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JPH0650765B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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JPH0650765B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0650765B2
JPH0650765B2 JP60190704A JP19070485A JPH0650765B2 JP H0650765 B2 JPH0650765 B2 JP H0650765B2 JP 60190704 A JP60190704 A JP 60190704A JP 19070485 A JP19070485 A JP 19070485A JP H0650765 B2 JPH0650765 B2 JP H0650765B2
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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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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に1つの絶縁
ゲート型電界効果トランジスタと1つの溝型情報蓄積容
量部とからなるメモリセルを有する半導体装置の製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
シリコン半導体基板に搭載してなる半導体記憶装置の大
容量化・高密度化は、新規な回路構成の考案、半導体基
板表面の微細加工技術の発展と共に急速な進展をしてい
る。従来、この種の半導体装置は、情報蓄積部が1個の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下MIS FE
Tと称す)と1個の情報蓄積容量部で構成され、しかも
情報蓄積容量部が単一のシリコン半導体基板に延在して
なる溝表面に形成した構造となっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の半導体装置は、溝表面に形成した絶縁膜
を誘電体膜とし、この誘電体膜を挟んで溝に埋込んだ容
量電極とシリコン基板とで容量部を形成し、この容量部
の一方の電極となるシリコンの基板側溝表面に電荷を蓄
積するような構造になっているため、さらに高密度化し
情報蓄積容量部間隔が狭くなってくると、情報蓄積容量
部間の電気的干渉が顕著となり、正常な情報蓄積が不可
能となる欠点を有している。これは情報蓄積の電位によ
りシリコン表面に空乏層が生じ、蓄えた情報電荷が隣接
した他の情報蓄積容量部に移ってしまうためであり、更
にこのシリコン表面に生じる空乏層はリーク電流を増加
させるため、蓄積した電荷が消失し易くする。又、α粒
子の透過によるソフトエラーが起り易くなる。このよう
なことから従来の半導体装置の構造では半導体記憶装置
の素子密度をさらに向上する事はむずかしいという問題
があった。
本発明の目的は、情報蓄積容量部相互の電気的干渉を減
らし、半導体記憶装置の素子密度をさらに向上させるこ
とが出来る半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、1つの絶縁ゲート型
電界効果トランジスタと1つの溝型情報蓄積容量部とか
らなるメモリセルを有する半導体装置の製造方法におい
て、不純物濃度が高い一導電型シリコン基板の表面に不
純物濃度が低い一導電型シリコン層を設ける工程と、こ
のシリコン層の所定領域を選択的に酸化して底面がシリ
コン基板に達する素子分離用の第1の絶縁膜を形成する
工程と、前記シリコン層の表面から一導電型記シリコン
基板の内部に延在する溝を形成する工程と、に誘電体膜
を形成する工程と、シリコン層を覆う誘電体膜における
溝の上端部を含めたその近傍に開口部を形成する工程
と、この開口部を覆い、溝表面に形成された誘電体膜を
覆い、かつ溝を埋め込む姿態に、不純物濃度が高い逆導
電型のシリコン膜からなる容量電極を形成し、この容量
電極からの拡散により底面がシリコン基板から離れた姿
態でシリコン層に不純物濃度が高い逆導電型の拡からな
るコンタクト領域を形成する工程と、容量電極の表面を
熱酸化して容量電極の表面に第2の絶縁膜を形成する工
程と、シリコン層の表面にゲート絶縁膜を形成し、容量
電極から所定距離はなれた位置のゲート絶縁膜の表面に
絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート電極を形成
する工程と、半導体層の表面に底面が上記コンタクト領
域の底面より浅い姿態の不純物濃度が高い逆導電型のド
レイン領域,および底面が上記コンタクト領域の底面よ
り浅く上記コンタクト領域に接続する姿態の不純物濃度
が高い逆導電型のソース領域を形成する工程と、を有し
ている。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図は本発明の一実施例にもとずいて形成された半導
体装置を示す断面図である。
この半導体装置は、先ず、比抵抗が0.001〜0.01−cm
のP++型シリコン基板101上に比抵抗が0.1〜10−cm
で膜厚が1〜5μmのP型シリコン層102を設け、さ
らにP型シリコン層102の表面に膜厚が0.2〜1.0μm
のシリコン酸化膜等の絶縁膜103を形成する。次に、
P型シリコン層102表面からP++型シリコン基板10
1に延在した深さが2〜10μmの溝を形成し、この溝表
面にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の誘電体膜1
04を設ける。更に、この誘電体膜104を被覆してN
型の不純物を含む多結晶シリコン等で容量電極105を
設け、誘電体膜104を挟んで容量電極105とP++
シリコン基板101並びにP型シリコン層102との間
で情報蓄積部の容量部を形成する。更に、情報を出し入
れする為のMIS FETはN型シリコン層のドレイン領域1
07及びソース領域108並びにP型シリコン層102
の上にゲート絶縁膜109を介して設けられたゲート電
極106とで構成される。そして、ソース領域108は
N型シリコン層のコンタクト領域110を通して容量電
極105に電気的に接続されている。最後に、絶縁膜1
11上に電極配線112を形成し、本発明の第1の実施
例である半導体装置ができる。ここで、ドレイン領域1
07をビット線、ゲート電極106をワード線とすれ
ば、本発明の一実施例にもとずく半導体装置は半導体記
憶装置の情報蓄積部を構成する。
第2図(a)〜(h)は本発明の一実施例を説明するための工
程順の断面図である。
第2図(a)に示すように、比抵抗が0.001〜0.01−cmの
P++型シリコン基板101表面に比抵抗が0.1〜10−c
m、膜厚が1〜5μmのP型シリコン層102をエピタ
キシャル成長又はCVD法にて堆積した後、このシリコ
ン層102を選択的にシリコン酸化し絶縁膜103を形
成する。
次に、第2図(b)に示すように、パターニングされた絶
縁膜又はホトレジスト膜でエッチング用のマスク材11
3を形成する。
次に、第2図(c)に示すように、上記マスク材113を
エッチング用のマスクとして、P型シリコン層102及
びP++型シリコン基板101の所定の領域をリアクティ
ブ イオン エッチングし、容量溝114を形成する。
次に、第2図(d)に示すように、容量溝114の側壁及
びP型シリコン層102表面を被覆する姿態に膜厚40
〜200Åの薄いシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を
形成し誘電体膜104を被覆する。
更に、第2図(e)に示すように、コンタクト領域110
を設けるべきP型シリコン層102の表面の誘電体膜1
04を除去した後、容量溝を埋込むようにN型不純物
(例えばリン,砒素)を含む多結晶シリコンを誘電体膜
104を被覆する姿態で形成し、これを容量電極105
とする。この工程で、多結晶シリコン膜に含有されたN
型不純物はコンタクト部110となるべき領域に拡散し
型不純物領域が形成される。
次に、第2図(f)に示すように、多結晶シリコンよりな
る容量電極105表面を熱酸化し、絶縁膜115を形成
する。
更に、第2図(g)に示すように、P型シリコン層102
の上にゲート酸化膜109を介して、ゲート電極106
を多結晶シリコン又は高融点金属のシリサイド等で形成
し、このゲート電極106をマスクとしてN型不純物
(例えば砒素原子)をイオン注入法によりP型シリコン
層102表面に打込み、ドレイン領域107及びソース
領域108を設ける。ソース領域108はコンタクト領
域110と接するように設けられ、互いに電気的に接続
する。
最後に、第2図(h)に示すように、絶縁膜111をCV
D法により形成し、その上にアルミニウム又は高融点金
属等で電極配線112を設ける。
以上、第2図(a)〜(h)で説明した方法により本発明の一
実施例にもとずいて形成された半導体装置ができる。
上記一実施例にもとずいて形成された半導体装置でわか
るように、情報電荷の蓄積は、絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタを通して容量部のソース領域と接続している
上部容量電極側で行なわれるので、誘電体膜を介した反
対側に高濃度の不純物を有する半導体基板を用いること
により誘電体膜に接する半導体基板表面の反転を抑え容
量値が低下することを防ぐことができる。
また、上記一実施例にもとずいて形成された半導体装置
では、上記容量電極からの拡散により形成されたコンタ
クト領域の接合の深さに比べてソース領域(及びドレイ
ン領域)の接合の深さを浅くすることが可能なため、上
記絶縁ゲート型電界効果トランジスタの微細化が容易に
なる。更に、素子分離用の絶縁膜の底面は、P++型シリ
コン基板に接続しているため、別途チャネル・ストッパ
ー用の拡散層をこの絶縁膜の下に形成することなく、こ
の絶縁膜は隣接する溝型情報蓄積容量部間の素子分離
(および隣接する溝型情報蓄積容量部間の相互干渉の防
止)に十分機能する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明にもとずいて形成された半導
体装置は、高濃度不純物を含む半導体基板上に同一導電
型の低濃度不純物を含む半導体層を設け、その半導体層
表面から半導体基板に到る溝を設け、溝の表面に誘電体
膜を介して容量電極を設け、この容量電極を半導体基板
上に設けたMIS FETのソース電極と接続した構造となっ
ているので、従来構造に比べて情報蓄積部の間の電気的
干渉がなくなり情報蓄積部間隔をせばめることが可能と
なると共に情報電荷が絶縁物である誘電体膜上に形成し
た容量電極に蓄わえられるため、リーク電流が減少し情
報の保持時間を長くできるという効果がある。
更に、本発明では、α粒子の透過によるソフトエラーを
減少させるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例にもとずいて形成された半導
体装置の断面図、第2図は本発明の一実施例を説明する
ための工程順の断面図である。 101……P++型シリコン基板、102……P型シリコ
ン層、103……絶縁膜、104……誘電体膜、105
……容量電極、106……ゲート電極、107……ドレ
イン領域、108……ソース領域、109……ゲート絶
縁膜、110……コンタクト領域、111……絶縁膜、
112……電極配線、113……マスク材、114……
容量溝、115……絶縁膜。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−126861(JP,A) 特開 昭60−128657(JP,A) 特開 昭60−152058(JP,A) 特開 昭60−136367(JP,A) 特開 昭60−65559(JP,A) 特開 昭61−84053(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1つの絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
    と1つの溝型情報蓄積容量とからなるメモリセルを有す
    る半導体装置の製造方法において、 不純物濃度が高い一導電型シリコン基板の表面に、不純
    物濃度が低い一導電型のシリコン層を設ける工程と、 前記シリコン層の所定領域を選択的に酸化して底面が前
    記シリコン基板に達する素子分離用の第1の絶縁膜を形
    成する工程と、 前記シリコン層の表面から前記シリコン基板の内部に延
    在する溝を形成する工程と、 全面に誘電体膜を形成する工程と、 前記シリコン層を覆う前記誘電体膜における前記溝の上
    端部を含めたその近傍に開口部を形成する工程と、 前記開口部を覆い,前記溝表面に形成された前記誘電体
    膜を覆い,かつ前記溝を埋め込む姿態に、不純物濃度が
    高い逆導電型のシリコン膜からなる容量電極を形成し、
    前記容量電極からの拡散により、底面が前記シリコン基
    板から離れた姿態で前記シリコン層に不純物濃度が高い
    逆導電型の拡散層からなるコンタクト領域を形成する工
    程と、 前記容量電極の表面を熱酸化し、前記容量電極の表面に
    第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記シリコン層の表面にゲート絶縁膜を形成し、前記容
    量電極から所定距離はなれた位置の前記ゲート絶縁膜の
    表面に前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート
    電極を形成する工程と、 前記シリコン層に底面が前記コンタクト領域の底面より
    浅い姿態の不純物濃度が高い逆導電型のドレイン領域,
    および底面が前記コンタクト領域の底面より浅く前記コ
    ンタクト領域に接続する姿態の不純物濃度が高い逆導電
    型のソース領域を形成する工程と、 を有することを特徴とするシリコン装置の製造方法。
JP60190704A 1985-04-01 1985-08-28 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0650765B2 (ja)

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