JPH0888331A - Semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor memory device and manufacturing method thereofInfo
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- JPH0888331A JPH0888331A JP6221441A JP22144194A JPH0888331A JP H0888331 A JPH0888331 A JP H0888331A JP 6221441 A JP6221441 A JP 6221441A JP 22144194 A JP22144194 A JP 22144194A JP H0888331 A JPH0888331 A JP H0888331A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トランスファーゲートの特性に影響を与える
ことなく、寄生トランジスタによるリーク電流を抑制す
ることができるDRAMを提供すること。
【構成】 MOSトランジスタとトレンチキャパシタか
らなるメモリセルをマトリックス配置してなるDRAM
において、n型基板1上にpウェル2を形成した半導体
基板の表面にn+ 型のソース・ドレイン拡散層15を形
成して構成されたMOSトランジスタと、ソース拡散層
151 に隣接して基板に設けられたトレンチ3と、この
トレンチ3の上部を除いてトレンチ3の外周部に形成さ
れたn+ 型のプレート電極用拡散層8と、トレンチ3の
内部にキャパシタ絶縁膜9を介して埋め込み形成され、
ソース拡散層151 の一方に接続された蓄積電極10
と、ソース拡散層151 プレート電極用拡散層8との間
に設けられたp+ 型の反転防止用拡散層7とを備えたこ
とを特徴とする。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a DRAM capable of suppressing a leak current due to a parasitic transistor without affecting characteristics of a transfer gate. [Structure] DRAM in which memory cells including MOS transistors and trench capacitors are arranged in a matrix
In the above, a MOS transistor configured by forming an n + type source / drain diffusion layer 15 on the surface of a semiconductor substrate having a p well 2 formed on an n type substrate 1 and a substrate adjacent to the source diffusion layer 15 1. The trench 3 provided in the trench 3, the diffusion layer 8 for the n + type plate electrode formed on the outer peripheral portion of the trench 3 except for the upper portion of the trench 3, and the trench 3 embedded in the trench 3 via the capacitor insulating film 9. Formed,
Storage electrode 10 connected to one of the source diffusion layers 15 1
And a p + -type inversion prevention diffusion layer 7 provided between the source diffusion layer 15 1 and the plate electrode diffusion layer 8.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ダイナック型の半導体
記憶装置(DRAM)に係わり、特にメモリセル構造の
改良をはかった半導体記憶装置及びその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic semiconductor memory device (DRAM), and more particularly to a semiconductor memory device having an improved memory cell structure and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、基板に設けられたトレンチ内に蓄
積電極を形成し、基板をプレート電極とするMOSキャ
パシタを有するメモリセル構造が提案されている。図7
はこの種のメモリセル構造を示す断面図で、1はn型シ
リコン基板、2はpウェル、3はトレンチ、6は酸化
膜、8はn+ 型拡散層(プレート電極)、9はキャパシ
タ絶縁膜、10は蓄積電極、12はゲート電極、15は
ソース・ドレイン拡散層、16は接続電極を示してい
る。この構造では、トレンチ外周部を蓄積電極とするメ
モリセル構造に較べ、ジャンクション面積が小さいた
め、データの保持特性が良好でかつ、ソフトエラー耐性
の強いセルを実現できる。2. Description of the Related Art In recent years, a memory cell structure has been proposed in which a storage electrode is formed in a trench provided in a substrate and a MOS capacitor having the substrate as a plate electrode is provided. Figure 7
1 is an n-type silicon substrate, 2 is a p-well, 3 is a trench, 6 is an oxide film, 8 is an n + type diffusion layer (plate electrode), and 9 is capacitor insulation. A film, 10 is a storage electrode, 12 is a gate electrode, 15 is a source / drain diffusion layer, and 16 is a connection electrode. Since this structure has a smaller junction area than a memory cell structure in which the outer peripheral portion of the trench is used as a storage electrode, a cell having good data retention characteristics and strong soft error resistance can be realized.
【0003】ところが、この構造においては、MOSト
ランジスタのソース拡散層152 とプレート電極となる
n+ 型拡散層8が、トレンチ上部の酸化膜6を挟んで対
向する寄生トランジスタ構造ができてしまう。即ち、蓄
積電極10に高電位が書き込まれると、この寄生トラン
ジスタがONし、図中に矢印で示すようなリーク電流が
流れる可能性がある。このリーク電流が流れると、メモ
リセルのデータ保持特性が著しく劣化することになる。However, in this structure, a parasitic transistor structure is formed in which the source diffusion layer 15 2 of the MOS transistor and the n + type diffusion layer 8 serving as a plate electrode are opposed to each other with the oxide film 6 above the trench interposed therebetween. That is, when a high potential is written in the storage electrode 10, this parasitic transistor may be turned on and a leak current as indicated by an arrow in the drawing may flow. When this leak current flows, the data retention characteristic of the memory cell is significantly deteriorated.
【0004】そこで、この寄生トランジスタによるリー
ク電流の発生を防ぐために、次の2つのパラメータを制
御する方法が取られてきた。1つは、酸化膜6を厚膜化
することで、寄生トランジスタのしきい値を上げる方法
である。しかしながら、セルサイズの縮小に伴って、こ
の酸化膜も縮小せざるを得ない。また、厚膜化するとト
レンチ上部にストレスがかかり、結晶欠陥の原因にもな
ってしまう。Therefore, in order to prevent the leakage current from being generated by the parasitic transistor, a method of controlling the following two parameters has been taken. One is a method of increasing the threshold value of the parasitic transistor by thickening the oxide film 6. However, as the cell size shrinks, the oxide film also has to shrink. Further, if the film is thickened, stress is applied to the upper part of the trench, which may cause a crystal defect.
【0005】2つめは、pウェル2の濃度を上げること
で、寄生トランジスタのしきい値を上げる方法である。
しかしながら、pウェルの濃度を上げると、トランスフ
ァーゲートの基板バイアス効果が顕著になってくるた
め、メモリセルへの書き込み動作が困難になってしま
う。The second method is to increase the threshold value of the parasitic transistor by increasing the concentration of the p well 2.
However, when the concentration of the p well is increased, the substrate bias effect of the transfer gate becomes remarkable, so that the writing operation to the memory cell becomes difficult.
【0006】また、pウェル濃度が高い程、これに接す
るn+ 型拡散層152 からの接合リーク電流が増加する
ために、ポーズ特性が劣化してしまう。これらの問題を
避けるため、ジャンクション位置より深い所に、高加速
イオン注入を用いてチャネルストッパ層を形成する方法
も提案されているが、この場合もトランスファーゲート
下に高濃度層を形成するため、素子特性が劣化するおそ
れがあった。Further, as the p-well concentration is higher, the junction leakage current from the n + type diffusion layer 15 2 in contact with the p-well is increased, so that the pause characteristic is deteriorated. In order to avoid these problems, a method of forming a channel stopper layer using high-acceleration ion implantation at a position deeper than the junction position is also proposed, but in this case as well, a high-concentration layer is formed under the transfer gate. There was a possibility that the element characteristics would deteriorate.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように従来、基板
プレート型のトレンチキャパシタを有したメモリセル構
造においては、トランスファーゲートのソース・ドレイ
ン拡散層とプレート拡散層との間に、寄生トランジスタ
によるリーク電流が流れてしまうという問題があった。As described above, in the conventional memory cell structure having the substrate plate type trench capacitor, the leakage due to the parasitic transistor is caused between the source / drain diffusion layer of the transfer gate and the plate diffusion layer. There was a problem that current would flow.
【0008】本発明は、上記問題を解決すべくなされた
もので、その目的とするところは、トランスファーゲー
トの特性に影響を与えることなく、寄生トランジスタに
よるリーク電流を抑制することができ、より信頼性の高
い半導体記憶装置を提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to suppress the leak current due to a parasitic transistor without affecting the characteristics of the transfer gate, and to improve reliability. An object is to provide a highly reliable semiconductor memory device.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、寄生ト
ランジスタによるリーク電流を抑制するために、プレー
ト拡散層上部に、プレート拡散層と反対導電型の不純物
層を局所的に形成することにある。The essence of the present invention is to locally form an impurity layer having a conductivity type opposite to that of the plate diffusion layer on the upper portion of the plate diffusion layer in order to suppress a leak current due to a parasitic transistor. is there.
【0010】即ち本発明は、MOSトランジスタとトレ
ンチキャパシタからなるメモリセルをマトリックス配置
してなる半導体記憶装置において、半導体基板の表面に
第1導電型のソース・ドレイン拡散層を形成して構成さ
れたMOSトランジスタと、このMOSトランジスタの
ソース・ドレイン拡散層の一方に隣接して基板に設けら
れたトレンチと、このトレンチの上部を除いて該トレン
チの外周部に形成された第1導電型のプレート電極用拡
散層と、トレンチの内部にキャパシタ絶縁膜を介して埋
め込み形成され、ソース・ドレイン拡散層の一方に接続
された蓄積電極と、ソース・ドレイン拡散層の一方とプ
レート電極用拡散層との間に設けられた第2導電型の反
転防止用拡散層とを具備してなることを特徴とする。That is, according to the present invention, in a semiconductor memory device in which memory cells composed of MOS transistors and trench capacitors are arranged in a matrix, a first conductivity type source / drain diffusion layer is formed on the surface of a semiconductor substrate. A MOS transistor, a trench provided in the substrate adjacent to one of the source / drain diffusion layers of the MOS transistor, and a first conductivity type plate electrode formed on the outer peripheral portion of the trench except for the upper portion of the trench. Between the source diffusion layer and one of the source / drain diffusion layers and the plate electrode diffusion layer, and the storage electrode connected to one of the source / drain diffusion layers by being buried in the trench via the capacitor insulating film. And an inversion prevention diffusion layer of the second conductivity type.
【0011】また本発明は、MOSトランジスタとトレ
ンチキャパシタからなるメモリセルを有する半導体記憶
装置の製造方法において、トレンチキャパシタを形成す
るに際して、半導体基板にトレンチを形成した後、この
トレンチの内壁に酸化膜,窒化膜を順に形成し、次いで
トレンチ内の途中までレジストを残置し、このレジスト
をマスクにトレンチ上部の窒化膜を除去し、次いでトレ
ンチ上部にMOSトランジスタのソース・ドレイン拡散
層とは反対導電型の不純物をドーピングし、次いでレジ
ストを除去したのち窒化膜をマスクにトレンチ上部を選
択的に酸化し、次いでトレンチ下部の窒化膜を除去し、
しかるのちトレンチ内にキャパシタ絶縁膜を介して蓄積
電極を埋め込むようにした方法である。Further, according to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor memory device having a memory cell including a MOS transistor and a trench capacitor, when forming the trench capacitor, after forming the trench in the semiconductor substrate, an oxide film is formed on the inner wall of the trench. , A nitride film is sequentially formed, and then a resist is left in the trench halfway, and the resist is used as a mask to remove the nitride film in the upper part of the trench. Of impurities, then remove the resist, then selectively oxidize the upper part of the trench using the nitride film as a mask, and then remove the nitride film under the trench.
After that, the storage electrode is buried in the trench via the capacitor insulating film.
【0012】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 半導体基板は第1導電型基板上に第2導電型ウェル
を形成したものであり、トレンチはウェルの表面から基
板の途中まで形成されている。 (2) 反転防止層は、プレート電極用拡散層の上端部に形
成されている。 (3) 反転防止層は、プレート電極用拡散層とソース・ド
レイン拡散層の一方との間に連続して形成されている。 (4) 反転防止層は、斜め方向からのイオン注入により形
成されている。 (5) 蓄積電極とソース・ドレイン拡散層の一方とは、基
板上に形成された接続電極により接続されている。 (6) トレンチ下部の酸化膜をトレンチ上部の選択酸化の
後に除去すること。 (7) トレンチキャパシタの製造方法として、半導体基板
に第1のトレンチを形成した後、この第1のトレンチの
側面に酸化膜を形成し、次いで第1のトレンチの内部に
ソース・ドレイン拡散層と反対導電型の不純物をドーピ
ングし、次いで第2のトレンチを形成した後、この第2
のトレンチの側面にソース・ドレイン拡散層と同じ導電
型の不純物をドーピングし、しかるのちトレンチ内にキ
ャパシタ絶縁膜を介して蓄積電極を埋め込むようにする
こと。Here, the following are preferred embodiments of the present invention. (1) The semiconductor substrate is a first conductivity type substrate on which a second conductivity type well is formed, and the trench is formed from the surface of the well to the middle of the substrate. (2) The inversion prevention layer is formed on the upper end of the plate electrode diffusion layer. (3) The inversion prevention layer is continuously formed between the plate electrode diffusion layer and one of the source / drain diffusion layers. (4) The inversion prevention layer is formed by ion implantation from an oblique direction. (5) The storage electrode and one of the source / drain diffusion layers are connected by the connection electrode formed on the substrate. (6) The oxide film at the bottom of the trench is removed after the selective oxidation at the top of the trench. (7) As a method of manufacturing a trench capacitor, after forming a first trench in a semiconductor substrate, an oxide film is formed on a side surface of the first trench, and then a source / drain diffusion layer is formed inside the first trench. After doping an impurity of opposite conductivity type and then forming a second trench, this second trench is formed.
The side surface of the trench is doped with an impurity of the same conductivity type as the source / drain diffusion layer, and then the storage electrode is embedded in the trench via the capacitor insulating film.
【0013】[0013]
【作用】本発明によれば、第1導電型のソース・ドレイ
ン拡散層の一方と第1導電型のプレート電極用拡散層と
の間に第2導電型の反転防止層を形成しているので、第
1導電型の各拡散層と蓄積電極で形成される寄生トラン
ジスタのチャネル領域に反転防止層が存在することにな
り、この寄生トランジスタがONするのを未然に防止す
ることができる。これにより、寄生トランジスタによる
リーク電流の発生を抑制することが可能となる。また、
反転防止層をプレート電極用拡散層の上部にのみに形成
すれば、セルトランジスタの特性を劣化させることもな
い。According to the present invention, the second conductivity type inversion prevention layer is formed between one of the first conductivity type source / drain diffusion layers and the first conductivity type plate electrode diffusion layer. Since the inversion prevention layer is present in the channel region of the parasitic transistor formed by each diffusion layer of the first conductivity type and the storage electrode, it is possible to prevent the parasitic transistor from turning on. This makes it possible to suppress the generation of leakage current due to the parasitic transistor. Also,
If the inversion prevention layer is formed only on the plate electrode diffusion layer, the characteristics of the cell transistor are not deteriorated.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 (実施例1)図1は、本発明の第1の実施例に係わるD
RAMのメモリセル構造を示す断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows a D according to the first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the memory cell structure of RAM.
【0015】n型シリコン基板1上にpウェル2が形成
され、pウェル2の表面にn+ 型のソース・ドレイン拡
散層15(151 ,152 )を形成し、さらにpウェル
2上にゲート絶縁膜11を介してゲート電極12を形成
することにより、MOSトランジスタが構成されてい
る。MOSトランジスタのソース拡散層151 に隣接し
て、pウェル2の表面から基板1の途中までトレンチ3
が形成されている。トレンチ3の上部側面には酸化膜6
が形成され、それより下部の側面にはキャパシタ絶縁膜
9が形成されている。トレンチ3の酸化膜6より下部の
外周部にはプレート電極となるn+ 型拡散層8が形成さ
れ、トレンチ3の内部には蓄積電極10が埋め込まれて
いる。そして、接続電極16によりソース拡散層151
と蓄積電極10とが接続されている。A p well 2 is formed on an n type silicon substrate 1, n + type source / drain diffusion layers 15 (15 1 , 15 2 ) are formed on the surface of the p well 2, and further on the p well 2. A MOS transistor is formed by forming the gate electrode 12 with the gate insulating film 11 interposed therebetween. Adjacent to the source diffusion layer 15 1 of the MOS transistor, the trench 3 is formed from the surface of the p well 2 to the middle of the substrate 1.
Are formed. An oxide film 6 is formed on the upper side surface of the trench 3.
Is formed, and the capacitor insulating film 9 is formed on the lower side surface. An n + type diffusion layer 8 serving as a plate electrode is formed on the outer peripheral portion of the trench 3 below the oxide film 6, and a storage electrode 10 is embedded in the trench 3. Then, the source electrode 15 1
And the storage electrode 10 are connected.
【0016】ここまでの構成は従来と同様であるが、本
実施例ではこれに加えて、n+ 型拡散層8の上端部に位
置するトレンチ外周部にp+ 型反転防止層7が形成され
ている。なお、図中の13,14はゲート電極12を覆
う窒化膜、17はMOSトランジスタのドレイン拡散層
152 に接続されるビット線、20は素子分離のための
フィールド酸化膜を示している。The structure up to this point is the same as the conventional one, but in this embodiment, in addition to this, the p + type inversion prevention layer 7 is formed on the outer peripheral portion of the trench located at the upper end of the n + type diffusion layer 8. ing. Incidentally, nitride films 13 and 14 in the figure covering the gate electrode 12, 17 is a bit line connected to the drain diffusion layer 152 of the MOS transistor, 20 denotes a field oxide film for element isolation.
【0017】このような構造では、p+ 型反転防止層7
は、MOSトランジスタのソース拡散層151 とプレー
ト拡散層8との間で、寄生チャネルストッパとして働く
が、トランジスタ直下にないために、基板バイアス効果
やジャンクション耐圧等を劣化させる危険は小さい。In such a structure, the p + type inversion prevention layer 7
Is between the source diffusion layer 15 1 and the plate diffusion layer 8 of the MOS transistors, but acts as a parasitic channel stopper in order not directly under the transistor, the risk of degrading the substrate bias effect and junction breakdown voltage or the like small.
【0018】次に、本実施例素子の製造工程を、図2
(a)〜(d)を用いて説明する。まず、素子分離工程
終了後、図2(a)に示すように、pウェル2の表面に
酸化膜4を形成した状態で、pウェル2の上にトレンチ
形成のためのマスク材5を形成し、RIE等で基板表面
に1〜2μm深さ程度の第1のトレンチ3aを開孔す
る。そして、トレンチ3aの内壁を10〜100nm程
度酸化して酸化膜6を形成する。Next, the manufacturing process of the device of this embodiment will be described with reference to FIG.
A description will be given using (a) to (d). First, after the element isolation step is completed, as shown in FIG. 2A, a mask material 5 for forming a trench is formed on the p-well 2 with the oxide film 4 formed on the surface of the p-well 2. , RIE or the like to open a first trench 3a having a depth of 1 to 2 μm on the substrate surface. Then, the inner wall of the trench 3a is oxidized by about 10 to 100 nm to form the oxide film 6.
【0019】次いで、図2(b)に示すように、RIE
等を用いて酸化膜6の底部を除去した後に、トレンチ底
部に例えばB,BF2 等のイオン注入7′を行う。次い
で、図2(c)に示すように、アニールにより不純物を
拡散させ、不純物が第1のトレンチ外周より広がるよう
にする。これにより、p+ 型の反転防止層7が形成され
る。Then, as shown in FIG. 2B, RIE is performed.
Like after removing the bottom of the oxide film 6 by using the trench bottom such as B, the ion implantation 7 'such as BF 2. Next, as shown in FIG. 2C, the impurities are diffused by annealing so that the impurities spread from the outer periphery of the first trench. As a result, the p + -type inversion prevention layer 7 is formed.
【0020】次いで、図2(d)に示すように、第2の
トレンチ3bをRIE等によって形成した後、同じくA
s,P等のイオン注入を行い、プレート電極となるn+
型拡散層8を形成する。この際、トレンチ上部には、厚
い酸化膜6があるため、n型不純物は、トレンチ上部に
注入されないことが重要である。Next, as shown in FIG. 2D, after the second trench 3b is formed by RIE or the like, the same A
s, P, etc. are ion-implanted to form a plate electrode n +
The type diffusion layer 8 is formed. At this time, it is important that the n-type impurities are not injected into the upper portion of the trench because the thick oxide film 6 exists in the upper portion of the trench.
【0021】このように本実施例によれば、n+ 型拡散
層8の上端に位置するトレンチ3の外周部にp+ 型反転
防止層7を形成しているので、この反転防止層7がソー
ス拡散層151 とプレート拡散層8との間で、寄生チャ
ネルストッパとして働く。さらに、n+ 型拡散層7はM
OSトランジスタの直下にはないため、基板バイアス効
果やジャンクション耐圧等を劣化させる危険は小さい。
従って、トランジスタ特性を劣化させることなく、寄生
チャネルリーク電流を抑制することが可能となる。 (実施例2)図3は、本発明の第2の実施例に係わるD
RAMを説明するための製造工程断面図である。なお、
図2と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明
は省略する。As described above, according to this embodiment, since the p + type inversion prevention layer 7 is formed on the outer peripheral portion of the trench 3 located at the upper end of the n + type diffusion layer 8, this inversion prevention layer 7 is formed. It acts as a parasitic channel stopper between the source diffusion layer 15 1 and the plate diffusion layer 8. Further, the n + type diffusion layer 7 is M
Since it is not directly under the OS transistor, the risk of degrading the substrate bias effect, the junction breakdown voltage, etc. is small.
Therefore, the parasitic channel leakage current can be suppressed without deteriorating the transistor characteristics. (Embodiment 2) FIG. 3 shows the D according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the manufacturing process for explaining the RAM. In addition,
The same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0022】この実施例は、第1の実施例における製造
プロセスを変形したものである。具体的には、第1の実
施例で説明した図2(a)に示す工程の後、図3に示す
ように、トレンチ3aの底部の酸化膜6を除去した後、
100〜500nm程度、トレンチ底を掘り下げたとこ
ろで、斜め方向からp型のイオン注入7′を行う。この
方法では、厚い酸化膜6の下部側面に直接イオン注入す
ることが可能であり、アニールを省略することもでき
る。これ以降は第1の実施例と同様に、第2のトレンチ
3aを形成し、n型不純物のイオン注入を行ってプレー
ト電極となるn+型拡散層8を形成する。This embodiment is a modification of the manufacturing process of the first embodiment. Specifically, after the step shown in FIG. 2A described in the first embodiment, as shown in FIG. 3, after removing the oxide film 6 at the bottom of the trench 3a,
When the trench bottom is dug down to about 100 to 500 nm, p-type ion implantation 7'is performed from an oblique direction. With this method, it is possible to directly implant ions into the lower side surface of the thick oxide film 6, and annealing can be omitted. After this, similarly to the first embodiment, the second trench 3a is formed, and the n + type diffusion layer 8 serving as the plate electrode is formed by performing ion implantation of n type impurities.
【0023】この実施例では、酸化膜6の下部側面に直
接イオン注入することが可能であることから、反転防止
層7としての機能をより確実に持たせることができ、寄
生トランジスタによるリーク電流をより確実に抑制する
ことができる。 (実施例3)図4は、本発明の第3の実施例に係わるD
RAMの製造工程を示す断面図である。なお、図2と同
一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。In this embodiment, since ions can be directly implanted into the lower side surface of the oxide film 6, the function as the inversion prevention layer 7 can be more surely provided, and the leakage current due to the parasitic transistor can be prevented. It can be suppressed more reliably. (Embodiment 3) FIG. 4 shows the D according to the third embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of RAM. The same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0024】この実施例は、トレンチ上部に厚い酸化膜
を形成した構造においても、イオン注入のみによって、
反転防止層とプレート拡散層を形成する方法である。特
に、イオン注入角度により注入深さをコントロールする
ところがポイントである。In this embodiment, even in the structure in which the thick oxide film is formed on the upper portion of the trench, only the ion implantation is performed.
This is a method of forming an inversion prevention layer and a plate diffusion layer. In particular, the point is to control the implantation depth by the ion implantation angle.
【0025】まず、図4(a)に示すように、トレンチ
3の上部に厚い酸化膜6を形成した状態で、最小イオン
注入角がθ1 になるように、p型不純物を注入7′す
る。これにより、基板上方から照射されたイオンはトレ
ンチ3内で酸化膜6の側面及び酸化膜6の直下近傍のト
レンチ内面のみに当り、それより下のトレンチ内面には
当らない。つまり、酸化膜6の直下近傍のみに選択的に
イオン注入することができる。First, as shown in FIG. 4A, with the thick oxide film 6 formed on the upper portion of the trench 3, p-type impurities are implanted 7 ′ so that the minimum ion implantation angle becomes θ 1. . As a result, the ions irradiated from above the substrate hit only the side surface of the oxide film 6 and the trench inner surface immediately below the oxide film 6 in the trench 3 and do not hit the trench inner surface below it. That is, the ions can be selectively implanted only in the vicinity immediately below the oxide film 6.
【0026】次いで、図4(b)に示すように、アニー
ルにより拡散させてp+ 型反転防止層7を形成する。次
いで、図4(c)に示すように、n型不純物を、θ1 >
θ2となるようなイオン注入角θ2 によって、トレンチ
下部に注入8′し、プレート電極用拡散層8を形成す
る。Then, as shown in FIG. 4B, the p + type inversion prevention layer 7 is formed by diffusion by annealing. Then, as shown in FIG. 4C, the n-type impurity is changed to θ1>
Implantation 8'is performed at the lower portion of the trench with an ion implantation angle θ2 such that the angle becomes θ2 to form the diffusion layer 8 for the plate electrode.
【0027】このような方法であっても、最終的に得ら
れる構造は第1の実施例と同様となり、第1の実施例と
同様の効果が得られる。 (実施例4)図5は、本発明の第4の実施例に係わるD
RAMの製造工程を示す断面図である。なお、図2と同
一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。Even with such a method, the finally obtained structure is similar to that of the first embodiment, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained. (Embodiment 4) FIG. 5 shows a D according to a fourth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of RAM. The same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0028】この実施例は、トレンチ上部側面へ選択的
な不純物ドーピングを行う方法である。まず、図5
(a)に示すように、第1のトレンチ3aを形成した後
に、トレンチ側面及び底面にp型不純物をイオン注入
7′する。このイオン注入は、図に示すように斜め方向
から行う。This embodiment is a method of performing selective impurity doping on the upper side surface of the trench. First, FIG.
As shown in (a), after forming the first trench 3a, p-type impurities are ion-implanted into the trench side surface and bottom surface 7 '. This ion implantation is performed in an oblique direction as shown in the figure.
【0029】次いで、図5(b)に示すように、トレン
チ内壁を酸化して酸化膜6を形成した後、トレンチ底の
酸化膜6を除去する。そして、第2のトレンチ3bを形
成した後、プレート電極となるn+ 型不純物層8を形成
する。Next, as shown in FIG. 5B, the inner wall of the trench is oxidized to form an oxide film 6, and then the oxide film 6 at the bottom of the trench is removed. Then, after forming the second trench 3b, the n + -type impurity layer 8 to be the plate electrode is formed.
【0030】この実施例では、p+ 型の反転防止層7が
トレンチ上部の酸化膜6の外周全体に渡って形成される
ため、寄生トランジスタによるリーク電流の発生をより
確実に防止することができる。また、本実施例構造で
は、反転防止層7とソース拡散層151 とが接触する場
合もあるが、その接触面積は極めて小さいので、トラン
ジスタ特性に影響を与えることは殆どない。 (実施例5)図6は、本発明の第5の実施例に係わるD
RAMの製造工程を示す断面図である。なお、図2と同
一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。In this embodiment, since the p + type inversion prevention layer 7 is formed over the entire outer periphery of the oxide film 6 in the upper portion of the trench, it is possible to more reliably prevent the generation of the leak current due to the parasitic transistor. . Further, in this embodiment structure, there is a case where the inversion preventing layer 7 and the source diffusion layer 15 1 are in contact, because the contact area is very small, hardly affects the transistor characteristics. (Embodiment 5) FIG. 6 shows the D according to the fifth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of RAM. The same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0031】この実施例も、トレンチ上部側面へ選択的
な不純物ドーピングを行う方法である。さらに、トレン
チ3を2回に分けて掘るのではなく、1回で掘ることを
特徴としている。This embodiment is also a method of selectively performing impurity doping on the upper side surface of the trench. Further, the trench 3 is characterized by being dug once instead of being dug twice.
【0032】まず、図6(a)に示すように、1回のR
IEでトレンチ3を形成した後に、トレンチ内壁を5〜
20nm程度酸化して酸化膜31を形成し、さらに耐酸
化膜として5〜50nm程度のSiN膜32を形成す
る。続いて、レジスト33を塗布し、露光時間を調整す
ることにより、トレンチ内の途中までレジスト33を残
置する。First, as shown in FIG. 6A, one R
After forming the trench 3 by IE, the inner wall of the trench is
An oxide film 31 is formed by oxidation of about 20 nm, and a SiN film 32 of about 5 to 50 nm is formed as an oxidation resistant film. Then, the resist 33 is applied and the exposure time is adjusted to leave the resist 33 in the middle of the trench.
【0033】次いで、レジスト33をマスクとして、C
DE等の等方エッチングによってトレンチ上部のSiN
膜32を除去する。その後、p型不純物をイオン注入
7′することにより、トレンチ上部にのみ局所的な反転
防止層7を形成することができる。なお、トレンチ側壁
に反転防止層7を形成するために、イオン注入は斜め方
向から行う。Then, using the resist 33 as a mask, C
SiN on the top of the trench by isotropic etching such as DE
The film 32 is removed. Then, p-type impurities are ion-implanted 7'to form the local inversion prevention layer 7 only in the upper portion of the trench. In order to form the inversion prevention layer 7 on the side wall of the trench, the ion implantation is performed in an oblique direction.
【0034】次いで、レジスト33を除去した後に、ト
レンチ下部にSiN膜32を残置したままで酸化を行う
ことにより、トレンチ上部にのみ、選択的に厚い酸化膜
6を形成する。そして、SiN膜32及びその下の酸化
膜31を除去した後、図6(b)に示すように、酸化膜
6をマスクとしてプレート電極となるn+ 型拡散層8を
イオン注入法により形成する。なお、このときのイオン
注入も斜め方向から行う。Then, after removing the resist 33, the thick oxide film 6 is selectively formed only in the upper part of the trench by performing oxidation while leaving the SiN film 32 in the lower part of the trench. Then, after removing the SiN film 32 and the oxide film 31 thereunder, as shown in FIG. 6B, an n + type diffusion layer 8 serving as a plate electrode is formed by the ion implantation method using the oxide film 6 as a mask. . The ion implantation at this time is also performed in an oblique direction.
【0035】また、上記工程で、酸化膜31の除去を行
わずに酸化膜31が残置した状態でこの膜を通してイオ
ン注入を行うことも可能である。この場合、下地のシリ
コン基板1に対するダメージを防止することが可能であ
る。Further, in the above process, it is possible to perform ion implantation through the oxide film 31 without removing the oxide film 31 and leaving the oxide film 31 left. In this case, it is possible to prevent damage to the underlying silicon substrate 1.
【0036】このような方法であっても、最終的に得ら
れる構造は第4の実施例と同様となり、第4の実施例と
同様の効果が得られる。また本実施例では、トレンチ3
を1回のRIEで形成できるという大きな利点が得られ
る。Even with such a method, the finally obtained structure is similar to that of the fourth embodiment, and the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained. Further, in this embodiment, the trench 3
It is possible to obtain a great advantage that the RIE can be formed by one RIE.
【0037】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、不純物のドーピング法
としてイオン注入法を使用した例を示したが、固相拡散
や気相拡散などの方法でもかまわない。また、メモリセ
ルトランジスタとしてnMOSを使用した例を示した
が、pMOSでもかまわない。この場合は、寄生チャネ
ルストップ用反転防止層はn型になる。また、トレンチ
上部の厚い酸化膜の形成方法として、熱酸化法を示した
が、CVD法等によって膜を堆積させることによって形
成してもかまわない。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the above embodiments. In the embodiment, an example in which the ion implantation method is used as the impurity doping method has been shown, but a method such as solid phase diffusion or vapor phase diffusion may be used. Also, although an example in which an nMOS is used as the memory cell transistor is shown, a pMOS may be used. In this case, the inversion prevention layer for parasitic channel stop becomes n-type. Further, the thermal oxidation method has been shown as a method for forming the thick oxide film on the upper portion of the trench, but it may be formed by depositing the film by the CVD method or the like. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ト
レンチ外側の第1導電型のプレート拡散層上部に、局部
的に第2導電型の反転防止層を形成することにより、ト
ランジスタ特性を劣化させることなく、寄生トランジス
タによるリーク電流の発生を抑制することができる。従
って、微細化した場合にもデータ保持特性に優れたダイ
ナミック型半導体記憶装置を実現することが可能にな
る。As described in detail above, according to the present invention, the second conductivity type inversion prevention layer is locally formed on the upper part of the first conductivity type plate diffusion layer outside the trench, so that the transistor characteristics can be improved. It is possible to suppress the generation of the leak current due to the parasitic transistor without deteriorating the leakage current. Therefore, it is possible to realize a dynamic semiconductor memory device having excellent data retention characteristics even when miniaturized.
【図1】第1の実施例に係わるDRAMのメモリセル構
造を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a memory cell structure of a DRAM according to a first embodiment.
【図2】第1の実施例素子の製造工程を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the device of the first example.
【図3】第2の実施例に係わるDRAMの製造工程を示
す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the DRAM according to the second embodiment.
【図4】第3の実施例に係わるDRAMの製造工程を示
す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of the DRAM according to the third embodiment.
【図5】第4の実施例に係わるDRAMの製造工程を示
す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the DRAM according to the fourth embodiment.
【図6】第5の実施例に係わるDRAMの製造工程を示
す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the DRAM according to the fifth embodiment.
【図7】従来のDRAMのメモリセル構造を示す断面
図。FIG. 7 is a sectional view showing a memory cell structure of a conventional DRAM.
1…n型シリコン基板 2…pウェル 3,3a,3b…トレンチ 5…マスク材 6…酸化膜 7…p+ 型反転防止層 8…n+ 型拡散層(プレート電極) 9…キャパシタ絶縁膜 10…蓄積電極 11…ゲート絶縁膜 12…ゲート電極 15…n+ 型ソース・ドレイン拡散層 16…接続電極 17…ビット線 31…酸化膜 32…窒化膜 33…レジストDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... N type silicon substrate 2 ... P well 3,3a, 3b ... Trench 5 ... Mask material 6 ... Oxide film 7 ... P + type inversion prevention layer 8 ... N + type diffusion layer (plate electrode) 9 ... Capacitor insulating film 10 Storage electrode 11 Gate insulating film 12 Gate electrode 15 n + type source / drain diffusion layer 16 Connection electrode 17 Bit line 31 Oxide film 32 Nitride film 33 Resist
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/822
Claims (2)
ドレイン拡散層を形成して構成されたMOSトランジス
タと、このMOSトランジスタのソース・ドレイン拡散
層の一方に隣接して前記基板に設けられたトレンチと、
このトレンチの上部を除いて該トレンチの外周部に形成
された第1導電型のプレート電極用拡散層と、前記トレ
ンチの内部にキャパシタ絶縁膜を介して埋め込み形成さ
れ、前記ソース・ドレイン拡散層の一方に接続された蓄
積電極と、前記ソース・ドレイン拡散層の一方とプレー
ト電極用拡散層との間に設けられた第2導電型の反転防
止用拡散層とを具備し、 前記MOSトランジスタとトレンチキャパシタからなる
メモリセルをマトリックス配置してなることを特徴とす
る半導体記憶装置。1. A source of the first conductivity type on the surface of a semiconductor substrate.
A MOS transistor formed by forming a drain diffusion layer, and a trench provided in the substrate adjacent to one of the source / drain diffusion layers of the MOS transistor,
A diffusion layer for the first conductivity type plate electrode formed on the outer peripheral portion of the trench except for the upper portion of the trench and a diffusion layer for the source / drain diffusion layer which is embedded and formed in the trench via a capacitor insulating film. A storage electrode connected to one side of the source / drain diffusion layer; and a diffusion layer for preventing inversion of the second conductivity type provided between one of the source / drain diffusion layers and the diffusion layer for the plate electrode. A semiconductor memory device, wherein memory cells made of capacitors are arranged in a matrix.
からなるメモリセルを有する半導体記憶装置の製造方法
において、前記トレンチキャパシタを形成するに際し、 半導体基板にトレンチを形成する工程と、前記トレンチ
の内壁に酸化膜,窒化膜を順に形成する工程と、前記ト
レンチ内の途中までレジストを残置し、このレジストを
マスクにトレンチ上部の窒化膜を除去する工程と、前記
トレンチ上部に前記MOSトランジスタのソース・ドレ
イン拡散層とは反対導電型の不純物をドーピングする工
程と、前記レジストを除去したのち前記窒化膜をマスク
にトレンチ上部を選択的に酸化する工程と、前記トレン
チ下部の窒化膜を除去する工程と、前記トレンチ内にキ
ャパシタ絶縁膜を介して蓄積電極を埋め込む工程とを含
むことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。2. A method of manufacturing a semiconductor memory device having a memory cell composed of a MOS transistor and a trench capacitor, wherein when forming the trench capacitor, a step of forming a trench in a semiconductor substrate, an oxide film on an inner wall of the trench, A step of sequentially forming a nitride film, a step of leaving a resist halfway inside the trench, a step of removing the nitride film on the upper part of the trench by using this resist as a mask, and a source / drain diffusion layer of the MOS transistor on the upper part of the trench. Is a step of doping impurities of opposite conductivity type, a step of selectively oxidizing the upper portion of the trench with the nitride film as a mask after removing the resist, a step of removing the nitride film under the trench, And burying the storage electrode via the capacitor insulating film. Method for manufacturing semiconductor memory device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221441A JPH0888331A (en) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221441A JPH0888331A (en) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888331A true JPH0888331A (en) | 1996-04-02 |
Family
ID=16766792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6221441A Pending JPH0888331A (en) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888331A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6249017B1 (en) | 1997-09-22 | 2001-06-19 | Nec Corporation | Highly reliable trench capacitor type memory cell |
| JP2007258702A (en) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | DRAM (Dynamic Random Access Memory) cell |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP6221441A patent/JPH0888331A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6249017B1 (en) | 1997-09-22 | 2001-06-19 | Nec Corporation | Highly reliable trench capacitor type memory cell |
| US6300211B1 (en) | 1997-09-22 | 2001-10-09 | Nec Corporation | Highly reliable trench capacitor type memory cell |
| KR100303965B1 (en) * | 1997-09-22 | 2001-10-19 | 가네꼬 히사시 | Highly reliable trench capacitor type memory cell |
| JP2007258702A (en) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | DRAM (Dynamic Random Access Memory) cell |
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