JPH0258366A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0258366A
JPH0258366A JP63208330A JP20833088A JPH0258366A JP H0258366 A JPH0258366 A JP H0258366A JP 63208330 A JP63208330 A JP 63208330A JP 20833088 A JP20833088 A JP 20833088A JP H0258366 A JPH0258366 A JP H0258366A
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JP
Japan
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memory device
semiconductor memory
trench
layer electrode
channel
Prior art date
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Pending
Application number
JP63208330A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Tsuchiya
修 土屋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0258366A publication Critical patent/JPH0258366A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate

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  • Element Separation (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • 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】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体記憶装置に適用して特に有効な技術に
関するもので、例えば、容量素子とMISFETとの直
列回路からなるメモリセルを備えた半導体記憶装置に利
用して有効な技術に関するものである。
[従来の技l] 半導体記憶装置におけるメモリセル部にPチャネルMO
5FETを用いた場合には、P型不純物として拡散層形
成に用いられるボロン(B)の拡散係数が大きいため、
その横方向の拡がりが大きくなり、そのためアイソレー
ション部の幅を広くとる必要があることからセル面精が
小さく構成できない、また、ボロンの表面濃度を上げる
ことができないため、ゲート絶縁膜を薄膜化したときに
u Hu書込み時の表面空乏化が大きくなりやすいとい
う問題がある。
そこで、現在では、半導体記憶装置におけるメモリセル
部にNチャネルMO3FETを用いることが行われてい
る。
また、メモリセル部にNチャネルMO5FETを用い、
さらにアイソレーションとしてトレンチを用いた半導体
記憶1首も考えられている。このトレンチアイソレーシ
ョンを用いた半導体記憶装置については1例えば、アイ
・イー・デイ−・エム、1984年第244頁〜第24
5頁(IDEM  1984  p244〜245)に
おいて論じられている。
[発明が解決しようとする課!] しかし、メモリセル部にNチャネルMO8FETを用い
た半導体記憶装置では、PチャネルMO8FETを用い
たものに比べてソフトエラーが起こりやすいという問題
がある。また、メモリセル部にNチャネルMO8FET
を用いた半導体記憶装置では、チャネルストッパとして
高濃度のP型半導体領域を形成しなければならないが、
上述のようにP型不純物元素はその横方向板がりが大き
いため、その湧きだしによって狭チャネル効果が発生し
やすくなるという問題がある。
このような問題は半導体集積回路が微細化・小型化に伴
い重大性を帯びてくる。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、ソフトエラ
ーの発生が防止でき、しかも微細化・高集積化に適した
構造を持つ半導体記憶装置を提供することを目的として
いる。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては1本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
[課題を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
即ち、MISFETと容量素子との直列回路からなる半
導体記憶装置において、上記M I S l” ETを
PチャネルM 丁5FETから構成し、メモリセルのア
イソレーションを上記容量下ff1ffl極よりも深い
トレンチによって行い、その1−レンチ内面に絶an々
を形成し、ざらに上記容量上層電極をP型不純物元素の
添加された多結晶シリコンによって構成したものである
[作用コ 上記した手段によれば、M I S F !’: Tが
PチャネルM I S FETから構成されているので
、トレンチ内に絶縁膜(酸化膜)を形成する際、シリコ
ン基板と絶縁膜との界面に正の電荷が蓄積された場合で
あっても、その蓄積電荷はリーク電流を減少させる方向
に作用し、結果的にリーク電流が少なくなる。また、M
rSFETがPチャネルMISFETから構成されてい
るのでアルファ線に強い構造となる5その結果、特性劣
化はNチャネルMISFETに比べて少なく、したがっ
て、信頼性の高い半導体記憶装置が実現できる。
また、下部電極よりも深いトレンチを形成し、そのトレ
ンチ内に絶縁膜を形成するようにしているので、トレン
チの下部に接する半導体領域にパイルアップ現象が生じ
て例えばリンの濃度の高い層が自動的に形成されるとい
う作用によって、チャネルストッパ用のイオン打込みを
行わずにアイソレーション特性を得ることができ、さら
にはチャネルストッパの湧きだしがないので、そのため
狭チャンネル効果が回避できることになる。
さらに、N型シリコン基板内に下部電極よりも深いトレ
ンチを形成するようにしているので、P型不純物層の横
方向の拡がりがトレンチによって抑制されるという作用
によって、メモリセル部ひいては半導体記憶装置の微細
化・高集積化に資することになる。
また、P型多結晶シリコンによって容量上層電極を構成
しているので、仕事関数差に伴う表面の空乏化の低減が
図れるという作用によって、蓄積容量の減少を防止でき
ることになる。
[実施例] 以下、本発明に係る半導体装置の実施例を図面に基づい
て説明する。
第1図および第2図には本発明に係る半導体記憶装置の
第1の実施例が示されており、このうち第2図は第1図
の■−■線に沿う縦断面図を表している。
第1図および第2図において符号1はN型シリコン基板
を表しており、このシリコン基板1にはトレンチ2によ
ってアイソレーション分離された領域にMOSFETと
容量素子とが直列回路を構成するように形成されている
ここで、MOSFETはPチャネルMOSFETから構
成されている。つまり、この半導体記憶装置においては
N型シリコン基板1にPチャネルMOSFETのソース
・ドレインとなるP型半導体領域3,3が形成されてい
る。なお、第1図において符号4は酸化膜(第2ゲート
絶縁膜)、符号5はゲート電極(第2ゲート電極)を表
している。
また、容量素子を構成する容量下層電極6はP型半導体
領域によって構成され、このP型半導体領域は、MOS
FETと容量素子とが直列に接続されるように上記半導
体領域3の一方に接続されている。また、上記容量下W
J電極6の上方には酸化膜(第1ゲート絶縁膜)7を介
して容量上層電極(第1ゲート電極)8が形成されてい
る。この容量下層電極8はP型不純物元素が高濃度に添
加(ドーピング)された多結晶シリコンから構成されて
いる。
なお、上記トレンチ2内にはフィールド酸化膜9が形成
されている。また、なお、半導体領域3゜3にはP型不
純物元素が高濃度(I X 10”C3I−”以上)に
添加されている。
次に、上記半導体記憶装置の製造方法を説明する。
先ず、リンを添加したN型シリコン基板1にアイソレー
ションとなるトレンチ2を形成する。次に、トレンチ2
の側面および底面に厚いフィールド酸化膜9を熱酸化法
により形成する。次に、容量下層電極6を形成する領域
に例えばボロン(B)をイオン打込みする。続いて、上
記容量下W!J電極6の上に酸化膜(第1ゲート絶縁膜
)7を形成し、さらにその上に多結晶シリコンを堆積さ
せる。そして、その多結晶シリコンに例えばボロンをイ
オン打込みする。その後、多結晶シリコンを加工して容
量上層電極8を形成する。その後、M開維縁膜LOa、
第2ゲート絶縁膜となる酸化膜4を形成した後、第2ゲ
ート電極5となる多結晶シリコンを堆積し、この多結晶
シリコンに不純物元素を添加した後加工を行なう6その
後、ボロンのイオン打込みによりP型半導体領域3,3
を形成し、PSG等の層間絶縁膜の堆積を行って、さら
にコンタクトホール11を形成する。その後、AQ配線
層12を形成し、DRAMのメモリセルが得られる。な
お、第1図において符号1oは層間絶縁膜全体を指し示
している。
上記のように構成された半導体記憶装置によれば次のよ
うな効果を得ることができる。
上記半導体記憶装置によれば、MOSFETがPチャネ
ルMOSFETから構成されているので。
トレンチ2内に酸化膜9を形成する際、シリコン基板1
と酸化膜9との界面に正の電荷が蓄積された場合であっ
ても、そのMFI電荷はリーク電流を減少させる方向に
作用し、結果的にリーク電流が少なくなる。また、MO
SFETがPチャネルMOSFETから構成されている
のでアルファ線に強い構造となる。その結果、特性劣化
はNチャネルMOSFETに比べて少なく、したがって
、信頼性の高い半導体記憶装置が実現できる。
また、下部電極よりも深いトレンチ2を形成し、そのト
レンチ2内に酸化膜9を形成するようにしているので、
トレンチ2の下部に接する半導体領域にパイルアップ現
象が生じて例えばリンの濃度の高い層が自動的に形成さ
れるという作用によって、チャネルストッパ用のイオン
打込みを行わずにアイソレーション特性を得ることがで
き、さらにはチャネルストッパの湧きだしがなく、その
ため狭チャンネル効果が回避できることになる。
さらに、N型シリコン基板1内に下部’!!極よりも深
いトレンチ2を形成するようにしているので、P型半導
体領域の横方向の拡がりがトレンチ2によって抑制され
るという作用によって、メモリセル部ひいては半導体記
憶装置の微細化・小型化に資することになる。
また、P型多結晶シリコンによって容量上層電極9を構
成し、加えて容量下N’fl極6も高濃度に形成されて
いるため、仕事関数差等に伴う表面の空乏化の低減が図
れるという作用によって、蓄積容量の減少を防止できる
また、第3図、第4図には1本発明の第2および第3の
実施例が示されている。
このうち第2の実施例の半導体記憶装置はトレンチを多
結晶シリコン8.13(但しその間には絶縁膜14が配
されている)で埋めたもの、また第3の実施例の半導体
記憶装置は絶縁膜14でトレンチ2を埋めたものである
。なお、チャネルストッパインプラが不要のため、この
同実施例ではトレンチ2を垂直に形成している。
この同実施例によっても第1の実施例と同様の効果を得
ることができる。
また、第5図、第6図(a)、(b)には、本発明の第
4およびfjS5の実施例が示されている。
第4の実施例の半導体記憶装置は容量部下WI電極6の
下部に、N型半導体領域16が形成されており、このN
Ij:!半導体領域16と基板内に形成されたNウェル
領域により空乏層幅を減少させるものである。
(a)、(b)はそれぞれ、アイソレーションにトレン
チを用いた場合、LOGOSを用いた場合の周辺回路を
構成するNチャネルMISFETおよびPチャネルMI
SFETの断面を示している。
以上1本発明を実施例に基づき具体的に説明したが5本
発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言
うまでもない。
[発明の効果コ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
即ち、MISFETと容量素子との直列回路からなる半
導体記憶装置において、上記MISFETをPチャネル
MISFETから構成し、メモリセルのアイソレーショ
ンを上記容量下[極よりも深いトレンチによって行い、
そのトレンチ内面に絶縁膜を形成し、さらに上記容量上
層電極をP型不純物元素の添加された多結晶シリコンに
よって構成したので、トレンチ内に絶縁膜を形成するり
、シリコン基板と絶縁膜との界面に正の電荷が蓄積され
た場合であっても、その蓄積電荷はリーク電流を減少さ
せる方向に働き、結果的にリーク電流が少なく、しかも
アルファ線に強い構造となる。その結果、特性劣化はN
チャネルMISFETに比べて少なく、シたがって、信
頼性の高い半導体記憶装置が実現できる。
また、トレンチの下部に接する半導体領域にパイルアッ
プ現象が生じて例えばリンの濃度の高い層が自動的に形
成されることになり、チャネルストッパ用のイオン打込
みを行わずにアイソレーション特性を得ることができ、
さらにはチャネルストッパの湧きだしがないので、その
ため狭チャンネル効果が回避できることになる。
さらに、P型不純物層の横方向の拡がりがトレンチによ
って抑制されるという作用によって、メモリセル部ひい
ては半導体記憶装置の微細化・電極を構成し、仕事関数
差に伴う表面の空乏化の低減が図れ、その結果、蓄積容
量の減少を防止できることになる。加えて容量下層電極
を高濃度としたものではその効果がさらに大きくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体記憶装置の第1の実施例を
示す縦断面図。 第2図は第1図の半導体記憶装置のH−H線に沿う方向
の縦断面図。 第3図は本発明に係る半導体記憶装置の第2の実施例を
示す#断面図。 第4図は本発明に係る半導体記憶装置の第3の実施例を
示す縦断面図、 第5図は、本発明に係る半導体記憶装置の第4の実施例
を示す断面図、 第6図(a)、(b)は1本発明に係る半導体記憶装置
の周辺回路部を示す断面図である。 1・・・・シリコン基板−2・・・・トレンチ、3・・
・・P型半導体領域、6・・・・容量下層電極(P型半
導体領域)、7・・・・酸化膜、8・・・・容量上/!
電極、9・・・・酸化膜、12・・・・AQI!lil
!線層、17・・・・N型半導体領域、18・・・・P
型半導体領域。 第 図 第 図 第 図 第 図 /Z 第 6次) 第 (J

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、MISFETを構成する半導体領域の1つに同じ導
    電型の半導体領域からなる容量下層電極が接続され、こ
    の容量下層電極上に絶縁膜を介して容量上層電極が配設
    されたメモリセル部を備えた半導体記憶装置において、
    上記MISFETがPチャネルMISFETから構成さ
    れ、メモリセルのアイソレーションが上記容量下層電極
    よりも深いトレンチによって行われ、そのトレンチ内面
    に絶縁膜が形成され、さらに上記容量上層電極がP型不
    純物元素の添加された多結晶シリコンによって構成され
    たことを特徴とする半導体記憶装置。 2、上記容量下層電極を構成する半導体領域にはP型不
    純物元素が高濃度に添加されていることを特徴とする請
    求項1記載の半導体記憶装置。
JP63208330A 1988-08-24 1988-08-24 半導体記憶装置 Pending JPH0258366A (ja)

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JP63208330A JPH0258366A (ja) 1988-08-24 1988-08-24 半導体記憶装置

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JP63208330A JPH0258366A (ja) 1988-08-24 1988-08-24 半導体記憶装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2492099A1 (en) 2011-02-24 2012-08-29 Seiko Epson Corporation Liquid discharging apparatus
EP2492105A1 (en) 2011-02-24 2012-08-29 Seiko Epson Corporation Liquid discharging apparatus
US9445489B2 (en) 2013-12-26 2016-09-13 Denso Corporation Electronic control unit and electric power steering apparatus having the same

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