JPH0435911B2 - - Google Patents
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- JPH0435911B2 JPH0435911B2 JP60064541A JP6454185A JPH0435911B2 JP H0435911 B2 JPH0435911 B2 JP H0435911B2 JP 60064541 A JP60064541 A JP 60064541A JP 6454185 A JP6454185 A JP 6454185A JP H0435911 B2 JPH0435911 B2 JP H0435911B2
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/038—Making the capacitor or connections thereto the capacitor being in a trench in the substrate
- H10B12/0383—Making the capacitor or connections thereto the capacitor being in a trench in the substrate wherein the transistor is vertical
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- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/39—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor and the transistor being in a same trench
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- H10D1/665—Trench conductor-insulator-semiconductor capacitors, e.g. trench MOS capacitors
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はダイナミツク型MIS半導体記憶素子と
その製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a dynamic MIS semiconductor memory element and a method for manufacturing the same.
(従来技術とその問題点)
近来半導体記憶素子の高集積化、高密度化の傾
向が盛んであり、それに伴つて素子の微細化が進
められているが、微細加工技術の進展はリソグラ
フイ技術等を始めとして多くの面で各種技術的困
難に直面している。また、特にダイナミツク型ラ
ンダムアクセスメモリ(以下DRAM)と略記す
る)の代表的構造であるトランジスタを1つと蓄
電用容量1つからなる1トランジスタメモリセル
では、蓄電容量を小さくできないため、その微細
化はさらに難しい問題に直面しており、各種新技
法が検討されているものの、1982年12月に米国ワ
シントンで開催されたIEDM(国際電子素子会議)
論文予稿集806ページから807ページに「A
CORRUGATED CAPACITANCE CELL
(CCC)FOR MEGABIT DYNAMIC MOS
MEMORIES」と題してスナミ(H.SUNAMI)
等により発表された論文においては、蓄電用容量
の一部を基板単結晶に溝型凹みを設けて素子面積
の減少をはかると共に約1ミクロン程度の設計基
準を採用して従来のダイナミツク型MOS半導体
記憶素子より素子面積を大幅に減少しているもの
の、その素子面積は、周辺の分離領域を含めて約
21平方ミクロン程度であり、かりにこの構造を用
いて4メガビツトの記憶回路を作成しようとする
と記憶素子部分だけで88平方ミリ程度と、かなり
大面積になつてしまう。(Prior art and its problems) In recent years, there has been a growing trend toward higher integration and higher density of semiconductor memory elements, and along with this, the miniaturization of elements is progressing. We are facing various technical difficulties in many aspects, including the following. In addition, since the storage capacity cannot be reduced especially in a one-transistor memory cell, which is a typical structure of dynamic random access memory (hereinafter abbreviated as DRAM), which consists of one transistor and one storage capacitor, miniaturization is difficult. Although more difficult problems are being faced and various new techniques are being considered, at the IEDM (International Electronic Devices Conference) held in Washington, USA in December 1982,
From page 806 to page 807 of the paper proceedings, “A
CORRUGATED CAPACITANCE CELL
(CCC) FOR MEGABIT DYNAMIC MOS
H.SUNAMI titled “MEMORIES”
In a paper published by et. Although the element area is significantly smaller than that of a memory element, the element area, including the surrounding isolation area, is approximately
It is about 21 square microns, and if you try to create a 4-megabit memory circuit using this structure, the memory element alone will be about 88 square millimeters, which is quite large.
(発明の目的)
本発明はこのような従来の欠点を除去して、同
一設計基準で従来の素子より圧倒的に素子面積を
減少させ、しかも制御用トランジスタのチヤネル
部が電気的に基板と接続された半導体記憶素子並
びにその製造方法を提供することにある。(Objective of the Invention) The present invention eliminates these conventional drawbacks, dramatically reduces the device area compared to conventional devices with the same design standards, and furthermore, the channel portion of the control transistor is electrically connected to the substrate. An object of the present invention is to provide a semiconductor memory element and a method for manufacturing the same.
(発明の構成)
本発明によれば、第1導電型シリコン単結晶基
板の表面に、第2導電型の第1のシリコン層で構
成された柱状構造を有し、更にその柱状構造の周
囲に基板と電気的に接続されしかもその上面が柱
状構造上面とほぼ同じである第1導電型の第1の
シリコンを有し、柱状構造とその周囲の前記第1
導電型シリコンとの界面の少くとも部分領域に絶
縁膜が設けられているか又は全く設けられていな
い状態であり、前記第1導電型の第1シリコンの
上面の少くとも一部分とその両隣りの前記柱状構
造の上面の一部とにまたがる第1導電型の第2の
シリコン層を有し、その他の上面には絶縁膜が設
けられ、前記第2のシリコン層の一側面に薄い絶
縁膜が形成され、この薄い絶縁膜に接して導体層
が設けられ、前記第2のシリコン層の上面に第2
導電型層が設けられていることを特徴とする半導
体記憶素子が得られる。(Structure of the Invention) According to the present invention, a columnar structure made of a first silicon layer of a second conductivity type is provided on the surface of a silicon single crystal substrate of a first conductivity type, and a columnar structure is further provided around the columnar structure. It has a first silicon of a first conductivity type that is electrically connected to the substrate and whose upper surface is substantially the same as the upper surface of the columnar structure, and the columnar structure and the first silicon around the columnar structure.
An insulating film is provided on at least a partial region of the interface with the conductive type silicon, or is not provided at all, and at least a portion of the upper surface of the first silicon of the first conductive type and the above on both sides thereof. A second silicon layer of the first conductivity type spans a part of the upper surface of the columnar structure, an insulating film is provided on the other upper surface, and a thin insulating film is formed on one side of the second silicon layer. A conductor layer is provided in contact with this thin insulating film, and a second conductor layer is provided on the upper surface of the second silicon layer.
A semiconductor memory element characterized by being provided with a conductivity type layer is obtained.
○イ 更に本発明によれば第1導電型の単結晶シリ
コン基板上に第2導電型単結晶シリコン層が形
成されたものに対して、所望の領域を柱状に残
して基板に届く迄シリコン層を除去し、
○ロ 露出されたシリコンの表面を絶縁膜で覆い、
○ハ 前記柱状化した領域外のシリコン基板上面の
絶縁膜を選択的に除去し、
○ニ 柱状部のほぼ上面迄、凹部に第1導電型の第
1の単結晶もしくは多結晶シリコンまたはそれ
らの組み合わせを埋め込み、
○ホ 表面全体を絶縁膜で覆い、
○ヘ 柱状部の上面の一部並びに凹部への埋め込み
層上面の一部にまたがるゲート電極となる導体
層を形成し、
○ト 導体層側面にゲート絶縁膜を被着し、
○チ 導体層で覆われてない柱状部上面のシリコン
表面とそれに隣りあい導体層で覆われてない埋
め込み層上面の一部のシリコン表面の双方を前
記○ホで示した絶縁膜を選択的にエツチングする
ことで露出し、
○リ 少くとも当該露出シリコン表面上に第1の導
電型の第2の単結晶もしくは多結晶シリコン層
を形成し、
○ヌ 該シリコン層上面に不純物を添加して第2導
電型拡散層を形成すること
を特徴とする半導体記憶素子の製造方法が得られ
る。B. Furthermore, according to the present invention, for a structure in which a single crystal silicon layer of a second conductivity type is formed on a single crystal silicon substrate of a first conductivity type, the silicon layer is formed until it reaches the substrate, leaving a desired region in a columnar shape. ○B Cover the exposed silicon surface with an insulating film, ○C Selectively remove the insulating film on the top surface of the silicon substrate outside the columnar region, ○D Recess almost to the top surface of the columnar part. A first monocrystalline or polycrystalline silicon of the first conductivity type, or a combination thereof, is buried in the first conductivity type, ○e the entire surface is covered with an insulating film, ○f a part of the upper surface of the columnar part and a part of the upper surface of the buried layer in the recess is buried. A conductor layer is formed to serve as a gate electrode spanning the conductor layer, ○G is coated with a gate insulating film on the side surface of the conductor layer, and ○H is the silicon surface on the top surface of the columnar part not covered with the conductor layer and the adjacent area covered with the conductor layer. Both parts of the silicon surface of the upper surface of the buried layer which are not etched are exposed by selectively etching the insulating film indicated by ○ and ○. A method for manufacturing a semiconductor memory element is obtained, which comprises forming a second single-crystalline or polycrystalline silicon layer, and adding an impurity to the upper surface of the silicon layer to form a second conductivity type diffusion layer.
更に本発明等によれば、○イ 第1導電型の単結
晶シリコン基板の所望の領域のシリコン層を所望
の深さ迄除去して柱状の穴を形成し、
○ロ 露出したシリコン面を絶縁膜でおおい、
○ハ 柱状穴の底面又はそれを含む部分の絶縁膜を
除去し、
○ニ 穴のほぼ上面迄をその途中で第1の導電型か
ら第2の導電型に変化するような不純物分布を
有するシリコン単結晶又は多結晶シリコンまた
はその組合せで埋め込み、
○ホ 上面全体を絶縁膜で覆い、
○ヘ 柱状部外の上面の一部並びに凹部への埋め込
み層上面の一部にまたがりゲート電極となる導
体層を形成し、
○ト 導体層側面にゲート絶縁膜を被着し、
○チ 導体層で覆われてない柱状部外の上面のシリ
コン表面とそれに隣りあい導体層で覆われてな
い埋め込み層上面の一部のシリコン表面の双方
を前記○ホで示した絶縁膜を選択的にエツチング
することで露出し、
○リ 少くとも当該露出シリコン表面上に第1の導
電型の第2の単結晶もしくは多結晶シリコン層
を形成し、
○ヌ 該シリコン層上面に不純物を添加して第2導
電型の拡散層を前記ゲート電極と重なる程度
に、
ことを特徴とする半導体記憶素子の製造方法が得
られる。 Furthermore, according to the present invention, ○a) the silicon layer in a desired region of the first conductivity type single crystal silicon substrate is removed to a desired depth to form a columnar hole; ○b) the exposed silicon surface is insulated. ○C Remove the insulating film on the bottom of the columnar hole or the part including it, ○D Cover almost the top of the hole with an impurity that changes from the first conductivity type to the second conductivity type in the middle. ○E Cover the entire top surface with an insulating film, ○F A gate electrode straddles a part of the top surface outside the columnar part and a part of the top surface of the buried layer in the recess. A conductor layer is formed, ○g. A gate insulating film is deposited on the side surface of the conductor layer, and ○h. Both parts of the silicon surface on the upper surface of the buried layer are exposed by selectively etching the insulating film indicated by ◯◯, and a second conductivity type of the first conductivity type is formed on at least the exposed silicon surface. A method for manufacturing a semiconductor memory element, comprising: forming a single-crystalline or polycrystalline silicon layer, and adding an impurity to the upper surface of the silicon layer to such an extent that a second conductivity type diffusion layer overlaps the gate electrode. is obtained.
更に本発明によれば○イ第1導電型の単結晶シリ
コン基板上に第2導電型単結晶シリコン層が形成
されたものに対して、所望の領域を柱状に残して
基板に届く迄シリコン層を除去し、
○ロ 露出したシリコンの表面を絶縁膜で覆い、
○ハ 前記基板から柱状化した領域外のシリコン基
板上面の絶縁膜を選択的に除去し、
○ニ 柱状部のほぼ上面迄、凹部に第1導電型の第
1の単結晶もしくは多結晶シリコンまたはそれ
らの組み合わせを埋め込み
又は、○イ〜○ニ迄の代りに
○ホ 第1導電型の単結晶シリコン基板上の所望の
領域のシリコン層を所望の深さ迄除去し、柱状
の穴を設け、
○ヘ 露出したシリコン表面を絶縁膜でおおい、
○ト 柱状穴の底面又はそれを含む部分の絶縁膜を
除去し、
○チ 穴のほぼ上面迄をその途中で第1の導電型か
ら第2の導電型に変化するような不純物分布を
有するシリコン単結晶又は多結晶シリコンまた
はその組合せで埋め込み、
の手段で作成された構造に対して、
○リ 全面に第1導電型のシリコン層を成長させて
少なくとも単結晶シリコンの上には、単結晶シ
リコンをエピタキシヤル成長させて第2の導電
型領域の上では、第1の導電型層の底部が第2
の導電型になるようにし、
○ヌ 次に、第1の導電型の基板と第2の導電型埋
めこみ層とを下層に含む領域の第1の導電型単
結晶シリコン層を残して○オに於て成長させた他
の領域を除去し、
○ル 露出したシリコン表面に薄い絶縁膜を成長さ
せ、
○イ その後第1の導電型単結晶シリコン層の一側
面に第1及び第2の導電型領域を含む部分にゲ
ート電極となる導体を付着させ、
○ワ 第1の導電型シリコン層上面に不純物を添加
することにより、第2の導電型拡散層を前記ゲ
ート電極に重なる程度に形成する
ことを特徴とする半導体記憶素子の製造方法が得
られる
更に本発明によれば、○イ第1導電型の単結晶シ
リコン基板上に第2導電型単結晶シリコン層が形
成されたものに対して、所望の領域を柱状に残し
て基板に届く迄シリコン層を除去し、
○ロ 露出されたシリコンの表面を絶縁膜で覆い、
○ハ 前記柱状化した領域外のシリコン基板上面の
絶縁膜を選択的に除去し、
○ニ 柱状部のほぼ上面迄、凹部に第1導電型の第
1の単結晶もしくは多結晶シリコンはそれらの
組み合わせを埋め込み、
又は、○イ〜○ニ迄の代りに
○ホ 第1導電型の単結晶シリコン基板上の所望の
領域のシリコン層を所望の深さ迄除去し、柱状
の穴を設け、
○ヘ 露出したシリコン表面を絶縁膜でおおい、
○ト 柱状穴の底面又はそれを含む部分の絶縁膜を
除去し、
○チ 穴の表面迄をその途中で第1の導電型から第
2の導電型に変化するような不純物分布を有す
るシリコン単結晶又は多結晶シリコンまたはそ
の組合せで埋め込み、
の手段で作成された構造に対して
○リ その表面に絶縁物を堆積し、
○ヌ 絶縁物に下層の第1と第2の導電層領域を含
む開口部を設け
○ル 開口部内に第1の導電型のシリコンを成長さ
せ、下層の第2導電型領域の上では第1の導電
型層の底部が第2の導電型になるようにし
○オ 露出したシリコン表面に第1の導電型の不純
物を添加し
○ワ 表面凹部に絶縁物を埋め込み、
○カ 露出したシリコン表面に第2の導電領域を形
成し、
○ヨ 下層に第2の導電領域を含む部分に存在する
上層のシリコン領域の1部を含む領域を除去
し、
○タ その表面にゲート絶縁物を作成し、
○レ 表面凹部にゲート電極となる導体をうめ込ん
だことを特徴とする半導体記憶素子の製造方法
が得られる。 Furthermore, according to the present invention, for a structure in which a second conductivity type single crystal silicon layer is formed on a first conductivity type single crystal silicon substrate, the silicon layer is extended until it reaches the substrate, leaving a desired region in a columnar shape. ○B Cover the exposed silicon surface with an insulating film; ○C Selectively remove the insulating film on the top surface of the silicon substrate outside the columnar region from the substrate; ○D Up to almost the top surface of the columnar part. Fill the recess with the first single crystal or polycrystalline silicon of the first conductivity type, or a combination thereof. Or, instead of ○A to ○D, fill the desired region on the single crystal silicon substrate of the first conductivity type. Remove the silicon layer to a desired depth, create a columnar hole, ○F. Cover the exposed silicon surface with an insulating film, ○G. Remove the bottom of the columnar hole or the part containing it, ○C. Hole. For a structure created by filling almost the top surface of the silicon single crystal or polycrystalline silicon or a combination thereof having an impurity distribution such that the conductivity type changes from the first conductivity type to the second conductivity type in the middle thereof, A silicon layer of the first conductivity type is grown over the entire surface, and at least on the single crystal silicon, single crystal silicon is epitaxially grown, and a silicon layer of the first conductivity type is grown on the second conductivity type region. The bottom of the layer is the second
Next, the single crystal silicon layer of the first conductivity type in the region including the substrate of the first conductivity type and the buried layer of the second conductivity type is left in the lower layer, and The other regions grown in step 1 are removed, and a thin insulating film is grown on the exposed silicon surface. A conductor that will become a gate electrode is attached to a portion including the region, and an impurity is added to the upper surface of the first conductivity type silicon layer to form a second conductivity type diffusion layer to an extent that it overlaps the gate electrode. Further, according to the present invention, there is obtained a method for manufacturing a semiconductor memory element characterized by the following: The silicon layer is removed until it reaches the substrate, leaving a desired region in the form of a column. ○B. The exposed silicon surface is covered with an insulating film. ○C. The insulating film on the top surface of the silicon substrate outside the columnar region is selectively removed. ○D The first single crystal or polycrystalline silicon of the first conductivity type is buried in the recess almost up to the top surface of the columnar part, or a combination thereof is buried in the recess, or ○H is replaced with ○I to ○D. 1) Remove the silicon layer in a desired area on a single conductivity type single crystal silicon substrate to a desired depth, provide a columnar hole, ○F) Cover the exposed silicon surface with an insulating film, ○G) Cover the bottom surface of the columnar hole or Remove the insulating film in the part containing it, and use monocrystalline silicon or polycrystalline silicon, which has an impurity distribution that changes from the first conductivity type to the second conductivity type, or In combination, an insulator is deposited on the surface of the structure created by the method of embedding, and an opening is provided in the insulator containing the underlying first and second conductive layer regions. Silicon of the first conductivity type is grown within the exposed silicon surface, and the bottom of the first conductivity type layer is of the second conductivity type on the underlying second conductivity type region. Adding impurities of the conductivity type, ○W fills an insulator in the surface recesses, ○F forms a second conductive region on the exposed silicon surface, and ○Y forms an upper layer existing in the part containing the second conductive region in the lower layer. A method for manufacturing a semiconductor memory element, characterized in that a region including a part of the silicon region is removed, a gate insulator is formed on the surface of the silicon region, and a conductor serving as a gate electrode is embedded in a concave portion of the surface. is obtained.
(実施例)
以下本発明の実施例を図面を参照しながら詳細
に説明する。(Example) Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図は本発明の実施例の1つを示す一部切り
欠き斜視図で、4個分の記憶素子を同時に示して
いる。101はP型単結晶シリコン基板、102
は基板101に垂直な柱状n型単結晶シリコン、
103は埋め込まれたP型シリコン、104はn
型柱状単結晶シリコン102の垂直側壁を取り囲
みかつ埋め込まれたP型シリコン103との間に
MIS容量を形成する絶縁薄膜、105はn型柱状
単結晶シリコン102上面の一部並びに埋め込ま
れたP型シリコン103の上面の一部とを覆つて
形成された絶縁膜、106は制御用MISトランジ
スタのゲート電極となりワード線となるn+型シ
リコン層、107は制御用トランジスタのチヤネ
ル部となるP型単結晶シリコン層であり、2本の
柱状のn型単結晶シリコン102にまたがりかつ
該柱状のn型単結晶シリコン上面のうち前記絶縁
膜105で覆われてない部分に接し、更に、当該
2本の柱状n型単結晶シリコン間に挟まれる埋め
込まれたP型シリコン上面の少くとも一部にも接
する形で設けられる。そのためチヤネル部が基板
101と電気的に接続される。 FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing one embodiment of the present invention, showing four memory elements at the same time. 101 is a P-type single crystal silicon substrate, 102
is columnar n-type single crystal silicon perpendicular to the substrate 101,
103 is embedded P type silicon, 104 is n
between the P-type silicon 103 surrounding the vertical sidewalls of the columnar single crystal silicon 102 and embedded therein.
An insulating thin film forming an MIS capacitor, 105 is an insulating film formed to cover a part of the upper surface of the n-type columnar single crystal silicon 102 and a part of the upper surface of the buried P-type silicon 103, 106 is a control MIS transistor 107 is a P-type single-crystal silicon layer that becomes the channel part of the control transistor, and 107 is a P-type single-crystal silicon layer that spans two column-shaped n-type single-crystal silicon layers 102 and serves as a word line. contacting a portion of the upper surface of the type single crystal silicon that is not covered with the insulating film 105, and furthermore, contacting at least a portion of the upper surface of the buried P type silicon sandwiched between the two columnar n type single crystal silicon. It is set up in such a way that it touches. Therefore, the channel portion is electrically connected to the substrate 101.
108は当該P型シリコン層上に設けられたn
型シリコン層である。109はゲート絶縁膜、1
10はP型シリコン積層内107にn型柱状単結
晶シリコン102上部から不純物が拡散すること
により形成されるn型部分である。108と10
2,110がソース・ドレイン電極となる。 108 is an n layer provided on the P-type silicon layer.
The mold is a silicon layer. 109 is a gate insulating film, 1
Reference numeral 10 denotes an n-type portion formed in the P-type silicon stack 107 by diffusion of impurities from the upper part of the n-type columnar single crystal silicon 102 . 108 and 10
2,110 are source/drain electrodes.
111は層間絶縁膜、112は金属配線であり
n型層108と接続してビツト線となる。 Reference numeral 111 is an interlayer insulating film, and 112 is a metal wiring, which is connected to the n-type layer 108 and becomes a bit line.
このようにしてダイナミツク型メモリセルが構
成される。 In this way, a dynamic memory cell is constructed.
MIS容量を形成する絶縁薄膜104は、P型シ
リコン103を埋め込む前に形成されるが、n型
柱状単結晶シリコンとP型シリコン基板とのPn
接合を完全に覆つた104aの如き場合と前記
Pn接合を覆い切つていない104bの如き場合
とが絶縁薄膜の一部除去工程の際起こりうる。 The insulating thin film 104 forming the MIS capacitor is formed before embedding the P-type silicon 103.
Cases such as 104a where the joint is completely covered and the above
A case such as 104b where the Pn junction is not completely covered may occur during the process of partially removing the insulating thin film.
従つて前者の場合は蓄電用容量は大部分はMIS
型の容量となり、後者の場合は一部がMIS型、他
の1部がPn接合型となる。これらの容量は柱状
部分の周囲長と、n型層102とP型層103の
重なり合う高さとの積で表わされる面積と、柱状
部分断面積の和に従つて変化するので柱状部分断
面積を小さくしても、n型層102とP型層10
3の重なり合いの高さを大きくすることで蓄電容
量として充分に大きいものが得られる利点があ
る。本構造を用いれば、設計基準をFとした時最
小占有面積5F2(2F×2.5F)にまで小さくでき高
密度化が達成可能である。 Therefore, in the former case, most of the power storage capacity is MIS.
In the latter case, one part will be MIS type and the other part will be Pn junction type. These capacitances change according to the product of the circumferential length of the columnar portion, the height at which the n-type layer 102 and the p-type layer 103 overlap, and the sum of the cross-sectional area of the columnar portion. Even if the n-type layer 102 and the p-type layer 10
There is an advantage that a sufficiently large electric storage capacity can be obtained by increasing the height of the overlapping portions. If this structure is used, the minimum occupied area can be reduced to 5F 2 (2F x 2.5F) when the design standard is F, and high density can be achieved.
以下本実施例をさらに具体的に示した例を本願
第2の発明(製造方法)と共に第2図を参照しな
がら説明する。 A more specific example of this embodiment will be described below with reference to FIG. 2 together with the second invention (manufacturing method) of the present application.
第2図aは、P型単結晶シリコン基板201上
に厚さ約4μm、濃度〜1018cm-3のn型シリコン層
202をエピタキシヤル成長した基板を用い、マ
スク材(ここでは厚いSiO2膜)を用いて反応性
イオンエツチング(RIE)等の異方性エツチング
により当該基板のメモリセルとなる部分を5μm程
度垂直に堀り込み、横方向3μmピツチ、縦方向
3.75μmピツチに配列された短辺1.5μm×長辺
2.25μmの角柱パターンを形成した状態を示す。 FIG. 2a shows a substrate in which an n-type silicon layer 202 with a thickness of about 4 μm and a concentration of ~10 18 cm -3 is epitaxially grown on a P-type single crystal silicon substrate 201, and a mask material (in this case, a thick SiO 2 Using anisotropic etching such as reactive ion etching (RIE), the part of the substrate that will become the memory cell is etched vertically by about 5 μm, with a pitch of 3 μm in the horizontal direction, and in the vertical direction.
Short side 1.5μm x long side arranged at 3.75μm pitch
A state in which a 2.25 μm prismatic pattern is formed is shown.
第2図bは当該角柱パターン側壁に厚さ100Å
程度の熱酸化膜および厚さ100Å程度の減圧CVD
シリコン窒化膜よりなる2層絶縁膜204を形成
し、溝部の底面の単結晶シリコン基板上にも堆積
している前記絶縁膜を異方性エツチングを使つて
選択的に除去する。角柱パターンが垂直から少し
斜めになつているかエツチングの異方性がやや悪
いと第1図104bに示すように選択エピタキシ
ヤル成長法(原料ガスSi2Cl2+HCl,950℃,
0.3μm/分)により溝部を2×1016cm-3でどのP
型シリコン層203で埋め込んだ状態を示す。 Figure 2b shows a thickness of 100 Å on the side wall of the prismatic pattern.
thermal oxide film with a thickness of about 100 Å and low pressure CVD with a thickness of about 100 Å
A two-layer insulating film 204 made of a silicon nitride film is formed, and the insulating film deposited also on the single crystal silicon substrate at the bottom of the trench is selectively removed using anisotropic etching. If the prismatic pattern is slightly inclined from the vertical or the etching anisotropy is slightly poor, selective epitaxial growth (source gas Si 2 Cl 2 +HCl, 950°C,
0.3 μm/min) to form the groove at 2 × 10 16 cm -3
A state in which the mold silicon layer 203 is embedded is shown.
次に表面全体を厚さ2000Åのシリコン酸化膜2
05で一旦覆つたのち、高濃度のn型不純物をド
ープした厚さ2μm程度の多結晶シリコン層206
を堆積し、前記角柱上面の一部を覆う形で制御容
量MOSトランジスタのゲート電極つまりワード
線として形成する。ワード線は角柱パターンの長
辺方向に走り、幅1μmであり平面的にみてほぼそ
の端部が角柱の端部と一致するように形成する。 Next, the entire surface is covered with a silicon oxide film 2 with a thickness of 2000 Å.
05 and then a polycrystalline silicon layer 206 doped with a high concentration of n-type impurity and having a thickness of about 2 μm.
is deposited to cover a part of the upper surface of the prism to form a gate electrode of a control capacitance MOS transistor, that is, a word line. The word line runs in the long side direction of the prism pattern, has a width of 1 μm, and is formed so that its end almost coincides with the end of the prism when viewed from above.
このあと熱酸化により厚さ200Åのうすいゲー
ト酸化膜209を当該多結晶シリコンパターン側
壁に形成し、該多結晶シリコンにより一方向の2
辺が規定され、それに直交する2辺は別途フオト
レジスト工程で決まる矩形の開孔を設ける。 Thereafter, a thin gate oxide film 209 with a thickness of 200 Å is formed on the side wall of the polycrystalline silicon pattern by thermal oxidation, and the polycrystalline silicon is used to form a thin gate oxide film 209 in one direction.
A side is defined, and two sides perpendicular to the side are provided with rectangular openings determined separately by a photoresist process.
(第2図c)この開孔は2本の角柱にまたが
り、当該2本の角柱に挟まれた埋め込みP型層2
03上面にも掛つた形で形成される。 (Figure 2c) This opening spans two prisms, and the buried P-type layer 2 is sandwiched between the two prisms.
03 is formed in a shape that also hangs over the top surface.
開口部の寸法は長辺2.5μm、短辺2.25μmであ
る。この実施例では短辺は角柱の長辺と位置をほ
ぼ一致させている。この短辺の寸法でMOSトラ
ンジスタのチヤネル幅がほぼ規定される。 The dimensions of the opening are 2.5 μm on the long side and 2.25 μm on the short side. In this embodiment, the short side is substantially aligned with the long side of the prism. The channel width of the MOS transistor is approximately determined by the dimension of this short side.
この開口部の短辺は角柱の長辺より少し大きく
てもまた少し小さくてもよい。 The short side of this opening may be slightly larger or slightly smaller than the long side of the prism.
次に前記開孔部から濃度2×1016cm-3程度のP
型層207を選択エピタキシヤル法で成長した。
(第2図d)。このP型層が2つのMOSトランジ
スタのチヤネル部となる。P型層の濃度がn型角
柱部分の濃度より低い状態に設定してあるのでエ
ピタキシヤルの際の加熱によつてn型不純物の拡
散によりP型層の一部が厚さ0.2μmかそれ以上n
型層210に転換される。 Next, P at a concentration of about 2×10 16 cm -3 is added from the opening.
The mold layer 207 was grown by selective epitaxial method.
(Figure 2d). This P-type layer becomes the channel portion of the two MOS transistors. Since the concentration of the P-type layer is set to be lower than the concentration of the n-type prismatic portion, part of the P-type layer becomes 0.2 μm thick or more due to the diffusion of n-type impurities during epitaxial heating. n
It is converted into a mold layer 210.
従つてゲート酸化膜209をはさんでゲート電
極とn型層210が重なるのでオフセツトがなく
てすむ。次いで砒素イオン注入等で厚さ0.3μm程
度のn+層208を形成する。2つのn型層20
8,210間の距離が実効チヤネル長である。 Therefore, since the gate electrode and the n-type layer 210 overlap with the gate oxide film 209 in between, there is no need for offset. Next, an n + layer 208 having a thickness of about 0.3 μm is formed by arsenic ion implantation or the like. two n-type layers 20
The distance between 8,210 and 210 is the effective channel length.
このあとシリコン酸化膜205が露出している
部分をCVD法やRFバイアススパツタ法、シリカ
塗布法などでうめこむ。そのあと全面に層間絶縁
膜を形成し、n+層208をビツト線となるアル
ミ配線を行なえば第1図の構造を得る。 Thereafter, the exposed portion of the silicon oxide film 205 is filled in using a CVD method, an RF bias sputtering method, a silica coating method, or the like. Thereafter, an interlayer insulating film is formed on the entire surface, and aluminum wiring is formed to serve as a bit line for the n + layer 208, thereby obtaining the structure shown in FIG.
次に、本願第3の発明(製造方法)の実施例を
第3図を参照しながら説明する。 Next, an embodiment of the third invention (manufacturing method) of the present application will be described with reference to FIG.
第2の発明とのちがいはソース・ドレイン電極
のうち深い部分に形成する方(第2図の202に
相当)を、シリコン基板を堀りこみ、その穴にシ
リコンを埋めこむ形で形成することである。 The difference from the second invention is that the source/drain electrodes to be formed deep (corresponding to 202 in Figure 2) are formed by digging into the silicon substrate and filling the holes with silicon. It is.
第3図aは、P型単結晶シリコン基板301の
一部分を厚いシリコン酸化膜等をマスクに、RIE
等の異方性エツチングにより5μm程度垂直に堀り
込み、横方向3μmピツチ、縦方向3.75μmピツチ
に配列された1.5μm×2.25μmの角柱上の穴を形成
したのち、当該柱状穴側壁に厚さ100Å程度の熱
酸化膜および厚さ100Å程度のCVD窒化膜よりな
る絶縁膜304を形成し、穴の底面上にも堆積し
ている前記絶縁膜を選択的に異方性エツチングで
除去した状態を示す。 In FIG. 3a, a part of the P-type single-crystal silicon substrate 301 is subjected to RIE using a thick silicon oxide film or the like as a mask.
After excavating vertically by about 5 μm using anisotropic etching, forming 1.5 μm x 2.25 μm prismatic holes arranged at a 3 μm pitch in the horizontal direction and 3.75 μm in the vertical direction, a thick An insulating film 304 made of a thermal oxide film with a thickness of about 100 Å and a CVD nitride film with a thickness of about 100 Å is formed, and the insulating film deposited on the bottom of the hole is selectively removed by anisotropic etching. shows.
第3図bは選択エピタキシヤル成長法により、
前記柱状穴部分をP型の単結晶シリコン層321
続いてn型の単結晶シリコン層302で埋め込ん
だ状態を示す。この状態は、前記製造方法の第1
の実施例を示した第2図のbの状態に相当し、以
降は該第2図c,dの工程を経ることにより、第
1図の構造を得ることができる。 Figure 3b shows the selective epitaxial growth method.
The columnar hole portion is covered with a P-type single crystal silicon layer 321.
Next, a state in which an n-type single crystal silicon layer 302 is buried is shown. This state is the first state of the manufacturing method.
The structure shown in FIG. 1 can be obtained by going through the steps shown in FIG. 2 c and d.
次に、本願第4の発明(製造方法)の実施例を
第4図を参照しながら説明する。 Next, an embodiment of the fourth invention (manufacturing method) of the present application will be described with reference to FIG. 4.
第4図aは、前記2つの製造方法の実施例のい
ずれかの一部の工程を経ることにより、第2図の
bの状態または第3図のbの状態を得たのち、エ
ピタキシヤル成長法等により、厚さ2μm程度、濃
度が2×1016cm-3程度のP型単結晶シリコン40
7を表面全体にわたつて形成した状態を示す。こ
の時の加熱により1018cm-3程度あるいはそれ以上
の濃度のn型柱状領域402からの不純物の拡散
により、該n型領域の上面に接するP型単結晶シ
リコン407の底部の1部はn型領域410に転
換される。 FIG. 4a shows epitaxial growth after the state b in FIG. 2 or the state b in FIG. P-type single crystal silicon 40 with a thickness of about 2 μm and a concentration of about 2 × 10 16 cm -3 was prepared by
7 is formed over the entire surface. Due to the heating at this time, impurities from the n-type columnar region 402 with a concentration of about 10 18 cm -3 or higher are diffused, and a part of the bottom of the P-type single crystal silicon 407 in contact with the upper surface of the n-type region becomes n. The mold area 410 is converted.
第4図bは、縦方向に隣接する2つのn型柱状
領域402の上面の各々一部とそれらに挟まれた
P型シリコン基板401の上面の一部に接する領
域のP型単結晶シリコン407を残し他の領域の
前記エピタキシヤル成長等による成長層を異方性
エツチングにより除去した状態を示す。407が
制御容量nチヤネルMOSトランジスタのチヤネ
ルとなる。 FIG. 4b shows P-type single crystal silicon 407 in a region that is in contact with a portion of the upper surface of two vertically adjacent n-type columnar regions 402 and a portion of the upper surface of a P-type silicon substrate 401 sandwiched between them. The figure shows a state in which the epitaxially grown layer in other regions is removed by anisotropic etching. 407 is a channel of a control capacitance n-channel MOS transistor.
第4図cは、露出しているシリコン表面全体に
シリコン酸化膜409を熱酸化法等により厚さ
200Åていど形成した状態を示す。P型単結晶シ
リコン407の側壁はMISトランジスタを構成す
ることになるので、当該側壁上のシリコン酸化膜
はゲート絶縁膜となる。 Fig. 4c shows a silicon oxide film 409 formed on the entire exposed silicon surface by thermal oxidation or the like.
The formed state is shown at 200 Å. Since the sidewalls of the P-type single crystal silicon 407 constitute a MIS transistor, the silicon oxide film on the sidewalls becomes a gate insulating film.
水平面上の膜厚は、ゲート電極との間の容量低
減のためゲート膜とは別途厚いシリコン酸化膜を
形成する場合もあり得る。第4図dは高濃度のn
型不純物をドープした厚さ2μm程度の多結晶シリ
コン層をCVD法等で蒸着したのち、ゲート電極
406として形成した。このあとイオン注入法に
より砒素等を前記P型シリコン単結晶成長層40
7の上面に0.3μm程度の厚さドープすることによ
りMISトランジスタの電極となる高濃度のn+層
408を形成した状態を示す。以下、層間絶縁膜
を施し、n+層にビツト線となすアルミ配線を行
なえば第1図の構造を得る。 Regarding the film thickness on the horizontal plane, a thick silicon oxide film may be formed separately from the gate film in order to reduce the capacitance with the gate electrode. Figure 4 d shows high concentration of n.
A polycrystalline silicon layer doped with type impurities and having a thickness of about 2 μm was deposited by CVD or the like, and then formed as a gate electrode 406 . Thereafter, arsenic or the like is added to the P-type silicon single crystal growth layer 40 by ion implantation.
7 is doped with a thickness of about 0.3 μm to form a highly concentrated n + layer 408 that will serve as an electrode of an MIS transistor. Thereafter, an interlayer insulating film is applied, and aluminum wiring to serve as a bit line is formed in the n + layer to obtain the structure shown in FIG.
次に、本願第5の発明(製造方法)の実施例を
第5図を参照しながら説明する。 Next, an embodiment of the fifth invention (manufacturing method) of the present application will be described with reference to FIG.
第5図aは、本願第2、第3の発明の製造方法
の実施例のいずれかの1部の工程を経ることによ
り、第2図のbの状態または第3図bの状態を得
たのち、表面全体に厚さ1000Åのシリコン酸化膜
505を熱酸化法等で形成し、2つの柱状n型単
結晶領域502の各々の上面の1部または全部お
よびそれらによつて挟まれるP型シリコン領域5
03上面にまたがる開口を設けた状態を示す。 FIG. 5a shows that the state shown in FIG. 2b or the state shown in FIG. Afterwards, a silicon oxide film 505 with a thickness of 1000 Å is formed on the entire surface by thermal oxidation or the like, and a part or all of the upper surface of each of the two columnar n-type single crystal regions 502 and the P-type silicon sandwiched between them are formed. Area 5
03 shows a state in which an opening is provided across the top surface.
第5図bは、当該開口部上に選択エピタキシヤ
ル成長法により厚さが2μm程度、濃度が2×1016
cm-3程度のP型シリコン層507を形成したの
ち、シリコン酸化膜505を除去し、通常の熱拡
散法で露出シリコン表面全体に渡つてボロンを5
×1016cm-3程度の濃度に拡散したP型ドープ層5
23(チヤネルストツパとなる)を形成した状態
を示す。この時、1018cm-3程度以上の高濃度のn
型柱状領域502の露出した上面はP型には転換
されないままで保たれ、P型エピタキシヤル成長
層507の下面のうち、n型柱状領域502上面
に接する部分には該n型柱状領域からn型不純物
が拡散することによりn型ドープ層510が形成
される。ボロンを拡散するときシリコン酸化膜を
除去しなくてもよい。 FIG. 5b shows a film formed on the opening by selective epitaxial growth to a thickness of about 2 μm and a concentration of 2×10 16
After forming a P-type silicon layer 507 with a thickness of approximately cm -3 , the silicon oxide film 505 is removed and boron 505 is applied over the entire exposed silicon surface using a normal thermal diffusion method.
P-type doped layer 5 diffused to a concentration of approximately ×10 16 cm -3
23 (which becomes a channel stopper) is shown. At this time, a high concentration of n of about 10 18 cm -3 or more
The exposed top surface of the type columnar region 502 is maintained without being converted to P type, and the portion of the bottom surface of the P type epitaxial growth layer 507 that is in contact with the top surface of the n type columnar region 502 is coated with n from the n type columnar region. An n-type doped layer 510 is formed by diffusion of the type impurity. It is not necessary to remove the silicon oxide film when diffusing boron.
第5図cは、前記エピタキシヤル成長層間の凹
部を気相成長法、RFバイアススパツタ法、シリ
カ塗布法等でシリコン酸化膜511で埋め込んだ
状態を示す。 FIG. 5c shows a state in which the recesses between the epitaxially grown layers are filled with a silicon oxide film 511 by a vapor phase growth method, an RF bias sputtering method, a silica coating method, or the like.
次に、前記P型シリコン成長層の上面に1018cm
−3程度以上のn+型ドープ層508を砒素等のイオ
ン注入により形成する。このあとn型柱状領域5
02上の前記シリコン507,523,510の
1部並びに、前記凹部を埋め込んだシリコン酸化
膜の一部を除去することにより、横方向に延びる
溝を設ける。エツチング後のシリコン層の側面で
はP型ドープ層523は除去されP型シリコン層
507が露出している。この側面並びに下層の露
出シリコン表面にゲート膜となる薄いシリコン酸
化膜509を熱酸化法で形成したのち、溝部に高
濃度にn型不純物をドープした厚さ2μm程度の多
結晶シリコン層をゲート電極506としてCVD
法で形成する。(第5図d)
以下、層間絶縁膜を施し、n+層にビツト線と
なすアルミ配線を行なえば概ね第1図の構造を得
る。第1図の場合と、当実施例との若干の違いは
P型ドープ層523の存在であり、当該ドープ層
のため、前記エピタキシヤル成長層側壁に形成さ
れる寄生MISトランジスタのリーク電流抑制効果
が期待できる。 Next, on the top surface of the P -type silicon growth layer,
An n + type doped layer 508 of about -3 or more is formed by ion implantation of arsenic or the like. After this, n-type columnar region 5
By removing portions of the silicon 507, 523, and 510 on 02 and a portion of the silicon oxide film filling the recessed portions, grooves extending in the lateral direction are provided. On the side surface of the silicon layer after etching, the P-type doped layer 523 is removed and the P-type silicon layer 507 is exposed. After forming a thin silicon oxide film 509 that will become a gate film on the side surfaces and the exposed silicon surface of the lower layer by thermal oxidation, a polycrystalline silicon layer with a thickness of about 2 μm doped with n-type impurities at a high concentration is placed in the groove as a gate electrode. CVD as 506
form by law. (FIG. 5d) After that, an interlayer insulating film is applied, and an aluminum wiring to serve as a bit line is formed in the n + layer to obtain the structure shown in FIG. 1. A slight difference between the case of FIG. 1 and this example is the presence of a P-type doped layer 523, and because of this doped layer, the leakage current suppression effect of the parasitic MIS transistor formed on the sidewall of the epitaxial growth layer is reduced. can be expected.
以上本発明の1つの実施例について説明したが
実施例のP型とn型とを入れ換えても同様の効果
が得られる。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the same effect can be obtained even if the P type and n type of the embodiment are replaced.
また、ゲート電極107,207には多結晶シ
リコンの代わりにタングステン、モリブデン、ケ
タン等の高融点金属、もしくはそれらの硅化物、
更にはそれらの多層構造を用いることが可能であ
る。ただし、高融点金属の場合は薄い絶縁膜10
9、209を熱酸化法では形成し得ないので
CVD法等を用いる必要がある。 Furthermore, instead of polycrystalline silicon, the gate electrodes 107 and 207 are made of high melting point metals such as tungsten, molybdenum, ketane, or silicides thereof.
Furthermore, it is possible to use a multilayer structure thereof. However, in the case of a high melting point metal, a thin insulating film 10
9,209 cannot be formed by thermal oxidation method.
It is necessary to use CVD method etc.
また、上記実施例では蓄電用容量としてMIS容
量を主に使う場合を示したが、MIS容量が全くな
くすべてPn接合容量を使つてもよいことは自明
である。 Further, in the above embodiment, a case is shown in which MIS capacitance is mainly used as the power storage capacitance, but it is obvious that there may be no MIS capacitance and all Pn junction capacitances may be used.
また上記実施例では埋めこみ層103,20
3,302,402,503、埋め込み層と柱状
構造とをまたいで形成するシリコン層107,2
07,407,507としてすべて単結晶シリコ
ンを用いた。しかしリーク電流等を問題にしない
ならば多結晶シリコンでもよい。また両者をくみ
あわせてもよい。 Further, in the above embodiment, the buried layers 103, 20
3, 302, 402, 503, silicon layer 107, 2 formed across the buried layer and columnar structure
07, 407, and 507 were all made of single crystal silicon. However, polycrystalline silicon may be used if leakage current and the like are not a problem. Alternatively, both may be combined.
つまり途中まで単結晶シリコンを選択エピタキ
シヤル成長させ、そのあと同じ導電型の多結晶シ
リコンを成長させるような2段階の成長法を用い
てもよい。 In other words, a two-step growth method may be used in which monocrystalline silicon is selectively epitaxially grown halfway, and then polycrystalline silicon of the same conductivity type is grown.
(発明の効果)
この結果、本実施例では3μm×3.75μmピツチ
という小面積の中に1.5μmの設計ルールでダイナ
ミツク型MIS半導体記憶素子を作成することがで
き、しかもなお蓄電用容量面積は30μm2と十分大
きくできる。従つてα線エラー等のソフトエラー
にも十分耐えうることがわかつた。また制御用ト
ランジスタの実効チヤネル長も1μm程度以上と十
分に大きなものにすることができシヨートチヤネ
ル効果をおさえることができる。(Effects of the Invention) As a result, in this example, a dynamic MIS semiconductor memory element can be created with a design rule of 1.5 μm in a small area of 3 μm x 3.75 μm pitch, and the capacitor area for power storage is 30 μm. 2 can be made large enough. Therefore, it was found that it can sufficiently withstand soft errors such as α-ray errors. Furthermore, the effective channel length of the control transistor can be made sufficiently large, approximately 1 μm or more, and the short channel effect can be suppressed.
さらに制御用トランジスタのチヤネル部は溝部
のP型埋込層を介して基板に電気的に接続されて
おり、チヤネル部が基板から浮いている場合に見
られるチヤージポンピング現象に伴なうチヤネル
部電位の振動、バイポーラ動作の懸念はない。 Furthermore, the channel portion of the control transistor is electrically connected to the substrate via the P-type buried layer in the groove, and the channel portion is electrically connected to the substrate through the P-type buried layer in the groove. There are no concerns about potential oscillations or bipolar operation.
本発明を1.5μm設計ルールで適用し1メガビツ
ト記憶回路を作成すれば記憶素子部分のみの領域
が11.6mm2(3.04mm×3.80mm)、1μm設計ルールで4
メガビツトの場合は20.6mm2(4.06mm×5.07mm)と
なり、周辺回路を含めても現用の64KDRAMパ
ツケージと同程度の大きさのものに収容可能であ
ることが判明した。 If the present invention is applied to a 1.5 μm design rule and a 1 megabit storage circuit is created, the area of only the memory element portion will be 11.6 mm 2 (3.04 mm x 3.80 mm), which is 4 using a 1 μm design rule.
In the case of megabits, the size is 20.6mm 2 (4.06mm x 5.07mm), and it was found that even including peripheral circuits, it could be accommodated in a package about the same size as a current 64KDRAM package.
第1図は本発明の構造の1つの実施例を示す一
部切り欠き斜視図、第2図〜第5図は本発明の製
造方法の実施例を示す一部切り欠き斜視図であ
る。
図において、101,201,301,401
……p型シリコン基板、102,202,30
2,402,502……n型柱状単結晶シリコ
ン、103,203,503……埋め込まれたp
型シリコン、104,204,304……絶縁薄
膜、105,205,505……絶縁膜、10
6,206,506……n型シリコン層、10
7,207,407,507……p型シリコン積
層、108,208,408,508……n型シ
リコン積層、109,209,409,509…
…薄い絶縁膜、110,210,410,510
……n型シリコン部、111,211,511…
…層間絶縁膜、112,212……金属、321
……n型シリコン積層、523……p型ドープ
層。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing one embodiment of the structure of the present invention, and FIGS. 2 to 5 are partially cutaway perspective views showing an embodiment of the manufacturing method of the present invention. In the figure, 101, 201, 301, 401
...p-type silicon substrate, 102, 202, 30
2,402,502...N-type columnar single crystal silicon, 103,203,503...Buried p
Type silicon, 104, 204, 304... Insulating thin film, 105, 205, 505... Insulating film, 10
6,206,506...n-type silicon layer, 10
7,207,407,507...p-type silicon stack, 108,208,408,508...n-type silicon stack, 109,209,409,509...
...Thin insulating film, 110, 210, 410, 510
...n-type silicon part, 111, 211, 511...
...Interlayer insulating film, 112, 212...Metal, 321
...N-type silicon stack, 523...P-type doped layer.
Claims (1)
2導電型の第1のシリコン層で構成された柱状構
造を有し、更にその柱状構造の周囲に基板と電気
的に接続されしかもその上面が柱状構造上面とほ
ぼ同じである第1導電型の第1のシリコンを有
し、柱状構造とその周囲の前記第1導電型シリコ
ンとの界面の少なくとも一部分領域に絶縁膜が設
けられているか又は全く設けられていない状態で
あり、前記第1導電型の第1のシリコンの上面の
少くとも一部分とその両隣りの前記柱状構造の上
面の一部とにまたがる第1導電型の第2のシリコ
ン層を有し、その他の上面には絶縁膜が設けら
れ、前記第2のシリコン層の一側面に薄い絶縁膜
が形成され、この薄い絶縁膜に接して導体層が設
けられ、前記第2のシリコン層の上面に第2導電
型層が設けられていることを特徴とする半導体記
憶素子。 2 (イ) 第1導電型の単結晶シリコン基板上に第
2導電型単結晶シリコン層が形成されたものに
対して、所望の領域を柱状に残して基板に届く
迄シリコン層を除去し、 (ロ) 露出されたシリコンの表面を絶縁膜で覆い、 (ハ) 前記柱状化した領域外のシリコン基板上面の
絶縁膜を選択的に除去し、 (ニ) 柱状部のほぼ上面迄、凹部に第1導電型の第
1の単結晶もしくは多結晶シリコンまたはそれ
らの組み合わせを埋め込み、 (ホ) 表面全体を絶縁膜で覆い、 (ヘ) 柱状部の上面の一部並びに凹部への埋め込み
層上面の一部にまたがりゲート電極となる導体
層を形成し、 (ト) 導体層側面にゲート絶縁膜を被着し、 (チ) 導体層で覆われてない柱状部上面のシリコン
表面とそれに隣りあい導体層で覆われてない埋
め込み層上面の一部のシリコン表面の双方を前
記(ホ)で示した絶縁膜を選択的にエツチングする
ことで露出し、 (リ) 少くとも当該露出シリコン表面上に第1の導
電型の第2の単結晶もしくは多結晶シリコン層
を形成し、 (ヌ) 該シリコン層上面に不純物を添加して第2導
電型拡散層を前記ゲート電極と重なる程度に形
成することを特徴とする半導体記憶素子の製造
方法。 3 (イ) 第1導電型の単結晶シリコン基板の所望
の領域のシリコン層を所望の深さ迄除去して、
柱状の穴を形成し、 (ロ) 露出したシリコン面を絶縁膜でおおい、 (ハ) 柱状穴の底面又はそれを含む部分の絶縁膜を
除去し、 (ニ) 穴のほぼ上面迄をその途中で第1の導電型か
ら第2の導電型に変化するような不純物分布を
有するシリコン単結晶又は多結晶シリコンまた
はその組合せで埋め込み、 (ホ) 上面全体を絶縁膜で覆い、 (ヘ) 柱状部外の上面の一部並びに凹部への埋め込
み層上面の一部にまたがりゲート電極となる導
体層を形成し、 (ト) 導体層側面にゲート絶縁膜を被着し、 (チ) 導体層で覆われてない柱状部外の上面のシリ
コン表面とそれに隣りあい導体層で覆われてな
い埋め込み層上面の一部のシリコン表面の双方
を前記(ホ)で示した絶縁膜を選択的にエツチング
することで露出し、 (リ) 少くとも当該露出シリコン表面上に第1の導
電型の第2の単結晶もしくは多結晶シリコン層
を形成し、 (ヌ) 該シリコン層上面に不純物を添加して第2導
電型の拡散層を前記ゲート電極と重なる程度に
形成する、 ことを特徴とする半導体記憶素子の製造方法。 4 (イ) 第1導電型の単結晶シリコン基板上に第
2導電型単結晶シリコン層が形成されたものに
対して、所望の領域を柱状に残して基板に届く
迄シリコン層を除去し、 (ロ) 露出したシリコンの表面を絶縁膜で覆い、 (ハ) 前記基板から柱状化した領域外のシリコン基
板上面の絶縁膜を選択的に除去し、 (ニ) 柱状部のほぼ上面迄、凹部に第1導電型の第
1の単結晶もしくは多結晶シリコンまたはそれ
らの組み合わせを埋め込み 又は、(イ)〜(ニ)迄の代りに (ホ) 第1導電型の単結晶シリコン基板上の所望の
領域のシリコン層を所望の深さ迄除去し、柱状
の穴を設け、 (ヘ) 露出したシリコン表面を絶縁膜でおおい、 (ト) 柱状穴の底面又はそれを含む部分の絶縁膜を
除去し、 (チ) 穴のほぼ上面迄をその途中で第1の導電型か
ら第2の導電型に変化するような不純物分布を
有するシリコン単結晶又は多結晶シリコンまた
はその組合せで埋め込み、 の手段で作成された構造に対して、 (リ) 全面に第1導電型のシリコン層を成長させて
少なくとも単結晶シリコンの上には単結晶シリ
コンをエピタキシヤル成長させて、第2の導電
型領域の上では、第1の導電型層の底部が第2
の導電型になるようにし、 (ヌ) 次に、第1の導電型の基板と第2の導電型埋
めこみ層とを下層に含む領域の第1の導電型単
結晶シリコン層を残して(リ)に於て成長させた他
の領域を除去し、 (ル) 露出したシリコン表面に薄い絶縁膜を成
長させ、 (オ) その後第1の導電型単結晶シリコン層の一側
面に、第1及び第2の導電型領域を含む部分
に、ゲート電極となる導体を付着させ、 (ワ) 第1の導電型シリコン層上面に不純物を
添加することにより、第2の導電型拡散層を前
記ゲート電極に重なる程度に形成する、 ことを特徴とする半導体記憶素子の製造方法。 5 (イ) 第1導電型の単結晶シリコン基板上に第
2導電型単結晶シリコン層が形成されたものに
対して、所望の領域を柱状に残して基板に届く
迄シリコン層を除去し、 (ロ) 露出されたシリコンの表面を絶縁膜で覆い、 (ハ) 前記柱状化した領域外のシリコン基板上面の
絶縁膜を選択的に除去し、 (ニ) 柱状部のほぼ上面迄、凹部に第1導電型の第
1の単結晶もしくは多結晶シリコンまたはそれ
らの組み合わせを埋め込み、 又は、(イ)〜(ニ)迄の代りに (ホ) 第1導電型の単結晶シリコン基板上の所望の
領域のシリコン層を所望の深さ迄除去し、柱状
の穴を設け、 (ヘ) 露出したシリコン表面を絶縁膜でおおい、 (ト) 柱状穴の底面又はそれを含む部分の絶縁膜を
除去し、 (チ) 穴の表面迄をその途中で第1の導電型から第
2の導電型に変化するような不純物分布を有す
るシリコン単結晶又は多結晶シリコンまたはそ
の組合せで埋め込み、 の手段で作成された構造に対して (リ) その表面に絶縁物を堆積し、 (ヌ) 絶縁物を下層の第1と第2の導電層領域を含
む開口部を設け (ル) 開口部内に第1の導電型のシリコンを成
長させ、下層の第2導電型領域の上では第1の
導電型層の底部が第2の導電型になるように
し、 (オ) 露出したシリコン表面に第1の導電型の不純
物を添加し、 (ワ) 表面凹部に絶縁物を埋め込み、 (カ) 露出したシリコン表面に第2の導電領域を形
成し、 (ヨ) 下層に第2の導電領域を含む部分に存在
する上層のシリコン領域の1部を含む領域を除
去し、 (タ) その表面にゲー絶縁物を作成し、 (レ) 表面凹部にゲート電極となる導体をうめ
込んだことを特徴とする半導体記憶素子の製造
方法。[Claims] 1. A columnar structure made of a first silicon layer of a second conductivity type is provided on the surface of a silicon single crystal substrate of a first conductivity type, and further around the columnar structure there is an electrical connection between the substrate and the columnar structure. a first silicon of a first conductivity type connected to the columnar structure and whose upper surface is substantially the same as the upper surface of the columnar structure; is provided or is not provided at all, and the first conductive material spans at least a portion of the upper surface of the first silicon of the first conductivity type and a portion of the upper surface of the columnar structure on both sides thereof. A second silicon layer of the mold is provided, an insulating film is provided on the other upper surface, a thin insulating film is formed on one side of the second silicon layer, and a conductor layer is provided in contact with the thin insulating film. and a second conductivity type layer is provided on the upper surface of the second silicon layer. 2 (a) For a single crystal silicon layer of a second conductivity type formed on a single crystal silicon substrate of a first conductivity type, remove the silicon layer until it reaches the substrate, leaving a desired region in a columnar shape; (b) covering the exposed silicon surface with an insulating film; (c) selectively removing the insulating film on the top surface of the silicon substrate outside the columnar region; burying the first single crystal or polycrystalline silicon of the first conductivity type, or a combination thereof; (e) covering the entire surface with an insulating film; and (f) covering part of the upper surface of the columnar part and the upper surface of the buried layer in the recess A conductor layer that becomes a gate electrode is formed over a part of the conductor layer, (g) a gate insulating film is deposited on the side surface of the conductor layer, and (h) the silicon surface on the top surface of the columnar part that is not covered with the conductor layer and the adjacent conductor are formed. Both parts of the silicon surface of the upper surface of the buried layer that are not covered with the layer are exposed by selectively etching the insulating film shown in (e) above, and (li) at least a layer is formed on the exposed silicon surface. forming a second single-crystalline or polycrystalline silicon layer of the first conductivity type; (v) adding impurities to the upper surface of the silicon layer to form a second conductivity type diffusion layer to such an extent that it overlaps with the gate electrode; A method for manufacturing a semiconductor memory element characterized by: 3 (a) Removing the silicon layer in a desired region of the first conductivity type single crystal silicon substrate to a desired depth,
Forming a columnar hole, (b) covering the exposed silicon surface with an insulating film, (c) removing the insulating film from the bottom of the columnar hole or the part including it, and (d) covering the part halfway up to almost the top of the hole. embedded with silicon single crystal or polycrystalline silicon or a combination thereof having an impurity distribution that changes from the first conductivity type to the second conductivity type, (e) covering the entire upper surface with an insulating film, and (f) the columnar portion Forming a conductor layer to serve as a gate electrode over a part of the outer upper surface and a part of the upper surface of the buried layer in the recess, (g) depositing a gate insulating film on the side surface of the conductor layer, and (h) covering with the conductor layer. selectively etching the insulating film shown in (e) above on both the silicon surface on the upper surface outside the columnar part which is not covered with the conductor layer and the part of the silicon surface on the upper surface of the buried layer adjacent thereto which is not covered with the conductor layer. (i) forming a second monocrystalline or polycrystalline silicon layer of the first conductivity type on at least the exposed silicon surface; A method for manufacturing a semiconductor memory element, comprising: forming a conductive type diffusion layer to such an extent that it overlaps with the gate electrode. 4 (a) For a single crystal silicon layer of a second conductivity type formed on a single crystal silicon substrate of a first conductivity type, remove the silicon layer until it reaches the substrate, leaving a desired region in a columnar shape; (b) covering the exposed silicon surface with an insulating film, (c) selectively removing the insulating film on the top surface of the silicon substrate outside the columnar region from the substrate, and (d) forming a recess almost up to the top surface of the columnar part. embedding the first single-crystal or polycrystalline silicon of the first conductivity type, or a combination thereof, or instead of (a) to (d), Remove the silicon layer in the region to a desired depth, create a columnar hole, (f) cover the exposed silicon surface with an insulating film, and (g) remove the bottom of the columnar hole or the part containing it. (H) Filling the hole almost up to the top surface with silicon single crystal or polycrystalline silicon, or a combination thereof, having an impurity distribution that changes from the first conductivity type to the second conductivity type midway through the hole; (i) A silicon layer of the first conductivity type is grown on the entire surface, single crystal silicon is epitaxially grown on at least the single crystal silicon, and a silicon layer of the first conductivity type is grown epitaxially on the second conductivity type region. , the bottom of the first conductivity type layer is the second conductivity type layer.
(N) Next, the single crystal silicon layer of the first conductivity type in the region including the substrate of the first conductivity type and the buried layer of the second conductivity type is left (released). (l) grow a thin insulating film on the exposed silicon surface; (v) then deposit the first and A conductor that will become the gate electrode is attached to a portion including the second conductivity type region, and (iv) an impurity is added to the upper surface of the first conductivity type silicon layer, so that the second conductivity type diffusion layer is connected to the gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor memory element, characterized in that the semiconductor memory element is formed to such an extent that it overlaps with the semiconductor memory element. 5 (a) For a single crystal silicon layer of a second conductivity type formed on a single crystal silicon substrate of a first conductivity type, remove the silicon layer until it reaches the substrate, leaving a desired region in a columnar shape; (b) covering the exposed silicon surface with an insulating film; (c) selectively removing the insulating film on the top surface of the silicon substrate outside the columnar region; Embed the first single crystal or polycrystalline silicon of the first conductivity type, or a combination thereof, or instead of (a) to (d), (e) embed the desired silicon substrate on the first conductivity type single crystal silicon substrate. Remove the silicon layer in the region to a desired depth, create a columnar hole, (f) cover the exposed silicon surface with an insulating film, and (g) remove the bottom of the columnar hole or the part containing it. (H) Filling the hole up to the surface with silicon single crystal or polycrystalline silicon, or a combination thereof, having an impurity distribution such that the conductivity type changes from the first conductivity type to the second conductivity type along the way; (i) Depositing an insulating material on the surface of the structure, (iii) providing an opening containing the first and second conductive layer regions under the insulating material, and depositing the first conductive layer in the opening. (e) growing silicon of the first conductivity type on the underlying second conductivity type region so that the bottom of the first conductivity type layer becomes the second conductivity type; Adding impurities, (W) burying an insulator in the surface recesses, (F) forming a second conductive region on the exposed silicon surface, and (Y) forming an upper layer existing in the portion containing the second conductive region in the lower layer. A semiconductor memory element characterized in that a region including a part of the silicon region is removed, (t) a game insulator is formed on the surface thereof, and (v) a conductor serving as a gate electrode is embedded in a recessed part of the surface. Production method.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60064541A JPS61224351A (en) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | Semiconductor memory element and its manufacturing method |
| US06/845,297 US4737829A (en) | 1985-03-28 | 1986-03-28 | Dynamic random access memory device having a plurality of one-transistor type memory cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60064541A JPS61224351A (en) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | Semiconductor memory element and its manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61224351A JPS61224351A (en) | 1986-10-06 |
| JPH0435911B2 true JPH0435911B2 (en) | 1992-06-12 |
Family
ID=13261184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60064541A Granted JPS61224351A (en) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | Semiconductor memory element and its manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61224351A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63192265A (en) * | 1987-02-04 | 1988-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
-
1985
- 1985-03-28 JP JP60064541A patent/JPS61224351A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61224351A (en) | 1986-10-06 |
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