JPH0347588B2 - - Google Patents

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JPH0347588B2
JPH0347588B2 JP58220515A JP22051583A JPH0347588B2 JP H0347588 B2 JPH0347588 B2 JP H0347588B2 JP 58220515 A JP58220515 A JP 58220515A JP 22051583 A JP22051583 A JP 22051583A JP H0347588 B2 JPH0347588 B2 JP H0347588B2
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JP
Japan
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capacitor
electrode
oxide film
groove
substrate
Prior art date
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JP58220515A
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JPS60113460A (ja
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Akio Kita
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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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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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、高集積化が可能な1トランジス
タ・1キヤパシタ型のMOSダイナミツクメモリ
素子の製造方法に関するものである。
(従来技術) 従来、1トランジスタ・1キヤパシタ型のダイ
ナミツクメモリは、高集積化が可能なため、ダイ
ナミツクメモリとして広く用いられているが、さ
らに高集積化を図る上で次のような問題点があつ
た。
高集積化に伴いセル面積が減少しキヤパシタ
面積も減少するため、充分なノイズマージンを
得るには、キヤパシタ容量が減少しないように
キヤパシタ酸化膜を薄くする必要があるが、薄
くすると製造歩留りが低下する。
キヤパシタを導体電極−誘電体−半導体基板
で構成されるMOSキヤパシタで形成している
ため、基板中に入射したα線により発生した電
荷でメモリセルの内容が変化してしまういわゆ
るソフトエラーと呼ばれる現象があり、素子の
信頼性に対して問題がある。
(発明の目的) この発明は上記の点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、単位面積当りのキヤパシタ容量を増大
させ、かつ耐α線量の大きなダイナミツクメモリ
素子を得ることのできる該ダイナミツクメモリ素
子の製造方法を提供することにある。
(発明の概要) この発明の要点は、半導体基板の素子間分離領
域部に溝を形成し、その溝内に素子間分離用絶縁
体を埋込み形成し、その素子間分離用絶縁体中に
溝を堀り、その側面および底面を利用して導体電
極−誘電体−導体電極から構成されるキヤパシタ
を形成することにある。
(実施例) 以下この発明の一実施例を図面を参照して説明
する。第1図はこの発明の一実施例により形成さ
れた素子の平面図、第2図は第1図の−線に
おける断面図である。これらの図において、1は
半導体基板としてのP型シリコン基板で、その表
面側には、溝2を堀つて素子間分離用絶縁体とし
ての酸化膜3が埋め込まれる。また、この酸化膜
3下の基板部には、反転防止用のP型チヤンネル
ストツプ層4が形成される。前記酸化膜3中には
溝5が形成される。そして、この溝5の内部に
は、その溝5の底面および側面にポリシリコンか
らなる第1の電極6を形成した後、この第1の電
極6上に窒化シリコン膜からなる誘電体7を形成
し、さらにこの誘電体7上にポリシリコンからな
る第2の電極8を形成することにより、キヤパシ
タが埋め込まれる。このキヤパシタの前記第1の
電極6は、酸化膜3と隣接する基板表面上に延出
される。そして、前記隣接部の基板部分に形成さ
れたN+拡散層9に第1の電極6が接続される。
P型シリコン基板1には、前記N+拡散層9の外、
この拡散層9から酸化膜3と反対方向に所定距離
間してN+拡散層10が形成される。また、これ
ら一対のN+拡散層9,10相互間の基板表面上
には、ゲート酸化膜11とゲート電極12が積層
形成される。すなわち、シリコン基板1には、前
記ゲート酸化膜11とゲート電極12を有し、か
つ前記N+拡散層9,10をソース・ドレインと
するトランスフアゲートトランジスタが形成され
る。また、シリコン基板1上には、前記キヤパシ
タ部においてはそのキヤパシタの第2の電極8上
に位置して酸化膜13およびアドレス線14が積
層形成される。このアドレス線14は、前記トラ
ンスフアゲートトランジスタのゲート電極12と
共にポリシリコンで形成される。そして、ゲート
電極12にアドレス線14が接続される。これら
アドレス線14およびゲート電極12などを覆う
ようにシリコン基板1上の全面には絶縁膜15が
形成される。そして、この絶縁膜15上にはアル
ミからなるビツト線16が形成され、さらに保護
膜17が形成される。なお、ビツト線16は、前
記絶縁膜15に形成されたコンタクトホール18
を介してN+拡散層10に接続される。また、前
記キヤパシタの第2の電極8は接地電位に接続さ
れる。
第3図は上記のようなダイナミツクメモリ素子
1個についての電気的な等価回路であり、C1
キヤパシタ、T1はトランスフアゲートトランジ
スタである。
次に、上述したダイナミツクメモリ素子の製造
方法(この発明の一実施例)について第4図を参
照して説明する。
まず、例えば不純物濃度1×1015〜1×1016cm
-3のP型シリコン基板1上に、その基板の素子間
分離領域となるべき場所に開口部を有するレジス
トパターンを形成する。次に、そのレジストをマ
スクとして、例えばCBrF3ガスを用いた反応性イ
オンエツチング装置によりシリコン基板1のエツ
チングを行うことにより、このシリコン基板1の
素子間分離領域に深さ2μmの溝2を形成する。
さらに、レジストをマスクとしてボロン(B)を
ドーズ量5×1012ないし5×1013ions/cm2でイオ
ン打込みすることにより、溝2底部の基板部にP
型チヤンネルストツプ層4を形成する。(第4図
A参照) 次に、前記レジストを除去した後、スパツタ法
により酸化膜(SiO2)3を全面に被着させ溝2
を埋める。その上にポリイミド系の樹脂21を2
〜10μm塗布する。この際、樹脂の粘性のため、
表面はほぼ平坦となる。(第4図B参照) しかる後、酸素を混入したフレオン系ガスを用
いた反応性イオンエツチング装置により樹脂21
および酸化膜3をエツチングすることにより、酸
化膜3を素子間分離用絶縁体として溝2中にのみ
残し、基板表面を平坦化する(第4図C参照)。
次に、残存酸化膜3中にキヤパシタを埋め込む
溝を形成するため、その溝形成部において開口部
を有するレジストパターンを基板1および酸化膜
3上に形成する。そして、そのレジストをマスク
として、フロン系ガスを用いた反応性イオンエツ
チング装置によりエツチングを行うことにより、
酸化膜3に深さ1.5μmの溝5を堀る。(第4図D
参照) しかる後、熱酸化により、露出しているシリコ
ン基板1表面に100ないし500Åの酸化膜22を形
成する。この酸化膜22は、後の工程で形成する
第1層ポリシリコンから基板1への不純物の拡散
をマスクする。(第4図E参照) 次に、酸化膜22の一部、すなわち、酸化膜2
2の、素子間分離用絶縁体としての酸化膜3と隣
接する部分を除去する。(第4図F参照) 次に、全面に、例えばリン(P)、ヒ素(As)
のような不純物を高濃度に含む第1層ポリシリコ
ンを減圧CVD法(化学的気相成長法)により堆
積させ、そのポリシリコンをホトリソグラフイ技
術によりパターニングし、マスクに用いていた酸
化膜22を除去する。これにより、第1層ポリシ
リコンからなるキヤパシタの第1の電極6が、溝
5の側面および底面さらには酸化膜3と隣接する
基板表面上に延出して形成される。また、勿論、
酸化膜22が除去される。(第4図G) しかる後、キヤパシタの誘電体となる窒化シリ
コン膜を減圧CVD法により200ないし300Å厚に
堆積させる。そして、窒化膜のリーク電流を減ら
す目的で、850ないし950℃のウエツト酸素雰囲気
において、窒化膜の表面に20ないし40Å厚の酸化
膜をつける。続いて、例えばリン(P)やヒ素
(As)を高濃度に含んだ第2層ポリシリコンを減
圧CVD法により全面に堆積させる。この際、溝
5が完全に埋まるように膜厚を設定することによ
り平坦な表面が得られる。しかる後、ホトリソグ
ラフイ技術により、第2層ポリシリコンをパター
ニングし、さらにその残存ポリシリコンをマスク
として窒化シリコン膜をエツチングする。これに
より、キヤパシタの第1の電極6上に、窒化シリ
コン膜からなる同キヤパシタの誘電体7が形成さ
れ、さらにこの誘電体7上に、第2層ポリシリコ
ンからなる同キヤパシタの第2の電極8が形成さ
れる。(第4図H参照) その後、950℃の酸素雰囲気で酸化を行うこと
により、全面に酸化膜を形成する。この酸化膜
は、単結晶のシリコン基板1上で300ないし500Å
厚とする。続いて、全面にモリブデンシリサイド
をスパツタ法により3000Å厚に被着させる。そし
て、そのモリブデンシリサイドをホトリソグラフ
イ技術によりパターニングすることにより、その
モリブデンシリサイドからなるトランスフアゲー
トトランジスタのゲート電極12とアドレス線1
4をそれぞれ所定位置に形成する。さらに、それ
らゲート電極12とアドレス線14をマスクとし
て前記酸化膜をパターニングすることにより、そ
の酸化膜からなる前記トランスフアゲートトラン
ジスタのゲート酸化膜11とアドレス線14下の
絶縁用酸化膜13を形成する。なお、前記アドレ
ス線14は、前記ゲート電極12に接続されるよ
うにパターニングされる。(第4図I参照) しかる後、ゲート電極12をマスクとして自己
整合的にヒ素(As)を基板1にイオン打込みす
ることにより、この基板1に、トランスフアゲー
トトランジスタのソース・ドレインとしてのN+
拡散層9,10を形成する。ここで、素子間分離
用絶縁体としての酸化膜3側に位置する一方の
N+拡散層9は、前記キヤパシタの第1の電極6
に接続される。(第4図I参照) 次に、例えばPSG(リンシリカガラス)をCVD
法により被着して絶縁膜15を全面に形成し、こ
の絶縁膜15にはN+拡散層10上においてコン
タクトホール18をホトリソグラフイ技術により
形成する。しかる後、シリコンを1ないし2%含
有したアルミニウムのスパツタとパターニングを
行うことにより、前記コンタクトホール18を介
して前記N+拡散層10に接続されるビツト線1
6を前記アルミニウムにより前記絶縁膜15上に
形成する。(第4図J参照) 最後に、保護膜を全面に形成する。以上によ
り、第1図および第2図に示したダイナミツクメ
モリ素子が完成する。
なお、以上は、P型シリコン基板1を用いたN
チヤンネルプロセスであるが、N型基板あるいは
絶縁基板中に設けられたPウエル中にメモリ素子
を形成することも可能であり、さらには、不純物
の極性および電源極性をすべて反転させることに
より、素子をPチヤンネルプロセスで構成するこ
ともできる。
また、アドレス線14としてモリブデンシリサ
イドを用いているが、他の高融点メタルシリサイ
ドや、シリサイドの下にポリシリコンを敷くいわ
ゆるポリサイド構造でもよく、アドレス線の抵抗
を下げる工夫をすればポリシリコンでもよい。
さらに、誘電体7としては、窒化シリコンの他
に二酸化シリコンや、リーク電流の小さな高誘電
体を使用してもよい。
(発明の効果) 以上説明したようにこの発明のダイナミツクメ
モリ素子の製造方法においては、半導体基板の素
子間分離領域部に溝を形成し、その溝内に素子間
分離用絶縁体を埋込み形成し、その素子間分離用
絶縁体中に溝を堀り、その溝の側面および底面を
利用してキヤパシタを形成する。したがつて、キ
ヤパシタの単位面積当りの容量を、平面構造に比
べ大きくとれ、キヤパシタ面積を減少できる。ま
た、キヤパシタはMOS型構造ではなく、導体電
極−誘電体−導体電極構造を使用しているため、
MOS型で問題となる界面準位などを考慮する必
要がなく、高誘電体である窒化シリコンなどを用
いることができる。それゆえ、キヤパシタの単位
面積当りの容量がより増大し、一層キヤパシタ面
積を減少できる。さらに、キヤパシタが厚い素子
間分離用絶縁体中に形成されているため、α線に
よつて生じたキヤリアが基板からキヤパシタに流
入しなくなり、耐α線強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はこの発明の一実施例によ
り得られたダイナミツクメモリ素子を示し、第1
図は平面図、第2図は第1図の−線における
断面図、第3図は上記ダイナミツクメモリ素子1
個についての電気的な等価回路図、第4図はこの
発明のダイナミツクメモリ素子の製造方法の一実
施例を示す断面図である。 1……P型シリコン基板、2……溝、3……酸
化膜、5……溝、6……第1の電極、7……誘電
体、8……第2の電極、9,10……N+拡散層、
11……ゲート酸化膜、12……ゲート電極、
C1……キヤパシタ、T1……トランスフアゲート
トランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板の素子間分離領域部に溝を形成す
    る工程と、その溝内を素子間分離用絶縁体で埋込
    む工程と、その素子間分離用絶縁体に、キヤパシ
    タ埋込み形成用の溝を形成する工程と、その溝の
    側面および底面にキヤパシタの第1の電極を形成
    し、その内面に誘電体膜を形成し、さらにその内
    側にキヤパシタの第2の電極を形成して前記溝内
    にキヤパシタを埋込み形成する工程と、その後、
    前記素子間分離用絶縁体と隣接する基板領域に、
    前記第1の電極に接続されるトランスフアゲート
    トランジスタを形成する工程とを具備してなるダ
    イナミツクメモリ素子の製造方法。
JP58220515A 1983-11-25 1983-11-25 ダイナミックメモリ素子の製造方法 Granted JPS60113460A (ja)

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