイン領域14はビットラインとなる。同図の
右はビットラインを示す平面図である。
次いで、CVD SiO,15aを第2図(d)の断面
図に点線で示される如く埋め込み、それを同図に実線で
示される如く平坦化する。
次に、基板全面にレジスト50を塗布し、それを第2図
(elの平面図に示される如くバターニングし、CVD
 SiO□15aをエツチングすると、同図(f)の平
面図に示される如くn+型のドレイン領域14が露出し
、その外側にCVD 5iOz膜15が残る。
次いで、トレンチ13の表面を酸化(ゲート酸化)して
5i02I!l!を形成し、異方性エツチングで底面す
なわちドレイン領域14の表面の5iOzを除去し、ト
レンチの壁面上に5i02膜16bを残す。SiO+膜
16aと16bとで第1図(alに示される5iOz膜
16を構成する(第2図(勢)。
次に、選択エピタキシャル成長でp−型層17を形成し
、まわりの不純物濃度より低くしたvth制御用のイオ
ン注入をなし、続く選択エピタキシャル成長でソース領
域18を形成し、イオン注入によって同領域をn+型に
し゛てトランジスタが完成する。
次に、第2図(h)に示される如くシリコン基板11上
にCVD 5iOz膜19を付け、それにコンタクト窓
20を窓開きする。なお、第2図(In1以下において
基板に形成されたトランジスタには変化がないから同部
分は省略する。
次いで、シリコン基板11上にポリシリコンを成長しそ
れを第2図(1)に示される如くバターニングし、キャ
パシタ電極21を形成しその表面を酸化してキャパシタ
絶縁膜22を作る。
次に再びポリシリコンを堆積し、それをバターニングし
てセルプレート23を作り、酸化によってセルプレート
23の表面に絶縁膜(SiO+膜)24を形成すると、
キャパシタが完成する(第2図(J))。
次いで、ドープしたPSG膜25を形成し、PSG膜2
5にゲート電極12とそのコンタクトをとるためのコン
タクト窓26を窓開けする(第2図(ト)))。続いて
全面にAEを付着し、それをバターニングしてワードラ
イン27を形成し、その上にPSGのカバー膜28を付
着して第1図に示されるDRAMセルを作る。
第1図に示されるトランジスタは2分割し、2つのセル
として使用することができる。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように本発明によれば、キャパシタの双
方の電極およびソースは、トランジスタ領域以外の部分
で基板と接していないので、ソフトエラー・レートを小
さく抑えることができ・分離し易く・キャパシタが使い
易く、微細化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)と山)は本発明実施例の断面図と平面図、
第2図+8)から(k)までは本発明実施例を作る工程
の図、 第3図はブレーナ型DRAMセルの図で、その(a)と
山)は断面図と平面図、 第4図はスタックドキャパシタ型DRAMセルの断面図
、 第5図はトレンチ型DRAMセルの断面図、第6図はセ
ルプレート型DRAMセルの断面図、第7図はTTC型
DRAMセルの断面図である。 第1図と第2図において、 11はシリコン基板、 12はゲート電極、 13はトレンチ、 14はドレイン領域(ビットライン)、15は CVD
 5iOz膜、 16、 16a、  16bは 5iOz H’As1
7はp−型層、 18はソース領域、 19は CVD 5iOz膜、 20はコンタクト窓、 21はキャパシタ電極、 22はキャパシタ絶縁膜、 23はセルプレート、 24は 5i02膜、 25とPSG膜、 26はコンタクト窓、 27はワードライン、 2日はカバー膜である。 代理人  弁理士  久木元   彰 復代理人 弁理士  大 菅 義 之 #tT!14 *nil/+l I?−IX1m第1閃
(b) (ビ・Yトライシ ) 14 」シ号を乞し0カキ辷イク11 龜作りゴージi、aコ
第2図 不+!咥岨1’lりh訴ト叫 参虎明側迎θ11モ作)BL圏 第2図 オ匈tE月央4む伜1を作1ニーTi4第2図 ツー−丁マ、[)RAMt+し7+51第3図 スタッフトヤイノずシ94jlDRAMt!If/へを
育わm第4図 −e+レフ’レーb”l DRAM−grしa@flJ
@第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリセル
    において、 一導電型の半導体基板(11)に作った反対導電型のゲ
    ート電極(12)を貫くトレンチ(13)が設けられ、 トレンチ(13)内に下から反対導電型のビットライン
    となるドレイン領域(14)、同導電型層(17)およ
    び反対導電型のソース領域(18)からなるトランジス
    タが設けられ、 前記トランジスタ上にキャパシタ電極(21)、キャパ
    シタ絶縁膜(22)、セルプレート(23)からなるキ
    ャパシタが配置され、 ゲート電極(12)に接するワードライン(27)が前
    記キャパシタ上方に配置されてなることを特徴とする半
    導体装置。
  2. (2)一導電型の半導体基板(11)に反対導電型のゲ
    ート電極(12)を不純物拡散によって形成する工程、 ゲート電極(12)を貫通するトレンチ(13)を形成
    し、ドレイン領域(14)、同導電型層(17)、反対
    導電型のソース領域(18)からなるトランジスタを形
    成する工程、 前記トランジスタ領域上にソース領域(18)とコンタ
    クトをとるキャパシタ電極(21)、キャパシタ絶縁膜
    (22)、セルプレート(23)からなるキャパシタを
    形成する工程、 ゲート電極(12)とコンタクトをとるワードライン(
    27)を前記キャパシタ上に形成する工程を含むことを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
JP62028048A 1987-02-12 1987-02-12 半導体装置とその製造方法 Pending JPS63197370A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08203267A (ja) * 1995-01-30 1996-08-09 Nec Corp 半導体記憶装置
EP0735595A2 (en) * 1995-03-27 1996-10-02 Motorola, Inc. Integrated circuit capacitor having a conductive trench
JP2007250992A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Komatsu Ltd ガスレーザ用予備電離電極

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