JPH0797626B2 - Mis型半導体記憶装置 - Google Patents

Mis型半導体記憶装置

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JPH0797626B2
JPH0797626B2 JP62274725A JP27472587A JPH0797626B2 JP H0797626 B2 JPH0797626 B2 JP H0797626B2 JP 62274725 A JP62274725 A JP 62274725A JP 27472587 A JP27472587 A JP 27472587A JP H0797626 B2 JPH0797626 B2 JP H0797626B2
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/39DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench
    • H10B12/395DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench the transistor being vertical
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • 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 Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一つのMIS型トランジスタと一つの容量とでメ
モリセルを構成するMIS型半導体記憶装置に関し、特に
メモリセルの微細化を図った半導体記憶装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、一つのMIS型トランジスタと溝内部に形成された
一つの容量とで構成されたメモリセルとして第4図の構
造のものが知られている。
この例では、P型半導体基板20の上にフィールド酸化膜
21を形成して素子活性領域を画成し、この素子活性領域
にゲート酸化膜22及び溝を形成し、この溝内部に容量絶
縁膜23を形成するとともに容量部電極24を形成して容量
を構成している。また、前記素子活性領域にはトランジ
スタのゲート絶縁膜及びワード線となるべきゲート電極
25を形成し、さらにMISトランジスタのソース・ドレイ
ン26を形成してMIS型トランジスタを構成している。そ
して、層間絶縁膜27を形成し、この絶縁膜27上に前記ソ
ース26とコンタクトをとったビット線28を形成してメモ
リセルを構成している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のMIS型半導体記憶装置では、半導体基板2
0上に多結晶シリコン等からなる容量部電極24,メモリセ
ルのワード線としてのゲート電極25,更にメモリセルの
ビット線28の配線のパターニングを行う必要がある。こ
のため、これらの配線が半導体基板の表面上に存在する
と、特に容量部電極24やゲート電極25を形成するための
領域が必要とされ、この領域に相当する占有面積が必要
となる。このため、メモリセルの高集積化を目的として
メモリセルを縮小する場合に、これらの占有面積の確保
が障害になり、高容量の記憶装置を構成することが困難
になる。
本発明は、メモリセルの微細化を可能にして高容量の記
憶装置を構成することを可能にしたMIS型半導体記憶装
置を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のMIS型半導体記憶装置は、一導電型の半導体基
板上に形成された反対導電型の第1の半導体層と、この
第1の半導体層の上に形成され半導体基板と同導電型の
第2の半導体層と、第2の半導体層の上に形成され、第
2の半導体層より低い不純物濃度を有する第3の半導体
層を有し、第3の半導体層の表面上にMISトランジスタ
を形成する一方、その表面から第1の半導体層にまで到
達される溝を形成し、この溝内面に形成した絶縁膜と溝
内に充填した導電部材と第3の半導体層とで容量部を形
成し、かつこの導電部材を溝底面において第1の半導体
層に電気接続し、かつこの第1の半導体層を容量部のコ
モン電極とした構成としている。
また、MISトランジスタのゲート電極を容量部電極の上
部溝内に埋設した構成としてもよい。
〔実施例〕
次に、本発明を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例の縦断面図である。第1
図において、P型半導体基板1上にN型不純物拡散層2,
高濃度P型不純物拡散層3およびP型不純物拡散層(エ
ピタキシャル層)4を順次形成した上で、フィールド酸
化膜5により素子活性領域を画成している。そして、こ
の素子活性領域内にはゲート酸化膜6及び溝を形成して
その側面に容量絶縁膜8を、また底面において前記N型
不純物拡散層2に接続される容量部電極7を形成してい
る。この容量部電極7は半導体基板の表面上には突出さ
れてはいない。また、N型不純物拡散層2は素子活性領
域の他の箇所に設けた他の容量部電極7Aを通して容量部
引出し電極9に接続される。また、容量部電極7の隣接
位置にはワード線としてのゲート電極10と、N型ソース
・ドレイン11からなるMIS型電界効果トランジスタを構
成している。更に、これらの上に層間絶縁膜12を形成し
てビット線13を形成している。
次に、第1図の構造の製造方法を第2図(a)乃至第2
図(e)に示す断面図により工程を追って説明する。
先ず、第2図(a)のように、P型半導体基板1にイオ
ン打込み法により、リン等の不純物を1×1015/cm2程度
でドーピングした後、1100℃〜1200℃の熱処理を行い半
導体表面より3〜4μm程度の深さを持つN型不純物拡
散層2を形成する。更に前記N型拡散層2の上にイオン
打込み法によりボロン等P型不純物を5×1015〜1×10
16/cm2程度打込み、高濃度P型不純物拡散層3を0.5μ
m程度の深さで形成する。
次に、第2図(b)のように、高濃度P型不純物拡散層
3の上に4Ω・cm程度の比抵抗を持つP型エピタキシャ
ル層4を4〜5μm程度の厚さで形成する。
次いで、第2図(c)のように、選択酸化法を用いて素
子間分離領域に6000〜8000Åのフィールド酸化膜5を形
成し、また活性素子領域には500〜1000Åのゲート酸化
膜6を形成する。そして、活性素子領域の一部及び素子
活性領域に隣り合う他の領域に夫々前記N型不純物拡散
層2へ到達する溝を5〜6μm程度の深さで形成し、か
つ酸化処理して溝内面を含む領域に容量絶縁膜8を形成
する。
次に、第2図(d)の如く前記容量絶縁膜8の上に溝最
小寸法の1/4以下の膜厚で多結晶シリコン7aを付着さ
せ、反応性イオンエッチング法により溝底面の多結晶シ
リコン7aと容量絶縁膜8を溝側壁に付着した多結晶シリ
コンをそのままにした状態で除去する。
次いで、第2図(e)のように溝内部を多結晶シリコン
等で完全に埋込み、容量部電極7を形成する。
しかる後、第1図に示したように、メモリセルのワード
線となるべきゲート電極10,層間絶縁膜12,トランジスタ
のソース・ドレイン11及びビット線13を形成し、メモリ
セルを構成する。
この実施例によれば、容量部電極7は底面7′において
N型不純物拡散層2に電気接続され、この拡散層2を介
して他のメモリセルの容量部電極に電気接続される。ま
た、このN型不純物拡散層2は他の箇所に形成した他の
容量部電極7Aに電気接続され、この容量部電極7Aの上部
に設けた容量部引出し電極9を介して外部に引き出され
る。したがって、容量部電極7を構成する多結晶シリコ
ンが基板上に存在させることはなく、この部分の占有面
積を低減でき、メモリセルの占有面積を低減してその微
細化を達成できる。
第3図は本発明の第2の実施例の断面図である。本実施
例では、第1の実施例の容量部電極7の上面を凹ませ、
絶縁膜を形成した上でここにトランジスタのゲート電極
10Aを形成し、容量部側壁に形成した絶縁膜をゲート絶
縁膜としてMISトランジスタを構成している。この実施
例では第1の実施例のようにゲート電極を基板上に形成
する必要がないため、1メモリセルの占有面積を更に低
減できるという利点がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、MIS型半導体記憶層のメ
モリセルを構成する容量部を、表面から反対導電型半導
体層にまで到達される溝内面に形成した絶縁膜と溝内に
充填した導電部材とで構成し、かつこの導電部材を溝底
面において反対導電型の半導体層に電気接続しているの
で、容量部電極、更にはゲート電極等の基板上部に存在
する配線層を減らし、メモリセルを微細化しかつ記憶容
量を増大できる効果がある。
また、本発明では、容量部においては、MISトランジス
タと接続される容量部電極は第3の半導体層における溝
の外壁となるため、第1の半導体層に接続される溝内の
導電部材からなる対向電極の電位を前記容量部電極より
も高く設定することで、表面反転層を形成して電荷蓄積
が可能となる。更に、この容量部電極と対向電極に接続
される第1の半導体層との間には、不純物濃度が相対的
に高い第2の半導体層が存在しているため、両電極はこ
の第2の半導体層によって分離される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の断面図、第2図(a)
乃至第2図(e)は第1の実施例の製造方法を工程順に
示す断面図、第3図は第2の実施例の断面図、第4図は
従来の一例の断面図である。 1……P形半導体基板、2……N型不純物拡散層、3…
…高濃度P型不純物拡散層、4……P型不純物拡散層
(エピタキシャル層)、5……フィールド酸化膜、6…
…ゲート酸化膜、7,7A……容量部電極、8……容量絶縁
膜、9……容量部引出し電極、10,10A……ゲート電極
(ワード線)、11……ソース・ドレイン、12……層間絶
縁膜、13……ビット線、20……P型半導体基板、21……
フィールド酸化膜、22……ゲート酸化膜、23……容量絶
縁膜、24……容量部電極、25……ゲート電極、26……ソ
ース・ドレイン、27……層間絶縁膜、28……ビット線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MISトランジスタと1容量部よりメモリセ
    ルを構成してなるMIS型半導体記憶装置において、一導
    電型の半導体基板上に形成された反対導電型の第1の半
    導体層と、前記第1の半導体層の上に形成され前記半導
    体基板と同導電型の第2の半導体層と、前記第2の半導
    体層の上に形成され、前記第2の半導体層より低い不純
    物濃度を有する第3の半導体層を有し、前記第3の半導
    体層の表面上にMISトランジスタを形成する一方、その
    表面から前記第1の半導体層にまで到達される溝を形成
    し、この溝内面に形成した絶縁膜と溝内に充填した導電
    部材と前記第3の半導体層とで容量部を形成し、かつこ
    の導電部材を溝底面において前記第1の半導体層に電気
    接続し、かつこの第1の半導体層を前記容量部のコモン
    電極としたことを特徴とするMIS型半導体記憶装置。
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