JPH0283968A - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置およびその製造方法Info
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- JPH0283968A JPH0283968A JP63236094A JP23609488A JPH0283968A JP H0283968 A JPH0283968 A JP H0283968A JP 63236094 A JP63236094 A JP 63236094A JP 23609488 A JP23609488 A JP 23609488A JP H0283968 A JPH0283968 A JP H0283968A
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- silicon
- film
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/39—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench
- H10B12/395—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench the transistor being vertical
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔北門の目的〕
(産業上の利用分野)
木琵明は、半導体記憶装置およびその製造方法に係り、
特にMOSキャパシタとMOSFETによりメモリセル
を(イ)成するダイナミック型RAM(DRAM)およ
びその製造方法に関プる。
特にMOSキャパシタとMOSFETによりメモリセル
を(イ)成するダイナミック型RAM(DRAM)およ
びその製造方法に関プる。
(従来の技術)
近年、半々体技術の進歩、特に微細加工技術の進歩によ
り、MO8型DRAMの高集積化、大容量化が急速に進
められている。
り、MO8型DRAMの高集積化、大容量化が急速に進
められている。
そして、高集積化、人容司化を目射しているいろなりR
AM岡造が提案されている。このようなりRAM構造の
1つに、半導体基板にlu横に溝を形成し、この溝によ
って分離される干導体社状突起を配列形成し、その各柱
状突起の側面にMOSキャパシタとMOS F E T
とを411fiみするものが提案されている。
AM岡造が提案されている。このようなりRAM構造の
1つに、半導体基板にlu横に溝を形成し、この溝によ
って分離される干導体社状突起を配列形成し、その各柱
状突起の側面にMOSキャパシタとMOS F E T
とを411fiみするものが提案されている。
このようなりRAM411造の1例を第7図(a>およ
び第7図(b)に示す。
び第7図(b)に示す。
第7図(a)はこのDRAMの4ビット分を示寸平面図
である。第7図(b)は第7図(a)のA−A’断面図
である。
である。第7図(b)は第7図(a)のA−A’断面図
である。
このDRAMは、異方性エツチングによりシリコン基板
1の表面をKL 横に走るように形成した溝によって分
離され、MOSトランジスタJ3よσMOSキャパシタ
を形成してなる柱状突起2を1単位メモリセルとして複
数のメモリセルが配列されてなるものである。プなわち
、このメモリセルは、溝の上部側壁にMOSトランジス
タを形成すると共に、下部側壁にMOSキャパシタを形
成しており、さらに、この溝の底には素子分離用絶縁E
3が埋込み形成されている。
1の表面をKL 横に走るように形成した溝によって分
離され、MOSトランジスタJ3よσMOSキャパシタ
を形成してなる柱状突起2を1単位メモリセルとして複
数のメモリセルが配列されてなるものである。プなわち
、このメモリセルは、溝の上部側壁にMOSトランジス
タを形成すると共に、下部側壁にMOSキャパシタを形
成しており、さらに、この溝の底には素子分離用絶縁E
3が埋込み形成されている。
すなわち、各柱状突起2の下部側面には、MOSトラン
ジスタのソースまたはドレインとキャパシタのストレー
ジノード電極とを兼ねたn型層4が形成され、さらにこ
の表面にキャパシタ絶縁膜5を介して、この溝内にはプ
レート電極となる第2のキrパシタM 4fi6を哩込
み、該n型層1n)4を第1のキャパシタ電極とし、こ
れと第2のキャパシタ電極6とによってキャパシタ絶縁
膜を挾むことによりMOSキャパシタが形成される。
ジスタのソースまたはドレインとキャパシタのストレー
ジノード電極とを兼ねたn型層4が形成され、さらにこ
の表面にキャパシタ絶縁膜5を介して、この溝内にはプ
レート電極となる第2のキrパシタM 4fi6を哩込
み、該n型層1n)4を第1のキャパシタ電極とし、こ
れと第2のキャパシタ電極6とによってキャパシタ絶縁
膜を挾むことによりMOSキャパシタが形成される。
さらに、柱状突起2の上部側面には、チャネル領域7と
なるp−拡散層が形成され、さらにこの上層にゲート絶
IIEIS8を介してゲート電極9が形成される。この
ゲート電極9とキャパシタ電極6との間は絶縁膜10に
より分離されている。そして柱状突起2の上端面にはM
OSFETのソースまたはドレインとなるn型層11が
形成され、全面が絶縁膜70により平」!]化され、n
型層11に対してコンタクト孔を介してAJ膜からなる
ビットFj13が配設される。ゲート電極9は第6図(
a)から明らかなように、柱状突起2の周囲を取囲みか
つ、一方向に連続するように配設されて、これがワード
線となる。
なるp−拡散層が形成され、さらにこの上層にゲート絶
IIEIS8を介してゲート電極9が形成される。この
ゲート電極9とキャパシタ電極6との間は絶縁膜10に
より分離されている。そして柱状突起2の上端面にはM
OSFETのソースまたはドレインとなるn型層11が
形成され、全面が絶縁膜70により平」!]化され、n
型層11に対してコンタクト孔を介してAJ膜からなる
ビットFj13が配設される。ゲート電極9は第6図(
a)から明らかなように、柱状突起2の周囲を取囲みか
つ、一方向に連続するように配設されて、これがワード
線となる。
このようなりRAM4M造では、潜の底部を素子分離領
域としてこの溝内にMOSキャパシタおよびMOSFE
Tが41IWiみされて集積形成されるため、メモリセ
ルの占有面積が小さくて渋み、高集積化が可能である。
域としてこの溝内にMOSキャパシタおよびMOSFE
Tが41IWiみされて集積形成されるため、メモリセ
ルの占有面積が小さくて渋み、高集積化が可能である。
(光明が解決しようとする課題)
しかしながら、この4M造では、嵩の側壁にソース・ド
レインおよび第1のキャパシタ電極となる拡散M(n型
層)を形成し、かつ溝底部に素子分離領域を形成すると
いうことは、拡散図の延びを避けることができず、容易
ではない。
レインおよび第1のキャパシタ電極となる拡散M(n型
層)を形成し、かつ溝底部に素子分離領域を形成すると
いうことは、拡散図の延びを避けることができず、容易
ではない。
また、第6図に示したD RA M @ ’Aでは、絶
縁層を埋め込むには各柱状突起の底部に狸め込まねばな
らず、¥J道道上難である。ブーなわち、隣接ザるMO
Sキャパシタの分離用に溝の底の素子分離用絶縁膜3を
形成しているが高いアスペクト比をもった細い溝の底に
このような絶縁膜を狸込み形成するのは非常に困難であ
った。
縁層を埋め込むには各柱状突起の底部に狸め込まねばな
らず、¥J道道上難である。ブーなわち、隣接ザるMO
Sキャパシタの分離用に溝の底の素子分離用絶縁膜3を
形成しているが高いアスペクト比をもった細い溝の底に
このような絶縁膜を狸込み形成するのは非常に困難であ
った。
さらにまた、溝底部の素子分離用の絶縁膜は、キャパシ
タ絶縁膜のように幼いと、プレート(キャパシタ絶縁膜
)にかかる電圧によって反転し、リークが生じてしまう
。また、溝底部のみ厚い絶縁膜にするには、溝側壁の酸
化膜をエッチバックする必要があり、制′a口が困難で
あるという問題があった。
タ絶縁膜のように幼いと、プレート(キャパシタ絶縁膜
)にかかる電圧によって反転し、リークが生じてしまう
。また、溝底部のみ厚い絶縁膜にするには、溝側壁の酸
化膜をエッチバックする必要があり、制′a口が困難で
あるという問題があった。
以上のように、従来提案されている溝堀型のメモリセル
#i造では、製造工程が難しく、信頼性の高い高集積化
DRAMを得ることはできないという問題があった。
#i造では、製造工程が難しく、信頼性の高い高集積化
DRAMを得ることはできないという問題があった。
本光明は、前記実情に鑑みてなされたもので、製造が容
易で信頼性の高いDRAMを提供することを目的とする
。
易で信頼性の高いDRAMを提供することを目的とする
。
(Σを明の構成)
(課題を解決するための手段)
そこで本発明では、−4電型半導体表面を[横に走る溝
により分離され、選択部分に突出するように設けられた
一導電型の?r樽体社状突起の側面をF E Tのヂ↑
・ネル領域とするDRAMにおいて、置溝の底部が該半
導体表面に直接接触するように形成されるシリコンとこ
の両側面に形成される絶縁膜とによって素子分離領域を
構成するようにしている。
により分離され、選択部分に突出するように設けられた
一導電型の?r樽体社状突起の側面をF E Tのヂ↑
・ネル領域とするDRAMにおいて、置溝の底部が該半
導体表面に直接接触するように形成されるシリコンとこ
の両側面に形成される絶縁膜とによって素子分離領域を
構成するようにしている。
また、本発明の方法では、−々電型半々体表面をllM
Aに走る溝により分離され、選択部分に突出するように
設けられた一導電型の半導体柱状突起の側面をF E
Tのチャネル領域とするDRAMにおいて、溝形成後、
d4側壁にのみ絶縁膜を形成し、この絶縁膜から露?す
る溝底面にはシリコンを選択的に成長またはjrf f
3させ素子分離領域を構成するようにしている。
Aに走る溝により分離され、選択部分に突出するように
設けられた一導電型の半導体柱状突起の側面をF E
Tのチャネル領域とするDRAMにおいて、溝形成後、
d4側壁にのみ絶縁膜を形成し、この絶縁膜から露?す
る溝底面にはシリコンを選択的に成長またはjrf f
3させ素子分離領域を構成するようにしている。
(作用)
上記構成によれば、溝底部では、半導体表面のシリコン
/絶縁膜/シリコン(溝底部に成長けしめられる)/絶
縁膜/半尋体表面のシリコンからなる5層構造の素子分
離領域が形成されるため、溝側壁の絶縁膜は薄くても、
十分にセル間のリークを抑えることができる。
/絶縁膜/シリコン(溝底部に成長けしめられる)/絶
縁膜/半尋体表面のシリコンからなる5層構造の素子分
離領域が形成されるため、溝側壁の絶縁膜は薄くても、
十分にセル間のリークを抑えることができる。
また、溝@壁の絶縁膜を薄くすることができるため、溝
内でのストレスを抑えることができ、またこの絶縁膜の
結晶欠陥の発生もほとんど皆無とすることができる。
内でのストレスを抑えることができ、またこの絶縁膜の
結晶欠陥の発生もほとんど皆無とすることができる。
さらに、製造に際しても、溝側壁の絶縁膜をJッチバッ
クする必Uもなく、また、溝内に形成するP!緑膜を厚
くする必要もないため、製造が極めて容易となる。
クする必Uもなく、また、溝内に形成するP!緑膜を厚
くする必要もないため、製造が極めて容易となる。
(実施例)
次に、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明ザる。
に説明ザる。
第1図(a)は一実施例のDRAMの4ビット分を示す
平面図である。第1図(b)は?fS1図<a)のA−
A’断面図である。
平面図である。第1図(b)は?fS1図<a)のA−
A’断面図である。
このDRAMは、高抵抗のp型シリコン基根101の表
面上に縦横に走る潜Vにより分離され、複数の微小な柱
状突起102がマトリックス状に配列形成されてい、る
。
面上に縦横に走る潜Vにより分離され、複数の微小な柱
状突起102がマトリックス状に配列形成されてい、る
。
この溝■は、p型シリコン基板101の表面上を縦横に
走る第1の尚v1と、この第1の溝V1の底部に段差を
右して形成された第2の満V2と、さらにこの第2の溝
v2の底部に段差を有してさらに深く形成された第3の
溝V3とから構成きれており、この第3の溝■3内に、
酸化シリコン膜からなる絶縁膜131とその内側でp型
シリコン基板101表面に直接接触するように形成され
たシリコン膜132とが11段され、素子分離領域を形
成したことを特徴とするものである。
走る第1の尚v1と、この第1の溝V1の底部に段差を
右して形成された第2の満V2と、さらにこの第2の溝
v2の底部に段差を有してさらに深く形成された第3の
溝V3とから構成きれており、この第3の溝■3内に、
酸化シリコン膜からなる絶縁膜131とその内側でp型
シリコン基板101表面に直接接触するように形成され
たシリコン膜132とが11段され、素子分離領域を形
成したことを特徴とするものである。
また、第2の溝v2の側面には、MOS トランジスタ
のソースまたはドレインとなるn型層104が形成され
、さらにこの上層にキャパシタ絶縁膜105が形成され
、さらにこの第2のSV2内にはプレート電極となるキ
セバシタ電極106が埋込み形成される。
のソースまたはドレインとなるn型層104が形成され
、さらにこの上層にキャパシタ絶縁膜105が形成され
、さらにこの第2のSV2内にはプレート電極となるキ
セバシタ電極106が埋込み形成される。
また、第1の溝v1のIIIIJ壁すなわち柱状突起1
02の上部側壁には、チャネル領域を構成するp−型層
107が形成され、ざらにこのp−型層107の表面に
ゲート絶縁膜108を介してゲートff14f+109
が形成される。このゲート電極109とキャパシタ電4
fi106との間は絶縁膜108aにより分離されてい
る。そして柱状突起102の上端面にはMOS F E
Tのソースまたはトレインとなるn型層111が形成
され、全面が絶縁膜110により平坦化され、n型Ki
JIIIに対してコンタクト孔を介してAllからなる
ビットI!113が配設される。ゲート電極109は第
1図(a)から明らかなように、柱状突起102の周囲
を取囲みかつ、一方向に連続するように配設されて、こ
れがワード線となる。
02の上部側壁には、チャネル領域を構成するp−型層
107が形成され、ざらにこのp−型層107の表面に
ゲート絶縁膜108を介してゲートff14f+109
が形成される。このゲート電極109とキャパシタ電4
fi106との間は絶縁膜108aにより分離されてい
る。そして柱状突起102の上端面にはMOS F E
Tのソースまたはトレインとなるn型層111が形成
され、全面が絶縁膜110により平坦化され、n型Ki
JIIIに対してコンタクト孔を介してAllからなる
ビットI!113が配設される。ゲート電極109は第
1図(a)から明らかなように、柱状突起102の周囲
を取囲みかつ、一方向に連続するように配設されて、こ
れがワード線となる。
このようにゲート電極109とキャパシタ電極106は
、溝内の絶縁膜により分離されて[積みされて埋め込ま
れた状態になる。
、溝内の絶縁膜により分離されて[積みされて埋め込ま
れた状態になる。
ゲート電極109は、柱状突起の周囲を取囲み、かつマ
トリックスの一方向に連続的に配設されて、これがワー
ド線となる。
トリックスの一方向に連続的に配設されて、これがワー
ド線となる。
ゲート=iio9が埋め込まれた残りの凹部は、BPS
C[110が狸め込まれて平坦化されている。
C[110が狸め込まれて平坦化されている。
こうしてキャパシタ電極およびゲート電極が埋め込み形
成された基板表面は絶縁膜で覆われ、その上にタングス
テン(W>膜によるビット$51113が配設されてい
る。
成された基板表面は絶縁膜で覆われ、その上にタングス
テン(W>膜によるビット$51113が配設されてい
る。
次にこのDRAMの製造工程について説明Jる。
第2図(a)〜(q)は、このDRAMのI!j造工程
を示V図であり、これらは第1図(b)に対応づる断面
図である。
を示V図であり、これらは第1図(b)に対応づる断面
図である。
まず、第2図(a)に示すごとく、p型シリコン基板1
01表面に、熱酸化法によって形成される膜厚的30n
iの酸化シリコン膜(SiO2)121、CVD法によ
り形成される耐酸化性膜であるIF3Fi約3Fin1
1の窒化シリコンIIQ(Si3N4)122および膜
厚的600 niの酸化シリコンv!123を順次積層
し、これを島状にパターニングし、この残された島状の
絶縁膜パターンをマスクとして、反応性イオンエツチン
グにより該p型シリコン基板101表面をエツチングし
、第1の溝V1を形成する。
01表面に、熱酸化法によって形成される膜厚的30n
iの酸化シリコン膜(SiO2)121、CVD法によ
り形成される耐酸化性膜であるIF3Fi約3Fin1
1の窒化シリコンIIQ(Si3N4)122および膜
厚的600 niの酸化シリコンv!123を順次積層
し、これを島状にパターニングし、この残された島状の
絶縁膜パターンをマスクとして、反応性イオンエツチン
グにより該p型シリコン基板101表面をエツチングし
、第1の溝V1を形成する。
ついで、このマスクパターンをそのままにして、さらに
CVD法により酸化シリコン膜124を形成し、これを
エッヂバックし第1のW4viのj!部にのみ酸化シリ
コン膜124を残し、ボロンを例えばI X 1012
cm−2のドーズω、30KeVの加速電圧でイオン注
入して基板より高濃度のp 型シリコン■107を形成
する(ffi2図(b))。
CVD法により酸化シリコン膜124を形成し、これを
エッヂバックし第1のW4viのj!部にのみ酸化シリ
コン膜124を残し、ボロンを例えばI X 1012
cm−2のドーズω、30KeVの加速電圧でイオン注
入して基板より高濃度のp 型シリコン■107を形成
する(ffi2図(b))。
なお、ここでは必ずしも酸化シリコン膜124を残さな
くてもよい。このp−型シリコン層107は、MOSF
ETのチャネル領域を形成するためのもので、深さは0
.2μm程度とする。なお、イオン注入法に代えて、エ
ピタキシャル成長によりこのp 型シリコン層を形成し
てもよい。また、p のウェルを形成してこの濃度でヂ
1!ネルのしきい値を制クロしてもよい。
くてもよい。このp−型シリコン層107は、MOSF
ETのチャネル領域を形成するためのもので、深さは0
.2μm程度とする。なお、イオン注入法に代えて、エ
ピタキシャル成長によりこのp 型シリコン層を形成し
てもよい。また、p のウェルを形成してこの濃度でヂ
1!ネルのしきい値を制クロしてもよい。
さらに、第2図(C)に示すごとく、CVD法により、
この第1の溝V1の側壁に酸化シリコン股125を形成
し、これをマスクとして、塩素ガスを含む反応ガスを用
いたRIE法により該p型シリコンJJ板101表面を
エツチングし、更に深さ約3μmの第2の満V2を形成
づる。
この第1の溝V1の側壁に酸化シリコン股125を形成
し、これをマスクとして、塩素ガスを含む反応ガスを用
いたRIE法により該p型シリコンJJ板101表面を
エツチングし、更に深さ約3μmの第2の満V2を形成
づる。
そして、このエツチング面に所定の後処理をしたのら、
全面にCVD法により約50nlのヒ素を含むガラス膜
、As5G膜を堆積形成する。そして例えば1.100
0℃、60分程度の後処理を行い、マスクで覆われてい
ない下部側面に該As5G膜からASを拡散させて、キ
ャパシタの一方の電極となり、記憶ノードとなるn型9
932層104をこの第2の溝V2内に形成する。この
とき、n型9932層104は表面不純物濃度が例えば
1×1019c1−3程度になるようにする。図には示
さないがこの後、例えばボロンの斜めイオン注入を行な
って、キャパシタをHiC#4造とするためにn型シリ
コンIW104の外周部にp型層を形成することもでき
る。
全面にCVD法により約50nlのヒ素を含むガラス膜
、As5G膜を堆積形成する。そして例えば1.100
0℃、60分程度の後処理を行い、マスクで覆われてい
ない下部側面に該As5G膜からASを拡散させて、キ
ャパシタの一方の電極となり、記憶ノードとなるn型9
932層104をこの第2の溝V2内に形成する。この
とき、n型9932層104は表面不純物濃度が例えば
1×1019c1−3程度になるようにする。図には示
さないがこの後、例えばボロンの斜めイオン注入を行な
って、キャパシタをHiC#4造とするためにn型シリ
コンIW104の外周部にp型層を形成することもでき
る。
その後、As5(J>をフッ化アンモニウム液を用いて
除去した俊、CVD法により、この第2のiMV2の側
壁に酸化シリコン膜126を形成し、これをマスクとし
て、反応性イオンエツチングにより該p型シリコン基板
101表面をエツチングし、第3の溝V3を形成する。
除去した俊、CVD法により、この第2のiMV2の側
壁に酸化シリコン膜126を形成し、これをマスクとし
て、反応性イオンエツチングにより該p型シリコン基板
101表面をエツチングし、第3の溝V3を形成する。
そしてさらに、この第3の満V3内に熱酸化法により、
酸化シリコン膜131を形成したのち、反応性イオンエ
ツチングによりこの第3の溝■3底部の酸化シリコン膜
を除去し、第2図(d)に示すごとく、側壁にのみ酸化
シリコン膜131を残留せしめる。
酸化シリコン膜131を形成したのち、反応性イオンエ
ツチングによりこの第3の溝■3底部の酸化シリコン膜
を除去し、第2図(d)に示すごとく、側壁にのみ酸化
シリコン膜131を残留せしめる。
そして、第2図(e)に示ずごとく、選択CVD法によ
り、第3の溝V3底部にシリコン股132を堆積する。
り、第3の溝V3底部にシリコン股132を堆積する。
この後、第2図(f)に示すごとく、第2の溝V2の側
壁の酸化シリコン膜126を除去し、熱酸化を行なって
柱状突起の下部側面に約10r+lのキャパシタ絶縁膜
105を形成し、さらにこの第2の溝内に多結晶シリコ
ン膜からなるキャパシタ電41F!106を埋め込み形
成する。具体的には、リン・ドープの多結晶シリコン膜
を約600nIN堆積し、これをCF4ガスを含むRI
E法によりエツチングして、表面がほぼ第2の溝の段差
の位置になるように埋め込む。この実施例の場合、第2
の渦の最大幅は約0.6μm程度であるから、約0゜3
μm以上の1ヴみの多結晶シリコン膜を堆積すればその
表面はほぼ平坦になり、これを例えばCDE法、RIE
法等により全面エツチングすることによって、図示のよ
うにキャパシタ電極106を埋め込み形成することがで
きる。多結晶シリコン11Qjll積により表面が平坦
にならない場合には、フィトレジスト等の流動性膜によ
り平坦化して、この流動性膜と多結晶シリコン膜のエツ
チング速度がほぼ等しくなる条件で全面エツチングする
ことにより、この椙造を得ることができる。
壁の酸化シリコン膜126を除去し、熱酸化を行なって
柱状突起の下部側面に約10r+lのキャパシタ絶縁膜
105を形成し、さらにこの第2の溝内に多結晶シリコ
ン膜からなるキャパシタ電41F!106を埋め込み形
成する。具体的には、リン・ドープの多結晶シリコン膜
を約600nIN堆積し、これをCF4ガスを含むRI
E法によりエツチングして、表面がほぼ第2の溝の段差
の位置になるように埋め込む。この実施例の場合、第2
の渦の最大幅は約0.6μm程度であるから、約0゜3
μm以上の1ヴみの多結晶シリコン膜を堆積すればその
表面はほぼ平坦になり、これを例えばCDE法、RIE
法等により全面エツチングすることによって、図示のよ
うにキャパシタ電極106を埋め込み形成することがで
きる。多結晶シリコン11Qjll積により表面が平坦
にならない場合には、フィトレジスト等の流動性膜によ
り平坦化して、この流動性膜と多結晶シリコン膜のエツ
チング速度がほぼ等しくなる条件で全面エツチングする
ことにより、この椙造を得ることができる。
また、このキャパシタ絶縁膜としては、5i02膿と3
i3N41!3の積層膜を用いてもよいし、Ta205
等の全屈酸化物膜や熱窒化膜、或いはこれらの適当な組
合わせを用いることもできる。
i3N41!3の積層膜を用いてもよいし、Ta205
等の全屈酸化物膜や熱窒化膜、或いはこれらの適当な組
合わせを用いることもできる。
こうして、各柱状突起102の下部側面を利用したMO
Sキャパシタが形成される。
Sキャパシタが形成される。
さらに、第2図(g)に示すごとく、第1の満V1の側
壁に形成されている酸化シリコン膜125を除去し、温
度850°Cの水蒸気雰囲気中で熱酸化を約10分行な
い、柱状突起の上部側面にゲート絶縁膜108を形成す
る。このとき同時に、キャパシタ電極106上には約4
@の膜厚の3io2膜108aが形成される。
壁に形成されている酸化シリコン膜125を除去し、温
度850°Cの水蒸気雰囲気中で熱酸化を約10分行な
い、柱状突起の上部側面にゲート絶縁膜108を形成す
る。このとき同時に、キャパシタ電極106上には約4
@の膜厚の3io2膜108aが形成される。
そしてこの後、リン・ドープの多結晶シリコン膜を約2
50nn堆積し、RIEによりエツチングして、各柱状
突起の上部側面にゲート電極109を形成する。ゲート
電極109は、マスクなしで各柱状突起の周囲全体に自
己整合的に残されるが、これをマトリックスの一方向に
連続的に配設してワード線を構成する必要がある。その
ため実際には、そのワード線方向に沿う溝の領域にフォ
トレジスト・マスクを形成しておく。
50nn堆積し、RIEによりエツチングして、各柱状
突起の上部側面にゲート電極109を形成する。ゲート
電極109は、マスクなしで各柱状突起の周囲全体に自
己整合的に残されるが、これをマトリックスの一方向に
連続的に配設してワード線を構成する必要がある。その
ため実際には、そのワード線方向に沿う溝の領域にフォ
トレジスト・マスクを形成しておく。
こうして柱状突起の上部側面を利用してMOSFETが
形成される。
形成される。
その後、ゲート電極109の表面を熱酸化による5i0
2F3で覆い、凹部に例えばBPSG膜110を埋め込
んで重板全体を平坦化する。ここで用いる5iO211
Qは、熱酸化でなくCvDによるものであってもよい。
2F3で覆い、凹部に例えばBPSG膜110を埋め込
んで重板全体を平坦化する。ここで用いる5iO211
Qは、熱酸化でなくCvDによるものであってもよい。
BPSGIIQlloを平坦に狸め込むには、全面にB
PSGE3をxt積し、例えば950℃、60分程度の
熱処理を行なえば良い。
PSGE3をxt積し、例えば950℃、60分程度の
熱処理を行なえば良い。
次に、シリコンリ板101表面を通常のフォトグラフィ
とRIE法を用いて露出させ、ASを例えばドーズff
15X1015cm−2、加速電圧4Qkeイオン注入
して、各柱状突起の上表面にMOS FETのソースま
たはドレインとなるn型層111を形成する。
とRIE法を用いて露出させ、ASを例えばドーズff
15X1015cm−2、加速電圧4Qkeイオン注入
して、各柱状突起の上表面にMOS FETのソースま
たはドレインとなるn型層111を形成する。
そしてアルミニウム膜の蒸着、バターニングにより、n
型層111に接続される、ワード線と交差するビット線
113を形成する。
型層111に接続される、ワード線と交差するビット線
113を形成する。
このようにして、第1図(1))に示したような、[)
RAMを形成することができる。
RAMを形成することができる。
上記構成によれば、溝底部に選択的にシリコンを堆積す
ることにより、容易に素子分離領域が形成できる。また
溝底部では、半導体表面のシリコン/絶縁膜/シリコン
(溝底部に成長せしめられる)/絶縁膜/半導体表面の
シリコンからなる5層構造の素子分離領域が形成される
ため、溝側壁の絶縁膜は刑くても、十分にセル間のリー
クを抑えることができる。
ることにより、容易に素子分離領域が形成できる。また
溝底部では、半導体表面のシリコン/絶縁膜/シリコン
(溝底部に成長せしめられる)/絶縁膜/半導体表面の
シリコンからなる5層構造の素子分離領域が形成される
ため、溝側壁の絶縁膜は刑くても、十分にセル間のリー
クを抑えることができる。
また、溝底部の絶縁膜をR? くすることができるため
、溝内でのストレスを抑えることができ、またこの絶縁
膜の結晶欠陥の死生もほとんど皆無とすることができ、
信頼性が大幅に向上する。
、溝内でのストレスを抑えることができ、またこの絶縁
膜の結晶欠陥の死生もほとんど皆無とすることができ、
信頼性が大幅に向上する。
さらに、製造に際しても、溝側壁の絶縁膜をエッチバッ
クする必要もなく、また、溝内に形成する絶縁膜を厚く
する必要もないため、製造が極めて容易となる。
クする必要もなく、また、溝内に形成する絶縁膜を厚く
する必要もないため、製造が極めて容易となる。
さらにいうまでもないことであるが、MOSキャパシタ
は、柱状突起の下部側面全周を利用しているので、比較
的大きい蓄積容量を確保することができる。そしてMO
SFETも、柱状突起の上部側面全囚を利用しているの
で、チt7ネル幅を大きくとることができ、大きいチャ
ネル・コンダクタンスを得るためにチャネル長を短くし
たり、ゲート絶R膜を必要以上に博くすることがなくな
る。
は、柱状突起の下部側面全周を利用しているので、比較
的大きい蓄積容量を確保することができる。そしてMO
SFETも、柱状突起の上部側面全囚を利用しているの
で、チt7ネル幅を大きくとることができ、大きいチャ
ネル・コンダクタンスを得るためにチャネル長を短くし
たり、ゲート絶R膜を必要以上に博くすることがなくな
る。
なお、前記実施例では、第2の溝内にさらに第3の溝を
形成したが、第3図に第2の実施例を示すように、第2
の溝v2の側壁に酸化シリコン膜105を形成した後、
底部を露呈ゼしめ、この底部に所定の深さのシリコン膜
232を選択的に形成するようにしてもよい。他部につ
いては、前記第1の実施例と同様である。同一部位には
同一符号を付した。
形成したが、第3図に第2の実施例を示すように、第2
の溝v2の側壁に酸化シリコン膜105を形成した後、
底部を露呈ゼしめ、この底部に所定の深さのシリコン膜
232を選択的に形成するようにしてもよい。他部につ
いては、前記第1の実施例と同様である。同一部位には
同一符号を付した。
また、前記実施例では、柱状突起の下部側面全周に形成
されたソース・ドレインとしてのn型層104にMOS
キャパシタの第1電極を兼ねさせるようにしたが、第3
の実施例として、第4図に示すように、ソース・ドレイ
ンとしてのn型層104とキャパシタ絶縁膜106との
間にキャパシタ電極としての導体層141を介在させる
ようにしても良い。
されたソース・ドレインとしてのn型層104にMOS
キャパシタの第1電極を兼ねさせるようにしたが、第3
の実施例として、第4図に示すように、ソース・ドレイ
ンとしてのn型層104とキャパシタ絶縁膜106との
間にキャパシタ電極としての導体層141を介在させる
ようにしても良い。
さらにまた、第4の実施例として、第5図に示づように
、MOS l−ランジスタを平面状に形成するようにし
てもよい。ここでも、同一部位には同−符号を付した。
、MOS l−ランジスタを平面状に形成するようにし
てもよい。ここでも、同一部位には同−符号を付した。
第5図に示したのは1つの島内に2ビット分のけルを形
成した例を示している。
成した例を示している。
この変形例として、第6図に示すように1つの島毎に1
ピット分のセルを形成ザるJ:うにしてもよい。
ピット分のセルを形成ザるJ:うにしてもよい。
(発明の効果)
以上説明してきたように、本発明によれば、力電型半導
体表面を1横に走る溝により分離され、選択部分に突出
するように設けられ1ご一導電型の半々体柱状突起の側
面なFETのチャネル領域とげるDRAMに83いて、
置溝の底部が該崖々体表面に直接接触するように形成さ
れるシリコンとこの両側面に形成される絶縁膜とによっ
て素子分離領域を構成するようにしているため、溝底部
では、半導体表面のシリコン/絶縁膜/シリコン(i7
4底部に成長せしめられる)/絶縁膜/半導体表面のシ
リコンからなる5層構造の素子分1ili域が形成され
、溝側壁の絶縁膜は静くても、十分にセル間のリークを
抑えることができ、信頼性の向上をはかることができる
。
体表面を1横に走る溝により分離され、選択部分に突出
するように設けられ1ご一導電型の半々体柱状突起の側
面なFETのチャネル領域とげるDRAMに83いて、
置溝の底部が該崖々体表面に直接接触するように形成さ
れるシリコンとこの両側面に形成される絶縁膜とによっ
て素子分離領域を構成するようにしているため、溝底部
では、半導体表面のシリコン/絶縁膜/シリコン(i7
4底部に成長せしめられる)/絶縁膜/半導体表面のシ
リコンからなる5層構造の素子分1ili域が形成され
、溝側壁の絶縁膜は静くても、十分にセル間のリークを
抑えることができ、信頼性の向上をはかることができる
。
また、本発明の方法によれば、−導電型半導体表面を[
横に走る溝により分離され、選択部分に突出するように
設けられた一導電型の半導体柱状突起の側面をFETの
チャネル領域とするDRAMの溝底部の素子分離工程を
、溝の底部の側壁に絶縁膜を形成し、さらにこの溝の底
部に選択的にシリコン膜を形成するようにしているため
、溝側壁の絶縁膜を厚く形成する必要はなく、アスペク
ト比の高い満に対しても極めて容易に素子分離を行うこ
とが可能となる。
横に走る溝により分離され、選択部分に突出するように
設けられた一導電型の半導体柱状突起の側面をFETの
チャネル領域とするDRAMの溝底部の素子分離工程を
、溝の底部の側壁に絶縁膜を形成し、さらにこの溝の底
部に選択的にシリコン膜を形成するようにしているため
、溝側壁の絶縁膜を厚く形成する必要はなく、アスペク
ト比の高い満に対しても極めて容易に素子分離を行うこ
とが可能となる。
第1図(a)および第1図(b)は本発明実施例のDR
AMを示す図、第2図(a)乃至第2図(a)は同DR
AMの製造工程図、第3図乃至第6図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す図、第7図(a)および第7図(b
)は従来例のDRAMを示す図である。 1・・・シリコン基板、2・・・柱状突起、3・・・素
子分M用絶縁膜、4・・・n型層、5・・・キャパシタ
絶縁膜、6・・・キャパシタ電極、7・・・チャネル領
域(p−拡散IF7)、8・・・ゲート絶縁膜、9・・
・ゲート電極、10・・・絶縁膜、11・・・n型層、
13・・・ビット線、101・・・p17シリコン基板
、102・・・柱状突起、■・・・溝、Vl・・・第1
の溝、V2・・・第2の溝、V3・・・第3の溝、10
4・・・n型層、131・・・絶縁膜、132・・・シ
リコン膜、105・・・キャパシタ絶縁膜、106・・
・キャパシタ電極、107・・・チャネル領域(p+型
層)、108・・・ゲート絶縁膜、108a・・・絶縁
膜、109・・・ゲート電極、110・・・絶縁膜、1
11・・・n型層、113・・・ビット線、121・・
・酸化シリコン膜、122・・・窒化シリコン膜、12
3・・・酸化シリコン膜、124・・・酸化シリコン膜
、125・・・酸化シリコンII、126・・・酸化シ
リコン膜、232・・・酸化シリコン膜、141・・・
導体膜。 第2図((1) 第2図(b) 第2図(C) 第2図(d) 第2図(e) 第2図(f) 第3図 第4図 第2図(9) 第5図 第6図
AMを示す図、第2図(a)乃至第2図(a)は同DR
AMの製造工程図、第3図乃至第6図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す図、第7図(a)および第7図(b
)は従来例のDRAMを示す図である。 1・・・シリコン基板、2・・・柱状突起、3・・・素
子分M用絶縁膜、4・・・n型層、5・・・キャパシタ
絶縁膜、6・・・キャパシタ電極、7・・・チャネル領
域(p−拡散IF7)、8・・・ゲート絶縁膜、9・・
・ゲート電極、10・・・絶縁膜、11・・・n型層、
13・・・ビット線、101・・・p17シリコン基板
、102・・・柱状突起、■・・・溝、Vl・・・第1
の溝、V2・・・第2の溝、V3・・・第3の溝、10
4・・・n型層、131・・・絶縁膜、132・・・シ
リコン膜、105・・・キャパシタ絶縁膜、106・・
・キャパシタ電極、107・・・チャネル領域(p+型
層)、108・・・ゲート絶縁膜、108a・・・絶縁
膜、109・・・ゲート電極、110・・・絶縁膜、1
11・・・n型層、113・・・ビット線、121・・
・酸化シリコン膜、122・・・窒化シリコン膜、12
3・・・酸化シリコン膜、124・・・酸化シリコン膜
、125・・・酸化シリコンII、126・・・酸化シ
リコン膜、232・・・酸化シリコン膜、141・・・
導体膜。 第2図((1) 第2図(b) 第2図(C) 第2図(d) 第2図(e) 第2図(f) 第3図 第4図 第2図(9) 第5図 第6図
Claims (2)
- (1)基板上を縦横に走る溝を配設し、この溝により分
離される複数の半導体柱状突起をマトリックス状に配列
し、各柱状突起の下部側壁にMOSキャパシタ、上部側
壁にMOSFETを形成すると共に、このMOSFET
のソースまたはドレインにビット線を接続した半導体記
憶装置において、該溝の底部が該半導体表面に直接接触
するように形成されるシリコン層とこの両側面に形成さ
れる絶縁膜とによって素子分離領域を構成するようにし
たことを特徴とする半導体記憶装置。 - (2)基板上を縦横に走る溝を配設し、この溝により分
離される複数の半導体柱状突起をマトリックス状に配列
し、各柱状突起の下部側壁にMOSキャパシタ、上部側
壁にMOSFETを形成すると共に、このMOSFET
のソースまたはドレインにビット線を接続した半導体記
憶装置の製造方法であって、 半導体基板表面を縦横に走る溝を形成し、この溝により
分離される複数の半導体柱状突起を形成する溝形成工程
と、 該溝の底部に該半導体表面に直接接触するように形成さ
れるシリコン層とこの両側面に形成される絶縁膜とから
なる素子分離領域を形成する分離行程と 各半導体柱状突起にMOSキャパシタおよびMOSFE
Tを形成する工程と、 このMOSFETのソースまたはドレインにビット線を
接続する工程とからなり、 前記分離行程が、 前記溝の側壁にのみ絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と
、 この絶縁膜から露呈する溝底面にシリコンを選択的に形
成するシリコン膜形成工程とから構成されていることを
特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236094A JPH0283968A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236094A JPH0283968A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283968A true JPH0283968A (ja) | 1990-03-26 |
Family
ID=16995637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63236094A Pending JPH0283968A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0283968A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5155059A (en) * | 1988-03-15 | 1992-10-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing dynamic RAM |
| US5198383A (en) * | 1991-06-25 | 1993-03-30 | Texas Instruments Incorporated | Method of fabricating a composed pillar transistor DRAM Cell |
| WO2005064672A3 (en) * | 2003-12-19 | 2005-11-10 | Micron Technology Inc | Integrated circuit memory cells and methods of forming |
| JP2012054334A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Elpida Memory Inc | 半導体デバイス及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP63236094A patent/JPH0283968A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5155059A (en) * | 1988-03-15 | 1992-10-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing dynamic RAM |
| US5198383A (en) * | 1991-06-25 | 1993-03-30 | Texas Instruments Incorporated | Method of fabricating a composed pillar transistor DRAM Cell |
| WO2005064672A3 (en) * | 2003-12-19 | 2005-11-10 | Micron Technology Inc | Integrated circuit memory cells and methods of forming |
| US7453112B2 (en) | 2003-12-19 | 2008-11-18 | Micron Technology, Inc. | Integrated circuit memory cells and methods of forming |
| US7473596B2 (en) | 2003-12-19 | 2009-01-06 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming memory cells |
| US7605034B2 (en) | 2003-12-19 | 2009-10-20 | Micron Technology, Inc. | Integrated circuit memory cells and methods of forming |
| JP2012054334A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Elpida Memory Inc | 半導体デバイス及びその製造方法 |
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