JPS6356954A - 半導体記憶回路装置及び製造方法 - Google Patents

半導体記憶回路装置及び製造方法

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JPS6356954A
JPS6356954A JP61203006A JP20300686A JPS6356954A JP S6356954 A JPS6356954 A JP S6356954A JP 61203006 A JP61203006 A JP 61203006A JP 20300686 A JP20300686 A JP 20300686A JP S6356954 A JPS6356954 A JP S6356954A
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JP
Japan
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groove
polycrystalline silicon
silicon substrate
silicon
region
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Pending
Application number
JP61203006A
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English (en)
Inventor
Takeshi Okazawa
武 岡澤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37—DRAM 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〕 本発明は、1個の容量素子と、1個のMOSFETより
成る半導体記憶回路装置に関し、特に、大記憶容量を有
するMO8型ダイナミックRA M (Ra −ndo
m Access Memory)  Ic最適の、微
細な記憶素子の構造及びその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、Δ10S型ダイナミックRA Mは、ワード線と
ディジット線に接成でt″L九1個のMQSFETとこ
のMQSFETに接α烙nた1個の容量性素子とによっ
て溝底さj、る回路を、記憶素子として用いていた。M
QSFET iスイッチとして用い容量性素子への電荷
の充放電で情報を記憶し、容量性素子内の充電電荷z1
MO8FET k介して検出して情報の読み出しを行っ
ていた。
@4図(a)〜(e)は、そのような従来のMO8型ダ
イナミックRAMの記憶素子の主要部分の製造に関し、
主要工@順に示した縦断面図である。まず、第2図(a
)の工程で、シリコン基板21の所定の領域に、約5μ
程度の深さになるように溝状の穴(以下、溝と称す)2
0を形成し、その後シリコン基板210表面及び溝20
の底面と側面に薄い絶縁膜23及び22を形成する。次
に、溝20の内部に、選択的に多結晶シリコン24?形
成する(第2図(b))。具体的には溝20の形成が終
了した後、溝20及びシリコン基板21の全面をおおっ
て多結晶シリコンを形成し、溝20を完全に埋め友後、
RIE(リアクティブ・イオン・エツチング)法を用い
て、シリコン基板21の表面の多結晶シリコンをエツチ
ング除去する(エッチバック法)などの方法によって溝
20を多結晶シリコン24で埋める。
次に、第2図(C)に示すように、フォトエツチング法
によル、シリコン基板21と溝200表面領域を含めた
領域の薄い絶縁膜23を除去する。その結果、溝20内
の多結晶シリコン24とシリコン基板21の表面の溝2
0に隣接し友領域とが露出さねる。次に、第2図(C1
で露出せしめた多結晶シリコン24表面と溝20に隣接
するシリコン基板21の表面とを完全におおう第1の領
域と、この第1の領域から所定の間隔をへたてた第2の
領域に、多結晶シリコン層25.26を形成する。
次に、多結晶シリコン25.26’iマスクとして半導
体基板21の表面全体に、例えば砒素(A、)のような
不純物原子をイオン注入法により導入する。さらに、そ
の後装置全体をおおって、第2の絶縁膜27を形成し、
所定の領域の第2の絶縁膜27及び絶縁膜23t−選択
的に除去した後、例えばアルミニクムなどより成る金属
配線層29を形成してMCJS型ダイ型ダイグミツクR
AM素子を得る(第2図(e))。
第2図(e)において、イオン注入によって形成された
砒素の不純物領域28a、28bはそ扛ぞれ、ソース及
びドレイン領域となり、多結晶シリコン26?ゲート電
極とするMQSFET t−形成する。
一方、イオン注入による砒素は多結晶シリコン25゜2
6にも導入され、さらにシリコン基板21内にも拡散し
て不純物層28Ck形成するので、ドレイン領域28b
は、多結晶シリコン25によって溝20内の多結晶シリ
コン24に接祝さiLる。その結果%MO8FETのゲ
ート電極となる多結晶シリコン26に電気信号を与えて
、MQSFETをスイッチングさせる事により、前記金
属配線層29より供給嘔tfC電衝を、溝内の多結晶7
リコン24と1絶縁膜22とシリコン基板21とで形成
さむ、るWn性累子に蓄積する事が可能なMO8型ダイ
ナミック几AMの記憶累子?構成することが出来る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したようVC1従来のΔ10S型ダイナミックRA
 M用の記憶素子は1個のMQSFET と1]固の容
量性素子よシ成る非常に単純な構造になっているが、1
つの半導体チップに形成場詐るM U S型ダイナミッ
クRAMの記憶容量の増大に対する要求は・濾く、なお
−層記憶素子の占有面積の縮少、微細化が迫られている
。従来0MO8型ダイナミックRAM用記憶素子を微細
化するうえで、ひとつの制約になっている要素を第5図
に示した図を用いて説明する。
第5図は、従来のM(JS型ダイナミックRAM用記憶
素子の主決部の断面を表わしている。微、慣化するうえ
での制約は、従来のへ10S型ダイナミックBAM用紀
1:ば素子の製造上の限界に関している。この製造上の
限界を犬定するひとつの要素は、最小カロエ寸法である
。第3図において、iA口部32の寸法をX、ゲート電
極としての多結晶シリコン層26と多結晶シリコン層3
5との間隔1kZとすると、X及びZは、最小加工寸法
(Mmとする)で製造畑れなければならない。一方、他
の製造上の要素はマスク合わせ精度(Amとする)であ
る。
多結晶シリコン25は、開口部32をおおう構造でなけ
詐ばならないが、その場合マスク合わせ精度以上の余裕
がなけれはならない。多結晶シリコン25が開口部32
全おおう寸法をYとすると、Y:Amとなる。これらの
製造上の限界を考慮すると、第3図において、MO8F
’ET  と容!素子との間隔りは次のように表わされ
る。
L=X+Y+Z=2Mm十Am 一方、ゲート電極としての多結晶シリコン26及び容量
性素子を形成する多結晶シリコン24と全考慮し、さら
に、隣接した他の記憶素子との間隔も考えると、全体と
して記憶素子の断面長さはI、 + 4 M□ 程度に
なる。
ここで、記憶素子の全体の長ざに対するLの割合?考え
てみる。
R=L/L+ 4M、、= 2mm+Am/6Δ’m十
Am求める量は上式で与えられるが、例に b−= 1
μ。
Am=α3μ とすnば R=0.37となり、約37
チを得る。つまり、記tは素子のi’J(JSFET 
と容量性素子との間隔だけで、全体の37%を占めてい
る手が解る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によnば、従来のM(JS型ダイナミックRAA
4の記憶素子の構造において、微細化(小型化)を妨げ
るひとつの擬因であった。M(JSFETと容量性素子
との間隔金小さくすることが可能な構造を与えるもので
、具体的には、へ1(JSFET と容!注素子を接続
する多結晶シリコンInk容量性素子の表面領域を含む
シリコン基板内に埋め込む構造?f−有している。
上述したように従来のbios型ダイナミック&W用記
憶素子では記・しは素子の寸法においてM(JSFET
と、容量性素子との間隔の占める割合が大きく、全体の
1/3強?占めていたのに対し、本発明によnは、そ詐
らの間隔を、マスク合わせ精度の2倍程度にまで縮少さ
せる事が出来上の結果記憶素子の寸法を約2/3程度に
まで小型化出来る。
〔実施例〕
第1図(a)〜(b)は、本発明の一実旅例をその製造
工程順に示したものでるる。
1ず、第1図(alの工程で、シリコン基板11の所定
の領域に、約5μ程度の深さになるように溝状の穴(以
下、溝と称す)1を形成しt後、シリコン基板110表
面及び溝1の底面と側面に薄い第1の絶縁膜13及び1
2を形成する。次に、溝l内部に選択的に多結晶シリコ
ン14を形成する(第1図(b))。次に、第1図(C
1に示すように、溝1の表面金おおって、賂らにシリコ
ン基板]1の表面の溝1に隣接した領域にまたがった領
域に、溝2を形成する。この溝2ばちILりも浅く形成
することが重要であ60次に、溝2内にのみ選択的に多
結晶ンリコン15を形成し、第1図(d)C)構造?得
る。
次に、この溝2内に形成した多結晶シリコン150表面
に絶縁膜153を形成した後、前記絶縁膜15aK@接
したシリコン基板11上の絶縁膜13上にゲート電極と
しての多結晶シリコン16を形成する(第1図(e))
。次に、多結晶シリコン16をマスクにして、装置全体
に、列えは砒素(A5)原子をイオン注入する事により
、多結晶シリコン16におおわnている領域を除いたシ
リコン基板110表面に不純物領域18a、18bを形
成する事が出来る(第1図(f))。ここで、溝1内の
多結晶シリコン14の表面に形成さ詐た多結晶シリコン
15は、側面においてシリコン基板11と接αしている
ため、不純物領域18bと溝1内の多結晶シリコン14
とは電気的に接続さnる。次に、第1図(g)に示すよ
うに装置全体に絶R膜17?形成し、所定の領域の絶縁
膜17及び絶縁膜13を選択的に除去した後、例えばア
ルミニウムなどによる金属配線層19を形成してM(J
S型ダイナミックRA Mの記憶素子を得る(第1図(
b))。
第1図(h)において、イオン注入による砒素の不純物
領域18a、18bはそnぞnソース及びドレイン領域
となジ、多結晶シリコン16t−ゲート電極とするMO
SFET を形成する。溝1内の多結晶シリコン14と
絶縁膜12とシリコン基板11とは容量性素子を形成す
る。このようにして、1個のM(JSFET と1個の
容量性素子とが組み合せられ九記憶素子が得られる。
かかる記憶素子の主要部を拡大しt第2図を用いて多結
晶シリコン16と14間の間隔を説明する。こnら多結
晶シリコン16と14間には多結晶シリコン15があり
、この多結晶シリコン14から延長する部分の長さをY
“とすると、このY“は多結晶シリコン15を形成する
時のマスク合せ余裕度に等しくすることができる。多結
晶シリコン15と16との間隔をY′とすると、このY
も多結晶シリコン16を形成する時のマスク合せ余裕度
に等しくすることができる。従って、最小間隔としては
Y’  +Y“でアリ、マスク合せ余裕度の2倍となる
。
第3図(a)〜(d)に本発明の他の笑施例全示す。
第3図(a)は、シリコン基板51の所定の領域に、容
量性素子となる溝を形成した後、溝の側面及び底面に薄
い絶縁膜52を形成し、さらに、溝の内部に選択的に多
結晶シリコン54を形成した状態を示している。なお、
溝を除くシリコン基板510表面には1ゲート絶縁膜と
なる薄い絶縁膜53を絶縁膜52と同時に形成する。次
に、第3図(b)に示すように、フォトレジスト591
:塗布してフォトエツチング法により、溝の表面部の薄
い絶縁膜53及び52を選択的に除去することに工)、
多結晶シリコン54の表面領域の一部とそこに隣接した
シリコン基板の表面領域の一部を露出させる。次に、絶
縁膜52.53が除去された部分に多結晶シリコン55
を選択的に設け、第3図(aに示すように、多結晶シリ
コン54とシリコン基板51の隣接し几領域とを電気的
に接続する。次に、第3図(dlに示すように絶縁膜5
3上の所定の領域よ勺具体的には、多結晶シリコン55
から所定間隔離した領域にゲートを極としての多結晶シ
リコ756金形成し、この多結晶シリコン56をマスク
にして、例えば砒素(AS)のような不純物を、シリコ
ン基板51の表面に導入し、MOSFETのソース・ド
レイン領域とする。以後の工程は第1図(g)以後と同
じである。
〔発明の効果〕
以上、説明したように、本発明は1個のMOSFET 
と、1個の容量性素子から構成と詐るMO8型ダイナミ
ックRAM用記憶素子のMOSFETのドレイン領域と
、容量性素子の電荷蓄積領域とをシリコン基板中に埋設
された多結晶シリコン層を介して電気的に構成せしめる
ものでその結果MO8FETと容量性素子との間隔を大
幅に縮める事が可能にできる効果がある。
より具体的には、従来記憶素子寸法の約37%を占めて
いfcMO8FETと容量性素子との間隔を、2にのマ
スク合わせ精夏(約5%根囲)に縮小することができる
。その結果記ti累子寸法は従来の約2/31Cするこ
とが可能になり、その分、記憶容量を増大させる事が可
能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(h)は本発明の一実施例による半導体
記憶回路装置の主要製造工程?示す断面図、第2図は本
発明の一実施例の主要部の拡大irT面図、第3図(a
)〜(d)は不発明の他の実施例による半導体記憶回路
装置の主要製造工程を示す断面図、第4図(a)〜(e
)は従来のM、rJS型ダ型ダイナジックRAM憶素子
の主要製造工8を示す断面図、第5図は従来のM OS
型ダイナミックRA M (D主要部の拡大断面図であ
る。 11.21.51・・・・・・シリコン基板、l 2.
13゜22.23,52,53・・・・・・薄い絶縁膜
、14゜15.16,24,25,26,54,55,
56・・・・・・多結晶シリコン、18a、18b、2
8a。 28b・・・・・・不純物領域、19.29・・・・・
・アルミニウム配線層。 代理人 弁理士  内 原   晋   ゝ−ユ・、H
i7 諮4図 易5区 第2区

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型のシリコン基板の主表面に形成された第
    1の溝と、前記第1の溝の側壁及び底面に形成された誘
    電体膜と、前記第1の溝の内部の前誘電体膜上に前記第
    1の溝を埋めるように形成された第1の多結晶シリコン
    と、前記第1の多結晶シリコン表面から前記シリコン基
    板の主表面に連続して形成された第2の溝と、該第2の
    溝内に形成された第2の多結晶シリコンと、前記シリコ
    ン基板上に前記第2の多結晶シリコンと離間して絶縁膜
    を介して形成された第3の多結晶シリコンと、前記第3
    の多結晶シリコンに隣接する部分の前記シリコン基板表
    面部に形成された他の導電型の第1および第2の領域と
    を有することを特徴とする半導体記憶回路装置。
  2. (2)一導電型のシリコン基板の主表面に第1の溝を形
    成する工程と、前記第1の溝の側面及び底面に誘電体膜
    を形成する工程と、前記第1の溝の内部に第1の多結晶
    シリコンを形成する工程と、前記第1の溝の表面領域か
    ら前記シリコン基板の表面領域に連続する領域に第2の
    溝を形成する工程と、前記第2の溝に第2の多結晶シリ
    コンを形成する工程と、前記第1の溝から所定の間隔を
    へだててMOSFETを形成する工程とを含み、前記M
    OSFETのソースまたはドレイン領域の一方は前記第
    2の多結晶シリコンを介して、前記第1の多結晶シリコ
    ンと電気的に接続している事を特徴とする半導体記憶回
    路装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06252359A (ja) * 1993-03-01 1994-09-09 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61108163A (ja) * 1984-11-01 1986-05-26 Nec Corp 半導体記憶装置の製造方法

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