JPH10321820A - Memory cell array manufacturing method - Google Patents

Memory cell array manufacturing method

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JPH10321820A
JPH10321820A JP10058292A JP5829298A JPH10321820A JP H10321820 A JPH10321820 A JP H10321820A JP 10058292 A JP10058292 A JP 10058292A JP 5829298 A JP5829298 A JP 5829298A JP H10321820 A JPH10321820 A JP H10321820A
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JP
Japan
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film
forming
range
memory cell
insulating film
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Application number
JP10058292A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenmai So
建邁 宋
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SHIJIE XIANJIN JITI ELECTRIC CO Ltd
Original Assignee
SHIJIE XIANJIN JITI ELECTRIC CO Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セルフアライメントに位置決めされる埋め込
みビット線を有するメモリーセルの製造方法を提供す
る。 【構成】 半導体基板10上にトレンチ12とトランジスタ
ー素子とを形成し、第1絶縁膜を堆積してトレンチ12を
充填して絶縁プラグ21を形成し、半導体基板10上に第2
絶縁膜31を形成してから開口を設けて半導体基板12およ
び絶縁プラグ21の1つのコーナーを露出させ、そのコー
ナーをエッチングして凹溝34を形成しドーピングしたポ
リシリコン膜41を堆積してから導電膜42を堆積して凹溝
34を充填し、陥凹エッチング工程により導電プラグ51を
形成し、導電プラグ51およびその周縁に第3絶縁膜61を
堆積して埋め込みビット線17を形成し、アニール工程に
よりソース/ドレイン領域およびドーピングしたポリシ
リコン膜中の不純物を拡散させて相互接続を形成するメ
モリーセル製造方法である。
(57) Abstract: A method of manufacturing a memory cell having a buried bit line positioned in self-alignment is provided. A trench is formed on a semiconductor substrate, a transistor element is formed, a first insulating film is deposited, and the trench is filled to form an insulating plug.
After forming the insulating film 31, an opening is provided to expose one corner of the semiconductor substrate 12 and the insulating plug 21, the corner is etched to form a concave groove 34, and a doped polysilicon film 41 is deposited. Deposit the conductive film 42
34, a conductive plug 51 is formed by a recess etching process, a third insulating film 61 is deposited on the conductive plug 51 and the periphery thereof to form a buried bit line 17, and a source / drain region and doping are formed by an annealing process. A memory cell manufacturing method for forming interconnections by diffusing impurities in a formed polysilicon film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、メモリーセルアレイ
(Memory Cell Array)の製造方法に関し、特に、埋め
込みビット線(Buried Bit Line)を備えるメモリーセ
ルアレイ製造方法に関する。この埋め込みビット線メモ
リーセルアレイ中の転送トランジスター(Transfer Tran
sistor)にセルフアライメントに(Self-Aligned)位置
決めすることができるとともに、余分なスペースを占有
することがなく、高密度(HighDensity)メモリーセル
アレイに応用できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a memory cell array, and more particularly, to a method for manufacturing a memory cell array having a buried bit line. The transfer transistor in this buried bit line memory cell array
The present invention can be applied to a high-density (High-Density) memory cell array, while being able to perform self-aligned positioning on a stortor and without occupying extra space.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの性能(Performance)
を向上させ、かつプロセスコストを低減させることが、
半導体製造プロセスの1つの発展の方向である。これら
の目標は、サブミクロン(Sub-Micron)または微細化
(Micro-Miniaturization)された製造プロセスにおい
て達成されつつある。もしも更に小さい規模(Feature
s)の製造プロセスに発展させる場合には、デバイス中
のキャパシターの品質を保証することが難しく、電気抵
抗も不安定となり、デバイスの性能が低下する。しかし
ながら、スケールを縮小できれば、チップ(Chip)サイ
ズも縮小するので、集積度が向上し、各チップの製造コ
ストが下がることになる。
2. Description of the Related Art Performance of semiconductor devices
And to reduce process costs.
One of the development directions of the semiconductor manufacturing process. These goals are being achieved in sub-micron or micro-miniaturized manufacturing processes. If smaller scale (Feature
In the case of developing to the manufacturing process of s), it is difficult to guarantee the quality of the capacitor in the device, the electric resistance becomes unstable, and the performance of the device decreases. However, if the scale can be reduced, the chip (chip) size is also reduced, so that the degree of integration is improved and the manufacturing cost of each chip is reduced.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】スケールの縮小は、ダ
イナミックランダムアクセスメモリー(Dynamic Random
Access Memory = DRAM)デバイスの製造プロセスにおい
ては非常に重要である。1つのDRAMメモリーセルに
おいて、通常はいずれも積上げ型キャパシター(Stacke
d Capacitor)構造を採用しており、この積上げ型キャ
パシターの位置が転送トランジスターのソース(Sourc
e)あるいはドレイン(Drain)領域の上方となってい
る。また、DRAMメモリーセルのビット線は、金属線
を採用して絶縁膜に沿って配線されており、絶縁膜にコ
ンタクトホール(Contact Hole)が設けられてソースま
たはドレインと相互接続されている。従来技術における
DRAMメモリーセルのビット線面積を縮小する方法
は、埋め込みビット線という考え方を利用して、例えば
アメリカ特許第5,250,457号および第5,36
4,808号のように、転送トランジスターに埋め込み
ビット線を作り込む方法を開示していた。しかしなが
ら、これらの発明における埋め込みビット線は、シリコ
ン基板上のビット線結合(Bit Line Coupling)が増大
するものとなっていたので、もしもソース/ドレイン領
域に頼ってシリコン基板との絶縁を実現するのであれ
ば、欠陥(Defect)が存在することが許されず、しかも
製造において歩留まり(Yield)のコントロールが非常
に難しいものとなっていた。
SUMMARY OF THE INVENTION Scale reduction is achieved by using a dynamic random access memory (Dynamic Random Access Memory).
Access Memory (DRAM) is very important in the device manufacturing process. In a single DRAM memory cell, usually all are stacked capacitors (Stacke
d Capacitor) structure, and the position of this stacked capacitor is the source (Sourc
e) or above the drain region. The bit line of the DRAM memory cell is wired along the insulating film by using a metal line, and a contact hole is provided in the insulating film to be interconnected with a source or a drain. The prior art method of reducing the bit line area of a DRAM memory cell utilizes the concept of buried bit lines, for example, in U.S. Pat. Nos. 5,250,457 and 5,36.
No. 4,808, discloses a method of forming a buried bit line in a transfer transistor. However, since the buried bit lines in these inventions have an increased bit line coupling on the silicon substrate, if the buried bit lines rely on the source / drain regions to realize insulation from the silicon substrate, If so, defects cannot be allowed to exist, and it is very difficult to control the yield in manufacturing.

【0004】そこで、上記したような課題を解決するた
めに、この発明は、その主要な目的として、メモリーセ
ルアレイの製造方法を提供するものであり、特に、埋め
込みビット線を有するメモリーセルアレイ製造方法を提
供するものである。
Accordingly, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention has as its main object to provide a method of manufacturing a memory cell array, and more particularly, to a method of manufacturing a memory cell array having buried bit lines. To provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するために、この発明のメモリーセルアレイ
製造方法は、以下の手段を具備するものである。半導体
基板上に複数個のトレンチを形成し、第1絶縁膜を堆積
して複数個のトレンチを充填し、複数個の絶縁プラグを
形成する。半導体基板および前記絶縁プラグ上に第2絶
縁膜を堆積して第1開口を形成して、半導体基板を部分
的に露出させ、前記複数個の絶縁プラグのうち1つの絶
縁プラグのコーナーを露出させる。絶縁プラグのコーナ
ーをエッチングして凹溝を形成し、凹溝上にドーピング
した第1ポリシリコン膜を堆積する。導電膜を形成し凹
溝中に充填し、陥凹エッチング工程を行って導電プラグ
を形成する。導電プラグおよびその周縁に第3絶縁膜を
堆積し、埋め込みビット線を形成する。半導体基板上に
ゲートおよびソース/ドレイン領域を備えた転送トラン
ジスターを形成する。アニール工程を行って、ソース/
ドレイン領域およびドーピングされた第1ポリシリコン
膜中の不純物を拡散して相互接続させる。各膜層上に第
4絶縁膜層を堆積するとともに、第2開口を形成して、
ソース/ドレイン領域を露出させる。第2開口の周縁に
第2ポリシリコン膜を形成して第2開口を充填し、下部
電極を形成して誘電膜を形成し、第3ポリシリコン膜を
堆積して上部電極を形成し、下部電極および上部電極に
より積上げ型キャパシター構造を形成する。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems and achieve the above object, a method of manufacturing a memory cell array according to the present invention comprises the following means. A plurality of trenches are formed on a semiconductor substrate, a first insulating film is deposited, and the plurality of trenches are filled to form a plurality of insulating plugs. Depositing a second insulating film on the semiconductor substrate and the insulating plug to form a first opening, partially exposing the semiconductor substrate, and exposing a corner of one of the plurality of insulating plugs; . A groove is formed by etching a corner of the insulating plug, and a doped first polysilicon film is deposited on the groove. A conductive film is formed and filled in the groove, and a recess etching process is performed to form a conductive plug. A third insulating film is deposited on the conductive plug and the periphery thereof to form a buried bit line. A transfer transistor having a gate and source / drain regions is formed on a semiconductor substrate. Perform the annealing process and
Impurities in the drain region and the doped first polysilicon film are diffused and interconnected. Depositing a fourth insulating film layer on each film layer and forming a second opening,
Exposing the source / drain regions. Forming a second polysilicon film around the periphery of the second opening to fill the second opening, forming a lower electrode to form a dielectric film, depositing a third polysilicon film to form an upper electrode, A stacked capacitor structure is formed by the electrode and the upper electrode.

【0006】[0006]

【作用】この発明は、上記手段によるメモリーセルアレ
イ製造方法を開示するものであり、積上げ型キャパシタ
ー構造で埋め込みビット線を覆う構成となっている。埋
め込みビット線をフィールド酸化膜中または絶縁された
浅いトレンチ内あるいはその他の絶縁酸化膜中に埋設す
ることにより、従来のビット線が占有する面積が大きす
ぎるという問題を解決することができる。また、このよ
うな埋め込みビット線構造は、隣接する転送トランジス
ター中のソース/ドレイン領域にセルフアライメントに
位置決めする機能を有しており、それはビット線および
ソース/ドレイン領域中の不純物を外側拡散(Out-diff
usion)をさせることにより自動的に転送トランジスタ
ー中のソース/ドレイン領域を埋め込みビット線に接続
することで実現することができる。従って、ビット線を
絶縁酸化膜または浅いトレンチ(Shallow Trench)ある
いはフィールド酸化膜(Field Oxide Region)中に埋め
込むことで、ビット線が余分なスペースを占有すること
がなく、デバイスの集積密度を向上させ、しかもビット
線カップリングを減少させるとともに、シリコン基板と
の間をフィールド酸化膜により自動的に素子分離できる
ものとなる。
The present invention discloses a method of manufacturing a memory cell array by the above means, and has a structure in which a buried bit line is covered with a stacked capacitor structure. By embedding a buried bit line in a field oxide film, in a shallow insulated trench, or in another insulating oxide film, the problem that the area occupied by a conventional bit line can be solved. Further, such a buried bit line structure has a function of positioning the source / drain region in the adjacent transfer transistor in a self-alignment manner, and it is capable of out-diffusion of impurities in the bit line and the source / drain region. -diff
This can be realized by automatically connecting the source / drain region in the transfer transistor to the buried bit line by performing the connection. Therefore, by embedding the bit line in an insulating oxide film, a shallow trench (Shallow Trench) or a field oxide film (Field Oxide Region), the bit line does not occupy an extra space and the integration density of the device is improved. In addition, the bit line coupling can be reduced, and the element can be automatically separated from the silicon substrate by the field oxide film.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる好適な実
施例を図面に基づいて説明する。図1において、複数個
の浅いトレンチ12があり、その中には絶縁材料が充填
されている。複数個の浅いトレンチ12の周辺には、半
導体基板10が露出された領域が分布している。埋め込
みビット線17が、図1において破線で図示されてお
り、複数個の浅いトレンチ12にまたがっている。埋め
込みビット線17と直角に交差しているのがポリシリコ
ンゲート13であり、半導体基板10を一部が横切って
いる。また、第2開口14がスルーホールとして設けら
れており、ここに積上げ型キャパシター15を形成して
いる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, there are a plurality of shallow trenches 12, which are filled with an insulating material. Around the plurality of shallow trenches 12, regions where the semiconductor substrate 10 is exposed are distributed. A buried bit line 17 is shown in dashed lines in FIG. 1 and spans a plurality of shallow trenches 12. The polysilicon gate 13 intersects the buried bit line 17 at a right angle, and partially crosses the semiconductor substrate 10. Further, a second opening 14 is provided as a through hole, and a stacked capacitor 15 is formed therein.

【0008】この図2において、この発明にかかるメモ
リーセルアレイ製造方法の好適な実施例(製造プロセ
ス)を示すと、まず半導体基板10を用意し、この<1
00>単結晶シリコンの結晶面に沿って切断するととも
に、薄い酸化膜(図示せず)を形成する。そして、半導
体基板10上に異方性(Anisotropic)反応イオンエッ
チング(Reactive Ion Etch = RIE)法によりエッチン
グ剤(Etchant)を塩素(Cl2)として複数個のトレンチ
12を形成する。複数個のトレンチ12の深さは、約4
000〜6000Åの範囲とし、デザインルール(Desi
gn Rules)に基づいて、各トレンチ12の幅と間隔とを
決定する。次に、減圧化学気相堆積(LowPressure Chem
ical Vapor Deposition = LPCVD)法またはプラズマ化
学気相堆積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit
ion = PECVD)法により、温度が約300〜700℃の
範囲で半導体基板10上に第1絶縁膜21a、例えばシ
リコンの酸化物(いずれも図示せず)を堆積し、複数個
のトレンチ12を充填するとともに、第1絶縁膜21a
(図示せず)の厚さを複数個のトレンチ12の幅の2/
3とする。そして、化学機械研磨(Chemical Mechanica
l Polishing = CMP)法あるいは異方性反応イオンエッ
チング法により三フッ化メタン(CHF3)をエッチング剤
として複数個のトレンチ12以外の余分な第1絶縁膜2
1a(図示せず)を除去して、複数個の絶縁プラグ21
を形成する。
FIG. 2 shows a preferred embodiment (manufacturing process) of the method for manufacturing a memory cell array according to the present invention. First, a semiconductor substrate 10 is prepared, and
00> cut along the crystal plane of single crystal silicon and form a thin oxide film (not shown). Then, a plurality of trenches 12 are formed on the semiconductor substrate 10 by anisotropic reactive ion etching (Reactive Ion Etch = RIE) using chlorine (Cl 2 ) as an etching agent (Etchant). The depth of the plurality of trenches 12 is about 4
The design rules (Desi
gn Rules), the width and the interval of each trench 12 are determined. Next, low pressure chemical vapor deposition
ical Vapor Deposition = LPCVD) or Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit
A first insulating film 21a, for example, an oxide of silicon (both not shown) is deposited on the semiconductor substrate 10 at a temperature in the range of about 300 to 700 ° C. by ion = PECVD, and a plurality of trenches 12 are formed. At the same time, the first insulating film 21a is filled.
(Not shown) has a thickness of 2 // of the width of the plurality of trenches 12.
3 is assumed. And chemical mechanical polishing (Chemical Mechanica)
l Polishing = CMP) method or anisotropic reactive ion etching method using methane trifluoride (CHF 3 ) as an etching agent and an extra first insulating film 2 other than the plurality of trenches 12
1a (not shown), and a plurality of insulating plugs 21 are removed.
To form

【0009】図3において、減圧化学気相堆積法または
プラズマ化学気相堆積法あるいは熱酸化(Thermal Oxid
ation)法により第2絶縁膜31を形成して、その厚さ
を約500〜1000Åの範囲とする。この第2絶縁膜
31上にパターニングされたフォトレジスト膜32を塗
布形成する。フォトレジスト膜32をマスクとして異方
性反応イオンエッチング法により三フッ化メタンをエッ
チング剤として第2絶縁膜31に第1開口33形成し、
半導体基板10の一部分ならびに複数の絶縁プラグ21
のうち1つの絶縁プラグ21のコーナー(Corner)を露
出させてから、引き続き絶縁プラグ21をエッチングし
てトレンチ12中に凹溝34を形成するが、凹溝34の
深さを約2500〜3500Åの範囲とする。そして、
フォトレジスト膜32を除去する。
In FIG. 3, reduced pressure chemical vapor deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition, or thermal oxidation (Thermal Oxid
ation) method to form a second insulating film 31 having a thickness in the range of about 500 to 1000 °. On this second insulating film 31, a patterned photoresist film 32 is applied and formed. A first opening 33 is formed in the second insulating film 31 using methane trifluoride as an etching agent by anisotropic reactive ion etching using the photoresist film 32 as a mask,
Part of semiconductor substrate 10 and a plurality of insulating plugs 21
After exposing a corner of one of the insulating plugs 21, the insulating plug 21 is subsequently etched to form a groove 34 in the trench 12. The depth of the groove 34 is set to about 2500-3500 °. Range. And
The photoresist film 32 is removed.

【0010】図4において、前記した各膜層の上に薄い
第1ポリシリコン膜41を堆積するとともに、この第1
ポリシリコン膜41にヒ素(Arsine)あるいはリン化水
素(Phosphine)などの不純物を添加する。その方法と
しては、温度を約550〜650℃の範囲とし、シラン
(Silane)を反応ガスとして、同時にヒ素イオン、リン
イオンを添加しながら、減圧化学気相堆積法により形成
するものである。このドーピングされた第1ポリシリコ
ン膜41の厚さを約250〜350Åの範囲とする。次
に、温度を約600〜800℃の範囲とし、六フッ化タ
ングステン(Tungsten Hexafluoride)を反応ガスとし
て、減圧化学気相堆積法により第1ポリシリコン膜41
上に導電膜42を堆積し、その厚さを約1500〜25
00Åの範囲とする。もしも導電膜42の材料をタング
ステンとする場合には、導電膜42を形成する前に、先
ず薄い窒化チタン(Titanium Nitride)膜を堆積してバ
リヤー膜(Barrier Layer 図示せず)として第1ポリシ
リコン膜41が破壊されることを防止する。導電膜42
の材料は、タングステンシリサイド(Tungsten Silicid
e)でもよく、その方法は、六フッ化タングステンおよ
びシランを反応ガスとして、減圧化学気相堆積法により
形成するものである。
Referring to FIG. 4, a thin first polysilicon film 41 is deposited on each of the above-mentioned film layers, and
An impurity such as arsenic (Arsine) or hydrogen phosphide (Phosphine) is added to the polysilicon film 41. In this method, the temperature is set in a range of about 550 to 650 ° C., and silane (Silane) is used as a reaction gas, and arsenic ions and phosphorus ions are simultaneously added, and formed by a low pressure chemical vapor deposition method. The thickness of the doped first polysilicon film 41 is in the range of about 250-350 °. Next, the temperature is set in the range of about 600 to 800 ° C., and the first polysilicon film 41 is formed by a low pressure chemical vapor deposition method using tungsten hexafluoride (Tungsten Hexafluoride) as a reaction gas.
A conductive film 42 is deposited thereon, and its thickness is about 1500 to 25
The range is 00 °. If the conductive film 42 is made of tungsten, a thin titanium nitride (Titanium Nitride) film is first deposited to form a first polysilicon as a barrier film (Barrier Layer not shown) before the conductive film 42 is formed. The film 41 is prevented from being destroyed. Conductive film 42
The material is Tungsten Silicid
e) may be formed by a low pressure chemical vapor deposition method using tungsten hexafluoride and silane as reaction gases.

【0011】図5において、前記した各膜層上において
エッチバック(Etch Back)工程を実施するが、異方性
反応イオンエッチング法により塩素をエッチング剤とし
て第1ポリシリコン膜41および導電膜42をエッチン
グし、凹溝34中の導電膜42を残すように、引き続き
陥凹(Recess)エッチング工程により半導体基板10の
表面から約1000〜2000Åの範囲まで掘り下げて
導電プラグ51を形成する。導電プラグ51の厚さを約
1500〜2500Åの範囲とし、かつ導電プラグ51
の位置を絶縁プラグ21のコーナー上とする。
Referring to FIG. 5, an etch back step is performed on each of the above-described film layers. The first polysilicon film 41 and the conductive film 42 are formed by anisotropic reactive ion etching using chlorine as an etching agent. Etching is performed, and a conductive plug 51 is formed by digging down from the surface of the semiconductor substrate 10 to a range of about 1000 to 2000 ° by a recess etching step so as to leave the conductive film 42 in the concave groove 34. The thickness of the conductive plug 51 is in the range of about 1500 to 2500 °
Is on the corner of the insulating plug 21.

【0012】図6において、第2絶縁膜31を除去して
から、半導体基板10上に温度が約300〜700℃の
範囲で減圧化学気相堆積法またはプラズマ化学気相堆積
法により第3絶縁膜61を堆積し、その厚さを約200
0〜3000Åの範囲とする。そして、第3絶縁膜61
のドライエッチング(Dry Etching)を行うが、三フッ
化メタンをエッチング剤とし、導電プラグ51上方およ
び周縁の第3絶縁膜61を残して、導電プラグ51を埋
め込みビット線17(図1)として形成する。
In FIG. 6, after the second insulating film 31 is removed, a third insulating film is formed on the semiconductor substrate 10 at a temperature of about 300 to 700 ° C. by a reduced pressure chemical vapor deposition method or a plasma chemical vapor deposition method. A film 61 is deposited and its thickness is
The range is 0 to 3000 °. Then, the third insulating film 61
Is performed, but the conductive plug 51 is formed as the buried bit line 17 (FIG. 1) while methane trifluoride is used as an etching agent and the third insulating film 61 above and around the conductive plug 51 is left. I do.

【0013】まず、図7の(b)において、この図は図
1のBB´線に沿って断面表示したものであり、温度が
約850〜950℃の範囲で半導体基板10上に熱酸化
法により薄いゲート絶縁膜(Gate Insulator Layer)7
1、例えば二酸化シリコンを成長させる。ゲート絶縁膜
71の厚さは、約50〜200Åの範囲とする。そし
て、温度が約550〜650℃の範囲で減圧化学気相堆
積法によりゲート絶縁膜71上にゲート13、例えばポ
リシリコン膜を形成する。ゲート13の厚さは、約20
00〜4000Åの範囲とする。次に、ゲート13に対
してイオン注入(Ion Implantation)法によりN型イオ
ン、例えばヒ素イオンまたはリンイオンを注入するが、
そのエネルギー量を約25〜100KeVの範囲、ドー
ズ量を約1E14〜1E16atoms/cm2の範囲
とする。また、N型イオン、例えばヒ素イオンあるいは
リンイオンを混合して、シランが充満した雰囲気におい
てシトゥードーピング工程(Situ Doping Procedure)
を実施することもできる。ゲート13は、通常、ワード
線(Word Line)として用いられ、前記した埋め込みビ
ット線17とは直角の配列となる(図1を参照)。そし
て、さらにイオン注入法によりゲート13側方の半導体
基板10上にN型イオン、例えばヒ素イオンあるいはリ
ンイオンを注入して、薄くドーピングされたソース/ド
レイン領域73を形成するが、そのエネルギー量を約3
0〜75KeVの範囲とし、ドーズ量を約1E12〜1
E14atoms/cm2の範囲とする。次に、ゲート
13上に温度が約300〜700℃の範囲で減圧化学気
相堆積法またはプラズマ化学気相堆積法により厚さが約
2000〜3000Åの範囲である酸化膜74a(図示
せず)を堆積する。そして、異方性反応イオンエッチン
グ法により三フッ化メタンをエッチング剤として、ゲー
ト13の側方にウォールスペーサー74を形成する。さ
らに、イオン注入法によりゲート13側方の半導体基板
10上にN型イオン、例えばヒ素イオンあるいはリンイ
オンを注入して、濃くドーピングされたソース/ドレイ
ン領域75を形成するが、そのエネルギー量を約50〜
100KeVの範囲とし、ドーズ量を約1E14〜1E
16atoms/cm2の範囲とする。
First, in FIG. 7 (b), this figure is a sectional view taken along the line BB 'in FIG. 1, and a thermal oxidation method is applied on the semiconductor substrate 10 at a temperature in the range of about 850-950.degree. Thinner gate insulation layer (Gate Insulator Layer) 7
1, for example, growing silicon dioxide. The thickness of the gate insulating film 71 is in the range of about 50 to 200 degrees. Then, a gate 13, for example, a polysilicon film is formed on the gate insulating film 71 by a reduced pressure chemical vapor deposition method at a temperature in a range of about 550 to 650 ° C. The thickness of the gate 13 is about 20
The range is from 00 to 4000 °. Next, N-type ions, for example, arsenic ions or phosphorus ions are implanted into the gate 13 by ion implantation (Ion Implantation).
The energy is in the range of about 25 to 100 KeV, and the dose is in the range of about 1E14 to 1E16 atoms / cm 2 . In addition, N-type ions, for example, arsenic ions or phosphorus ions are mixed, and a Situ Doping Procedure is performed in an atmosphere filled with silane.
Can also be implemented. The gate 13 is usually used as a word line (Word Line), and is arranged at right angles to the buried bit line 17 (see FIG. 1). Then, N-type ions, for example, arsenic ions or phosphorus ions are further implanted into the semiconductor substrate 10 on the side of the gate 13 by ion implantation to form a lightly doped source / drain region 73. 3
0 to 75 KeV, and the dose is about 1E12 to 1E12.
The range is E14 atoms / cm 2 . Next, an oxide film 74a (not shown) having a thickness of about 2000 to 3000 ° on the gate 13 by a reduced pressure chemical vapor deposition method or a plasma chemical vapor deposition method at a temperature of about 300 to 700 ° C. Is deposited. Then, a wall spacer 74 is formed on the side of the gate 13 using methane trifluoride as an etching agent by anisotropic reactive ion etching. Further, N-type ions, for example, arsenic ions or phosphorus ions are implanted into the semiconductor substrate 10 on the side of the gate 13 by an ion implantation method to form heavily doped source / drain regions 75. ~
The range is 100 KeV, and the dose is about 1E14 to 1E.
The range is 16 atoms / cm 2 .

【0014】さて、図7の(a)において、この図は図
1のAA´線に沿って断面表示したものであり、半導体
基板10上には、すでに薄くドーピングされたソース/
ドレイン領域73および濃くドーピングされたソース/
ドレイン領域75ならびにゲート絶縁膜71が形成され
ているが、これらの各膜層は第3絶縁膜61によって被
覆されてはいない。そして、短時間アニール(Rapid Th
ermal Anneal)工程を実施するが、その温度を約950
〜1050℃の範囲とし、実施時間を約10〜60秒の
範囲とする。これにより、濃くドーピングされたソース
/ドレイン領域75および薄くドーピングされたソース
/ドレイン領域73ならびにドーピングされた第1ポリ
シリコン膜41中の不純物がエネルギーを与えられて拡
散し始め相互接続を形成させることができる。従って、
ドーピングされた第1ポリシリコン膜41と薄くドーピ
ングされたソース/ドレイン領域73と濃くドーピング
されたソース/ドレイン領域75とがセルフアライメン
トに位置決めされるので、埋め込みビット線51と薄く
ドーピングされたソース/ドレイン領域73と濃くドー
ピングされたソース/ドレイン領域75ともセルフアラ
イメントに位置決めされることとなる。かくして、後続
のフォトリソグラフィー(Photolithography)工程によ
る位置決め工程を省略することができるので、フォトリ
ソグラフィーの露光による位置決め制御が困難であるこ
とを心配する必要もなくなる。
FIG. 7A is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 1, and the semiconductor substrate 10 has a lightly doped source / source.
Drain region 73 and heavily doped source /
Although the drain region 75 and the gate insulating film 71 are formed, these respective film layers are not covered with the third insulating film 61. Then, annealing for a short time (Rapid Th
ermal Anneal) step, but at a temperature of about 950.
And an operating time of about 10-60 seconds. Thereby, the impurities in the heavily doped source / drain regions 75 and the lightly doped source / drain regions 73 and the doped first polysilicon film 41 begin to be energized and diffuse to form an interconnect. Can be. Therefore,
Since the doped first polysilicon film 41, the lightly doped source / drain region 73 and the heavily doped source / drain region 75 are positioned in a self-alignment manner, the buried bit line 51 and the lightly doped source / drain region 75 are positioned. Both the drain region 73 and the heavily doped source / drain region 75 will be positioned in self alignment. Thus, since the positioning step by the subsequent photolithography step can be omitted, it is not necessary to worry that the positioning control by the exposure of the photolithography is difficult.

【0015】図8において、前記した各膜層上に第4絶
縁膜81をを堆積し、第2開口14を形成して、薄くド
ーピングされたソース/ドレイン領域73および濃くド
ーピングされたソース/ドレイン領域75の表面を露出
させる。第2開口14の形成は、異方性反応イオンエッ
チング法により三フッ化メタンをエッチング剤とし、温
度を約300〜500℃の範囲とする工程により実施す
る。そして、温度が約550〜650℃の範囲で減圧化
学気相堆積法により、第2開口14の周縁に第2ポリシ
リコン膜83a(図示せず)を形成し、その厚さを約5
000〜8000Åの範囲とする。第2ポリシリコン膜
83a(図示せず)は、第2開口14を充填するととも
に、イオン注入によりN型イオン、例えばヒ素イオンま
たはリンイオンを注入し、そのエネルギー量を約25〜
75KeVの範囲、ドーズ量を約1E16〜5E16a
toms/cm2の範囲とする。もしくは、シランガス
および混合N型イオン、例えばヒ素イオンあるいはリン
イオンが充満した雰囲気において、インシトゥードーピ
ングを実施することもできる。そして、フォトリソグラ
フィーおよび異方性反応イオンエッチング法により塩素
をエッチング剤として、第2ポリシリコン膜83a(図
示せず)をパターニングし、キャパシター用の下部電極
83を形成する。
Referring to FIG. 8, a fourth insulating film 81 is deposited on each of the above-mentioned film layers, and a second opening 14 is formed to form a lightly doped source / drain region 73 and a heavily doped source / drain region. The surface of the region 75 is exposed. The formation of the second opening 14 is performed by a process in which methane trifluoride is used as an etching agent by anisotropic reactive ion etching and the temperature is in the range of about 300 to 500 ° C. Then, a second polysilicon film 83a (not shown) is formed on the periphery of the second opening 14 by a reduced pressure chemical vapor deposition method at a temperature in the range of about 550 to 650 ° C.
000-8000 °. The second polysilicon film 83a (not shown) fills the second opening 14 and implants N-type ions, for example, arsenic ions or phosphorus ions by ion implantation, to reduce the energy amount to about 25 to
75 KeV range, dose about 1E16-5E16a
toms / cm 2 . Alternatively, in-situ doping can be performed in an atmosphere filled with silane gas and mixed N-type ions, for example, arsenic ions or phosphorus ions. Then, the second polysilicon film 83a (not shown) is patterned by photolithography and anisotropic reactive ion etching using chlorine as an etching agent to form a lower electrode 83 for a capacitor.

【0016】図9において、下部電極83上に誘電膜9
1を形成して絶縁を行うが、誘電膜91は、スパッタリ
ング(Sputtering)法により形成することができ、高い
誘電定数(High Dielectric Constant)の材料、例えば
タンタルの酸化物、望ましくは五酸化二タンタル(Ta2O
5)を用いることによって、その厚さを約200〜30
0Åの範囲とする。また、誘電膜91として、堆積法に
より厚さが約40〜80Å範囲の酸化シリコン/窒化シ
リコン/酸化シリコン(Oxidized/Silicon Nitride/Sil
icon Oxide = ONO)膜を採用することもでき、その方法
は、先ず厚さが約10〜50Å範囲の酸化シリコン膜を
形成し、厚さが約10〜20Å範囲の窒化シリコン膜を
形成してから、熱酸化法により窒化シリコン膜上に酸化
シリコン膜を形成するものである(いずれも図示せ
ず)。次に、誘電膜91上に第3ポリシリコン膜92a
(図示せず)を堆積するが、その方法は、温度を約55
0〜650℃の範囲とし、減圧化学気相堆積法により形
成するものである。第3ポリシリコン膜92a(図示せ
ず)の厚さを約2000〜3000Åの範囲とする。そ
して、第3ポリシリコン膜92a(図示せず)にイオン
をドーピングするが、その方法は、シランガスおよび混
合リン化水素ガスの雰囲気において、インシトゥードー
ピングを実施するものである。さらに、フォトリソグラ
フィーおよび異方性反応イオンエッチング法により塩素
をエッチング剤として、第3ポリシリコン膜92a(図
示せず)をパターニングし、キャパシター用の上部電極
92を形成する。これら下部電極83と誘電膜91と上
部電極92とにより積上げ型キャパシター15構造が構
成される。
In FIG. 9, a dielectric film 9 is formed on the lower electrode 83.
1, the dielectric film 91 can be formed by a sputtering method, and a material having a high dielectric constant (High Dielectric Constant), for example, an oxide of tantalum, preferably, tantalum pentoxide (Ta2O
By using 5), the thickness is about 200 to 30
The range is 0 °. Further, as the dielectric film 91, a silicon oxide / silicon nitride / silicon oxide (Oxidized / Silicon Nitride / Sil) having a thickness of about 40 to 80 ° by a deposition method.
icon Oxide = ONO) film can also be adopted. The method is to form a silicon oxide film having a thickness of about 10 to 50 ° and a silicon nitride film having a thickness of about 10 to 20 °. Therefore, a silicon oxide film is formed on a silicon nitride film by a thermal oxidation method (both are not shown). Next, a third polysilicon film 92a is formed on the dielectric film 91.
(Not shown), but the method involves raising the temperature to about 55
The temperature is in the range of 0 to 650 ° C., and it is formed by low pressure chemical vapor deposition. The thickness of third polysilicon film 92a (not shown) is in the range of about 2000-3000 °. Then, ions are doped into the third polysilicon film 92a (not shown). In this method, in-situ doping is performed in an atmosphere of a silane gas and a mixed hydrogen phosphide gas. Further, the third polysilicon film 92a (not shown) is patterned by photolithography and anisotropic reactive ion etching using chlorine as an etching agent to form an upper electrode 92 for a capacitor. The lower electrode 83, the dielectric film 91, and the upper electrode 92 form a stacked capacitor 15 structure.

【0017】以上のごとく、この発明を好適な実施例に
より開示したが、当業者であれば容易に理解できるよう
に、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更
ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特
許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等
な領域を基準として定めなければならないものとする。
As described above, the present invention has been disclosed by the preferred embodiments. However, as will be easily understood by those skilled in the art, appropriate changes and modifications can be made within the technical idea of the present invention. Therefore, the scope of patent protection shall be determined based on the claims and the equivalent area.

【0018】[0018]

【発明の効果】上記した構成により、この発明のメモリ
ーセルアレイ製造方法は、埋め込みビット線をトレンチ
内に埋設することにより、ビット線が余分なスペースを
占有することがなく、デバイスの集積密度を向上させる
ことができる。また、このような埋め込みビット線構造
は、転送トランジスター中のソース/ドレイン領域にセ
ルフアライメントに位置決めできるので、面倒なフォト
リソグラフィー工程を省略することができ、ひいてはコ
スト削減を達成することができる。従って、この発明の
メモリーセルアレイ製造方法は、産業上の利用価値が高
いものである。
With the above structure, the method of manufacturing a memory cell array according to the present invention improves the device integration density by burying a buried bit line in a trench without occupying an extra space for the bit line. Can be done. In addition, since such a buried bit line structure can be positioned in the source / drain region in the transfer transistor in a self-alignment manner, a troublesome photolithography step can be omitted, and the cost can be reduced. Therefore, the method for manufacturing a memory cell array according to the present invention has high industrial utility value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明にかかる好適な実施例のメモリーセル
アレイを示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a memory cell array according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2】この発明にかかる好適な実施例のメモリーセル
アレイ製造プロセスを示した説明断面図である。
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing a memory cell array manufacturing process according to a preferred embodiment of the present invention;

【図3】同じく、メモリーセルアレイ製造プロセスを示
した説明断面図である。
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing a memory cell array manufacturing process.

【図4】同じく、メモリーセルアレイ製造プロセスを示
した説明断面図である。
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing a memory cell array manufacturing process.

【図5】同じく、メモリーセルアレイ製造プロセスを示
した説明断面図である。
FIG. 5 is also an explanatory sectional view showing a memory cell array manufacturing process.

【図6】同じく、メモリーセルアレイ製造プロセスを示
した説明断面図である。
FIG. 6 is also an explanatory sectional view showing a memory cell array manufacturing process.

【図7】同じく、メモリーセルアレイ製造プロセスをA
A´線に沿って示した説明断面図(a)、およびBB´
線沿って示した説明断面図(b)である。
FIG. 7 shows a memory cell array manufacturing process
Explanatory sectional view (a) shown along line A ', and BB'
It is explanatory sectional drawing (b) shown along the line.

【図8】この発明にかかる好適な実施例のメモリーセル
アレイ製造プロセスのうち、積上げ型キャパシターの製
造プロセスを示す説明断面図である。
FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a manufacturing process of a stacked capacitor in the manufacturing process of the memory cell array according to the preferred embodiment of the present invention;

【図9】同じく、積上げ型キャパシターの製造プロセス
を示す説明断面図である。
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view showing a manufacturing process of the stacked capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 12 トレンチ 13 ゲート 14 第2開口 15 積上げ型キャパシター 17 埋め込みビット線 21 絶縁プラグ 31 第2絶縁膜 32 フォトレジスト膜 33 第1開口 34 凹溝 41 第1ポリシリコン膜 42 導電膜 51 導電プラグ 61 第3絶縁膜 71 ゲート絶縁膜 73 薄くドーピングされたソース/ドレイン領域 75 濃くドーピングされたソース/ドレイン領域 81 第4絶縁膜 83 下部電極 91 誘電膜 92 上部電極 Reference Signs List 10 semiconductor substrate 12 trench 13 gate 14 second opening 15 stacked capacitor 17 buried bit line 21 insulating plug 31 second insulating film 32 photoresist film 33 first opening 34 concave groove 41 first polysilicon film 42 conductive film 51 conductive plug 61 Third insulating film 71 Gate insulating film 73 Lightly doped source / drain region 75 Highly doped source / drain region 81 Fourth insulating film 83 Lower electrode 91 Dielectric film 92 Upper electrode

Claims (40)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)半導体基板上に複数個のトレンチを
形成するステップと、(b)前記半導体基板上に第1絶
縁膜を形成して前記複数個のトレンチを充填するステッ
プと、(c)前記半導体基板上の前記第1絶縁膜を除去
し、充填された前記複数個のトレンチを残して、複数個
の絶縁プラグを形成するステップと、(d)前記半導体
基板および前記絶縁プラグ上に第2絶縁膜を堆積するス
テップと、(e)前記第2絶縁膜に第1開口を形成し
て、前記半導体基板を部分的に露出させるとともに、前
記複数個の絶縁プラグのうち1つの絶縁プラグのコーナ
ーを露出させるステップと、(f)前記絶縁プラグのコ
ーナーの下にある前記第1絶縁膜を除去して、凹溝を形
成するステップと、(g)前記第2絶縁膜および部分的
に露出した前記半導体基板ならびに前記凹溝上にドーピ
ングした第1ポリシリコン膜を形成するステップと、
(h)前記ドーピングした第1ポリシリコン膜上に導電
膜を形成し、かつ前記導電膜を前記凹溝中に充填するス
テップと、(i)前記導電膜および前記ドーピングした
第1ポリシリコン膜ならびに前記半導体基板の一部分を
除去して、前記凹溝中の前記ドーピングした第1ポリシ
リコン膜を残し、導電プラグを形成するステップと、
(j)前記導電プラグ上で陥凹エッチング工程を行っ
て、ビット線を形成するステップと、(k)前記導電プ
ラグおよびその周縁に第3絶縁膜を形成し、前記ビット
線を埋め込むステップと、(l)前記半導体基板上にゲ
ート絶縁膜を形成し、かつ前記ゲート絶縁膜上にゲート
を形成するステップと、(m)前記ゲート側方の前記半
導体基板上に薄くドーピングされたソース/ドレイン領
域を形成し、かつ前記第3絶縁膜ならびに前記複数個の
トレンチの間にある領域に前記した薄くドーピングされ
たソース/ドレイン領域を分布させるステップと、
(n)前記ゲートの側方にウォールスペーサーを形成す
るステップと、(o)前記ウォールスペーサー側方の前
記半導体基板上に濃くドーピングされたソース/ドレイ
ン領域を形成して、前記した薄くドーピングされたソー
ス/ドレイン領域および前記した濃くドーピングされた
ソース/ドレイン領域ならびに前記ゲートにより転送ト
ランジスターを形成するステップと、(p)アニール工
程を行って、前記した濃くドーピングされたソース/ド
レイン領域および前記した薄くドーピングされたソース
/ドレイン領域ならびに前記第1ポリシリコン膜中の不
純物を拡散し相互コンタクトさせるステップと、(q)
前記した各膜層上に第4絶縁膜層を堆積するステップ
と、(r)前記第4絶縁膜層に第2開口を形成して、前
記した薄くドーピングされたソース/ドレイン領域およ
び前記した濃くドーピングされたソース/ドレイン領域
の表面を露出させるステップと、(s)前記第2開口の
周縁に第2ポリシリコン膜を形成して、前記第2開口を
充填して、下部電極を形成するステップと、(t)前記
下部電極上に誘電膜を形成するステップと、(u)前記
誘電膜上に第3ポリシリコン膜を堆積して、上部電極を
形成し、前記下部電極および前記上部電極により積上げ
型キャパシター構造を形成するステップと、 を少なくとも具備するメモリーセルアレイ製造方法。
(A) forming a plurality of trenches on a semiconductor substrate; (b) forming a first insulating film on the semiconductor substrate to fill the plurality of trenches; c) removing the first insulating film on the semiconductor substrate and forming a plurality of insulating plugs while leaving the plurality of filled trenches; and (d) on the semiconductor substrate and the insulating plug. (E) forming a first opening in the second insulating film to partially expose the semiconductor substrate and to insulate one of the plurality of insulating plugs; Exposing a corner of the plug; (f) removing the first insulating film below the corner of the insulating plug to form a concave groove; and (g) forming the second insulating film and partially Exposed to the semiconductor Forming a substrate and the first polysilicon film doped on said groove,
(H) forming a conductive film on the doped first polysilicon film and filling the conductive film into the concave groove; (i) the conductive film and the doped first polysilicon film and Removing a portion of the semiconductor substrate to form a conductive plug, leaving the doped first polysilicon film in the groove;
(J) forming a bit line by performing a recess etching process on the conductive plug; and (k) forming a third insulating film on the conductive plug and a peripheral edge thereof and burying the bit line; (L) forming a gate insulating film on the semiconductor substrate and forming a gate on the gate insulating film; and (m) lightly doped source / drain regions on the semiconductor substrate beside the gate. Forming and distributing the lightly doped source / drain regions in a region between the third insulating film and the plurality of trenches;
(N) forming a wall spacer on the side of the gate; and (o) forming a heavily doped source / drain region on the semiconductor substrate on the side of the wall spacer, wherein the lightly doped region is formed. Forming a transfer transistor with the source / drain regions and the heavily doped source / drain regions and the gate; and performing (p) an annealing step to perform the heavily doped source / drain regions and the thin film. Diffusing the impurities in the doped source / drain regions and the first polysilicon film to make mutual contact with each other; (q)
Depositing a fourth insulating film layer on each of said film layers; and (r) forming a second opening in said fourth insulating film layer to form said lightly doped source / drain regions and said darkened source / drain regions. Exposing a surface of the doped source / drain region; and (s) forming a second polysilicon film around a periphery of the second opening and filling the second opening to form a lower electrode. (T) forming a dielectric film on the lower electrode; and (u) depositing a third polysilicon film on the dielectric film to form an upper electrode, and forming the upper electrode by the lower electrode and the upper electrode. Forming a stacked capacitor structure.
【請求項2】 上記ステップ(a)の複数個のトレンチ
の形成方法が、異方性反応イオンエッチング法であり、
エッチング剤を塩素とするものである請求項1記載のメ
モリーセルアレイ製造方法。
2. The method for forming a plurality of trenches in the step (a) is an anisotropic reactive ion etching method.
2. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 1, wherein the etching agent is chlorine.
【請求項3】 上記した複数個のトレンチが、その深さ
を約4000〜6000Åの範囲とするものである請求
項1記載のメモリーセルアレイ製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the plurality of trenches have a depth in the range of about 4000 to 6000 °.
【請求項4】 上記ステップ(b)の上記第1絶縁膜の
形成方法が、その温度を約300〜700℃の範囲と
し、化学気相堆積法により形成するものである請求項1
記載のメモリーセルアレイ製造方法。
4. The method of forming the first insulating film in the step (b), wherein the temperature is in a range of about 300 to 700 ° C., and the first insulating film is formed by a chemical vapor deposition method.
The manufacturing method of the memory cell array according to the above.
【請求項5】 上記した第1絶縁膜が、シリコン酸化物
である請求項1記載のメモリーセルアレイ製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the first insulating film is a silicon oxide.
【請求項6】 上記した第1絶縁膜が、その厚さを上記
複数個のトレンチ幅の約2/3とするものである請求項
1記載のメモリーセルアレイ製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the thickness of the first insulating film is about 2/3 of the width of the plurality of trenches.
【請求項7】 上記ステップ(f)の上記凹溝を形成す
る方法が、異方性反応イオンエッチング法であり、エッ
チング剤を三フッ化メタンとするものである請求項1記
載のメモリーセルアレイ製造方法。
7. The memory cell array manufacturing method according to claim 1, wherein the method of forming the concave groove in the step (f) is an anisotropic reactive ion etching method, wherein methane trifluoride is used as an etching agent. Method.
【請求項8】 上記凹溝が、その深さを約2500〜3
500Åの範囲とするものである請求項1記載のメモリ
ーセルアレイ製造方法。
8. The groove has a depth of about 2500-3.
2. The method according to claim 1, wherein the angle is in the range of 500 [deg.].
【請求項9】 上記ステップ(g)の上記ドーピングし
た第1ポリシリコン膜の形成方法が、その温度を約55
0〜650℃の範囲とし、シランを反応ガスとすると同
時に、ヒ素イオン、リンイオンをドーピングして減圧化
学気相堆積法により形成するものである請求項1記載の
メモリーセルアレイ製造方法。
9. The method of forming a doped first polysilicon film in the step (g), comprising:
2. The method according to claim 1, wherein the temperature is in the range of 0 to 650 [deg.] C., and silane is used as a reaction gas, and at the same time, arsenic ions and phosphorus ions are doped to form the memory cell array by low pressure chemical vapor deposition.
【請求項10】 上記ドーピングした第1ポリシリコン
膜が、その厚さを約250〜350Åの範囲とするもの
である請求項1記載のメモリーセルアレイ製造方法。
10. The method according to claim 1, wherein said doped first polysilicon film has a thickness in the range of about 250-350 °.
【請求項11】 上記ステップ(h)の上記導電膜の形
成方法が、その温度を約600〜800℃の範囲とし、
六フッ化タングステンを反応ガスとして、減圧化学気相
堆積法により形成するものである請求項1請求項1記載
のメモリーセルアレイ製造方法。
11. The method for forming a conductive film in the step (h), wherein the temperature is in a range of about 600 to 800 ° C.,
2. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 1, wherein the film is formed by low pressure chemical vapor deposition using tungsten hexafluoride as a reaction gas.
【請求項12】 上記導電膜が、タングステンを材料と
するものである請求項11記載のメモリーセルアレイ製
造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the conductive film is made of tungsten.
【請求項13】 上記導電膜が、その厚さを約2500
〜3500Åの範囲とするものである請求項11記載の
メモリーセルアレイ製造方法。
13. The conductive film has a thickness of about 2500.
The method according to claim 11, wherein the angle is in the range of ~ 3500 °.
【請求項14】 上記ステップ(h)の上記導電膜の形
成方法が、その温度を約600〜800℃の範囲とし、
六フッ化タングステンおよびシランを反応ガスとして、
減圧化学気相堆積法により形成するものである請求項1
記載のメモリーセルアレイ製造方法。
14. The method of forming a conductive film in the step (h), wherein the temperature is in a range of about 600 to 800 ° C.
Using tungsten hexafluoride and silane as reaction gases
2. The method according to claim 1, wherein the film is formed by a low pressure chemical vapor deposition method.
The manufacturing method of the memory cell array according to the above.
【請求項15】 上記導電膜が、タングステンのケイ化
物を材料とするものである請求項14記載のメモリーセ
ルアレイ製造方法。
15. The method according to claim 14, wherein the conductive film is made of silicide of tungsten.
【請求項16】 上記導電膜が、その厚さを約1500
〜2500Åの範囲とするものである請求項14記載の
メモリーセルアレイ製造方法。
16. The conductive film has a thickness of about 1500
The method according to claim 14, wherein the angle is in the range of 22500 °.
【請求項17】 上記ステップ(j)の陥凹エッチング
工程が、異方性反応イオンエッチングによりエッチング
剤を塩素として、上記導電膜の厚さを約1500〜25
00Åの範囲とし、かつ形成した上記ビット線が上記ト
レンチ表面から約2000Åほど下方に位置するもので
ある請求項1記載のメモリーセルアレイ製造方法。
17. The recess etching step of the step (j), wherein the thickness of the conductive film is about 1500 to 25 by using an etching agent as chlorine by anisotropic reactive ion etching.
2. The method according to claim 1, wherein the bit line is formed in a range of about 00 [deg.] And the formed bit line is located about 2000 [deg.] Below the surface of the trench.
【請求項18】 上記ステップ(k)の上記第3絶縁膜
の形成方法が、その温度を約300〜700℃の範囲と
し、化学気相堆積法により形成するものである請求項1
記載のメモリーセルアレイ製造方法。
18. The method for forming the third insulating film in the step (k), wherein the temperature is in a range of about 300 to 700 ° C., and the third insulating film is formed by a chemical vapor deposition method.
The manufacturing method of the memory cell array according to the above.
【請求項19】 上記第3絶縁膜が、シリコン酸化物で
ある請求項1記載のメモリーセルアレイ製造方法。
19. The method according to claim 1, wherein the third insulating film is a silicon oxide.
【請求項20】 上記第3絶縁膜が、その厚さを約15
00〜2500Åの範囲とするものである請求項1記載
のメモリーセルアレイ製造方法。
20. The semiconductor device according to claim 10, wherein the third insulating film has a thickness of about 15
2. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 1, wherein the angle is in the range of 00 to 2500 [deg.].
【請求項21】 上記ゲート絶縁膜が、シリコン酸化物
であり、その厚さを約50〜200Åの範囲とし、その
形成方法が、その温度を約850〜950℃の範囲と
し、熱酸化法により形成するものである請求項1記載の
メモリーセルアレイ製造方法。
21. The gate insulating film is made of silicon oxide, has a thickness in the range of about 50 to 200 °, is formed at a temperature in the range of about 850 to 950 ° C., and is formed by a thermal oxidation method. 2. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 1, wherein said memory cell array is formed.
【請求項22】 上記ステップ(m)の上記した薄くド
ーピングしたソース/ドレイン領域が、N型イオンを注
入するものであり、そのエネルギー量を約30〜75K
eVの範囲、ドーズ量を約1E12〜1E14atom
s/cm2の範囲とするものである請求項1記載のメモ
リーセルアレイ製造方法。
22. The lightly doped source / drain region of step (m) is for implanting N-type ions, and has an energy amount of about 30 to 75K.
The range of eV and the dose amount are about 1E12 to 1E14 atom.
2. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 1, wherein the range is s / cm 2 .
【請求項23】 上記ステップ(o)の上記した濃くド
ーピングしたソース/ドレイン領域が、N型イオンを注
入するものであり、そのエネルギー量を約50〜100
KeVの範囲、ドーズ量を約1E14〜1E16ato
ms/cm2の範囲とするものである請求項1記載のメ
モリーセルアレイ製造方法。
23. The heavily doped source / drain region of step (o) is for implanting N-type ions and has an energy amount of about 50-100.
KeV range, dose about 1E14 to 1E16ato
2. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 1, wherein the range is in the range of ms / cm 2 .
【請求項24】 上記ステップ(p)のアニール温度
が、約950〜1050℃の範囲であり、実施時間が約
10〜60秒の範囲である請求項1記載のメモリーセル
アレイ製造方法。
24. The method according to claim 1, wherein the annealing temperature in the step (p) is in a range of about 950 to 1050 ° C., and an execution time is in a range of about 10 to 60 seconds.
【請求項25】 上記ステップ(t)の上記誘電膜が、
その厚さを約40〜80Åの範囲とし、その形成方法
が、まず厚さが約10〜50Åの範囲の酸化シリコン膜
を形成し、次に厚さが約10〜20Åの範囲の窒化シリ
コン膜を形成してから、熱酸化工程により前記窒化シリ
コン膜上に酸化シリコン膜を形成するものである請求項
1記載のメモリーセルアレイ製造方法。
25. The dielectric film of the step (t),
The thickness is in the range of about 40 to 80 °, and the forming method is such that first, a silicon oxide film having a thickness of about 10 to 50 ° is formed, and then a silicon nitride film having a thickness of about 10 to 20 ° is formed. 2. The method according to claim 1, further comprising forming a silicon oxide film on the silicon nitride film by a thermal oxidation step after forming the silicon oxide film.
【請求項26】 上記ステップ(t)の上記誘電膜が、
タンタルの酸化物であり、その厚さを約200〜300
Åの範囲とし、スパッタリング法で形成されるものであ
る請求項1記載のメモリーセルアレイ製造方法。
26. The dielectric film of the step (t),
An oxide of tantalum, the thickness of which is about 200 to 300
2. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 1, wherein the range of Å is set by a sputtering method.
【請求項27】(a)半導体基板上に複数個のトレンチ
を形成するとともに、第1絶縁膜で前記複数個のトレン
チを充填するステップと、(b)前記複数個のトレンチ
のうち1つのトレンチ表面のコーナーに凹溝を形成する
ステップと、(c)前記凹溝にドーピングしたポリシリ
コン膜を堆積するステップと、(d)前記ドーピングし
たポリシリコン膜上に導電膜を堆積し、かつ前記導電膜
で前記凹溝を充填するステップと、(e)前記導電膜を
エッチバックして、前記凹溝中に導電プラグを形成して
から、前記導電プラグ上で陥凹エッチング工程を実施し
て、半導体基板をエッチングし、ビット線を形成するス
テップと、(f)上記ビット線およびその周縁に第2絶
縁膜を形成して、前記ビット線を埋め込むステップと、
(g)前記半導体基板上にソース/ドレイン領域を形成
し、かつ前記複数個のトレンチの間の領域に前記ソース
/ドレイン領域を分布させるステップと、(h)アニー
ル工程を実施して、ドーピングしたポリシリコン膜中の
不純物を拡散させソース/ドレイン領域と相互コンタク
トさせて、前記埋め込まれたビット線をセルフアライメ
ントに前記ソース/ドレイン領域に一致させるステップ
と、 を少なくとも具備するメモリーセルアレイ製造方法。
27. (a) forming a plurality of trenches on a semiconductor substrate and filling the plurality of trenches with a first insulating film; and (b) one of the plurality of trenches. Forming a groove at a corner of the surface; (c) depositing a doped polysilicon film in the groove; (d) depositing a conductive film on the doped polysilicon film; Filling the groove with a film; and (e) etching back the conductive film to form a conductive plug in the groove, and then performing a recess etching process on the conductive plug. Forming a bit line by etching a semiconductor substrate; and (f) forming a second insulating film on the bit line and its periphery to bury the bit line;
(G) forming source / drain regions on the semiconductor substrate and distributing the source / drain regions in a region between the plurality of trenches; and (h) performing an annealing process to perform doping. Diffusing the impurities in the polysilicon film to make mutual contact with the source / drain regions to make the buried bit lines self-aligned with the source / drain regions.
【請求項28】 上記ステップ(a)の複数個のトレン
チの形成方法が、異方性反応イオンエッチング法であ
り、上記した複数個のトレンチが、その深さを約400
0〜6000Åの範囲とするものである請求項27記載
のメモリーセルアレイ製造方法。
28. The method of forming a plurality of trenches in the step (a) is an anisotropic reactive ion etching method, wherein the plurality of trenches have a depth of about 400.
28. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 27, wherein the angle is in a range of 0 to 6000 degrees.
【請求項29】 上記ステップ(a)の上記第1絶縁膜
の形成方法が、その温度を約300〜700℃の範囲と
し、化学気相堆積法により形成するものである請求項2
7記載のメモリーセルアレイ製造方法。
29. The method for forming the first insulating film in the step (a), wherein the temperature is in a range of about 300 to 700 ° C., and the first insulating film is formed by a chemical vapor deposition method.
8. The method for manufacturing a memory cell array according to 7.
【請求項30】 上記した第1絶縁膜が、その厚さを上
記複数個のトレンチ幅の約2/3とするものである請求
項27記載のメモリーセルアレイ製造方法。
30. The method according to claim 27, wherein the first insulating film has a thickness of about 2/3 of a width of the plurality of trenches.
【請求項31】 上記ステップ(b)の上記凹溝を形成
する方法が、異方性反応イオンエッチング法であり、エ
ッチング剤を三フッ化メタンとするものである請求項2
7記載のメモリーセルアレイ製造方法。
31. The method of forming the concave groove in the step (b) is an anisotropic reactive ion etching method, wherein methane trifluoride is used as an etching agent.
8. The method for manufacturing a memory cell array according to 7.
【請求項32】 上記凹溝が、その深さを約2500〜
3500Åの範囲とするものである請求項27記載のメ
モリーセルアレイ製造方法。
32. The groove has a depth of about 2500 to
28. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 27, wherein the range is 3500 degrees.
【請求項33】 上記ステップ(c)の上記ドーピング
した第1ポリシリコン膜の形成方法が、その温度を約5
50〜650℃の範囲とし、シランを反応ガスとすると
同時に、ヒ素イオン、リンイオンをドーピングして減圧
化学気相堆積法により形成し、かつ上記ドーピングした
第1ポリシリコン膜が、その厚さを約250〜350Å
の範囲とするものである請求項27記載のメモリーセル
アレイ製造方法。
33. The method of forming a doped first polysilicon film in the step (c), comprising:
The temperature is in the range of 50 to 650 ° C., silane is used as a reaction gas, and arsenic ions and phosphorus ions are doped at the same time. 250-350Å
28. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 27, wherein:
【請求項34】 上記ステップ(d)の上記導電膜が、
タングステンを材料とするものであり、その形成方法
が、温度を約600〜800℃の範囲とし、六フッ化タ
ングステンを反応ガスとして、減圧化学気相堆積法によ
り形成するものであり、かつ前記導電膜の厚さを約25
00〜3500Åの範囲とするものである請求項27記
載のメモリーセルアレイ製造方法。
34. The conductive film of the step (d),
Tungsten is used as a material, the formation method is a method in which the temperature is in the range of about 600 to 800 ° C., and tungsten hexafluoride is used as a reaction gas by a low pressure chemical vapor deposition method, Approximately 25 film thickness
28. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 27, wherein the angle is in the range of 00 to 3500 °.
【請求項35】 上記ステップ(d)の上記導電膜が、
タングステンを材料とするものであり、その形成方法
が、温度を約600〜800℃の範囲とし、六フッ化タ
ングステンおよびシランを反応ガスとして、減圧化学気
相堆積法により形成するものであり、かつ前記導電膜の
厚さを約2500〜3500Åの範囲とするものである
請求項27記載のメモリーセルアレイ製造方法。
35. The conductive film of the step (d),
Tungsten is used as a material, and the forming method is a method in which the temperature is in a range of about 600 to 800 ° C., and tungsten hexafluoride and silane are used as reaction gases by a low pressure chemical vapor deposition method, and 28. The method of claim 27, wherein the conductive film has a thickness in the range of about 2500-3500 degrees.
【請求項36】 上記ステップ(e)の上記ビット線
が、その厚さを約1500〜2500Åの範囲とするも
のである請求項27記載のメモリーセルアレイ製造方
法。
36. The method according to claim 27, wherein the bit line in the step (e) has a thickness in a range of about 1500 to 2500 degrees.
【請求項37】 上記ステップ(e)の陥凹エッチング
工程が、異方性反応イオンエッチング法によりエッチン
グ剤を塩素として上記ビット線を上記トレンチ表面から
約1000〜2000Åの範囲ほど下方に位置させるも
のである請求項27記載のメモリーセルアレイ製造方
法。
37. The recess etching step of the step (e), wherein the bit line is positioned below the trench surface by about 1000 to 2000 ° by using an etching agent as chlorine by an anisotropic reactive ion etching method. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 27, wherein
【請求項38】 上記ステップ(f)の第2絶縁膜が、
シリコン酸化物であるとともに、その形成方法が、温度
を約300〜700℃の範囲とし、化学気相堆積法によ
り形成され、かつ前記第2絶縁膜が、その厚さを約20
00〜3000Åの範囲とするものである請求項27記
載のメモリーセルアレイ製造方法。
38. The second insulating film in the step (f),
A silicon oxide, the method of forming the second insulating film having a temperature in the range of about 300 to 700 ° C., and the second insulating film having a thickness of about 20 to 20 ° C.
28. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 27, wherein the temperature is in the range of 00 to 3000 degrees.
【請求項39】 上記ステップ(g)の上記ソース/ド
レイン領域が、イオン注入法により形成され、注入され
るイオンが、注入エネルギー量を約50〜100KeV
の範囲とし、ドーズ量を約1E14〜1E16atom
s/cm2の範囲であるN型イオンである請求項27記
載のメモリーセルアレイ製造方法。
39. The source / drain region in the step (g) is formed by an ion implantation method, and an ion to be implanted has an implantation energy amount of about 50 to 100 KeV.
And the dose amount is about 1E14 to 1E16 atom.
28. The method for manufacturing a memory cell array according to claim 27, wherein the N-type ions are in the range of s / cm < 2 >.
【請求項40】 上記ステップ(h)の上記アニール工
程が、その温度を約950〜1050℃の範囲とし、実
施時間を約10〜60秒の範囲とするものである請求項
27記載のメモリーセルアレイ製造方法。
40. The memory cell array according to claim 27, wherein the annealing step in the step (h) has a temperature in a range of about 950 to 1050 ° C. and an execution time in a range of about 10 to 60 seconds. Production method.
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KR100676643B1 (en) * 2000-01-18 2007-02-01 루센트 테크놀러지스 인크 Method of manufacturing a semiconductor device

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