JP2623293B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
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- 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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Description
【発明の詳細な説明】 イ.産業上の利用分野 本発明は半導体集積回路装置、例えばダイナミックRA
M(Random Access Memory)に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, for example, a dynamic RA.
It relates to M (Random Access Memory).
ロ.従来技術 従来、例えばバイポーラ技術とMOS技術の組合せ(バ
イMOS)等の半導体集積回路装置、例えばダイナミックR
AMにおいて、メモリセル部にはMOS型トランジスタが構
成され、その周辺回路にはバイポーラトランジスタが用
いられている。この場合、周辺回路には、例えばCMOS
(Complementary MOS)等を用いている。B. 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a semiconductor integrated circuit device such as a combination of bipolar technology and MOS technology (bi-MOS), for example, dynamic R
In AM, a MOS transistor is formed in a memory cell portion, and a bipolar transistor is used in a peripheral circuit. In this case, for example, CMOS
(Complementary MOS).
そこで、上記のような半導体集積回路装置におけるメ
モリセルのキャパシタについては、そのセル面積を縮小
し、キャパシタの容量を増大させるために各種のキャパ
シタセルが開発されている。Therefore, various types of capacitor cells have been developed for the capacitors of the memory cells in the semiconductor integrated circuit device as described above in order to reduce the cell area and increase the capacitance of the capacitors.
しかし、これまでのようなキャパシタセルの構成では
以下に示すような問題点が生じる。However, the configuration of the conventional capacitor cell has the following problems.
(1).キャパシタを構成する素子部の面積の縮小に限
界があり、その微細化が困難である。また、キャパシタ
の面積を小さくすると、その容量自体が小さくなってし
まう。(1). There is a limit to the reduction of the area of the element part constituting the capacitor, and it is difficult to miniaturize the element part. Further, when the area of the capacitor is reduced, the capacitance itself is reduced.
(2).これに加えて、キャパシタの面積を稼ぐことに
も限界があり、その蓄積容量を増大することが困難であ
る。(2). In addition, there is a limit in increasing the area of the capacitor, and it is difficult to increase the storage capacity.
(3).トレンチ(溝)にキャパシタを形成する構造の
場合、上記(2)の他に、基板側にチャネルが誘起され
てリーク電流の原因となる。(3). In the case of a structure in which a capacitor is formed in a trench (groove), in addition to the above (2), a channel is induced on the substrate side, causing a leak current.
ハ.発明の目的 本発明の目的は、半導体集積回路装置における特にキ
ャパシタを含む素子部の面積を縮小し、かつキャパシタ
の容量を増大でき、リーク電流をなくすことができる半
導体集積回路装置を提供することにある。C. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device which can reduce the area of an element portion including a capacitor in a semiconductor integrated circuit device, increase the capacitance of the capacitor, and eliminate leakage current. is there.
ニ.発明の構成 即ち、本発明は、第1導電型の半導体基板と、上記半
導体基板の一主面からその内部に延在し、互いに間隔を
持って配置されている複数の溝と、キャパシタとトラン
ジスタを含み、上記半導体基板の第1の領域に形成され
るメモリーセルと、上記メモリーセルが形成される上記
第1の領域に隣接する上記半導体基板の第2の領域に形
成されるバイポーラトランジスタと、上記第1及び第2
の領域を含む上記半導体基板の内部に埋め込まれてお
り、上記溝の内壁の一部をなす第2導電型の埋め込み層
と、上記第1の領域における上記溝の内壁に形成されて
いる絶縁物質でなる薄膜と、上記第1の領域における上
記溝の内部に充填されており、上記薄膜により上記半導
体基板及び上記埋め込み層と絶縁されている導電性材料
と、上記第2の領域における上記溝の内部に充填されて
いる絶縁性材料とを有し、上記第1の領域における上記
溝は,上記導電性材料と上記埋め込み層とが夫々電極と
して機能し、上記薄膜が誘電体として機能して上記キャ
パシタを構成し、上記第2の領域における上記溝は隣接
するバイポーラトランジスタの素子分離領域であること
を特徴とする半導体集積回路装置に係わるもである。D. In other words, the present invention provides a semiconductor substrate of the first conductivity type, a plurality of grooves extending from one main surface of the semiconductor substrate to the inside thereof and arranged at intervals from each other, a capacitor and a transistor. A memory cell formed in a first region of the semiconductor substrate; a bipolar transistor formed in a second region of the semiconductor substrate adjacent to the first region in which the memory cell is formed; The above first and second
A buried layer of the second conductivity type buried inside the semiconductor substrate including the region of the above and forming a part of the inner wall of the groove, and an insulating material formed on the inner wall of the groove in the first region A conductive material that is filled in the groove in the first region and is insulated from the semiconductor substrate and the buried layer by the thin film; and a thin film of the groove in the second region. The groove in the first region has an insulating material filled therein, and the conductive material and the buried layer function as electrodes, respectively, and the thin film functions as a dielectric to form the groove. The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device comprising a capacitor, wherein the groove in the second region is an element isolation region of an adjacent bipolar transistor.
ホ.実施例 以下、本発明の実施例を説明する。E. Examples Hereinafter, examples of the present invention will be described.
第1図〜第6図は、本発明の実施例を示すものであっ
て、例えばバイMOS技術を用いた高集積度のダイナミッ
クRAMに適用した例である。FIGS. 1 to 6 show an embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to, for example, a highly integrated dynamic RAM using a bi-MOS technology.
本例によるダイナミックRAMは、第1図に示すよう
に、メモリセル部MCとその周辺回路を構成するバイポー
ラトランジスタ部BPとからなっている。なお、この周辺
回路には、例えばCMOSを用いてよいが、図示省略した。As shown in FIG. 1, the dynamic RAM according to the present embodiment includes a memory cell unit MC and a bipolar transistor unit BP constituting a peripheral circuit thereof. The peripheral circuit may be, for example, CMOS, but is not shown.
まず、メモリセル部MC(以下単にMCとする。)につい
て説明すると、P-型シリコン基板1の一主面にN+型埋め
込み層3を介してP-型エピタキシャル層4が設けられて
いる。このP-型エピタキシャル層4の表面にはN+型ソー
ス領域18及びN+型ドレイン領域19が所定のパターンに形
成されていて、これらの間にはゲート酸化膜16を介して
ゲート電極17が設けられ、NチャネルのMOSトランジス
タ(トランスファゲート)が構成されている。なお、ソ
ース領域18には後述するキャパシタの接続をとるために
高濃度のN+型拡散領域6が設けられている。First, a memory cell unit MC (hereinafter simply referred to as MC) will be described. A P − type epitaxial layer 4 is provided on one main surface of a P − type silicon substrate 1 with an N + type buried layer 3 interposed therebetween. An N + -type source region 18 and an N + -type drain region 19 are formed in a predetermined pattern on the surface of the P − -type epitaxial layer 4, and a gate electrode 17 is interposed therebetween through a gate oxide film 16. N-channel MOS transistors (transfer gates) are provided. The source region 18 is provided with a high-concentration N + -type diffusion region 6 for connecting a capacitor described later.
また、図に示すように、ソース領域18−18の間には、
N+型拡散領域6及びN+型埋め込み層3を貫通し、更にP-
型基板1に到達するまでトレンチ溝8が所定位置に形成
されていて、その底部にはP+型チャネルストッパ領域2
が設けられている。そして、このトレンチ溝8には酸化
膜10を介してN+型ポリシリコン(フィールドプレート)
11が充填されていて、N+型埋め込み層3がN+型拡散領域
6と共にキャパシタの電極として用いられている。ここ
で、このN+型埋め込み層3が後述のバイポーラトランジ
スタ部BP(以下単にBPとする。)のN+型埋め込み層3と
共通に設けられていることが特徴的である。As shown in the figure, between the source regions 18-18,
It penetrates through the N + type diffusion region 6 and the N + type buried layer 3 and further has P −
A trench 8 is formed at a predetermined position until the mold substrate 1 is reached, and a P + type channel stopper region 2 is formed at the bottom thereof.
Is provided. Then, N + type polysilicon (field plate) is formed in the trench 8 via an oxide film 10.
The N + -type buried layer 3 is used together with the N + -type diffusion region 6 as an electrode of a capacitor. Here, it is characteristic that this N + -type buried layer 3 is provided in common with the N + -type buried layer 3 below the bipolar transistor portion BP (hereinafter simply referred to as BP.).
更に、ソース領域18、ドレイン領域19及び各ポリシリ
コン層(ゲート電極17及びN+型ポリシリコン層11)の表
面にはシリサイド層21が設けられて導電性を向上させて
いる。また、各ポリシリコン層の側面にはマスクとなる
ナイトライド層20が被着されていて、N+型ポリシリコン
層11には絶縁層(フィリングオキサイド)12が形成され
ている。Further, a silicide layer 21 is provided on the surfaces of the source region 18, the drain region 19 and the respective polysilicon layers (the gate electrode 17 and the N + type polysilicon layer 11) to improve the conductivity. A nitride layer 20 serving as a mask is attached to the side surface of each polysilicon layer, and an insulating layer (filling oxide) 12 is formed on the N + type polysilicon layer 11.
そして、更には表面には絶縁層22が被着され、ドレイ
ン領域19においてコンタクトホール24が設けられ、例え
ばアルミニウムからなる配線(ビット線)23が形成され
ている。Further, an insulating layer 22 is applied on the surface, a contact hole 24 is provided in the drain region 19, and a wiring (bit line) 23 made of, for example, aluminum is formed.
上述のようにして、MCが構成されている。つまり、ゲ
ート電極(ワード線)17及びソース領域18、ドレイン領
域19によりトランスファゲートが構成され、また、ソー
ス領域18には、N+型埋め込み層3(更にはN+型拡散層
6)を電極としてN型ポリシリコン層11と絶縁性酸化膜
10からなるキャパシタが接続されている。The MC is configured as described above. That is, a transfer gate is constituted by the gate electrode (word line) 17, the source region 18, and the drain region 19, and the N + type buried layer 3 (and further the N + type diffusion layer 6) is formed in the source region 18. N-type polysilicon layer 11 and insulating oxide film
10 capacitors are connected.
ここで、第2図〜第4図は第1図のMCを示すものであ
って、第2図は第4図のII−II線矢視断面図、第3図は
第4図のIII−III線矢視断面図、第4図は平面図、第5
図はメモリセルの断面斜視図(絶縁層22等は図示省略)
である。但し、第4図においては、ポリシリコン層11の
領域を斜線で示した。Here, FIGS. 2 to 4 show the MC of FIG. 1, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 4, and FIG. FIG. 4 is a plan view, FIG.
The figure is a cross-sectional perspective view of the memory cell (the insulating layer 22 and the like are not shown).
It is. However, in FIG. 4, the region of the polysilicon layer 11 is indicated by oblique lines.
他方、第1図に示すように、BPにおいては、上述のMC
と同様のトレンチ溝8が形成され、この溝に充填された
SiO2層9によって素子領域が分離されていて、この素子
領域に存在するN+型埋め込み層3上のN-型拡散層5内に
P-型ベース領域13が拡散形成されている。このベース領
域13内にN+型エミッタ領域14とP+型ベース電極取り出し
領域15とが夫々拡散形成され、また、N+型埋め込み層3
上にはN+型拡散領域6が設けられ、更にその上にN+型コ
レクタ電極取り出し領域25が拡散形成されている。従っ
て、このNPN型の縦形バイポーラトランジスタは、コレ
クタ電極取り出し領域25とベース領域13とがN-型拡散領
域5、埋め込み層3及びN+型拡散領域6を介して接続さ
れることになる。なお、図中のBはベース電極、Eはエ
ミッタ電極、Cはコレクタ電極を示し、例えばアルミニ
ウムで形成されている。また、7はフィールド酸化膜、
2はMCと同様にP+型チャネルストッパ領域である。On the other hand, as shown in FIG.
A trench groove 8 similar to that described above is formed, and the trench is filled.
The element region is separated by the SiO 2 layer 9, and in the N − type diffusion layer 5 on the N + type buried layer 3 existing in this element region.
A P - type base region 13 is formed by diffusion. The base region 13 N + -type extraction emitter region 14 and P + -type base electrode region 15 Togaotto s diffusion is formed, also, N + -type buried layer 3
An N + type diffusion region 6 is provided thereon, and an N + type collector electrode extraction region 25 is formed thereon by diffusion. Therefore, in this NPN type vertical bipolar transistor, the collector electrode extraction region 25 and the base region 13 are connected through the N − type diffusion region 5, the buried layer 3 and the N + type diffusion region 6. In the drawings, B indicates a base electrode, E indicates an emitter electrode, and C indicates a collector electrode, and is formed of, for example, aluminum. 7 is a field oxide film,
Reference numeral 2 denotes a P + type channel stopper region similarly to MC.
上述のように、本実施例のバイMOS構造のメモリによ
れば、N+型埋め込み層3、更にはN+型拡散領域6がトレ
ンチ溝8を形成する以前に、MCとBPに共通に設けられ、
しかも、トレンチ溝8を囲むように形成されている。そ
して、MCにおいては、N+型埋め込み層3、更にはN+型拡
散領域6を電極とする、トレンチ溝8を用いたキャパシ
タが形成されている。他方、BPではトレンチ溝8を素子
分離に用いている。以上の構成から、次のような顕著な
作用効果を得ることができる。As described above, according to the memory having the bi-MOS structure of the present embodiment, the N + -type buried layer 3 and the N + -type diffusion region 6 are provided in common to MC and BP before the trench 8 is formed. And
Moreover, it is formed so as to surround the trench 8. In the MC, a capacitor using the trench 8 as an electrode is formed with the N + type buried layer 3 and the N + type diffusion region 6 as electrodes. On the other hand, BP uses the trench 8 for element isolation. From the above configuration, the following remarkable functions and effects can be obtained.
(1).キャパシタの電極となるN+型埋め込み層3(更
にはN+型拡散領域6)が、BPにおける公知の埋め込み技
術を利用して、トレンチ溝8を形成する以前に形成でき
るため、特別に新しいプロセス技術を必要とせずにMCの
所定領域に面積の大きな埋め込み領域3を形成してこれ
をキャパシタ電極として用いることができる(これにN+
型拡散領域6を加えると、更に面積が稼げることにな
る)。(1). Since the N + -type buried layer 3 (and the N + -type diffusion region 6) serving as an electrode of the capacitor can be formed before the trench 8 is formed by using a known burying technique in BP, a special new process is used. The buried region 3 having a large area can be formed in a predetermined region of the MC and used as a capacitor electrode without requiring any technology (N +
By adding the mold diffusion region 6, the area can be further increased.)
従って、MCのキャパシタの容量を増大することができ
る。Therefore, the capacity of the MC capacitor can be increased.
(2).この埋め込み領域3は、不純物拡散におけるよ
うに正確なコントロールの必要がなく、BPにおける公知
の埋め込み技術を用いて容易に広い領域を形成できるの
で、効果的にキャパシタの容量を増大することができ
る。この点で、通常のCMOS型1MダイナミックRAMの同程
度の工程で装置を作製できることになる。(2). The buried region 3 does not need to be precisely controlled as in the case of impurity diffusion, and a wide region can be easily formed by using a known burying technology in BP. Therefore, the capacitance of the capacitor can be effectively increased. In this regard, the device can be manufactured in the same steps as in a normal CMOS type 1M dynamic RAM.
(3).しかも、トレンチ溝8の内側(即ち、ポリシリ
コン層11)を0Vに設定し、N+型領域3(更には6)側に
電荷を蓄積することができるので、基板側に不所望なチ
ャネルが形成されるのを防止できる(リーク電流の防
止)。(3). In addition, since the inside of the trench 8 (that is, the polysilicon layer 11) is set to 0 V and charges can be stored on the N + type region 3 (and further 6), an undesired channel is formed on the substrate side. Formation can be prevented (prevention of leakage current).
(4).更に、トレンチ溝8を用いてキャパシタを構成
しているので、キャパシタ容量が大であるにも拘わらず
MCの占める面積はかなり縮小され、微細化及び高集積化
にとって非常に有利である。(4). Further, since the capacitor is formed by using the trench 8, even though the capacitor capacity is large,
The area occupied by MC is considerably reduced, which is very advantageous for miniaturization and high integration.
(5).また、BPではトレンチ溝8を素子分離に用いて
いるので、埋め込み層3とP-型基板1との接合面積を小
さくでき、コレクタ寄生容量を小さくすることができ
る。(5). In BP, since the trench 8 is used for element isolation, the junction area between the buried layer 3 and the P − type substrate 1 can be reduced, and the collector parasitic capacitance can be reduced.
次に、本例によるメモリの製造方法を第6図について
説明する。Next, a method of manufacturing a memory according to this example will be described with reference to FIG.
まず第6A図のように、公知の技術によって、P-型シリ
コン基板1にN+型埋め込み層3をBP及びMCの領域に亘っ
て設け、更にN-型エピタキシャル層5を形成する。次い
で、第6B図のように、MCに公知のイオン注入法によりP
型不純物(例えばボロン)のイオン40を打ち込み、N-型
エピタキシャル層4の導電型を変換してP-型領域4を形
成する。なお、上記のイオン注入の際に、イオン40が打
ち込まれる部分以外(本図の場合はMC)は、すべてマス
ク(例えばフォトレジスト)で覆われているが、これは
図示省略する。また、同様に、以下の図についても図示
は省略することがある。First, as shown in FIG. 6A, an N + -type buried layer 3 is provided on a P − -type silicon substrate 1 over a region of BP and MC, and further an N − -type epitaxial layer 5 is formed by a known technique. Next, as shown in FIG. 6B, P
Ions 40 of a type impurity (for example, boron) are implanted, and the conductivity type of the N − type epitaxial layer 4 is converted to form a P − type region 4. At the time of the above-described ion implantation, all portions other than the portion into which the ions 40 are implanted (MC in the case of this figure) are covered with a mask (for example, a photoresist), but this is not shown. Similarly, illustration of the following drawings may be omitted.
次いで、第6C図のように、公知のLOCOS(Local Oxida
tion of Silicon)技術による選択酸化膜(フィールド
酸化膜)7を形成後、高濃度にN型不純物のイオン30を
選択的に打ち込み、N+型領域6を形成する。なお、この
N+型領域6はMCのトランスファゲートのチャネルに影響
を与えない程度に狭くするのが望ましい。即ち、第1図
において、トランスファゲートのチャネルより外側位置
にN+型領域6が存在することによって、この領域6を通
じてのキャリアの移動を防止でき、トランスファゲート
のオン・オフ動作を信頼性良く行なえる。Then, as shown in FIG. 6C, a known LOCOS (Local Oxida
After the formation of a selective oxide film (field oxide film) 7 by the technique of silicon (field of silicon), ions 30 of an N-type impurity are selectively implanted at a high concentration to form an N + -type region 6. Note that this
It is desirable that the N + -type region 6 be made narrow so as not to affect the channel of the transfer gate of the MC. That is, in FIG. 1, the presence of the N + type region 6 at a position outside the channel of the transfer gate makes it possible to prevent the movement of carriers through this region 6 and to perform the on / off operation of the transfer gate with high reliability. You.
次いで、第6D図のように、半導体領域内に公知のドラ
イエッチング技術で、基板1に到達する深いトレンチ溝
8を選択的に形成し、更に、このトレンチ溝の底部にイ
オン注入法によりP型不純物(例えばボロン)のイオン
70を打ち込み、P+型チャネルストッパ領域2を形成す
る。なお、BPではこのトレンチ溝8を素子分離に用い、
MCではキャパシタとして用いる。Next, as shown in FIG. 6D, a deep trench 8 reaching the substrate 1 is selectively formed in the semiconductor region by a known dry etching technique, and a P-type trench is formed in the bottom of the trench by ion implantation. Impurity (eg boron) ions
By implanting 70, a P + type channel stopper region 2 is formed. BP uses this trench 8 for element isolation,
MC uses it as a capacitor.
次いで、トレンチ溝8を含む全面にSiO2をCVD(Chemi
cal Vapor Deposition)で全面に堆積させてから、ドラ
イエッチングでSiO29をエッチング(エッチバック)
し、第6E図のようにBPのトレンチ溝8にのみSiO29を残
す。しかる後に、BPをマスク31(例えばフォトレジス
ト)で覆う。Then, the SiO 2 CVD on the entire surface including the trench 8 (Chemi
cal Vapor Deposition) and then dry etching to etch SiO 2 9 (etch back)
Then, as shown in FIG. 6E, SiO 2 9 is left only in the trench groove 8 of BP. Thereafter, the BP is covered with a mask 31 (for example, a photoresist).
次いで、第6F図の拡大部分断面図に示すように、トレ
ンチ溝8を含むMCの表面にCVDにより薄いSi3N4膜10aを
被着し、更に熱酸化して薄いSiO2膜10bを成長させて、
絶縁膜10を形成する。そして、第6F図のように、全面に
N型ポリシリコン11をCVDによって堆積させ、更に全面
にCVDでSiO2膜12を形成する。Next, as shown in the enlarged partial cross-sectional view of FIG. 6F, a thin Si 3 N 4 film 10a is deposited on the surface of the MC including the trench 8 by CVD, and further thermally oxidized to grow a thin SiO 2 film 10b. Let me
An insulating film 10 is formed. Then, as shown in FIG. 6F, an N-type polysilicon 11 is deposited on the entire surface by CVD, and a SiO 2 film 12 is formed on the entire surface by CVD.
次いで、第6G図のように、エッチングしてMCのトレン
チ溝8にのみSiO2膜10、N型ポリシリコン層11及びSiO2
膜12を残す。ここで、SiO2膜にはポリシリコン層11の上
面凹部に充填されて同上面を平坦化するためのものであ
る。Next, as shown in FIG. 6G, etching is performed so that the SiO 2 film 10, the N-type polysilicon layer 11 and the SiO 2 film are formed only in the trench 8 of the MC.
Leave the membrane 12. Here, the SiO 2 film is filled in the recesses on the upper surface of the polysilicon layer 11 to flatten the upper surface.
次いで、第6H図のように、BPの所定領域にイオン注入
法によりP型不純物(例えばボロン)のイオン50を打ち
込み、P-型ベース領域13を形成する。Next, as shown in FIG. 6H, ions 50 of a P-type impurity (for example, boron) are implanted into a predetermined region of the BP by ion implantation to form a P − -type base region 13.
次いで、第6I図のように、全面を熱酸化してSiO2膜を
成長させ、ゲート酸化膜16を形成してから、更に全面に
ポリシリコン17をCVDによって堆積させる。なお、この
際、N型不純物(例えばAs)のイオン注入を行って、MC
のポリシリコン層17を低抵抗にしているが、図示は省略
してある。Next, as shown in FIG. 6I, the entire surface is thermally oxidized to grow a SiO 2 film, a gate oxide film 16 is formed, and then polysilicon 17 is further deposited on the entire surface by CVD. At this time, ion implantation of an N-type impurity (eg, As) is performed to
Although the polysilicon layer 17 has a low resistance, it is not shown.
次いで、第6J図のように、MCのポリシリコン層17及び
ゲート酸化膜16をパターニングして残し、更にBPのポリ
シリコン17のみをエッチング除去し、SiO2膜16をパター
ニングする。Then, as shown in FIG. 6J, the polysilicon layer 17 of the MC and the gate oxide film 16 are left by patterning, and only the polysilicon 17 of BP is removed by etching, and the SiO 2 film 16 is patterned.
次いで、第6K図のように、N型不純物(例えはAs)60
を選択的にイオン注入して、BPにN+型エミッタ領域14及
びN+型コレクタ領域25を形成し、同時に、MCにN+型ソー
ス領域18及びN+型ドレイン領域19をそれぞれ形成する。
また、図示は省略したが、上記と同様にしてP型不純物
(例えばボロン)を選択的にイオン注入し、BPにP+型ベ
ース電極取り出し領域15を形成する。Next, as shown in FIG. 6K, an N-type impurity (eg, As) 60
Is selectively ion-implanted to form an N + -type emitter region 14 and an N + -type collector region 25 in the BP, and at the same time, an N + -type source region 18 and an N + -type drain region 19 in the MC, respectively.
Although not shown, a P-type impurity (for example, boron) is selectively ion-implanted in the same manner as above to form a P + -type base electrode extraction region 15 in BP.
次いで、第6L図のように、公知のサイドウォール技術
でMCの各ポリシリコン層の側面にSiO2層20を選択的に形
成し、更に、例えばチタンを被着してアニールすること
によってMCの各ポリシリコン層及び各N+型拡散領域の表
面をシリサイド化し、不要なチタンをエッチング除去
し、シリサイド層21を形成する。この後は図示省略した
が、公知の方法で絶縁膜コーティング、各配線処理等を
施すことにより、第1図に示したデバイスを完成する。Next, as shown in FIG. 6L, the SiO 2 layer 20 is selectively formed on the side surface of each polysilicon layer of the MC by a known sidewall technique, and further, for example, titanium is deposited and annealed to anneal the MC. The surface of each polysilicon layer and each N + type diffusion region is silicided, unnecessary titanium is removed by etching, and a silicide layer 21 is formed. Thereafter, though not shown, the device shown in FIG. 1 is completed by applying an insulating film coating, various wiring processes, and the like by a known method.
以上に説明した製造方法から明らかなように、本例に
よるバイMOS構造のメモリは、バイポーラトランジスタ
部BPにおいて通常設けられる特有の埋め込み層をメモリ
セル部MCにも適用してキャパシタの電極として用いるて
いので、特別のプロセスを追加することなしに、その構
造工程の初期の段階でMCキャパシタの電極を形成できる
し、その後のトレンチ溝を用いてキャパシタを容易に形
成できる。従って、バイポーラ技術を巧みにメモリセル
にも適用しているため、キャパシタの電極の領域を大き
くできる(即ち、キャパシタの容量を大きくすることが
できる)。特にこの種の半導体集積回路装置では、トレ
ンチ溝を用いてキャパシタを構成し、キャパシタの電極
として、低抵抗の埋め込み層を用いていることは画期的
な手段である。As is clear from the manufacturing method described above, the memory having the bi-MOS structure according to the present embodiment uses the specific buried layer usually provided in the bipolar transistor part BP also for the memory cell part MC and uses it as the electrode of the capacitor. Therefore, the electrode of the MC capacitor can be formed at an early stage of the structure process without adding a special process, and the capacitor can be easily formed by using the subsequent trench. Therefore, since the bipolar technology is skillfully applied to the memory cell, the area of the electrode of the capacitor can be increased (that is, the capacitance of the capacitor can be increased). In particular, in this type of semiconductor integrated circuit device, it is an epoch-making means that a capacitor is formed using a trench groove and a low-resistance buried layer is used as an electrode of the capacitor.
以上に述べた実施例は、本発明の技術的思想に基づい
て更に変形可能である。The embodiments described above can be further modified based on the technical idea of the present invention.
例えば、トレンチ溝の形状、配置等も変形可能である
し、その形成方法も種々のドライエッチング法等が採用
できる。また、埋め込み層の形状、配置等も更に変形可
能である。上述の各領域の形成方法も様々に変更してよ
い。For example, the shape, arrangement, and the like of the trench groove can be modified, and various dry etching methods and the like can be employed as the formation method. Further, the shape, arrangement, and the like of the buried layer can be further modified. The method of forming each of the above-described regions may be variously changed.
また、上述の例では、MCのゲート電極の材料としてポ
リシリコンを用いたが、その他例えばタングステン、タ
ンタル等の高融点金属や金属とSiの化合物であるシリサ
イドを用いてもよいし、BPの各電極及びMCのアルミニウ
ム配線に代えて適宜のものを用いてよい。In the above-described example, polysilicon is used as the material of the gate electrode of the MC, but other materials such as tungsten, tantalum, or other high-melting metals or silicide, which is a compound of metal and Si, may be used. An appropriate one may be used instead of the electrode and the aluminum wiring of the MC.
なお、上述の各半導体領域の導電型を逆にしてよい
し、メモリセルにPチャネルMOSを用いてもよい。ま
た、その他の周辺回路の配置等も変更可能である。ま
た、本発明は上述のダイナミックRAM以外の集積回路装
置にも適用可能である。なお、上述の例では、MOSは横
型であるが、縦型のMOSにも変形可能であり、この場合
には、更に集積度を上げることができる。The conductivity type of each of the above-described semiconductor regions may be reversed, or a P-channel MOS may be used for a memory cell. The arrangement of other peripheral circuits can also be changed. The present invention is also applicable to integrated circuit devices other than the above-described dynamic RAM. In the above-described example, the MOS is a horizontal type, but it can be modified to a vertical type MOS. In this case, the degree of integration can be further increased.
ヘ.発明の作用効果 本発明は上述のように、半導体層に設けた溝を用いて
キャパシタを構成しているので、平面的なセルの占有面
積が縮小できる。更に、上記溝を形成する以前に上記半
導体層に低抵抗埋め込み層が形成され、この低抵抗埋め
込み層は上記溝を囲むように形成されているので、所定
領域に大きな埋め込み層を形成でき、しかも、この埋め
込み層が上記キャパシタの電極として用いられているの
で、キャパシタの容量を有効に増大することができる。
また、上記埋め込み層側に電荷を蓄積することができる
ため、不所望なチャネルの形成によるリーク電流を防止
することができる。F. Advantageous Effects of the Invention As described above, in the present invention, since the capacitor is formed using the groove provided in the semiconductor layer, the occupied area of the planar cell can be reduced. Further, a low-resistance buried layer is formed in the semiconductor layer before forming the groove, and the low-resistance buried layer is formed so as to surround the groove, so that a large buried layer can be formed in a predetermined region, and Since the buried layer is used as an electrode of the capacitor, the capacitance of the capacitor can be effectively increased.
In addition, since charges can be accumulated on the buried layer side, leakage current due to formation of an undesired channel can be prevented.
第1図〜第6図は本発明の実施例を示すものであって、 第1図はバイMOS構造のダイナミックRAMの要部拡大断面
図、 第2図は第1図のMC(メモリセル部)の拡大断面図(但
し、後述の第4図のII−II線断面を示す。)、 第3図は第1図のMCの他の拡大断面図(但し、後述の第
4図のIII−III線断面を示す。)、 第4図は第1図のMCの平面図、 第5図は同MCの断面斜視図、 第6A図、第6B図、第6C図、第6D図、第6E図、第6F図、第
6G図、第6H図、第6I図、第6J図、第6K図、第6L図は第1
図のデバイスの製造方法を主要段階について順次示す各
断面図 である。 なお、図面に示す符号において、 1……P-型シリコン基板 3……N+型埋め込み層 6……N+型(拡散)領域 8……トレンチ溝 10……酸化膜 11……N型ポリシリコン層 16……ゲート酸化膜 17……ゲート電極(ワード線) 18……ソース領域 19……ドレイン領域 23……アルミニウム配線(ビット線) 30、40、50、60、70……(N型或いはP型不純物)イオ
ン BP……バイポーラトランジスタ部 MC……メモリセル部 である。1 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part of a dynamic RAM having a bi-MOS structure, and FIG. 2 is an MC (memory cell section) of FIG. 3) is an enlarged cross-sectional view of the MC of FIG. 1 (although a cross section taken along the line II-II of FIG. 4 described later is shown). FIG. 4 is a plan view of the MC of FIG. 1, FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of the MC, FIG. 6A, FIG. 6B, FIG. 6C, FIG. 6D, and FIG. Figure, Figure 6F, Figure
6G, 6H, 6I, 6J, 6K, and 6L show the first
FIG. 3 is a cross-sectional view sequentially showing a method for manufacturing the device shown in FIG. In the reference numerals shown in the drawings, 1... P - type silicon substrate 3... N + type buried layer 6... N + type (diffusion) region 8... Trench trench 10... Oxide film 11. Silicon layer 16 Gate oxide film 17 Gate electrode (word line) 18 Source region 19 Drain region 23 Aluminum wiring (bit line) 30, 40, 50, 60, 70 (N-type) Or P-type impurity) ion BP: Bipolar transistor section MC: Memory cell section.
Claims (1)
間隔を持って配置されている複数の溝と、 キャパシタとトランジスタとを含み、上記半導体基板の
第1の領域に形成されるメモリーセルと、 上記メモリーセルが形成される上記第1の領域に隣接す
る上記半導体基板の第2の領域に形成されるバイポーラ
トランジスタと、 上記第1及び第2の領域を含む上記半導体基板の内部に
埋め込まれており、上記溝の内壁の一部をなす第2導電
型の埋め込み層と、 上記第1の領域における上記溝の内壁に形成されている
絶縁物質でなる薄膜と、 上記第1の領域における上記溝の内部に充填されてお
り、上記薄膜により上記半導体基板及び上記埋め込み層
と絶縁されている導電性材料と、 上記第2の領域における上記溝の内部に充填されている
絶縁性材料と、 を有し、上記第1の領域における上記溝は、上記導電性
材料と上記埋め込み層とが夫々電極として機能し、上記
薄膜が誘電体として機能して上記キャパシタを構成し、
上記第2の領域における上記溝は隣接するバイポーラト
ランジスタの素子分離領域であることを特徴とする半導
体集積回路装置。1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a plurality of grooves extending from one main surface of the semiconductor substrate to the inside thereof and arranged at intervals from each other, a capacitor and a transistor, A memory cell formed in a first region of the semiconductor substrate; a bipolar transistor formed in a second region of the semiconductor substrate adjacent to the first region in which the memory cell is formed; And a buried layer of a second conductivity type buried in the semiconductor substrate including the second region and forming a part of the inner wall of the groove, and formed on the inner wall of the groove in the first region. A thin film made of an insulating material, a conductive material filling the inside of the groove in the first region, and insulated from the semiconductor substrate and the buried layer by the thin film; and the second region And an insulating material filled in the groove in the first region, wherein the groove in the first region is such that the conductive material and the buried layer each function as an electrode, and the thin film is a dielectric material. Functioning as the above capacitor,
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the trench in the second region is an element isolation region of an adjacent bipolar transistor.
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