JPS63186464A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JPS63186464A
JPS63186464A JP62019291A JP1929187A JPS63186464A JP S63186464 A JPS63186464 A JP S63186464A JP 62019291 A JP62019291 A JP 62019291A JP 1929187 A JP1929187 A JP 1929187A JP S63186464 A JPS63186464 A JP S63186464A
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JP
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semiconductor substrate
conductor layer
conductor
groove
switching transistor
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JP62019291A
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Takao Tanigawa
谷川 高穂
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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 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】 [産業上の利用分野コ 本発明は半導体記憶装置及びその製造方法に係り、特に
各セルが1個のMO3型電界効果トランジスタ(以下、
MOSFETという)と1個の容量素子とて構成された
ダイナミックランダムアクセスメモリ(以下、RAMと
いう)及びその製造方法に関する。
[従来の技術] 従来、ダイナミックRAMには、いわゆる1トランジス
タ、1キヤパシタ構造のセルが多く採用されており、か
かるダイナミックRAMの典型的な製造工程が第2図(
a)乃至(e)に示されている。
第2図(a)乃至(e)に示されている製造工程をまず
説明すると、第2図(a)に示されているように、まず
、シリコン基板210所定領域に、例えば5ミクロン程
度の溝状の穴A’  (以下、単に穴A′という)を形
成し、しかる後にシリコン基板21の表面を酸化して薄
い誘電体膜22.23を形成する。
次に、第2図(b)に示されているように、多結晶シリ
コンを成長させて溝A′を多結晶シリコン24で埋め戻
す。具体的には溝A′の形成後に溝A′の内壁及びシリ
コン基板210表面に多結晶シリコンを全面的に成長さ
せて溝A′を完全に埋めた後にエッチバック法によりシ
リコン基板21の表面の多結晶シリコンを選択的に除去
する。
すなわち、反応性イオンエツチング(以下、RIEとい
う)によりシリコン基板210表面を被っていた多結晶
シリコンを除去する。
次に、第2図(C)に示されているように、シリコン基
板21表面の誘電体膜23を選択的に除去して溝A′の
開口部B′のシリコン基板21の表面を露出させる。続
いて、露出されたシリコン基板21の表面と誘電体膜2
3の表面とに多結晶シリコンを被着し、これを選択的に
除去して多結晶シリコン25.26を形成する(第2図
(d)参照)。
次に、第2図(e)に示されているように、これらの多
結晶シリコン25.26をマスクにして半導体基板21
にn型の不純物、例えばひ素をイオン注入して拡散によ
り不純物領域28a、28b、28cを形成し、しかる
後に半導体基板21と多結晶シリコン25.26とを第
2の絶縁膜27で被う。第2絶縁膜27と誘電体膜23
とは選択的に除去され、アルミニウム等の金属配線層2
9が形成される。かかる第2図(a)乃至(e)の工程
を経て、不純物領域28a、28bをそれぞれソース、
ドレインとし、多結晶シリコン26をゲートとするMO
SFETと、ドレイン28bに不純物領域28cと多結
晶シリコン25とを介して電気的に接続される多結晶シ
リコン24を一方の電極とする容量素子とで構成される
記憶素子が得られる。この記憶素子は多結晶シリコン2
6に印可される電圧を制御することにより金属配線29
から供給される電荷を容量素子に蓄積することができる
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記従来の半導体記憶装置の記憶素子に
あっては、MOSFETと容量素子とを半導体基板21
上に互いに隣接して形成していたので、1つの記憶素子
の占める面積は溝A′の形成に要する面積に加えて、M
OSFETのソース、ドレインの各領域とゲート直下に
チャンネル領域を形成する面積が必要であり、記憶素子
の密度を更に向上させる上で制約となっていた。
したがって、本発明の目的は1つの記憶素子の占有面積
を減少させた半導体記憶装置を提供することである。
口問題点を解決するための手段] 本願第1発明に係る半導体記憶装置は半導体基板上にス
イッチングトランジスタと、容量素子と、上記スイッチ
ングトランジスタと上記容量素子とを電気的に接続する
導体層とを有する記憶素子の形成された半導体記憶装置
において、上記容量素子は上記半導体基板に形成された
溝の内壁を被う誘電体膜と該誘電体膜により画成される
溝内の空間に充填された導体とを有しており、上記導体
層は上記溝の上方に位置して容量素子を構成する導体に
電気的に接続されており、上記スイッチングトランジス
タは上記半導体基板に形成されたソース/ドレイン領域
と、上記導体層に形成されたソース/ドレイン領域と、
上記導体層と半導体基板を被うゲート絶縁膜と、上記導
体層の上方から上記半導体基板の上方にかけて延在する
ゲート電極とを有することを特徴としている。
上記第1発明に牽連する第2発明は、半導体基板上にス
イッチングトランジスタと、容量素子と、上記スイッチ
ングトランジスタと上記容量素子とを電気的に接続する
導体層とを有する記憶素子の形成された半導体記憶装置
の製造方法であり、半導体基板に溝を形成する工程と、
該溝の内壁に誘電体膜を形成し、該誘電体膜により画成
される空間に導体を充填する工程と、上記溝の上方に導
体層を形成し該導体層を上記導体に電気的に接続する工
程と、上記導体層上と半導体基板上とにゲート絶縁膜を
形成する工程と、該ゲート絶縁膜上に上記導体層から半
導体基板にかけて延在するゲート電極を形成する工程と
、上記導体層と半導体基板とにそれぞれソース/ドレイ
ン領域を形成する工程とを有することを特徴としている
したがって、本発明に係る半導体記憶装置はスイッチン
グトランジスタの一部が容量素子の上方に位置するよう
になる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第1図(a)乃至(f)は本発明の第1実施例の主要工
程を示す断面図である。第1実施例では、まず高濃度の
p型シリコン基板11に低濃度のp型エピタキシャル層
12を成長させたものを基板(以下、pZp十基板基板
う)として準備する。
次に、第1図(a)に示されているように素子形成領域
を除いて厚いフィールド酸化膜13を成長させる。
次に、第1図(b)に示されているように、p/p十基
板基板子形成領域に所定深さく約5ミクロン)の溝1を
形成し、溝1の表面及びエピタキシャル層12の方面に
薄い誘電体膜14を成長させる。
続いて、溝1内とp/p十基板基板面とに多結晶シリコ
ンを例えばCVD法で被着した後に、エッチバック法等
により溝1内の多結晶シリコン15を除き被着された多
結晶シリコンを除去し、同じくエッチバック法で素子形
成領域表面の薄い誘電体膜を除去する(第1図(c)参
照)尚、上記多結晶シリコンには被着時、または被着後
にn型の不純物、例えば燐(31P ’)を導入する。
次に、基板の表面に多結晶シリコンを例えばCVD法に
より堆積させ、該多結晶シリコンにレジストを塗布し、
さらにこれをホトリソグラフィ法によりパターン形成し
、エツチング、例えば反応性イオンエツチングをして溝
1を被う多結晶シリコン16を除き堆積された多結晶シ
リコンを除去する。尚、多結晶シリコン16には多結晶
シリコンの堆積時または堆積後にp型不純物、例えばボ
ロンが導入されている。次に、酸化によりゲート酸化膜
17を形成する。ゲート酸化膜17の形成された状態を
第1図(d)に示す。
次に、ゲート酸化膜17上に多結晶シリコンを堆積し、
これをパターン形成して第1図(e)に示されているよ
うに多結晶シリコン16上のゲート酸化膜17の一部と
エピタキシャル層12上のゲート酸化膜17の一部とに
跨るゲート電極18を形成する。しかる後に、ゲート電
極18をマスクにしてひ素(75A s )をイオン注
入して拡散によりエピタキシャル層12と多結晶シリコ
ン16とに不純物領域19a、19bとを形成する。尚
、不純物領域19bは多結晶シリコン15に到達して電
気的に導通している。
この後に、第1図(f)に示されているようにゲート電
極18を被う眉間絶縁膜2を堆積し、この眉間絶縁膜2
にコンタクトホールを形成する。
続いて、コンタクトホールを介して不純物領域19aに
アルミニウム等の金属配線層3を接続する。
以上説明した主要工程を経て、不純物領域19a、19
bをそれぞれソース、ドレインとし、ゲート電極18を
有するMOSFETと溝1内の多結晶シリコン15を一
方の電極とする容量素子とで構成される記憶素子が完成
する。
第3図(a)乃至(f)は本願第2実施例の主要工程を
示す断面図であり、第3図(a)の工程は第1図(a)
乃至(C)の各工程の終了後に実施される。図において
、31は高濃度のp型シリコン基板、32は低濃度のp
型エピタキシャル層、33は厚いフィールド酸化膜、3
4は満44の内壁を被う薄い誘電体膜、35は多結晶シ
リコンである。
第2実施例では第3図(a)に示されているように絶縁
膜36をCVD法て被着させた後に、該絶縁膜36を選
択的に除去して第3図(b)に示されているように溝4
4の頂面と溝44近傍のエピタキシャル層320表面と
を露出させる。
次に、選択エピタキシャル法により溝44の頂面と満4
4近傍のエピタキシャル層32の表面とにシリコン37
を成長させる。
続いて、絶縁膜36をふっ酸(HF)で除去し、しかる
後に、ゲート酸化膜38を形成する(第3図(d)参照
)。以後、第1図(e)乃至(f)の工程を経てゲート
電極39、ソース/ドレイン領域40a、40b、層間
絶縁膜41、金属配線層42をそれぞれ形成する(第3
図(e)乃至(f)参照)。
[発明の効果コ 以上説明してきたように、本発明によればスイッチング
トランジスタの一方のソース/ドレイン領域が容量素子
の上方に形成されるので、1個の記憶素子を形成するの
に必要な面積を減少させることができ、従来例に比べて
同一の半導体基板に集積できる記憶素子に密度を向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至(f)は第1実施例の主要工程を示す
断面図、 第2図(a)乃至(e)は従来例の工程を示す断面図、 第3図(a)乃至(f)は第2実施例の主要工程を示す
断面図である。 1.44・・・・・・・溝、 11.31・・・・・・半導体基板、 12.32・・・・・・エピタキシャル層、14.34
・・・・・・誘電体膜、 15.35・・・・・・多結晶シリコン(導体)、16
.37・・・・・・多結晶シリコン(導体N)、 17.38・・・・・・ゲート酸化膜、19a、19b
、40a、40b ・・・・・・ソース/ドレイン領域。 特許出願人    日本電気株式会社 代理人 弁理士  桑 井 清 − 第1図 第2図 羽 第2図 28e   28b 28c

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上にスイッチングトランジスタと、容
    量素子と、上記スイッチングトランジスタと上記容量素
    子とを電気的に接続する導体層とを有する記憶素子の形
    成された半導体記憶装置において、 上記容量素子は上記半導体基板に形成された溝の内壁を
    被う誘電体膜と該誘電体膜により画成される溝内の空間
    に充填された導体とを有し、上記導体層は上記溝の上方
    に位置して容量素子を構成する導体に電気的に接続され
    ており、上記スイッチングトランジスタは上記半導体基
    板に形成されたソース/ドレイン領域と、上記導体層に
    形成されたソース/ドレイン領域と、上記導体層と半導
    体基板を被うゲート絶縁膜と、上記導体層の上方から上
    記半導体基板の上方にかけて延在するゲート電極とを有
    することを特徴とする半導体記憶装置。
  2. (2)半導体基板上にスイッチングトランジスタと、容
    量素子と、上記スイッチングトランジスタと上記容量素
    子とを電気的に接続する導体層とを有する記憶素子の形
    成された半導体記憶装置の製造方法において、 半導体基板に溝を形成する工程と、 該溝の内壁に誘電体膜を形成し、該誘電体膜により画成
    される空間に導体を充填する工程と、上記溝の上方に導
    体層を形成し該導体層を上記導体に電気的に接続する工
    程と、 上記導体層上と半導体基板上とにゲート絶縁膜を形成す
    る工程と、 該ゲート絶縁膜上に上記導体層から半導体基板にかけて
    延在するゲート電極を形成する工程と、上記導体層と半
    導体基板とにそれぞれソース/ドレイン領域を形成する
    工程とを有することを特徴とする半導体記憶装置の製造
    方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5688356A (en) * 1979-12-21 1981-07-17 Fujitsu Ltd Manufacture of memory cell
JPS6115362A (ja) * 1984-06-29 1986-01-23 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション ダイナミツクramセル

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5688356A (en) * 1979-12-21 1981-07-17 Fujitsu Ltd Manufacture of memory cell
JPS6115362A (ja) * 1984-06-29 1986-01-23 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション ダイナミツクramセル

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