JPH0451565A - Semiconductor memory device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor memory device and its manufacture

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Publication number
JPH0451565A
JPH0451565A JP2160936A JP16093690A JPH0451565A JP H0451565 A JPH0451565 A JP H0451565A JP 2160936 A JP2160936 A JP 2160936A JP 16093690 A JP16093690 A JP 16093690A JP H0451565 A JPH0451565 A JP H0451565A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
channel
capacitor
insulating film
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP2160936A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Onga
恩賀 伸二
Shigeru Kanbayashi
神林 茂
Masahito Kenmochi
劔持 雅人
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0451565A publication Critical patent/JPH0451565A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the generation of a crosstalk to adjacent bits or other elements and to enhance relaibility by a method wherein, at a memory cell structure for a DRAM, a channel of a MOSFET as a switching transistor protrudes on a substrate. CONSTITUTION:This DRAM is constituted of the following: a MOSFET formed on a high-resistance p-type silicon substrate 1; and a capacitor formed by using its drain 4 as a lower-part electrode and by laminating a capacitor insulating film 8 and an upper-part electrode metal 9. The MOSFET is constituted of the following: an n<+> diffusion layer 2, as an n-type source region, which is formed inside the substrate 1; a p-type single-crystal silicon layer 3, as an n- channel region, which is formed selectively on the layer; a gate insulating film 5 which is formed so as to go over the side face of the silicon layer 3 from the surface of the substrate up to one part on the surface and which is composed of a silicon oxide film; a gate electrode 6 which is formed on it and which is composed of a polycrystalline silicon film; and the n<+> type polycrystalline silicon layer 4, as a drain region, which is formed so as to come into contact with the silicon layer 3 and so as to cover the gate electrode 6.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体記憶装置およびその製造方法に係り、
特にMOSFETとMOSキャパシタとによりメモリセ
ルを構成するダイナミック型RAM (DRAM)に関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same;
In particular, the present invention relates to a dynamic RAM (DRAM) in which a memory cell is composed of a MOSFET and a MOS capacitor.

(従来の技術) 近年、半導体技術の進歩、特に微細加工技術の進歩によ
り、DRAMにおいても、高集積化、大容量化が急速に
進められている。
(Prior Art) In recent years, with advances in semiconductor technology, particularly advances in microfabrication technology, DRAMs are also rapidly becoming more highly integrated and have larger capacities.

そして、高集積化に伴い、情報電荷を蓄積するキャパシ
タの面積は減少し、この結果メモリ内容が誤って読み出
されたり、a線等によりメモリ内容か破壊されるソフト
エラーなとか深刻な問題となっている。
As integration increases, the area of capacitors that store information charges decreases, resulting in serious problems such as erroneous reading of memory contents or soft errors in which memory contents are destroyed by A-rays, etc. It has become.

この様な問題に対して、例えば4Mから16Mクラスの
D RA Mでは、半導体基板に素子分離溝を形成し、
その溝の内に、キャパシタとMOSトランジスタを形成
する技術が提案されている。
To solve this problem, for example, in 4M to 16M class DRAM, element isolation grooves are formed in the semiconductor substrate.
A technique has been proposed for forming a capacitor and a MOS transistor in the trench.

このようなりRAM構造の1例を第7図に示す。An example of such a RAM structure is shown in FIG.

このDRAMは、異方性エツチングにより、p型シリコ
ン基板40の表面に縦横に走るように形成した溝の上部
側壁にトランジスタ41を形成すると共に溝の下部にト
レンチキャパシタ42を形成してなるものである。
This DRAM is constructed by forming a transistor 41 on the upper side wall of a trench that is formed running vertically and horizontally on the surface of a p-type silicon substrate 40 by anisotropic etching, and a trench capacitor 42 at the bottom of the trench. be.

すなわち、溝の下部側壁および底部はキャパシタ絶縁膜
43で被覆され、その内部はn串型にドーピングされた
多結晶ンリコン層44か充填されており、この多結晶シ
リコン層44の一部は基板40とコンタクトしている。
That is, the lower sidewall and bottom of the trench are covered with a capacitor insulating film 43, and the inside thereof is filled with an n-type doped polycrystalline silicon layer 44, and a portion of this polycrystalline silicon layer 44 is covered with the substrate 40. I am in contact with.

また、トランジスタ41は、この基板40とコンタクト
している部分の多結晶シリコン層をソース47とし、基
板表面に形成されたn中波散層をドレイン48(ビット
線)とし、溝の上部側壁および底部を覆う絶縁膜をケー
ト絶縁膜45とし、さらにこの上層にゲート電極46(
ワード線)を形成してなるものである。ここで49は素
子分離領域である。
In addition, the transistor 41 uses the polycrystalline silicon layer in contact with the substrate 40 as a source 47, the n medium diffusion layer formed on the substrate surface as a drain 48 (bit line), and the upper side wall of the trench and the drain 48 (bit line). The insulating film covering the bottom is a gate insulating film 45, and a gate electrode 46 (
word lines). Here, 49 is an element isolation region.

このようなりRAM構造では、トランジスタにおいてチ
ャネルは縦型トランジスタ41の絶縁膜45の側壁に沿
った基板40表面に形成されており、溝内にMOSキャ
パシタおよびMOSFETが縦積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済み、高集積
化が可能である。
In such a RAM structure, the channel of the transistor is formed on the surface of the substrate 40 along the sidewall of the insulating film 45 of the vertical transistor 41, and the MOS capacitor and MOSFET are stacked vertically in the trench to form an integrated structure. , the area occupied by the memory cell is small, and high integration is possible.

このようにして形成されたトランジスタでは、素子間は
素子分離領域49て表面的には分離されているが、基板
の深い部分では分離されておらす、素子の動作中、クロ
ストークの問題がある。このクロストークとは、例えば
2つの素子の動作中に発生ずるバンチスルー現象や、一
方のみが動作中に生しる他方への電流リークなとである
In the transistor formed in this way, the elements are separated on the surface by the element isolation region 49, but they are separated in the deep part of the substrate, and there is a problem of crosstalk during operation of the element. . This crosstalk is, for example, a bunch-through phenomenon that occurs during the operation of two elements, or a current leakage to the other that occurs when only one element is in operation.

また、このトランジスタのチャネルはゲートの側壁の基
板側に形成されているためα線の照射によるソフトエラ
ーの発生という問題もある。
Furthermore, since the channel of this transistor is formed on the substrate side of the sidewall of the gate, there is also the problem of soft errors occurring due to irradiation with alpha rays.

さらにまた、溝の下部のキャパシタからコンタクトをと
る構造になっているため、製造]二程か複雑である。
Furthermore, since the structure is such that contact is made from the capacitor at the bottom of the groove, manufacturing is more or less complicated.

このようにして形成された各トランジスタについて、閾
値電圧を、特性値のデータとして調べた結果を第8図に
示す。ここで横軸は閾値電圧、縦軸は素子数である。こ
の図から、閾値電圧0,75Vを中心にして±0.15
Vの範囲に幅広くばらついて分布していることがわかる
FIG. 8 shows the results of examining the threshold voltage of each transistor formed in this manner as characteristic value data. Here, the horizontal axis is the threshold voltage, and the vertical axis is the number of elements. From this figure, it can be seen that ±0.15V is centered around the threshold voltage of 0.75V.
It can be seen that there is a wide variation in distribution within the range of V.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように、従来提案されている、溝にキャパシタと
MOSトランジスタを縦積みして形成するセル構造では
、クロストークの問題あるいはα線の照射によるソフト
エラーの発生という問題をはじめとし、素子特性にばら
つきが生しやすいなとの問題があり、これらか高集積化
を阻む大きな問題となっていた。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventionally proposed cell structure in which capacitors and MOS transistors are vertically stacked in a trench, there is a problem of crosstalk or soft errors caused by alpha ray irradiation. In addition to the problem of generation, variations in device characteristics tend to occur, and these have become major problems that hinder high integration.

本発明は、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
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a DRAM that is easy to manufacture and has high reliability.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) そこで本発明では、MOSFETの上にキャノくシタを
積層して形成した積層型DRAMにおいて、このMOS
FETは、半導体基板表面に形成された第1の導電型の
拡散層をソースまたはドレインの一方とし、該拡散層表
面に成長せしめられた第2の導電型の半導体層をチャネ
ル層とし、このチャネル層の少なくとも側面にゲート絶
縁膜およびゲート電極を形成し、この上層に該チャネル
層に接触するようにソースまたはドレインの他の一方を
形成し、さらにこの上層にこれをキャパシタの下部電極
とするキャパシタを形成するようにしている。
(Means for Solving the Problems) Therefore, in the present invention, in a stacked DRAM formed by stacking a canister on top of a MOSFET, this MOS
In an FET, a first conductivity type diffusion layer formed on the surface of a semiconductor substrate serves as either a source or a drain, a second conductivity type semiconductor layer grown on the surface of the diffusion layer serves as a channel layer, and this channel A capacitor, in which a gate insulating film and a gate electrode are formed on at least the side surfaces of the layer, the other one of the source or the drain is formed in the upper layer so as to be in contact with the channel layer, and the lower electrode of the capacitor is formed in the upper layer. We are trying to form a

望ましくは、前記ゲート電極をチャネル層の側面から上
面にかかるように形成し、このF層に形成されるソース
またはドレインの他の一方か、該チャネル層に接触する
とともに層間絶縁膜を介してこのゲート電極の上面にか
かるように形成する。
Preferably, the gate electrode is formed so as to extend from the side surface to the top surface of the channel layer, and the other one of the source and drain formed in the F layer is in contact with the channel layer and is connected to the channel layer through an interlayer insulating film. It is formed so as to cover the upper surface of the gate electrode.

また本発明の方法では、第1の導電型の半導体基板表面
に選択的に不純物拡散を行いソース領域となる第2の導
電型の拡散層を形成したのち、前この拡散層表面にエピ
タキシャル成長法により選択的にシリコン層を形成し再
結晶化を行いチャネル領域としての単結晶シリコン層を
形成するようにしている。
Furthermore, in the method of the present invention, after selectively impurity diffusion is performed on the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type to form a diffusion layer of a second conductivity type that will become a source region, the surface of this diffusion layer is first epitaxially grown. A silicon layer is selectively formed and recrystallized to form a single crystal silicon layer as a channel region.

(作用) 本発明のDRAMのメモリセル構造では、スイッチング
トランジスタとしてのMOSFETのチャネルか基板上
に突出した構造をなしており、隣接ビットあるいは他の
素子とのクロストークの発生はほとんと皆無となる。
(Function) In the memory cell structure of the DRAM of the present invention, the channel of the MOSFET as a switching transistor has a structure that protrudes above the substrate, and there is almost no occurrence of crosstalk with adjacent bits or other elements. .

従って、必すしも素子分離を行う必要はないため、特に
高集積化に適した構造であるということができる。
Therefore, since it is not necessarily necessary to perform element isolation, it can be said that the structure is particularly suitable for high integration.

また、MOSFETか縦型であるため、占有面積が大幅
に低減されるうえ、チャネルが選択成長によって形成さ
れた領域から構成されているため、寸法精度を高精度に
維持することかできる。
Furthermore, since the MOSFET is a vertical type, the occupied area is significantly reduced, and since the channel is formed from a region formed by selective growth, it is possible to maintain high dimensional accuracy.

またチャネル長は選択成長によって形成゛される単結晶
シリコン層の厚さとこの層の上面での電極までの距離で
きまるか、いずれも高精度に制御可能であるため、素子
特性のばらつきを大幅に低減することかできる。
In addition, the channel length is determined by the thickness of the single-crystal silicon layer formed by selective growth and the distance to the electrode on the top surface of this layer, and since both can be controlled with high precision, variations in device characteristics can be greatly reduced. It can be reduced.

さらにまた、チャネルの形成に固相成長を用いているた
め、下層の半導体素子領域に格段の熱履歴を与えること
なく形成することができる。
Furthermore, since solid phase growth is used to form the channel, it can be formed without imparting significant thermal history to the underlying semiconductor element region.

加えて、キャパシタがMOSFETのドレイン領域を、
チャネル領域からゲート電極の側面を通りゲート電極の
上面にいたるように、段差上に形成することにより、ゲ
ート電極の段差を利用して、表面積を大きくとることが
でき、キャパシタ容量を増大させることができる。これ
は、微細化が進み、垂直方向のキャパシタ面積がキャパ
シタ容量に大きく寄与するようになったとき、特に有効
な構造であるということができる。
In addition, the capacitor connects the drain region of the MOSFET,
By forming the capacitor on the step from the channel region through the side surface of the gate electrode to the top surface of the gate electrode, it is possible to take advantage of the step of the gate electrode to increase the surface area and increase the capacitance of the capacitor. can. This can be said to be a particularly effective structure when miniaturization progresses and the capacitor area in the vertical direction makes a large contribution to the capacitor capacity.

また、本発明の方法によれば、チャネル領域がソース領
域に自己整合的に形成されるため、マスク合わせ工程が
低減され、容易に微細で高精度のDRAMを形成するこ
とかできる。
Further, according to the method of the present invention, since the channel region is formed in a self-aligned manner with the source region, the mask alignment process is reduced, and a fine and highly accurate DRAM can be easily formed.

(実施例) 以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図(a)は、それぞれ本発明の一実施例のDRAM
の2ビット分を示す斜視図、第1−図(b)は同DRA
Mの平面図、第2図はその等価回路図である。
FIG. 1(a) shows a DRAM according to an embodiment of the present invention.
Figure 1 (b) is a perspective view showing 2 bits of the same DRA.
The plan view of M and FIG. 2 are its equivalent circuit diagrams.

このDRAMは、高抵抗のp型シリコン基板1内に形成
されたソース領域としてのn+拡散層2のみを基板内に
形成し、チャネル領域3およびドレインを基板表面に形
成してなるMOSFETとこのドレインを下部電極とし
キャパシタ絶縁膜および上部電極を積層して形成された
キャパシタとから構成されている。
This DRAM is a MOSFET in which only an n+ diffusion layer 2 as a source region is formed in a high-resistance p-type silicon substrate 1, and a channel region 3 and a drain are formed on the surface of the substrate. A capacitor is formed by stacking a capacitor insulating film and an upper electrode, with the capacitor serving as a lower electrode.

このMOSFETは、高抵抗のp型シリコン基板1内に
形成されたn型ソース領域としての不純物濃度例えば3
X10”cm−3程度を含み、深さ0゜3〜05μmの
n中波散層2と、この上層に選択的に形成された膜厚]
、0pIIlp型不純物濃度3×1.016cm−3の
チャネル領域としてのp型車結晶シリコン層3と、基板
表面からこのn型単結晶シリコン層の側面を越えて上面
の一部まで覆うように形成された膜厚320人の酸化シ
リコン膜からなるゲート絶縁膜5とこの上層に形成され
た膜厚3250人の多結晶シリコン膜からなるゲート電
極6と、この上層に形成され、n型単結晶2932層3
に接触してゲート電極6上を覆うように形成された膜厚
0.5μm不純物濃度3.2×1020CI11″′3
のドレイン領域としてのn中型多結晶シリコン層4とか
ら構成されている。なお、ゲート電極6とドレイン層と
してのn中型多結晶シリコン層4との間には層間絶縁膜
7としての酸化シリコン膜が介在せしめられている。さ
らに前述した拡散層5はビット線であり、第1図(a)
の紙面の手前または紙面の裏側にのびて引き出し部が設
けられている。
This MOSFET has an impurity concentration of, for example, 3 as an n-type source region formed in a high-resistance p-type silicon substrate 1.
n medium scattering layer 2 with a depth of 0°3 to 05 μm and a film thickness selectively formed on this upper layer]
, 0pIIl p-type impurity concentration 3 x 1.016 cm-3 as a channel region, and a p-type monocrystalline silicon layer 3 formed from the substrate surface to cover a part of the top surface of this n-type single crystal silicon layer beyond the side surfaces. A gate insulating film 5 made of a silicon oxide film with a thickness of 320 nm and a gate electrode 6 made of a polycrystalline silicon film with a thickness of 3250 nm formed on this layer, and an n-type single crystal 2932 nm formed on this upper layer. layer 3
A film with a thickness of 0.5 μm and an impurity concentration of 3.2×1020 CI11″′3 was formed so as to be in contact with and cover the gate electrode 6.
and an n-medium polycrystalline silicon layer 4 as a drain region. Note that a silicon oxide film as an interlayer insulating film 7 is interposed between the gate electrode 6 and the n medium polycrystalline silicon layer 4 as a drain layer. Furthermore, the above-mentioned diffusion layer 5 is a bit line, as shown in FIG. 1(a).
A drawer section is provided extending from the front of the page or the back side of the page.

そしてキャパシタは、ドレイン層としてのn+型多結晶
シリコン層4を下部電極とし、これと例えば多結晶シリ
コン層からなる上部電極9とによって、膜厚150Aの
酸化シリコン膜からなるキャパシタ絶縁膜8を形成して
なるものである。
The capacitor uses an n+ type polycrystalline silicon layer 4 as a drain layer as a lower electrode, and a capacitor insulating film 8 made of a silicon oxide film with a thickness of 150 Å is formed by this and an upper electrode 9 made of, for example, a polycrystalline silicon layer. This is what happens.

そして、前記MO5FETのソース領域(拡散層5)に
コンタクトするように、多結晶シリコン膜またはアルミ
ニウム膜等によるビット線(図示せず)が配設されてい
る。また、前記MOSFETのゲート電極部にも多結晶
シリコン膜またはAJ膜等によるワード線(図示せず)
が配設されている。
A bit line (not shown) made of a polycrystalline silicon film, an aluminum film, or the like is provided so as to be in contact with the source region (diffusion layer 5) of the MO5FET. In addition, a word line (not shown) made of a polycrystalline silicon film or an AJ film is also provided at the gate electrode portion of the MOSFET.
is installed.

次に、このDRAMの製造方法について説明する。Next, a method for manufacturing this DRAM will be explained.

第3図(a)乃至第3図(h)は、このセルの製造工程
を示す斜視図である。
FIGS. 3(a) to 3(h) are perspective views showing the manufacturing process of this cell.

まず、第3図(a)に示すようにCVD法により比抵抗
5Ωcm程度のp型シリコン基板1表面に膜厚5.2μ
mの酸化シリコン3]を堆積し、フォトリソ法により、
これをパターニングし、深さ5μm、開口部1.OXl
、I)μI+12の開口32を形成する。
First, as shown in FIG. 3(a), a film with a thickness of 5.2 μm was deposited on the surface of a p-type silicon substrate 1 with a specific resistance of about 5 Ωcm using the CVD method.
m silicon oxide 3] was deposited, and by photolithography,
This was patterned to a depth of 5 μm and an opening of 1. OXl
, I) forming an opening 32 of μI+12;

そしてこの酸化シリコン膜31をマスクとして加速電圧
70KV、  ドース量5X1015cm−2でヒ素イ
オンをイオン注入し、この開口部32内にソースとなる
不純物拡散層2を形成する。
Using this silicon oxide film 31 as a mask, arsenic ions are implanted at an acceleration voltage of 70 KV and a dose of 5.times.10@15 cm@-2 to form an impurity diffusion layer 2 serving as a source within this opening 32.

次に、第3図(c)に示すように、前記開口部32内に
露呈する不純物拡散層2上に選択的に膜厚1.0μmの
p型アモルファスシリコン層を成長させ、これを固相成
長法によって、再結晶化しp型車結晶シリコン層3を形
成する。このときの成長条件はジシランガスを反応性ガ
スとし、堆積温度580℃とし、単結晶化のためのアニ
ール条件はN2雰囲気で600℃とした。
Next, as shown in FIG. 3(c), a p-type amorphous silicon layer with a thickness of 1.0 μm is selectively grown on the impurity diffusion layer 2 exposed in the opening 32, and this is formed into a solid phase. A p-type crystalline silicon layer 3 is formed by recrystallization using a growth method. The growth conditions at this time were disilane gas as a reactive gas, a deposition temperature of 580° C., and annealing conditions for single crystallization at 600° C. in an N2 atmosphere.

続いて、第3図(d)に示すように、緩衝弗酸を用いて
前記酸化シリコン膜31をエツチング除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 3(d), the silicon oxide film 31 is removed by etching using buffered hydrofluoric acid.

この後、第3図(e)に示すように、850℃て熱酸化
を行い基板表面に98人の酸化シリコン5nを形成する
Thereafter, as shown in FIG. 3(e), thermal oxidation is performed at 850° C. to form 98 silicon oxides 5n on the substrate surface.

そしてさらにこの上層にCVD法によりゲート電極とな
る膜厚3250μmのドープド多結晶シリコン層を堆積
し、フォトリソエツチングにより、パターニングを行い
、第3図(r)に示すように、ゲート電極6およびゲー
ト絶縁膜5を形成する。
Further, a doped polycrystalline silicon layer with a thickness of 3250 μm, which will become the gate electrode, is deposited on this upper layer by the CVD method, and patterned by photolithography to form the gate electrode 6 and the gate insulator, as shown in FIG. 3(r). A film 5 is formed.

ここで多結晶シリコン層は反応性ガス中にフォスヒンな
どの不純物を添加しておき、成長と同時にn生型にドー
プされるように形成する。
Here, the polycrystalline silicon layer is formed by adding an impurity such as phosphine to a reactive gas so that it is doped to an n-type at the same time as it grows.

そして、第3図(g)に示すように、再び850’C8
0分の熱酸化を行い、全面エツチングを行い、p型土結
晶シリコン層3表面を露呈せしめる。ここでゲート電極
を構成するn十多結晶シリコン層は、高濃度にドープさ
れているため単結晶シリコン層3に比べ酸化速度か大幅
に大きく、厚い膜が形成される。従って、全面エツチン
グを行い、単結晶シリコン層3の表面を露呈させたとき
には、ゲート電極の上面および側面には十分な厚さ(3
25人)の酸化シリコン膜か残留している。
Then, as shown in Figure 3(g), 850'C8
Thermal oxidation is performed for 0 minutes, and the entire surface is etched to expose the surface of the p-type earth crystal silicon layer 3. Since the n-polycrystalline silicon layer constituting the gate electrode is highly doped, the oxidation rate is significantly higher than that of the single-crystalline silicon layer 3, and a thick film is formed. Therefore, when the entire surface is etched to expose the surface of the single crystal silicon layer 3, the upper and side surfaces of the gate electrode have a sufficient thickness (3
25 people) remains.

この後、第3図(h)に示すように、浅くイオン注入を
行い単結晶シリコン層3表面をn+にしたのち、CVD
法によりn−型多結晶シリコン層4を堆積し、フォトリ
ソエツチングにより、パターニングを行う。このn+型
多結晶シリコン層4は、ドレイン領域および下部電極を
かねる。このとき、このn串型多結晶シリコン層6は、
不純物濃度が例えばI X 10 ”Cm−’程度にな
るようにする。
After that, as shown in FIG. 3(h), shallow ion implantation is performed to make the surface of the single crystal silicon layer 3 n+, and then CVD
An n-type polycrystalline silicon layer 4 is deposited by a method and patterned by photolithography. This n+ type polycrystalline silicon layer 4 serves as a drain region and a lower electrode. At this time, this n-shaped polycrystalline silicon layer 6 is
The impurity concentration is set to, for example, about I x 10 "Cm-'.

そして、この上層に、約150人の窒化シリコン膜と酸
化シリコン膜の積層構造をなすキャパシタ絶縁膜8を形
成する。次に、この上層に多結晶シリコン膜からなる上
部電極9を埋め込む。具体的には、リン・トープの多結
晶シリコン膜を約600nm堆積し、これをCF4ガス
を含むRIE法によりエツチングして所望の形状にパタ
ーニングを行う。ここでキャパシタ絶縁膜としては、窒
化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層構造のほか、Ta
205等の金属酸化物膜や熱酸化膜、窒化シリコン膜な
との他これらの組み合わせを用いることもてきる。
Then, on this upper layer, a capacitor insulating film 8 having a laminated structure of about 150 silicon nitride films and silicon oxide films is formed. Next, an upper electrode 9 made of a polycrystalline silicon film is embedded in this upper layer. Specifically, a phosphorus-topped polycrystalline silicon film is deposited to a thickness of approximately 600 nm, and this is etched by an RIE method containing CF4 gas to pattern it into a desired shape. Here, as the capacitor insulating film, in addition to the laminated structure of silicon nitride film and silicon oxide film, Ta
In addition to a metal oxide film such as 205, a thermal oxide film, a silicon nitride film, a combination thereof may also be used.

このようにして、第1図に示したDRAMか完成する。In this way, the DRAM shown in FIG. 1 is completed.

このようにして形成された各トランジスタについて、閾
値電圧を、特性値のデータとして調べた結果を第4図に
示す。ここで横軸は閾値電圧、縦軸は素子数である。こ
の図から、閾値電圧0.7Vを中心にしてほとんとばら
つきはなく、第7図に示した従来例のトランジスタに比
べて素子特性のばらつきが大幅に改善されていることが
分かる。
FIG. 4 shows the results of examining the threshold voltage of each transistor formed in this manner as characteristic value data. Here, the horizontal axis is the threshold voltage, and the vertical axis is the number of elements. From this figure, it can be seen that there is almost no variation around the threshold voltage of 0.7V, and that the variation in device characteristics is significantly improved compared to the conventional transistor shown in FIG.

このようにして形成されたDRAMは、スイッチングト
ランジスタとしてのMOSFETのチャネルか基板上に
突出した構造をなしており、隣接ビットあるいは他の素
子とのクロストークの発生はほとんと皆無となる。
The DRAM thus formed has a structure in which the channel of the MOSFET as a switching transistor protrudes above the substrate, and there is almost no crosstalk with adjacent bits or other elements.

また、MOSFETが縦型であるため、占有面積が大幅
に低減されるうえ、チャネルが選択成長によって形成さ
れた領域から構成されているため、寸法精度を高精度に
維持することができる。
Further, since the MOSFET is vertical, the occupied area is significantly reduced, and since the channel is formed from a region formed by selective growth, high dimensional accuracy can be maintained.

さらに、キャパシタがMOSFETのドレイン領域を、
下部電極とし、MOSFET上に形成されているのみな
らす、このドレイン領域は、チャネル領域からゲート電
極の側面を通りゲート電極の上面にいたるように、段差
上に形成されている。
Furthermore, the capacitor connects the drain region of the MOSFET,
This drain region, which serves as a lower electrode and is formed on the MOSFET, is formed on a step so as to extend from the channel region through the side surface of the gate electrode to the upper surface of the gate electrode.

このため、ゲート電極の段差を利用して、表面積を大き
くとることかでき、キャパシタ容量を増大させることか
できる。これは、特に微細化に適した構造であるという
ことかできる。
Therefore, by utilizing the step of the gate electrode, the surface area can be increased, and the capacitance of the capacitor can be increased. This can be said to be a structure particularly suitable for miniaturization.

またチャネル長は選択成長によって形成される単結晶シ
リコン層の厚さとこの層の上面での電極までの距離でき
まるが、いずれも高精度に制御可能であるため、素子特
性のばらつきを大幅に低減することができる。
In addition, the channel length is determined by the thickness of the single-crystal silicon layer formed by selective growth and the distance to the electrode on the top surface of this layer, both of which can be controlled with high precision, significantly reducing variations in device characteristics. can do.

さらには、素子分離領域が不要であるため、特に高集積
化に適した構造であるということができる。
Furthermore, since no element isolation region is required, it can be said that the structure is particularly suitable for high integration.

加えて、チャネルの形成に固相成長を用いているため、
下層の半導体素子領域に格段の熱履歴を与えることなく
形成することができる。
In addition, since solid-phase growth is used to form the channel,
It can be formed without imparting significant thermal history to the underlying semiconductor element region.

なお、前記実施例では、同相成長によってチャネルを選
択的に形成したか、選択CVD、レーザアニール等地の
方法を用いるようにしても良い。
In the above embodiments, the channels were selectively formed by in-phase growth, or selective CVD, laser annealing, or other methods may be used.

また、実施例では述べていないが他の素子とも容易に集
積化することができる。
Further, although not described in the embodiments, it can be easily integrated with other elements.

さらにまた、前記実施例では、素子分離領域を形成しな
かったか、本発明の他の実施例として、第5図に示すよ
うに、LOCO5法等によって形成したフィールド絶縁
膜20で囲まれた領域に、ジシラン等を反応性ガスとし
てを用いた選択cvD法等を用いて同様にエピタキシャ
ル成長層を形成し、DRAMを形成するようにしてもよ
い。
Furthermore, in the embodiment described above, no element isolation region was formed, or as another embodiment of the present invention, as shown in FIG. A DRAM may be formed by similarly forming an epitaxial growth layer using a selective CVD method using , disilane, or the like as a reactive gas.

この場合は、素子分離領域の分たけ、やや占有面積の増
大が免れないが、素子分離は完全となる。
In this case, the element isolation region is divided and the occupied area is inevitably increased slightly, but the element isolation is complete.

さらにまた、前記実施例では、チャネルを形成する単結
晶シリコン層3の側面がら上面の一部にかかるようにゲ
ート電極を形成したが、第6図に示すように、単結晶シ
リコン層3の側面にのみゲート電極が形成されているよ
うにし、上面のほぼすべてをドレイン領域が占めるよう
にしても良い。
Furthermore, in the above embodiment, the gate electrode was formed so as to cover a part of the upper surface of the single crystal silicon layer 3 forming the channel, but as shown in FIG. The gate electrode may be formed only on the top surface, and the drain region may occupy almost the entire top surface.

これによりさらなる高集積化をはかる事が可能である。This makes it possible to achieve even higher integration.

加えて、前記実施例では、nチャネル型のFETを持つ
DRAMについて説明したが、pチャネル型のFETを
持つDRAMについても適用可能であることはいうまで
もない。
In addition, in the embodiment described above, a DRAM having an n-channel type FET has been described, but it goes without saying that the present invention is also applicable to a DRAM having a p-channel type FET.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以」二述べたように本発明によれば、半導体基板表面に
形成された第1の導電型の拡散層をソースまたはドレイ
ンの一方とし、該拡散層表面に成長せしめられた第2の
導電型の半導体層をチャネル層とし、このチャネル層の
少なくとも側面にゲト絶縁膜およびゲート電極を形成し
、この上層に該チャネル層に接触するようにソースまた
はドレインの他の一方を形成し、さらにこの上層にこれ
をキャパシタの下部電極とするキャパシタを形成するよ
うにしているため、隣接ビットあるいは他の素子とのク
ロストークの発生はほとんと皆無となるうえ、素子特性
のばらつきを大幅に低減することができ、高度な微細化
が可能となる。
As described above, according to the present invention, a first conductivity type diffusion layer formed on the surface of a semiconductor substrate is used as either a source or a drain, and a second conductivity type diffusion layer grown on the surface of the semiconductor substrate is used as either a source or a drain. The semiconductor layer of is used as a channel layer, a gate insulating film and a gate electrode are formed on at least the side surfaces of this channel layer, the other one of a source or a drain is formed on this upper layer so as to be in contact with the channel layer, and further, this upper layer. Since a capacitor is formed using this as the lower electrode of the capacitor, there is almost no crosstalk with adjacent bits or other elements, and variations in element characteristics can be significantly reduced. This makes it possible to achieve a high degree of miniaturization.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例のDRAMを示す図、第2図は同
DRAMの等価回路図、第3図(a)乃至第3図(h)
は同DRAMの製造工程図、第4図は同D RA Mの
特性のばらつきを測定した結果を示す図、第5図および
第6図は本発明の他の実施例を示す図、第7図は従来例
のDRAMを示す図、第8図は従来例のD RA Mの
特性のばらつきを測定した結果を示す図である。 1・・・p型シリコン基板、2・・・n中波散層(ソス
領域)、3・・p型シリコン層(チャネル賄域)4・・
・n十多結晶シリコン層(ドレイン/キャパシタ電極)
、5・・・ケート絶縁膜、6・ケート絶縁膜、7・・・
層間絶縁膜、8・・キャパシタ絶縁膜、9・・・キャパ
シタ電極、2o・・フィールド絶縁膜、31・・酸化シ
リコン膜、32・・・開口。
FIG. 1 is a diagram showing a DRAM according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the same DRAM, and FIGS. 3(a) to 3(h)
4 is a diagram showing the manufacturing process of the DRAM, FIG. 4 is a diagram showing the results of measuring variations in characteristics of the DRAM, FIGS. 5 and 6 are diagrams showing other embodiments of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a conventional DRAM, and FIG. 8 is a diagram showing the results of measuring variations in characteristics of the conventional DRAM. 1...p-type silicon substrate, 2...n medium scattering layer (SOS region), 3...p-type silicon layer (channel covering area) 4...
・n polycrystalline silicon layer (drain/capacitor electrode)
, 5... Kate insulating film, 6... Kate insulating film, 7...
Interlayer insulating film, 8... Capacitor insulating film, 9... Capacitor electrode, 2o... Field insulating film, 31... Silicon oxide film, 32... Opening.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板表面に形成された第1の導電型の拡散
層からなるソース領域と、 前記拡散層表面に成長せしめられた第2の 導電型の半導体層からなるチャネル層と、 前記チャネル層の少なくとも側面を覆うよ うに形成されたゲート絶縁膜およびゲート電極と、前記
チャネル層の上面に接触するように形 成されたドレイン領域と具備したMOSFETと、前記
MOSFETのドレイン領域をキャパ シタの下部電極とし、この上に順次積層されたキャパシ
タ絶縁膜および上部電極とからなるキャパシタと を具備したことを特徴とする半導体記憶装 置。
(1) a source region made of a first conductivity type diffusion layer formed on the surface of the semiconductor substrate; a channel layer made of a second conductivity type semiconductor layer grown on the surface of the diffusion layer; and the channel layer. A MOSFET comprising a gate insulating film and a gate electrode formed to cover at least side surfaces of the channel layer, and a drain region formed to be in contact with an upper surface of the channel layer, and the drain region of the MOSFET is used as a lower electrode of a capacitor. , a capacitor comprising a capacitor insulating film and an upper electrode sequentially laminated thereon.
(2)前記ゲート電極はチャネル層の側面から上面にか
かるように形成されており、 前記ドレイン領域は、前記チャネル層に接 触するとともに層間絶縁膜を介してこのゲート電極の上
面にかかるように形成されていることを特徴とする請求
項(1)に記載の半導体記憶装置。
(2) The gate electrode is formed to extend from the side surface to the upper surface of the channel layer, and the drain region is formed to be in contact with the channel layer and to extend over the upper surface of the gate electrode via an interlayer insulating film. The semiconductor memory device according to claim 1, characterized in that:
(3)第1の導電型の半導体基板表面に選択的に不純物
拡散を行いソース領域となる第2の導電型の拡散層を形
成する拡散工程と、 前記拡散層表面にエピタキシャル成長法に より選択的にシリコン層を形成し再結晶化を行いチャネ
ル領域としての単結晶シリコン層を形成するチャネル領
域形成工程と、 前記単結晶シリコン層表面を酸化し、酸化 シリコン膜を形成した後、多結晶シリコン層を形成し、
これらをパターニングしてゲート絶縁膜およびゲート電
極を形成する工程と、 表面酸化を行ったのち、全面エッチングに より、前記チャネル領域の表面を露呈せしめるとともに
、前記ゲート電極の周りに酸化シリコン膜を残留せしめ
る層間絶縁膜形成工程と、 露呈せしめられた前記チャネル領域に接触 するようにドレイン領域を構成する多結晶シリコン層を
形成するドレイン領域形成工程と、 前記ドレイン領域の上層にキャパシタ絶縁 膜および上部電極を形成しキャパシタを形成するキャパ
シタ形成工程とを含むようにしたことを特徴とする半導
体記憶装置の製造方法。
(3) a diffusion step of selectively diffusing impurities into the surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type to form a diffusion layer of the second conductivity type that will become a source region; and selectively diffusing impurities onto the surface of the diffusion layer by epitaxial growth. a channel region forming step in which a silicon layer is formed and recrystallized to form a single crystal silicon layer as a channel region; and after the surface of the single crystal silicon layer is oxidized to form a silicon oxide film, a polycrystalline silicon layer is formed. form,
After patterning these to form a gate insulating film and a gate electrode, and performing surface oxidation, the entire surface is etched to expose the surface of the channel region and leave a silicon oxide film around the gate electrode. an interlayer insulating film forming step, a drain region forming step of forming a polycrystalline silicon layer constituting a drain region in contact with the exposed channel region, and forming a capacitor insulating film and an upper electrode in an upper layer of the drain region. 1. A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising: a capacitor forming step of forming a capacitor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06260610A (en) * 1993-03-02 1994-09-16 Toshiba Corp Semiconductor memory device and manufacturing method thereof
JP2016105457A (en) * 2014-11-19 2016-06-09 株式会社日立国際電気 Three-dimensional flash memory, dynamic random access memory, semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, substrate processing device, gas-supply system and program
US9540728B2 (en) 2014-11-19 2017-01-10 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus, apparatus for manufacturing semiconductor device, and gas supply system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06260610A (en) * 1993-03-02 1994-09-16 Toshiba Corp Semiconductor memory device and manufacturing method thereof
JP2016105457A (en) * 2014-11-19 2016-06-09 株式会社日立国際電気 Three-dimensional flash memory, dynamic random access memory, semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, substrate processing device, gas-supply system and program
US9540728B2 (en) 2014-11-19 2017-01-10 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus, apparatus for manufacturing semiconductor device, and gas supply system
US9691609B2 (en) 2014-11-19 2017-06-27 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
US9941119B2 (en) 2014-11-19 2018-04-10 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of forming silicon layer in manufacturing semiconductor device and recording medium

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