JPS61176148A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS61176148A
JPS61176148A JP60016934A JP1693485A JPS61176148A JP S61176148 A JPS61176148 A JP S61176148A JP 60016934 A JP60016934 A JP 60016934A JP 1693485 A JP1693485 A JP 1693485A JP S61176148 A JPS61176148 A JP S61176148A
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capacitor
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transistor
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    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Semiconductor Memories (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体記憶装置に係り、特にキャパシタ容量を
増大せしめたlトランジスタ・1キヤパシタ構造のダイ
ナミック型ランダムアクセスメモリ (D−RAM)セ
ルに関する。
情報処理装置の機能拡大に伴い、該情報処理装置に具備
せしめられるD−RAMも大規模化されて来ており、該
情報処理装置の拡大を抑止するために、該D−RAMの
高密度高集積化が急速に進められている。
然しなから、該D−RAMの高密度高集積化を極度に進
めた際には、セル面積の縮小に伴うキャパシタ容量の大
幅な減少のために、該キャパシタに蓄積される情報電荷
量が大幅に減少して、情報読出し精度の低下や、α線に
よるソフトエラーに対する耐性等の低下等を生じて該D
−RAMの信顧度が低下するという問題を生じており、
セル面積が小さく且つキャパシタ容量の大きいD−RA
Mセルが要望されている。
〔従来の技術〕
上記1トランジスタ・1キャパシタ型D−RAMセルに
おいて、キャパシタ容量を増大せしめる構造として当初
提案されたのが第3図に側断面を模式的に示すスタック
ド・キャパシタ型セルである。
第3図において、1はp−型シリコン基板、2はp型チ
ャネル・カット領域、3はフィールド酸化膜、4はゲー
ト酸化膜、5はゲート電極、6はワード*(隣接する他
セルのトランスファ・トランジスタのゲート電極)、7
は第1の絶縁膜、8はn3型ドレイン領域、9は蓄積ノ
ードとなるn0型領域、10は第1のキャパシタ電極、
11は誘電体膜、12は第2のキャパシタ電極、Trは
トランス° ファ・トランジスタ、Cはキャパシタを示
す。
このセル構造によれば、電荷蓄積用の第1のキャパシタ
電極が自己セルのトランスファ・トランジスタTrのゲ
ート電極5と隣接するワード[6の上部にまで延在せし
められるので、上記第2のn゛型領領域8キャパシタの
一電極とする通常のD−RAMセルに比べ、キャパシタ
容量は2〜3倍程度に増大される。
然しなから高集積化が大幅に進んでいる状況においては
上記2〜3倍程度の容量増大では、蓄積情報の検出精度
及びソフトエラーα線耐性の面で不充分であり、更にキ
ャパシタ容量を増大せしめる構造として従来提供された
のがトレンチ・キャパシタ型セルである。
第4図は上記トレンチ・キャパシタ型セルの側断面を模
式的に示したもので、図中、12a及び12bはトレン
チ、13a及び13bは電荷蓄積領域(空乏層)、14
はキャパシタ電極、その他の符号は第3図と同一対象物
を示す。
このトレンチ・キャパシタ型セルは、トレンチの深さを
深くすることによって、同一セル面積を有する前記スタ
ックド・キャパシタ型セルに比べ、キャパシタ容量を更
に大幅に増大出来るという利点を持っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
然し該トレンチ・キャパシタ型D−RAMセルにおいて
は、キャパシタ電極14に印加される電圧によってトレ
ンチ12a、12b等の周囲に形成される空乏層からな
る電荷蓄積領域13a、13b等が大きく拡がる(図の
ようにバックバイアスが強く機能するトレンチ先端部と
チャネル・カット領域が機能するトレンチ基部との中間
部で特に太き(拡がる)ために、隣接するセルのトレン
チ例えば12aと12bを接近して設けた場合、蓄積電
荷のリークを生じて情報が失われるという現象を生じる
そのため各セル間の分離領域幅即ちフィールド酸化膜3
が配設される領域の幅を広くとる必要があり、これによ
って集積度の向上が妨げられるという問題があった。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、−導電型半導体基板上に形成されたMI
S型トランスファ・トランジスタと・該トランジスタ上
に形成された絶縁膜と、該絶縁膜に形成された該トラン
ジスタの第1の反対導電型領域を表出する第1のスルー
ホールと、該スルーホールの内面に形成された底部が該
第1の反対導電型領域に接する゛円筒状の第1のキャパ
シタ電極と、該第1のキャパシタ電極の内面及び該キャ
パシタ電極の内部に表出する該第1の反対導電型領域面
に形成された誘電体膜と、該第1のキャパシタ電極の内
部に該誘電体膜を介して埋め込まれ且つ上部が該絶縁膜
上に延在する第2のキャパシタ電極と、該絶縁膜に形成
された該トランジスタの第2の反対導電型領域を表出す
る第2のスルーホールと、該第2のスルーホール内に埋
め込まれ底部が該第2の反対導電型領域に接し且つ上部
がビット線に接続された導電層とを有してなる本発明に
よる半導体記憶装置によって解決される。
〔作用〕
即ち本発明のD−RAMセルにおいては、トランスファ
・トランジスタの上部に厚い絶縁膜を設け、該絶縁膜に
該絶縁膜を貫通して該トランスファ・トランジスタの蓄
積ノードとなる不純物拡散領域に接する円筒状のキャパ
シタを形成するものであり、該絶縁膜を厚く形成するこ
とによってキャパシタ容量の大幅な増大が可能であるの
で、情報の検出精度及びソフトエラーα線耐性の向上が
図れ、且つ隣接するセルのキャパシタとの間が該絶縁膜
によって完全に分離されるので、蓄積電荷のリークを生
ずることがなく蓄積情報の信顛度は向上する。
〔実施例〕
以下本発明を図示実施例により、具体的に説明する。
第1図は本発明に係わるlトランジスタ・1キヤパシタ
構造のD−RAMセルの一実施例を示す模式平面図(a
)及び模式側断面図(b)で、第2図はその製造方法を
示す工程断面図である。
企図を通じ同一対象物は同一符号で示す。
第1図において、1はp−型シリコン基板、2はp型チ
ャネル・カット領域、3はフィールド酸化膜、4はゲー
ト酸化膜、5a、5b、5cは第1の多結晶シリコン層
PAよりなるゲート電極(ワード線)、8はn++ドレ
イン領域、9は蓄積ノードとなるn°型領領域21は化
学気相成長(CVD)法で形成した厚さ例えば1〜2μ
m程度の二酸化シリコン(Si(h)絶縁膜、22は蓄
積ノードとなるn゛型領領域表出する例えば1.5〜2
μm口程度の第1のスルーホール、23はn++ドレイ
ン領域を表出する例えば0.7〜1μm口程度の第2の
スルーホール、24は第2の多結晶シリコン層(PB)
よりなる電荷蓄積用キャパシタ電極、25は同じくPR
よりなるドレイン電極、26は厚さ例えば100人程デ
ボ3i0.よりなる誘電体膜、27は第3の多結晶シリ
コン層PCよりなる対向キャパシタ電極、28は燐珪酸
ガラス(PSG)絶縁膜、29はコンタクト窓、30は
アルミニウム等よりなるビット配線、Trはトランスフ
ァ・トランジスタ、Cはキャパシタを示す。
同図に示すように本発明に係わるD−RAMセルは、 トランスファ・トランジスタTrの上部に厚いSt〇−
絶縁膜21を設け、 この5ift絶縁膜21にトランスファ・トランジスタ
Trの蓄積ノードとなるn゛型領領域9表出するキャパ
シタ用の第1のスルーホール22とn+型トドレイン領
域8表出する第2のスルーホール23を形成し、 上記第1のスルーホール22内にトランスファ・トラン
ジスタTrの蓄積ノードとなるn゛型領領域9底部が接
する筒状の電荷蓄積用キャパシタ電橋24と、 この電極24の内面と上面及びこの電極24の内部に表
出するn+型領領域9表面に形成された誘電体膜26と
、 この電荷蓄積用キャパシタ電極24内に上記誘電体膜2
6を介して埋め込まれ、上部がSiO□絶縁膜21に延
在する対向キャパシタ電極27とよりなるキャパシタC
が設けられ、 トランスファ・トランジスタTrのn0型ドレイン領域
8が、上記第2のスルーホール23内に埋め込まれたド
レイン電極25及びコンタクト窓29を介しビット配線
30に接続されてなっている。
上記D−RAMセルは、例えば以下に第2図(a)乃至
(e)に示す工程断面図を参照して説明する方法によっ
て形成される。
第2図(al参照 通常の方法によりp−型シリコン基板1上にトランスフ
ァ・トランジスタTrを形成した後、CVD法により該
基板上に厚さ例えば1〜2μm程度のSiO□絶縁膜2
1を形成し、 次いで通常のりアクティブ・イオンエツチング(RI 
E)法により上記Si0g絶縁膜21に蓄積ノードとな
るn+型領領域9表出する例えば1.5〜2μm口程度
の第1のスルーホール22、及びn1型ドレイン領域8
を表出する例えば0.7〜1μm口程度の第2のスルー
ホール23を形成する。
第2図世)参照 次いで該基板上にCVD法により第2のスルーホール2
3を埋める厚さ、例えば5000人程度0第2の多結晶
シリコン層PBを形成する。この際第1のスルーホール
22は埋まらず、その側面及び底面に上記厚さのPB層
が形成される。
第2図(C)参照 次いでRIE法で全面エツチングを行いJSi02絶縁
膜21の上面及び第1のスルーホール22内の蓄積ノー
ドとなるn゛型領領域9面表出させ、次いで熱酸化法に
よりPA層の表面及びn゛型領領域9表出面に厚さ例え
ば100人程0のSing誘電体膜26を形成する。
なお第1のスルーホール22内のPR層は筒状の電荷蓄
積用キャパシタ電極24となり、第2のスルーホール2
3内のPB層はドレイン電極25となる。
第2図(d)参照 次いで該基板上にCVD法により上記筒状の電荷蓄積用
キャパシタ電極24の内部を埋める例えば5000λ程
度の第3の多結晶シリコン層pcを形成し、次いでRI
E法により該20層に前記ドレイン電極25の上面を表
出する開孔31を形成する。
ここで20層は対向キャパシタ電極27となる。
第2図+11)参照 次いで該基板上にCVD法により厚さ18部程度のPS
G絶縁膜28を形成し、 通常の方法により該PSG絶縁膜28にドレイン電極2
5の上面を表出するコンタクト窓29を形成し、通常の
方法により該絶縁膜29上に上記コンタクト窓29部に
おいてドレイン電極25に接するビット配線30を形成
する。
そして、以後図示しないカバー絶縁膜の形成等を行って
本発明に係わるD−RAMセルが完成する。
上記実施例の説明から明らかなように、本発明に係わる
D−RAMセルにおいては、原理的に、CVD法によっ
て導電層が底部まで成長出来る深さであれば筒型のキャ
パシタをいくらでも深く形成することが可能である。従
ってキャパシタ容量を従来に比べ大幅に増大させること
が出来る。
また該筒型のキャパシタは絶縁膜内に設けられるので、
隣接するセルの筒型キャパシタとの間が該絶縁膜で分離
されることになり、情報電荷のリークは完全に防止され
る。
更に又、キャパシタが絶縁膜内に設けられることにより
、α線の入射によりシリコン基板内に発生した電荷がキ
ャパシタに到達することがなく、ソフトエラーα線耐性
も増大する。
なおキャパシタ電極は上記実施例に示す多結晶シリコン
に限られるものではなく、モリブデン・シリサイド等地
の導電物質であっても良い。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明によれば、1トランジスタ・1
キヤパシタ構造のダイナミック型ランダムアクセスメモ
リ (D−RAM)セルの、キャパシタ容量を大幅に増
大し、隣接するキャパシタ間の情報電荷のリークを無く
し、且つソフトエラーα線耐性を向上せしめることがで
きるので、その信顛度が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わるlトランジスタ・1キヤパシタ
構造のD−RAMセルの一実施例を示す模式平面図(a
)及び模式側断面図中)、第2図(8)乃至(e)はそ
の製造方法を示す工程断面図、 第3図はスタックド・キャパシタ型D−RAMセルの側
断面図、 第4図はトレンチ・キャパシタ型セルの側断面図である
。 図において、 5a、5b、5cはゲート電極(ワード線)8はn9型
ドレイン領域、 9は蓄積ノードとなるn0型領域、 21は二酸化シリコン絶縁膜、 22は第1のスルーホール、 23は第2のスルーホール、 24は電荷蓄積用キャパシタ電極、 25はドレイン電極、 26は誘電体膜、 27は対向キャパシタ電極、 2日は燐珪酸ガラス絶縁膜、 29はコンタクト窓、 30はビット配線、 Trはトランスファ・トランジスタ、 Cはキャパシタ を示す。 y′I ¥−2必 峯 3酊 拳4酊

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  一導電型半導体基板上に形成されたMIS型トランス
    ファ・トランジスタと、該トランジスタ上に形成された
    絶縁膜と、該絶縁膜に形成された該トランジスタの第1
    の反対導電型領域を表出する第1のスルーホールと、該
    スルーホールの内面に形成された底部が該第1の反対導
    電型領域に接する円筒状の第1のキャパシタ電極と、該
    第1のキャパシタ電極の内面及び該キャパシタ電極の内
    部に表出する該第1の反対導電型領域面に形成された誘
    電体膜と、該第1のキャパシタ電極の内部に該誘電体膜
    を介して埋め込まれ且つ上部が該絶縁膜上に延在する第
    2のキャパシタ電極と、該絶縁膜に形成された該トラン
    ジスタの第2の反対導電型領域を表出する第2のスルー
    ホールと、該第2のスルーホール内に埋め込まれ底部が
    該第2の反対導電型領域に接し且つ上部がビット線に接
    続された導電層とを有してなることを特徴とする半導体
    記憶装置。
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