JPH0789570B2 - 1-transistor type DRAM device - Google Patents
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- JPH0789570B2 JPH0789570B2 JP61177110A JP17711086A JPH0789570B2 JP H0789570 B2 JPH0789570 B2 JP H0789570B2 JP 61177110 A JP61177110 A JP 61177110A JP 17711086 A JP17711086 A JP 17711086A JP H0789570 B2 JPH0789570 B2 JP H0789570B2
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Classifications
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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
- H10B12/377—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate having a storage electrode extension located over the transistor
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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、1トランジスタ型DRAM装置、特に高密度高信
頼性の1トランジスタ型DRAM装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a one-transistor DRAM device, and more particularly to a high-density and highly reliable one-transistor DRAM device.
従来の技術 近年、半導体メモリ装置の高密度化が進み、特にDRAMの
高集積化、大容量化は著しい。このようなDRAMの発展は
そのチップサイズの半分以上の面積を占めるメモリセル
の高密度化技術の発展に負う所が大きい。現在、一層の
高密度化を目的として種々の立体構造DRAMセルが提案さ
れて来ている。従来、この種の立体構造DRAMセルは一例
として、たとえば第2図に示すような構成のものであっ
た(1984年アイ・イー・デー・エム・ダイジェスト オ
ブ テクニカル ペーパーズ、P244〜247,(IEDM Diges
t of Technical Papers))。第2図はトレンチを用い
たメモリセル構造の一例で、FCC(Folded Capacitor Ce
ll)と呼ばれるものであり、半導体基板1にトレンチ2
を深さ方向に形成し、このトレンチ2を2個のメモリセ
ルの信号蓄積用キャパシタの形成に利用するとともに、
セル分離に利用している。第2図において、それぞれの
メモリセルは、ビットラインを構成するドレイン3と、
信号読み出し用トランスファゲートを構成するMOSトラ
ンジスタのゲート酸化膜4と、ワードラインを構成する
たとえばポリシリコンで形成されたゲート電極5と、メ
モリセルのキャパシタの電荷蓄積電極を兼ねるソース拡
散部6と、メモリセルのキャパシタを構成する絶縁薄膜
7と、セルプレートを形成するたとえばポリシリコンを
用いたプレート電極8とからなり、2個のメモリセルは
セル間分離用厚膜9により分離されている。10はワード
線方向に隣接するメモリセル(図示せず)に対するゲー
ト電極11を絶縁する層間絶縁膜である。この構造ではト
レンチ2を半導体基板1の深さ方向に形成するため、ト
レンチ深さを所定の値にとることにより、蓄積容量をメ
モリセルのキャパシタとして必要とされる値(メモリセ
ルのソース拡散部6下のpn接合領域に形成される空乏層
をα粒子が通過することにより生じるα線ソフトエラー
対策上50fF以上が必要といわれている)に容易に確保す
ることができる。また、上記のように、トレンチ2を単
に信号蓄積用キャパシタとしただけでなくセル分離にも
利用しているので、セル間分離用厚膜9を厚くとること
により、容易にセル間リーク電流を充分に低く押えるこ
とができる。2. Description of the Related Art In recent years, the density of semiconductor memory devices has increased, and DRAMs have been particularly highly integrated and have a large capacity. The development of such DRAM largely depends on the development of a technology for increasing the density of memory cells, which occupy more than half of the chip size. At present, various three-dimensional structure DRAM cells have been proposed for the purpose of further increasing the density. Conventionally, this type of three-dimensional structure DRAM cell has, for example, a structure as shown in FIG. 2 (1984 ED M Digest of Technical Papers, P244-247, (IEDM)). Diges
t of Technical Papers)). Fig. 2 shows an example of a memory cell structure using a trench, which is an FCC (Folded Capacitor Ce
ll), and the trench 2 is formed in the semiconductor substrate 1.
Is formed in the depth direction, and the trench 2 is used to form a signal storage capacitor for two memory cells.
It is used for cell separation. In FIG. 2, each memory cell includes a drain 3 which constitutes a bit line,
A gate oxide film 4 of a MOS transistor which constitutes a transfer gate for signal reading, a gate electrode 5 which constitutes a word line and is formed of, for example, polysilicon, a source diffusion portion 6 which also serves as a charge storage electrode of a capacitor of a memory cell, An insulating thin film 7 forming a capacitor of a memory cell and a plate electrode 8 using, for example, polysilicon to form a cell plate are formed, and two memory cells are separated by a thick film 9 for separating cells. Reference numeral 10 is an interlayer insulating film that insulates the gate electrode 11 for the memory cells (not shown) adjacent in the word line direction. In this structure, the trench 2 is formed in the depth direction of the semiconductor substrate 1. Therefore, by setting the trench depth to a predetermined value, the storage capacitance is set to a value required as a capacitor of the memory cell (source diffusion portion of the memory cell). It is said that 50 fF or more is required to prevent an α-ray soft error caused by α particles passing through the depletion layer formed in the pn junction region under 6). Further, as described above, the trench 2 is used not only as a signal storage capacitor but also for cell separation. Therefore, by making the inter-cell separation thick film 9 thick, the inter-cell leakage current can be easily generated. It can be held low enough.
また、他の従来の立体構造DRAMセルとして、第3図に示
すようなスタックト構造がある(たとえば1985年6月3
日号日経エレクトロニクスP.209〜230)。第3図におい
て、16は半導体基板であり、この半導体基板16上に、形
成されるメモリセルは、ビットラインを構成するドレイ
ン17と、信号読み出し用トランスファゲートを構成する
MOSトランジスタのゲート酸化膜18と、ワードラインを
構成するたとえばポリシリコンで形成されたゲート電極
19と、メモリセルのソース拡散部20と、ソース拡散部20
に直接コンタクトする電荷蓄積用電極21と、この電極21
上に形成されてメモリセルのキャパシタを構成する絶縁
膜22と、セルプレートを形成するたとえばポリシリコン
で形成されたプレート電極23からなり、2個のメモリセ
ル(一方は図示せず)はセル間分離用厚膜24により分離
されている。キャパシタはセルプレートのプレート電極
23とメモリセルのソース部を形成する電荷蓄積用電極21
の間に形成される。25はMOSトランジスタのゲート酸化
膜18、ゲート電極19とキャパシタ、およびワードライン
方向に隣接するメモリセル(図示せず)に対するゲート
電極26を絶縁する層間絶縁膜である。キャパシタは電荷
蓄積用電極21のワードライン上の部分や側面部をキャパ
シタとして利用できることから、大きな蓄積容量が得ら
れる。またα線ソフトエラーは前述のようにメモリセル
のソース部の下のpn接合領域に形成される空乏層をα粒
子が通過することにより生ずるが、このスタックト構造
では、メモリセルのソース拡散部20と半導体基板16との
間のpn接合領域が従来の平面型や第2図のトレンチを用
いたFCC構造のメモリセルに比べて非常に小さく、その
ため、α線ソフトエラーに対して強くなる。As another conventional three-dimensional structure DRAM cell, there is a stacked structure as shown in FIG. 3 (for example, June 3, 1985).
Nikkei Electronics P.209 ~ 230). In FIG. 3, reference numeral 16 denotes a semiconductor substrate, and a memory cell formed on this semiconductor substrate 16 constitutes a drain 17 forming a bit line and a signal reading transfer gate.
The gate oxide film 18 of the MOS transistor and the gate electrode formed of, for example, polysilicon, which constitutes the word line.
19, the source diffusion portion 20 of the memory cell, and the source diffusion portion 20
The charge storage electrode 21 that directly contacts the
Two memory cells (one of which is not shown) are formed between cells by an insulating film 22 formed thereon to form a capacitor of a memory cell and a plate electrode 23 formed of, for example, polysilicon to form a cell plate. They are separated by a separating thick film 24. Capacitor is plate electrode of cell plate
23 and charge storage electrode 21 forming the source portion of the memory cell
Formed during. Reference numeral 25 is an interlayer insulating film that insulates the gate oxide film 18, the gate electrode 19 and the capacitor of the MOS transistor, and the gate electrode 26 for the memory cells (not shown) adjacent in the word line direction. Since the capacitor can use the portion on the word line and the side surface of the charge storage electrode 21 as a capacitor, a large storage capacitance can be obtained. Further, the α-ray soft error is caused by α particles passing through the depletion layer formed in the pn junction region under the source portion of the memory cell as described above. The pn junction region between the semiconductor substrate 16 and the semiconductor substrate 16 is much smaller than the conventional planar type or the memory cell of the FCC structure using the trench of FIG.
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、トレンチを用いたFCC構
造、およびスタックト構造のそれぞれについて次のよう
な問題点があった。Problems to be Solved by the Invention In such a conventional configuration, there are the following problems in each of the FCC structure using the trench and the stacked structure.
まず、トレンチを用いたFCC構造のメモリセルは、蓄積
容量についてはトレンチ2を所定の深さに選べば必要な
大きさの値を確保できる。しかし、半導体基板1の深部
にトレンチ2を埋込んでいるため、ソース拡散部6の下
端の半導体基板1の中の空乏層が大きくなり、α線ソフ
トエラー率が同一容量の平面型セルに比べて一桁以上も
悪くなる。そのため、α線ソフトエラー率を低くするに
は、平面上のキャパシタセル面積部分を大きくする必要
があり、高集積化には不利となる。First, in the memory cell having the FCC structure using the trench, a required value can be secured for the storage capacity by selecting the trench 2 at a predetermined depth. However, since the trench 2 is buried in the deep portion of the semiconductor substrate 1, the depletion layer in the semiconductor substrate 1 at the lower end of the source diffusion portion 6 becomes large, and the α-ray soft error rate is larger than that of the planar cell having the same capacitance. More than an order of magnitude worse. Therefore, in order to reduce the α-ray soft error rate, it is necessary to increase the area of the capacitor cell area on the plane, which is disadvantageous for high integration.
これに対し、トレンチ2の側面あるいは底面にイオンを
打ち込むことによりn+p+接合を形成する、いわゆるHI−
Cセル構造を用いて空乏層の伸びを押えることもできる
が、高濃度注入の結果として、ダメージ発生によるリー
ク電流の増大や、プロセス処理工程の複雑化などが生
じ、実用上問題がある。また、トレンチ2の面にそって
薄い絶縁薄膜7を形成する必要があり、トレンチ2の面
の結晶軸に対する方位によって絶縁薄膜7(たとえばSi
O2)の酸化レートが異なり、一様な厚さの絶縁薄膜を成
長させることが難しく、その結果絶縁耐圧のばらつきと
低下が生じ、実用上問題となっている。また、メモリセ
ルのキャパシタを構成する絶縁薄膜7の誘電率の増大と
絶縁耐圧の増大の両立のために、絶縁薄膜7としてSi3N
4とSiO2よりなる多層構造を用いる必要があり、トレン
チ2の内壁を構成する半導体基板1の単結晶シリンコン
に、Si3N4のストレスにより影響が発生し、半導体基板
1のシリコンに欠陥などが形成され、リーク電流が大き
くなり、実用上問題となる。これらの問題点は、高集積
化大容量化をさらに推し進める際には、一層重大な障害
となることは明らかである。On the other hand, by implanting ions into the side surface or the bottom surface of the trench 2, an n + p + junction is formed, so-called HI −.
Although it is possible to suppress the extension of the depletion layer by using the C cell structure, as a result of high-concentration implantation, an increase in leak current due to damage occurrence, complication of process steps, etc. occur, which is a practical problem. Further, it is necessary to form a thin insulating thin film 7 along the surface of the trench 2, and depending on the orientation of the surface of the trench 2 with respect to the crystal axis, the insulating thin film 7 (for example, Si
The oxidation rate of O 2 ) is different, and it is difficult to grow an insulating thin film having a uniform thickness. As a result, the dielectric breakdown voltage varies and decreases, which is a practical problem. In order to increase the dielectric constant and the dielectric strength of the insulating thin film 7 that forms the capacitor of the memory cell, the insulating thin film 7 is made of Si 3 N.
It is necessary to use a multilayer structure composed of 4 and SiO 2, and the single crystal sillcon of the semiconductor substrate 1 forming the inner wall of the trench 2 is affected by the stress of Si 3 N 4 , and the silicon of the semiconductor substrate 1 becomes defective. Are formed, the leak current increases, which is a practical problem. Obviously, these problems will become more serious obstacles when further increasing the degree of integration and capacity.
一方、スタックト構造はメモリセルのソース拡散部20と
なるpn接合部の領域が小さく、そのためソフトエラーに
強いという利点をもち、また、セル間分離用厚壁24が平
面型セルに比べて大きくとれ、セル間リーク電流を容易
に抑えることができる。しかし、その構造上、電極21の
ワードライン上の部分や側面部などを利用したメモリセ
ル容量の増大に限界があり、セルの微細化高集積化に伴
ってメモリセル容量が不足するのは必至である。On the other hand, the stacked structure has an advantage that the region of the pn junction that becomes the source diffusion part 20 of the memory cell is small, and is therefore resistant to soft errors, and the thick wall for cell separation 24 is larger than that of the planar cell. Therefore, the leak current between cells can be easily suppressed. However, due to its structure, there is a limit to the increase in the memory cell capacity using the part on the word line and the side surface of the electrode 21, and it is inevitable that the memory cell capacity will become insufficient with the miniaturization and high integration of the cell. Is.
本発明は上記問題点を解決するものであり、蓄積容量の
増大を実現し、高集積化、大容量化が可能で、α線ソフ
トエラー率、リーク電流が大巾に低減し、キャパシタを
構成する絶縁膜の形成が容易なメモリセル構造を備えた
1トランジスタ型DRAM装置を提供することを目的とした
ものである。The present invention solves the above-mentioned problems, realizes an increase in storage capacity, enables high integration and large capacity, significantly reduces the α-ray soft error rate and leakage current, and configures a capacitor. It is an object of the present invention to provide a one-transistor type DRAM device having a memory cell structure in which an insulating film is easily formed.
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明は、一導電型の半導
体基板の所定の領域に形成されたトレンチと、前記トレ
ンチの内壁に形成された第1層間絶縁と、前記トレンチ
の周辺部の前記半導体基板上に形成された素子分離用絶
縁厚膜と、前記素子分離用絶縁厚膜に隣接した前記半導
体基板表面近傍に形成された、前記半導体基板とは反対
導電型の信号読み出し用MOSトランジスタのソース領域
と、前記オース領域に隣接した前記半導体基板上に形成
された前記MOSトランジスタのゲート絶縁膜と、前記ゲ
ート絶縁膜に隣接し、このゲート絶縁膜に対して前記ソ
ース領域とは反対側の前記半導体基板表面近傍に形成さ
れた前記半導体基板とは反対導電型のビットライン用ド
レイン領域と、前記素子分離用絶縁膜のトレンチ周辺部
上および前記ゲートを絶縁膜上に設けられたワードライ
ン用第1電極と、前記第1電極上を覆うように形成され
た第2層間絶縁膜と、前記素子分離用絶縁厚膜上、前記
第1層間絶縁膜上、および前記第2層間絶縁膜上にポリ
シリコンにより形成されたセルプレート用第2電極層
と、前記第2電極層と前記ソース領域の間に設けられた
第3層間絶縁膜と、前記第2電極層上に形成されたメモ
リセルキャパシタの誘電体絶縁膜と、前記メモリセルキ
ャパシタの誘電体絶縁膜上に形成され前記ソース領域に
電気的にコンタクトする電荷蓄積用第3電極層とを有す
るものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a trench formed in a predetermined region of a semiconductor substrate of one conductivity type and a first interlayer insulation formed on an inner wall of the trench. An element isolation insulating thick film formed on the semiconductor substrate in the peripheral portion of the trench, and a conductive material opposite to the semiconductor substrate formed in the vicinity of the semiconductor substrate surface adjacent to the element isolation insulating thick film. Type signal reading MOS transistor source region, a gate insulating film of the MOS transistor formed on the semiconductor substrate adjacent to the aus region, and adjacent to the gate insulating film, with respect to the gate insulating film A drain region for a bit line having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, which is formed in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate on the side opposite to the source region, and a trench of the isolation insulating film. A first electrode for a word line provided on the peripheral portion and the gate on an insulating film, a second interlayer insulating film formed so as to cover the first electrode, and an insulating thick film for element isolation, A cell plate second electrode layer formed of polysilicon on the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film, and a third interlayer provided between the second electrode layer and the source region. An insulating film, a dielectric insulating film of the memory cell capacitor formed on the second electrode layer, and a charge storage first formed on the dielectric insulating film of the memory cell capacitor and electrically contacting the source region. It has three electrode layers.
作用 上記構成により、蓄積容量はトレンチの部分とそれ以外
の平面上の部分からなり、さらにトレンチの部分は電荷
蓄積用第3電極層の側面がすべてメモリキャパシタとな
るため、蓄積容量を極めて大きくすることができ、ま
た、ソース領域の面積をできる限り小さくすることによ
り、メモリセルのソース領域と半導体基板とのpn接合領
域を小さくすることができるため、リーク電流、α線ソ
フトエラー率を低減することができる。さらに誘導体絶
縁膜は、ポリシリコンによる第2電極層上に形成される
ため、ポリシリコンの酸化レートが方位に依存すること
なく、一様な厚さに容易に形成することができる。ま
た、セルプレート用の第2電極がメモリセルのソース部
を構成する電荷蓄積用の第3電極の下にあることから、
該セルプレート用の第2電極をできる限り薄く形成する
ことにより、トレンチ内部におけるメモリキャパシタの
面積を大きくとることができ、蓄積容量の大きなメモリ
セルを得ることができる。Action With the above configuration, the storage capacitance is composed of the trench portion and the portion on the other plane, and the side surface of the third electrode layer for charge storage serves as a memory capacitor in the trench portion. Therefore, the storage capacitance is made extremely large. By reducing the area of the source region as much as possible, it is possible to reduce the pn junction region between the source region of the memory cell and the semiconductor substrate, thereby reducing the leak current and the α-ray soft error rate. be able to. Furthermore, since the dielectric insulating film is formed on the second electrode layer made of polysilicon, the dielectric insulating film can be easily formed to have a uniform thickness without depending on the orientation of the oxidation rate of polysilicon. In addition, since the second electrode for the cell plate is below the third electrode for accumulating the charge which constitutes the source portion of the memory cell,
By forming the second electrode for the cell plate as thin as possible, the area of the memory capacitor inside the trench can be made large, and a memory cell having a large storage capacity can be obtained.
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図(a)は本発明の一実施例による1トランジスタ
型DRAM装置のメモリセル部の要部の部分平面図、第1図
(b)はA−A′断面図である。第1図において、31は
一導電型の半導体基板であり、この半導体基板31の所定
の領域にトレンチ32が形成され、トレンチ32の内壁には
第1層間絶縁膜38が、またトレンチ32の周辺部の半導体
基板31上には素子分離用絶縁厚膜(セル間分離用厚膜)
34が形成されている。メモリセルの信号読み出し用MOS
トランジスタは、素子分離用絶縁厚膜34に隣接した半導
体基板31の表面近傍に形成された、半導体基板31とは反
対導電型のソース領域35と、ソース領域35に隣接した半
導体基板31の上に形成されたゲート絶縁膜36と、該ゲー
ト絶縁膜36に隣接し、このゲート絶縁膜36に対してソー
ス領域35とは反対側の半導体基板31の表面近傍に形成さ
れた、半導体基板31とは反対導電型のビットライン用の
ドレイン領域37と、ゲート絶縁膜36の上に形成されたワ
ードライン用の第1電極38とから構成されている。38′
はワードライン方向に隣接するメモリセルに対する第1
電極である。また、メモリセルのキャパシタは、第1電
極38,38′を覆うように形成された第2層間絶縁膜39の
上と素子分離用絶縁厚膜34の上と第1層間絶縁膜33の上
にポリシリコンにより形成されたセルプレート用第2電
極層40と、第2電極層40の上に形成されたキャパシタの
誘電体絶縁膜41と、誘電体絶縁膜41の上に形成されソー
ス領域35に電気的にコンタクトするポリシリコンからな
る電荷蓄積用第3電極層42とから構成されている。ま
た、第2電極層40とソース領域35との間には第3層間絶
縁膜43が形成されている。FIG. 1 (a) is a partial plan view of an essential part of a memory cell portion of a one-transistor type DRAM device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a sectional view taken along the line AA '. In FIG. 1, 31 is a semiconductor substrate of one conductivity type. A trench 32 is formed in a predetermined region of the semiconductor substrate 31, a first interlayer insulating film 38 is formed on the inner wall of the trench 32, and the periphery of the trench 32. Insulation thick film for element isolation (thick film for cell separation) on the semiconductor substrate 31
34 are formed. Memory cell signal read MOS
The transistor is formed on the surface of the semiconductor substrate 31 adjacent to the element isolation insulating thick film 34, the source region 35 of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate 31, and on the semiconductor substrate 31 adjacent to the source region 35. The formed gate insulating film 36 and the semiconductor substrate 31 adjacent to the gate insulating film 36 and formed in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate 31 on the side opposite to the source region 35 with respect to the gate insulating film 36 are It is composed of a drain region 37 for a bit line of the opposite conductivity type and a first electrode 38 for a word line formed on the gate insulating film 36. 38 ′
Is the first for memory cells adjacent in the word line direction
It is an electrode. The capacitor of the memory cell is formed on the second interlayer insulating film 39 formed so as to cover the first electrodes 38, 38 ', on the element isolation insulating thick film 34, and on the first interlayer insulating film 33. A cell plate second electrode layer 40 formed of polysilicon, a capacitor dielectric insulating film 41 formed on the second electrode layer 40, and a source region 35 formed on the dielectric insulating film 41. It is composed of a third charge storage third electrode layer 42 made of polysilicon which is in electrical contact. Further, a third interlayer insulating film 43 is formed between the second electrode layer 40 and the source region 35.
上記構成による作用を説明する。The operation of the above configuration will be described.
蓄積容量がトレンチ32に埋め込まれた部分とそれ以外の
平面上の部分から成っており、さらにトレンチ32の部分
は電荷蓄積用の第3電極層42の側面のすべてがセルキャ
パシタとなるために容量が極めて増大する。同じセル面
積、同じトレンチ深さのFCC構造と比較してもセル容量
は倍以上となる。本発明者の計算に基づけばセル面積が
8μm2の場合(4MビットDRAM相当)、トレンチ深さを5
μmとることによりセル容量を約85fFとることができ、
セル面積が5μm2の場合には(16MビットDRAM相当)に
は、同じくトレンチ深さを5μmとることにより、約53
fFとることができ。1つのメモリセルに最低必要とされ
る蓄積容量の約50fFを充分に満たすことができる。The storage capacitance is composed of a portion embedded in the trench 32 and a portion on a plane other than that. Further, in the portion of the trench 32, since the entire side surface of the third electrode layer 42 for charge storage serves as a cell capacitor, the capacitance is increased. Is greatly increased. Compared to the FCC structure with the same cell area and the same trench depth, the cell capacity is more than doubled. According to the calculation by the present inventor, when the cell area is 8 μm 2 (corresponding to 4 Mbit DRAM), the trench depth is 5
By taking μm, the cell capacity can be about 85 fF,
When the cell area is 5 μm 2 (equivalent to 16 Mbit DRAM), the trench depth is set to 5 μm, and
fF can be taken. It is possible to sufficiently satisfy the minimum required storage capacitance of about 50 fF for one memory cell.
また、ソース領域35の面積を設計上、あるいはプロセス
技術上許容できる限り小さくすることにより、メモリセ
ルのソース領域35と半導体基板31との間のpn接合領域を
小さくすることができるため、メモリセルのリーク電流
を極めて小さくとることができる。また、前記pn接合領
域が小さいため、それにともなう空乏層も非常に小さく
なり、これによりα線ソフトエラーを抜本的に低減させ
ることができる。さらに、キャパシタとなる薄い誘電体
絶縁膜41をポリシリコンからなる第2電極層40上に形成
する場合、ポリシリコンの酸化レートは方位に依存せず
一様な厚さの絶縁膜を成長させることができるので、単
結晶トレンチ内に形成する場合に比べて、絶縁耐圧のば
らつきと低下を抑えることができる。Further, by reducing the area of the source region 35 as much as possible in terms of design or process technology, the pn junction region between the source region 35 of the memory cell and the semiconductor substrate 31 can be reduced, so that the memory cell The leakage current can be made extremely small. Further, since the pn junction region is small, the depletion layer associated therewith is also very small, which can drastically reduce the α ray soft error. Furthermore, when forming a thin dielectric insulating film 41 to be a capacitor on the second electrode layer 40 made of polysilicon, it is necessary to grow an insulating film having a uniform thickness without depending on the azimuth of the oxidation rate of polysilicon. Therefore, it is possible to suppress the variation and reduction of the withstand voltage as compared with the case of forming the trench in the single crystal trench.
さらに、メモリセルのキャパシタを構成する誘電体絶縁
膜41としてSi3N4とSiO2よりなる多層構造を用いた場合
でも、メモリセルのキャパシタを構成するプレート用第
2電極層40および電荷蓄積用第3電極層42をポリシリコ
ンで形成するので、Si3N4のストレスによる影響を基板
におよぼさずに吸収できることになり、多層絶縁膜と安
定形成にも極めて有利となる。Further, even when a multilayer structure made of Si 3 N 4 and SiO 2 is used as the dielectric insulating film 41 forming the capacitor of the memory cell, the second electrode layer 40 for the plate forming the capacitor of the memory cell and the charge storage Since the third electrode layer 42 is formed of polysilicon, the influence of the stress of Si 3 N 4 can be absorbed without affecting the substrate, which is extremely advantageous for stable formation of the multilayer insulating film.
また、特にプレート用第2電極層40がメモリセルのソー
ス部を構成する電荷蓄積用第3電極層42の下にあること
から、プレート用第2電極層40を設計およびプロセス上
許容できる限り薄く形成することにより、トレンチ32の
内部におけるメモリセルのキャパシタの面積を大きくと
ることができ、容量の大きなセルを得ることができる。
この場合、プレート用第2電極層40を薄く形成しても、
メモリセルの動作速度に影響は出ない。なお、プレート
用第2電極層40を電荷蓄積用第3電極層42の下部だけで
なく上部にも形成することが可能である。この場合、セ
ルキャパシタの容量が大幅に増大し、一層高密度化、高
集積化に適したメモリセルとなる。In addition, in particular, since the plate second electrode layer 40 is below the charge storage third electrode layer 42 forming the source portion of the memory cell, the plate second electrode layer 40 is as thin as possible in design and process. By forming it, the area of the capacitor of the memory cell inside the trench 32 can be increased, and a cell with a large capacitance can be obtained.
In this case, even if the plate second electrode layer 40 is thinly formed,
It does not affect the operation speed of the memory cell. The plate second electrode layer 40 can be formed not only on the lower portion of the charge storage third electrode layer 42 but also on the upper portion thereof. In this case, the capacity of the cell capacitor is significantly increased, and the memory cell is suitable for higher density and higher integration.
発明の効果 以上のように、本発明によれば、蓄積容量を極めて大き
くできるばかりでなく、ソフトエラー率およびリーク電
流を抜本的に低減でき、プロセス処理工程上、絶縁薄膜
の形成も容易とすることができる。したがって、1トラ
ンジスタ型DRAM装置の一層の高集積化、大容量化を極め
て容易に実現できるという効果が得られる。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, not only the storage capacitance can be made extremely large, but also the soft error rate and the leak current can be drastically reduced, and the insulating thin film can be easily formed in the process steps. be able to. Therefore, it is possible to obtain the effect that the higher integration and the larger capacity of the one-transistor type DRAM device can be realized very easily.
第1図(a)は本発明の一実施例を示す半導体メモリセ
ル部の要部平面図、第1図(b)は第1図(a)のA−
A′線断面図、第2図は従来のトレンチを用いたFCC構
造メモリセルの要部断面図、第3図は従来のスタックト
構造メモリセルの要部断面図である。 31……半導体基板、32……トレンチ、33……第1層間絶
縁膜、34……素子分離用絶縁厚膜、35……ソース領域、
36……ゲート絶縁膜、37……ドレイン領域、38,38′…
…第1電極、39……第2層間絶縁膜、40……第2電極
層、41……誘電体絶縁膜、42……第3電極層、43……第
3層間絶縁膜。FIG. 1 (a) is a plan view of an essential part of a semiconductor memory cell portion showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is an A- line in FIG. 1 (a).
FIG. 2 is a sectional view of an essential part of a conventional FCC structure memory cell using a trench, and FIG. 3 is a sectional view of an essential part of a conventional stacked structure memory cell. 31 ... Semiconductor substrate, 32 ... Trench, 33 ... First interlayer insulating film, 34 ... Element isolation insulating thick film, 35 ... Source region,
36 ... Gate insulating film, 37 ... Drain region, 38,38 '...
... first electrode, 39 ... second interlayer insulating film, 40 ... second electrode layer, 41 ... dielectric insulating film, 42 ... third electrode layer, 43 ... third interlayer insulating film.
Claims (1)
されたトレンチと、前記トレンチの内壁に形成された第
1層間絶縁膜と、前記トレンチの周辺部の前記半導体基
板上に形成された素子分離用絶縁厚膜と、前記素子分離
用絶縁厚膜に隣接した前記半導体基板表面近傍に形成さ
れた、前記半導体とは反対導電型の信号読み出し用MOS
トランジスタのソース領域と、前記ソース領域に隣接し
た前記半導体基板上に形成された前記MOSトランジスタ
のゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に隣接し、このゲ
ート絶縁膜に対して前記ソース領域とは反対側の前記半
導体基板表面近傍に形成された前記半導体基板とは反対
導電型のビットライン用ドレイン領域と、前記素子分離
用絶縁厚膜のトレンチ周辺部上および前記ゲート絶縁膜
上に設けられたワードライン用第1電極と、前記第1電
極上を覆うように形成された第2層間絶縁膜と、前記素
子分離用絶縁厚膜上、前記第1層間絶縁膜上および前記
第2層間絶縁膜上にポリシリコンにより形成されたセル
プレート用第2電極層と、前記第2電極層と前記ソース
領域の間に設けられた第3層間絶縁膜と、前記第2電極
層上に形成されたメモリセルキャパシタの誘電体絶縁膜
と、前記メモリセルキャパシタの誘電体絶縁上に形成さ
れ前記ソース領域に電気的にコンタクトする電荷蓄積用
第3電極層とを有する1トランジスタ型DRAM装置。1. A trench formed in a predetermined region of a semiconductor substrate of one conductivity type, a first interlayer insulating film formed on an inner wall of the trench, and a trench formed on the semiconductor substrate in a peripheral portion thereof. An element isolation insulating thick film, and a signal reading MOS having a conductivity type opposite to that of the semiconductor, formed near the surface of the semiconductor substrate adjacent to the element isolation insulating thick film
Adjacent to the source region of the transistor, the gate insulating film of the MOS transistor formed on the semiconductor substrate adjacent to the source region, and adjacent to the gate insulating film, and opposite to the source region with respect to the gate insulating film. A drain region for a bit line having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate on the side, and a word provided on the trench peripheral portion of the element isolation insulating thick film and on the gate insulating film. A line first electrode, a second interlayer insulating film formed to cover the first electrode, an element isolation insulating thick film, the first interlayer insulating film, and the second interlayer insulating film. A cell plate second electrode layer made of polysilicon, a third interlayer insulating film provided between the second electrode layer and the source region, and a film formed on the second electrode layer. A dielectric insulating film of Riseru capacitor, one transistor type DRAM device having said formed in the memory cell capacitor of the dielectric on the insulating third electrode layer for charge storage to electrically contact the source region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61177110A JPH0789570B2 (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 1-transistor type DRAM device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61177110A JPH0789570B2 (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 1-transistor type DRAM device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333861A JPS6333861A (en) | 1988-02-13 |
| JPH0789570B2 true JPH0789570B2 (en) | 1995-09-27 |
Family
ID=16025329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61177110A Expired - Lifetime JPH0789570B2 (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 1-transistor type DRAM device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789570B2 (en) |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP61177110A patent/JPH0789570B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6333861A (en) | 1988-02-13 |
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