JPS6047458A - Soi形mosダイナミツクメモリ - Google Patents

Soi形mosダイナミツクメモリ

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JPS6047458A
JPS6047458A JP58154807A JP15480783A JPS6047458A JP S6047458 A JPS6047458 A JP S6047458A JP 58154807 A JP58154807 A JP 58154807A JP 15480783 A JP15480783 A JP 15480783A JP S6047458 A JPS6047458 A JP S6047458A
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JP
Japan
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layer
region
conductivity type
trench
silicon
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Pending
Application number
JP58154807A
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English (en)
Inventor
Takashi Azuma
吾妻 孝
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6047458A publication Critical patent/JPS6047458A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は13iQ、などを絶縁層とするSolウエノ1
を用いたSOI形MOSダイナミックメモリに関するも
のである。
〔発明の背景〕
半導体LSI、特にVLS Iメモリにおいては、1メ
モリ当シの素子面積はますます微小化する傾向にあるが
、それに伴って、外気の放射線、特にα線によるメモリ
損傷率が増加し、信頼性上ますます不利な方向に進んで
いる。このため、このような不利な点を補うものとして
メモリ素子を絶縁層上の薄いシリコン層上に形成する5
or(s口Iconon In5ulator)技術ま
たはSOIウェハを用いた技術が一般的になりつつある
。これは、α線がメモリ素子に入射しても絶縁層中に入
射するため、シリコンに入射した場合のように少数キャ
リアが発生せず、したがってメモリを破壊することがな
いという利点を利用したものである。絶縁層としては、
サファイアやsio、などが用いられるが、経済性から
s i o、膜が一般的になると考えられる。
一方、従来のバルクシリコン上に形成したVL8 Iダ
イナミックRAMにおいて、メモリ領域として溝形また
はグループ状に掘シ込んだまわシのシリコン領域を用い
た構造が提案されている。すなわちこのシリコン領域は
、例えばP形のバルクシリコンか、またはその上にN 
層を形成したもので、その表面(溝の側面)を薄い8i
02膜で覆い、さらにその上をポリシリコン電極でカバ
ーすることによってキャパシタとしている。このように
立体的に配置された溝形メモリ領域を有するメモリ構造
は、高集積度化にきわめて有用である。しかしSOIウ
ェハを用い溝形に掘シ込んだ場合、そのまわりは5i0
2等の絶縁物であるため、そのままではメモリ用静電容
量を構成することができず、従来このような溝形メモリ
領域を有する構造をSOI形メ子メモリ用した例はなか
った。
〔発明の目的〕
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、SOIウエノ・に溝形メモリ領域を有するメモ
リ構造を形成して一層の高集積度化をはかったSOI形
MOSダイナミックメモリを提供することにある。
〔発明の構成〕
このような目的を達成するために、本発明は、80Iウ
エハの絶縁層中にバルクシリコンまで達する溝を設け、
その底部にバルクシリコンと反対導電形の領域を形成す
るとともに、当該溝の側面に接して、上記領域と、絶縁
層上のシリコン層中に形成したトランスファ領域を構成
するMOS)7ンジスクのソース・ドレイン領域とを接
続するポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜を
、メモリ領域を構成するキャパシタの一方の電極とした
ものである。
前述したように、SOIウェハの絶縁層を溝形に掘り込
んだ場合、そのまわりは絶縁物であるために、そこにメ
モリ領域を形成するには当該溝の側面を適当な半導体シ
リコンで覆う必要がある。本発明ではこの目的に、溝の
側面に接して形成したポリシリコン膜を用いた。このよ
うに溝側面を覆う半導体シリコン膜としては、エピタキ
シャルシリコンを用いることが考えられる。第1図に、
そのような構成例を示す。図において、ItiP形’ル
クシリコン、2はその上に形成された5102層、3は
さらにその上に形成されたP形シリコン層である。4は
P形シリコン層3vc形成され九N 領域でMOSトラ
ンジスタのソース・ドレイン領域を構成踵 5はゲート
絶縁膜、6はゲート電極である。上記旧02層2に溝2
aを設け、その側面をエピタキシャル選択技術によりP
形エピタキシャルシリコンで埋めた後さらに溝エツチン
グ加工によって、埋め込んだP形エピタキシャル層7の
側面を露出させ、N−領域8を形成した後、その上にf
3iC)2膜およびSi3N4膜を積層した絶縁膜9お
よびポリシリコン薄膜10を重ねである。この場代メモ
リ領域は、第2図に示すようにP形エピタキシャル層γ
中に作られたN−領域8、その上の絶縁M9およびその
上のポリシリコン薄膜10か+ ら構成されN−領域8にはN 領域4が隣接して入力と
なっている。
しかしながら、このようにエピタキシャルシリコンを利
用した構成では、エビタキシャル工程そのものが元来低
生産性であることおよび溝2馴が深いため長時間の反応
を必要とすることにより高価トなる。本発明はエピタキ
シャルシリコンの代シにポリシリコンを用いることによ
シこの価格面での不利をなくしたものである。その場合
、メモリ領域の終端においては、Sin、層のエツチン
グの際、その終点としてバルクシリコンが現われるので
、消量下部での絶縁性を保つために、バルクシリコンと
反対導電形の不純物を導入しPN接合としている。
第1図および第2図に示した構成ではメモリ領域の両端
は入力側がNP接合、終端側がN−P接合でいずれも絶
縁性はきわめて高く、さらにまわりも8192層2で囲
まれその絶縁性も高い。これに対し、本発明のようにポ
リシリコン膜を用いた構成では、入力側はトランスファ
領域を構成するMOS)ランジスクのソース・ドレイン
領域によって必然的に絶縁性が得られ、またまわりのS
i20層による絶縁性についても同様である。しかし終
端側については上述したようにそのままでは不十分とな
るのでPN接合を構成している。以下、実施例を用いて
本発明の詳細な説明する。
〔発明の実施例〕
第3図は本発明の一実施例を示す断面図である。
SOIウェハ(D S i 02 層2にP形バルクシ
リコン1まで達するように設けた溝2aの側面に直接ポ
リシリコン層11で覆い、リン処理によ、9N形化して
入力側からの信号の通路とする。また、このポリシリコ
ン層11の上に薄いS i 02 gおよび5t3N4
膜を積層した絶縁膜9を配し、ポリシリコン薄膜10を
対極とすることによって容量配線とする。
さらに、4aはMOSトランジスタのソース・ドレイン
領域を構成するN 領域、4bは同じくN−領域である
が、上記メモリの入力側はとのN−領域4bに接してそ
のN−P接合によシ必然的に高い絶縁性が保たれる。こ
れに対し、溝211の底部のバルクシリコン1にもN−
領域12を形成して第4図に示すように入力側および終
端側ともPN接合で結びメモリの絶縁性を保っている。
次に、上記構成の製造方法について第5図(、)〜(j
)および第6図を用いて説明する。
まず、P形バルクシリコン21からなるウェハ表面に高
圧高温長時間酸化もしくは02イオンインプランテーシ
ヨンまたは両者の併用によシ比較的厚い5i02層(3
μm以上)22を作る(第5図(a))。
次に全面に所定の厚さのポリシリコン層23をデポジッ
トする(第5図(b))。
次いで図示しないホトレジストをマスクトシてまずポリ
シリコン層23を所定のパターンにRIEし、次にその
ポリシリコン層23をマスクとしてstow層22全2
2E して溝22Mを形成する。
RIE はバルクシリコン21をエツチング終点とする
(第5図(C))。
次に、破線で示したよりなホトレジストマスク24(第
5図(d))を用いて領域Aで示すようなポリシリコン
層からなるアイランドを形成する。次いで公知のレーザ
アニールによシこのアイランドを再結晶化して単結晶シ
リコン層25を形成する(第5図(e) % 、 (f
) ;なお第5図(f)は第5図(c)のf−f@面図
である。)ちなみに、アイランドイヒしたポリシリコン
は再結晶化しやすいものである力;、レーザアニールに
よシ所望の厚さのボリシIJコン層を完全に再結晶化す
ることが難しい場合は、はじめからポリシリコン層23
を十分に再結晶イヒOJ−能な程度に薄めに形成し、再
結晶化した後、第6図に示すようにエピタキシャル選択
デポジション法を用いてP形エピタキシャル層25′を
デポジットさせて不足分を補う方法をとる。このとき、
侶22a底部と単結晶シリコン層25上の内領域にエピ
タキシャル層25′がデポジットされる75り、単結晶
シリコン層25とエピタキシャル層25′の厚さの和が
第5図(f)における単結晶シリコン層25のように所
望の厚さとなるようにすればよい。
次にトランスファ領域を構成するMOSトランジスタを
形成するためにゲート酸化膜(第5図(i)。
(j)の26)を形成し、同じくゲート電極用にポリシ
リコン層をデポジットし、リン処理によpN形化しり後
、パターニングしたホトレジストをマスクとじてエツチ
ングし、ポリシリコン配線27を形成する(第5図(g
))。この場合、上記ポリシリコン層は溝22a内にも
デポジットされているので、それらを除去するためにR
IEと等方性エツチングの両者を併用する必要がある。
このようにポリシリコン配線27を形成した後、当該ゲ
ート領域以外のゲート酸化膜を除去してリンをデポジッ
トするか、または上記ゲート酸化膜26を通してリンも
しくはヒ素のイオンインプランテーションを行なって、
溝222 の底部と単結晶シリコン層25のソース・ド
レイン領域にN−領域28を形成する。さらに全面酸化
を行なって8102膜を形成し、第5図(g)に破線で
示したようなホトレジストマスクを用いてエツチングを
行なって、ポリシリコン配線27およびその近傍上にの
み上記旧02膜を残す。次いでキャパシタ電極を形成す
るためにポリシリコン層をデポジットし、リン処理によ
りN形化した後、RIEを行なって溝22aの側面にの
みN形ポリシリコン層29を形成する(第5図(+) 
、 (j) ;なお、第5図0)は第5図(h)の過−
直訴面図である)。
残る5i02膜をエツチング除去し、キャパシタ絶縁膜
形成のためのゲート酸化を行ない、さらにメモリ用静電
容量の増大の目的で3 i3 N4膜を重ねてデポジッ
トして絶縁膜30を形成する。次に、もう一方のキャパ
シタ電極を形成するためにポリシリコン層をデポジット
し、リン処理によるN形化を経た彼、図示しないホトレ
ジストマスクを用いてエツチングを行ない、ポリシリコ
ン配線31を形成する(第5図(j))。
次いで、このポリシリコン配線31をマスクとして両配
線間の第5図(11)にCで示したN−領域に重ねてヒ
素もしくはリンをデポジットし、第3図の48に対応す
るN 領域を形成する。
最後に全面をPSG膜でカバーし、これにホトエツチン
グを施して上記N+領域上にコンタクトホールを形成し
、さらにアルミニウムを全面に蒸着した後、これにホト
エツチングを施して上記コンタ十 クトホールにおいてN 領域に接触するアルミニウム配
線を形成することによって第3図に示したようなメモリ
素子が形成できる。もつとも、この最後の工程(り対応
する構成については第3図では省略しである。また第5
図(h)〜(j)は一部分についてのみ詳細に示しその
左右については同様であるため適宜省略して示した。
以上の説明は、各半導体層の導電形を全く反転させた構
造についても全く同様に適用することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、SOIウェハの
絶縁層中に第1導電形のバルクシリコンまで達する溝を
設け、その溝の底部に第2導電形の領域を形成するとと
もに、当該溝の側面に接して、上記領域と、絶縁層上の
シリコン層中に形成したMOS)ランリスタのソース・
ドレイン領域とを接続する第2導電形のポリシリコン膜
を形成してキャパシタの一方の電極としたことにょシ、
SOIウェハに溝形メモリ構造を適用することが可能と
な)、よシ高集積度のMOSダイナミックメモリが形成
できる。しかも、上述したようにキャパシタ電極として
ポリシリコンを用いているため、これにエピタキシャル
シリコンを用いた場合に比較して安価にできるという利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はsorウェハに溝形メモリ構造を適用しメモリ
を、溝側面に形成するキャパシタ電極としてエピタキシ
ャルシリコンを用いて実現した例ヲ示す断面図、第2図
はそのメモリ構造を説明するための図、第3図は本発明
の一実施例を示す断面図、第4図はそのメモリ構造を説
明するための図、第5図(、)〜(J)および第6図は
その製造方法の一例を説明するだめの工程図である。 1拳・晦・P形バルクシリコン、2・・1l−stoz
層、22a・・自・溝、3aφ・・P形シリコン層、4
a・・・−N領域、4b111.12 ・・・・N−領
域、5・・・・ゲート絶縁膜、6・・・・ゲート電極、
9・・・・キャパシタ絶縁膜、1011・・・ポリシリ
コン薄膜。 I−1^ 第1図 第4図 第5図 箭5図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電形を有するノくルクシリコン上に絶縁層および
    第1導電形を有するシリコン層をこの順に積層してなる
    SOIウエノ・の上記シリコン層中に第1導電形と反対
    の第2導電形を有する領域を設けMOS)ランリスタの
    ソースOドレインとするトランスファ領域を設けるとと
    もに、上記絶縁層中にバルクシリコンまで達する溝を設
    け、この溝の底部に第2導電形を有する領域を設け、上
    g溝の(11[面に接して、上記ソース・ドレインを構
    成する第2導電形の領域と上記溝底部の第2導電形の領
    域とを接続する第2導電形のポリシリコン膜を形成し、
    このポリシリコン膜を、メモリ領域を構成するキャパシ
    タの一方の電極とするとともに、このポリシリコン膜に
    絶縁物を介在させて形成したポリシリコン膜を他方の電
    極としたことを特徴とするSOI形MOSダイナミック
    メモリ。
JP58154807A 1983-08-26 1983-08-26 Soi形mosダイナミツクメモリ Pending JPS6047458A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6370560A (ja) * 1986-09-12 1988-03-30 Nec Corp 半導体メモリセル
JPS63158869A (ja) * 1986-12-23 1988-07-01 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体メモリ装置
US4918502A (en) * 1986-11-28 1990-04-17 Hitachi, Ltd. Semiconductor memory having trench capacitor formed with sheath electrode
US7534685B2 (en) 2004-03-02 2009-05-19 Infineon Technologies Ag Method for fabrication of a capacitor, and a monolithically integrated circuit comprising such a capacitor
US7629676B2 (en) 2006-09-07 2009-12-08 Infineon Technologies Ag Semiconductor component having a semiconductor die and a leadframe
CN119133246A (zh) * 2024-09-09 2024-12-13 湖北九峰山实验室 一种宽禁带沟槽型mosfet器件及其制造方法

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