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JPH0824167B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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JPH0824167B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPH0824167B2
JPH0824167B2 JP62306122A JP30612287A JPH0824167B2 JP H0824167 B2 JPH0824167 B2 JP H0824167B2 JP 62306122 A JP62306122 A JP 62306122A JP 30612287 A JP30612287 A JP 30612287A JP H0824167 B2 JPH0824167 B2 JP H0824167B2
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memory device
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semiconductor memory
main surface
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喜紀 奥村
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Mitsubishi Electric Corp
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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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  • 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] この発明は半導体記憶装置に関し、特にトランジスタ
とキャパシタからなる記憶素子の高集積化を図る半導体
記憶装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device for achieving high integration of memory elements including transistors and capacitors.

[従来の技術] 第15図は一般のRAMの構成の一例を示すブロック図で
ある。図を参照してメモリセルアレイ101には複数のワ
ード線および複数のビット線が互いに交差するように配
置されており、それらのワード線とビット線との各交点
にメモリセルが設けられている。メモリセルの選択はX
アドレスバッファ・デコーダ102によって選択された1
つのワード線とYアドレスバッファ・デコーダ103によ
って選択された1つのビット線との交点をもとに行なわ
れる。選択されたメモリセルのデータが書込まれたり、
あるいはそのメモリセルに蓄えられていたデータが読出
されたりするが、このデータの書込/読出の指示はR/W
制御回路104に与えられる読出/書込制御信号(R/W)よ
って行なわれる。データの書込時には、入力データ(Di
n)がR/W制御回路104を介して選択されたメモリセルに
入力される。一方、データの読出時には、選択されたメ
モリセルに蓄えられているデータがセンスアンプ105に
よって検出された後増幅され、データ出力バッファ106
を介して出力データ(Dout)として外部へ出力される。
[Prior Art] FIG. 15 is a block diagram showing an example of a configuration of a general RAM. Referring to the figure, a plurality of word lines and a plurality of bit lines are arranged in memory cell array 101 so as to intersect with each other, and memory cells are provided at respective intersections of these word lines and bit lines. Memory cell selection is X
1 selected by the address buffer / decoder 102
This is performed based on the intersection of one word line and one bit line selected by the Y address buffer / decoder 103. The data of the selected memory cell is written,
Alternatively, the data stored in the memory cell may be read, but the instruction to write / read this data is read / write.
This is performed by a read / write control signal (R / W) applied to control circuit 104. When writing data, input data (Di
n) is input to the selected memory cell via the R / W control circuit 104. On the other hand, at the time of reading data, the data stored in the selected memory cell is detected and amplified by the sense amplifier 105, and the data output buffer 106
Is output to the outside as output data (Dout) via.

第16図はメモリセルの書込/読出動作を説明するため
に示されたダイナミック型メモリセルの等価回路図であ
る。
FIG. 16 is an equivalent circuit diagram of the dynamic memory cell shown for explaining the write / read operation of the memory cell.

図を参照してダイナミック型メモリセルは1組の電界
効果型トランジスタ108とキャパシタ109とからなり、電
界効果型トランジスタ108のゲート電極はワード線110に
キャパシタ109に接続するソース/ドレイン電極はビッ
ト線107に各々接続する。データの書込時にはワード線1
10に所定の電位が印加されることによって電界効果型ト
ランジスタ108が導通するので、ビット線107に印加され
た電荷がキャパシタ109に蓄えられる。一方、データの
読出時にはキャパシタ109に蓄えられていた電荷が、ワ
ード線110に所定の電位が印加されることによって電界
効果型トランジスタ108が導通するのでビット線107を介
して取出される。
Referring to the figure, the dynamic memory cell is composed of a pair of field effect transistor 108 and capacitor 109, the gate electrode of field effect transistor 108 is connected to word line 110 to capacitor 109, and the source / drain electrode is a bit line. Connect to 107 respectively. Word line 1 when writing data
When a predetermined potential is applied to 10, the field effect transistor 108 becomes conductive, so that the charge applied to the bit line 107 is stored in the capacitor 109. On the other hand, at the time of reading data, the electric charge stored in the capacitor 109 is taken out through the bit line 107 because the field effect transistor 108 becomes conductive by applying a predetermined potential to the word line 110.

第17図は折返しビット線構成のダイナミックMOSRMA
(ランダム・アクセス・メモリ)のメモリ部の平面配置
を示す図であり、第18図は第17図のXVIII−XVIII断面図
である。
Figure 17 shows a dynamic MOSRMA with folded bit lines.
It is a figure which shows the plane arrangement of the memory part of (random access memory), and FIG. 18 is a XVIII-XVIII sectional view of FIG.

以下、両図を参照して構成について説明する。 The configuration will be described below with reference to both drawings.

RAMは半導体基板3の主面の所定位置に形成された溝1
8の底部における分離酸化膜20によって隣接素子と分離
された活性領域112に溝18内面も含めて形成された1対
のMOSトランジスタとキャパシタとからなる。MOSトラン
ジスタは、半導体基板3の主面に形成されたソースまた
はドレイン領域となる不純物領域42,44と、不純物領域4
2および不純物領域44の間の領域上であって酸化膜24を
介して形成されるゲート電極となるワード線9とから構
成される。キャパシタは不純物領域44に接続する不純物
領域46aおよび溝18の側壁に形成される不純物層46bと、
不純物層46a,46b上であってキャパシタ絶縁膜7を介し
て、溝18底部の分離酸化膜20上も含めて形成されるセル
プレート6とから構成される。トランジスタおよびキャ
パシタを覆うように酸化膜よりなる層間絶縁膜48が形成
され、層間絶縁膜48上に形成されるビット線1は、層間
絶縁膜48に設けられたコンタクトホール49のコンタク12
を介して不純物領域42に接続される。
The RAM is a groove 1 formed at a predetermined position on the main surface of the semiconductor substrate 3.
It is composed of a pair of MOS transistors and a capacitor formed in the active region 112 including the inner surface of the trench 18 in the bottom of 8 isolated from the adjacent element by the isolation oxide film 20. The MOS transistor includes impurity regions 42 and 44 which are source or drain regions formed on the main surface of the semiconductor substrate 3 and impurity regions 4 and 4.
2 and the impurity region 44, and a word line 9 serving as a gate electrode formed through the oxide film 24. The capacitor includes an impurity region 46a connected to the impurity region 44 and an impurity layer 46b formed on the sidewall of the trench 18,
The cell plate 6 is formed on the impurity layers 46a and 46b and via the capacitor insulating film 7 including the isolation oxide film 20 at the bottom of the trench 18. An interlayer insulating film 48 made of an oxide film is formed so as to cover the transistor and the capacitor, and the bit line 1 formed on the interlayer insulating film 48 has contact holes 12 formed in the interlayer insulating film 48.
Is connected to the impurity region 42 through.

以上のように構成されているRAMはワード線9が選択
されて所定の電位が印加されることによって、その下方
の不純物領域42,44の間の領域を導通させて読出/書込
動作を行なうのである。
In the RAM configured as described above, when the word line 9 is selected and a predetermined potential is applied, the region between the impurity regions 42 and 44 therebelow is brought into conduction to perform the read / write operation. Of.

第19A図〜第19G図は従来装置の製造方法を示す概略工
程断面図である。
19A to 19G are schematic process sectional views showing a method for manufacturing a conventional device.

以下、図を参照してこの製造方法について説明する。 This manufacturing method will be described below with reference to the drawings.

まず半導体基板3の主面に、半導体基板3と反対の電
導型イオンを注入し、熱処理を行なうことにより所定領
域に半導体基板3と反対の電導型イオンの拡散層よりな
る不純物層46aを形成する(第19A図参照)。
First, the conductive type ions opposite to the semiconductor substrate 3 are implanted into the main surface of the semiconductor substrate 3, and a heat treatment is performed to form an impurity layer 46a made of a diffusion layer of the conductive type ions opposite to the semiconductor substrate 3 in a predetermined region. (See Figure 19A).

次に、半導体基板3の主面全面に酸化膜50を形成し、
不純物層46aの一部上の酸化膜50を含み、半導体基板3
に溝18を所定深さに形成し、さらに窒化膜52を溝18の内
面を含めて全面に堆積した後溝18底面部のみ窒化膜52を
除去する(第19B図参照)。
Next, an oxide film 50 is formed on the entire main surface of the semiconductor substrate 3,
The semiconductor substrate 3 including the oxide film 50 on a part of the impurity layer 46a
Then, the trench 18 is formed to a predetermined depth, and a nitride film 52 is deposited on the entire surface including the inner surface of the trench 18, and then the nitride film 52 is removed only on the bottom surface of the trench 18 (see FIG. 19B).

溝18の底面部に半導体基板3と同じ電導型イオンを注
入した後、底面部を熱酸化することにより、半導体基板
3と同じ電導型イオンの拡散層よりなる不純物層22およ
び厚い分離酸化膜20を形成する(第19C図参照)。
After implanting the same conductivity type ions as the semiconductor substrate 3 into the bottom surface of the groove 18, the bottom surface is thermally oxidized to form an impurity layer 22 and a thick isolation oxide film 20 made of a diffusion layer of the same conductivity type ions as the semiconductor substrate 3. (See Figure 19C).

窒化膜52を除去後、半導体基板3と反対の電導型イオ
ンを斜めイオン注入などにより、溝18側壁部に注入し熱
処理を行なうことにより半導体基板3と反対の電導型イ
オンの拡散層よりなる不純物層46bを形成する(第19D図
参照)。
After removing the nitride film 52, the conductive type ions opposite to the semiconductor substrate 3 are implanted into the side wall of the groove 18 by oblique ion implantation or the like, and heat treatment is performed to form impurities of the conductive type ion diffusion layer opposite to the semiconductor substrate 3. Form layer 46b (see Figure 19D).

酸化膜50を除去し、キャパシタ絶縁膜7を溝18の底面
部および側壁部、そして半導体基板3の主面の一部にCV
D法や熱酸化法等により形成する。不純物が混入された
ポリシリコンなどの電極材料を溝18内部を含めて全面に
堆積し、酸化膜をさらに溝18内部を含めて全面に堆積
し、酸化膜を異方性エッチングによりエッチバックを行
なうことにより、溝18内のポリシリコン上に酸化膜54を
埋込み、平坦化する。このとき平坦部はポリシリコンが
露出するようにする。次に写真製版およびエッチングを
行なうことによりポリシリコンから所定形状の平面部を
有するセルプレート6を形成する(第19E図参照)。
The oxide film 50 is removed, and the capacitor insulating film 7 is formed on the bottom and side walls of the groove 18 and a part of the main surface of the semiconductor substrate 3 by CV.
It is formed by the D method or thermal oxidation method. An electrode material such as polysilicon containing impurities is deposited on the entire surface including the inside of the groove 18, an oxide film is further deposited on the entire surface including the inside of the groove 18, and the oxide film is etched back by anisotropic etching. As a result, the oxide film 54 is buried in the trench 18 on the polysilicon and planarized. At this time, polysilicon is exposed in the flat portion. Next, photolithography and etching are performed to form a cell plate 6 having a flat portion of a predetermined shape from polysilicon (see FIG. 19E).

トランスファゲート絶縁膜となる酸化膜24を熱酸化な
どにより形成し、ポリシリコン、高融点金属シリサイド
を次々と全面に積層し、写真製版およびエッチングを行
なうことによりワード線9を形成する。露出している半
導体基板3の主面に、半導体基板3と反対の電導型イオ
ンをイオン注入し、熱処理を行なうことにより半導体基
板3と反対の電導型イオンの拡散層よりなる不純物領域
42,44を形成する(第19F図参照)。
An oxide film 24 serving as a transfer gate insulating film is formed by thermal oxidation or the like, polysilicon and refractory metal silicide are sequentially laminated on the entire surface, and photoengraving and etching are performed to form the word line 9. Impurity regions made of a diffusion layer of conductive ions opposite to the semiconductor substrate 3 are formed by implanting conductive type ions opposite to the semiconductor substrate 3 into the exposed main surface of the semiconductor substrate 3 and performing heat treatment.
42 and 44 are formed (see FIG. 19F).

ワード線9上を含めて半導体基板3の主面上全面にCV
D法によって酸化膜を堆積して層間絶縁膜48とし、これ
に写真製版工程を用いて所定箇所をエッチングすること
によって不純物領域42に達するコタクトホール49を形成
する。最後に、コンタクトホール49内を含め層間絶縁膜
上にアルミニウム、高融点金属シリサイドまたは高融点
金属等を全面に堆積し、これをパターニングすることに
よって不純物領域42とコンタクト12をとるビット線1が
形成される(第19G図参照)。
CV over the entire main surface of the semiconductor substrate 3 including the word lines 9
An oxide film is deposited by the D method to form the interlayer insulating film 48, and a contact hole 49 reaching the impurity region 42 is formed by etching a predetermined portion of the interlayer insulating film 48 using a photolithography process. Finally, aluminum, refractory metal silicide, refractory metal, or the like is deposited over the entire surface including the inside of the contact hole 49, and patterned to form the bit line 1 that contacts the impurity region 42 and the contact 12. (See Figure 19G).

[発明が解決しようとする問題点] 従来の半導体記憶装置は以上のように構成されていた
ので、キャパシタ部は溝掘り型を採用することによって
その高集積化を図る試みがなされているが、他の部位に
おいては装置の高密度化、高集積化の障害となる要因が
依然として残っていた。すなわち、まずワード線9とコ
ンタクト12とは或る一定の距離をとって形成せねばなら
ないのである。その理由として ビット線1を半導体基板3の主面に形成されたトラ
ンジスタのソースまたはドレイン領域にコンタクト12を
介して接続する際、その接続がオーミック性の低抵抗コ
ンタクトとなるようにコンタクト12まわりの半導体基板
3の主面にイオン注入による不純物領域42を形成する必
要がある。ところが注入されたイオンの熱処理の拡散に
よって、この不純物領域42がワード線9の下のトランス
ファゲート領域まで入り込まないように拡散分を見越し
た距離をワード線9とコンタクト12との間に確保せねば
ならない、 層間絶縁膜48に写真製版工程を用いてコンタクトホ
ール49を形成する際、コンタクトホール49の位置決めの
もとになるマスクのずれ、すなわちマスクの重ね合わせ
精度が問題となり、このマスクの重ね合わせ精度を見越
した位置にコンタクトの位置を設定せざるを得ない、 等が挙げられる。したがって従来の装置の構成において
は実際にはワード線9とコンタクト12との距離は必要以
上に大きくしなければならなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional semiconductor memory device is configured as described above, it has been attempted to achieve high integration by adopting a grooved type capacitor portion. In other parts, the factors that hinder high density and high integration of the device still remained. That is, first, the word line 9 and the contact 12 must be formed with a certain distance. The reason is that when the bit line 1 is connected to the source or drain region of the transistor formed on the main surface of the semiconductor substrate 3 via the contact 12, the connection around the contact 12 is made to be an ohmic low resistance contact. It is necessary to form the impurity region 42 by ion implantation on the main surface of the semiconductor substrate 3. However, it is necessary to secure a distance between the word line 9 and the contact 12 in consideration of the diffusion so that the impurity region 42 does not reach the transfer gate region below the word line 9 by the diffusion of the implanted ions by the heat treatment. When forming a contact hole 49 in the inter-layer insulation film 48 using a photolithography process, the mask displacement that causes the positioning of the contact hole 49, that is, the overlay accuracy of the mask becomes a problem. There is no choice but to set the contact position at a position that allows for accuracy. Therefore, in the structure of the conventional device, the distance between the word line 9 and the contact 12 must be increased more than necessary.

さらに、従来の装置であればたとえ上記における不必
要な距離を短縮し得たとしても、コンタクト部は基本的
には半導体基板の主面平面部にあるので最低限その占有
面積は確保せねばならず、装置の高集積化、高密度化の
限界を呈していた。
Further, even if the conventional device can shorten the unnecessary distance in the above, since the contact portion is basically on the plane portion of the main surface of the semiconductor substrate, its occupied area must be at least ensured. In other words, the limit of high integration and high density of the device was exhibited.

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、ビット線とトランジスタの接続部を改良
し、素子の高集積化、高密度化に寄与し得る半導体記憶
装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a semiconductor memory device which can improve the connection between the bit line and the transistor and contribute to high integration and high density of elements. With the goal.

[問題点を解決するための手段] この発明に係る半導体記憶装置は、ビット線と、ビッ
ト線に交差するワード線と、トランジスタと、トランジ
スタに接続されるキャパシタとを含む半導体記憶装置で
あって、主面を有し、かつ主面に形成された第1の溝を
有する半導体基板を備え、第1の溝は側壁を有し、さら
に第1の溝の側壁に形成され、トランジスタに接続され
る第1の不純物領域を備え、ビット線は第1の溝の内部
であって、第1の不純物領域に接する位置に形成される
ものである。
[Means for Solving Problems] A semiconductor memory device according to the present invention is a semiconductor memory device including a bit line, a word line intersecting with the bit line, a transistor, and a capacitor connected to the transistor. A semiconductor substrate having a main surface and having a first groove formed in the main surface, the first groove having a sidewall, and further being formed on the sidewall of the first groove and connected to the transistor. The first impurity region is formed, and the bit line is formed inside the first groove and at a position in contact with the first impurity region.

また、この発明の別の発明に係る半導体記憶装置は、
ビット線と、ビット線に交差するワード線と、トランジ
スタと、トランジスタに接続されるキャパシタとを含む
半導体記憶装置であって、主面を有する半導体基板と、
半導体基板の主面上に形成された第1の絶縁膜と、第1
の絶縁膜上に形成され、主面を有しかつ主面に形成され
た第1の絶縁膜に達する第1の溝を有する半導体層とを
備え、第1の溝は側壁を有し、さらに第1の溝の側壁に
形成され、トランジスタに接続される第1の不純物領域
を備え、ビット線は第1の溝の内部であって、第1の不
純物領域に接する位置に形成されるものである。
A semiconductor memory device according to another invention of the present invention is
A semiconductor memory device including a bit line, a word line intersecting with the bit line, a transistor, and a capacitor connected to the transistor, the semiconductor substrate having a main surface,
A first insulating film formed on the main surface of the semiconductor substrate;
A semiconductor layer having a main surface and having a first groove reaching the first insulating film formed on the main surface, the first groove having a sidewall, and A first impurity region formed on a sidewall of the first groove and connected to the transistor is provided, and the bit line is formed inside the first groove and at a position in contact with the first impurity region. is there.

この発明のさらに別の発明に係る半導体記憶装置は、
主面を有し、かつ主面に形成された第1の溝を有する半
導体基板を備え、第1の溝は側壁を有し、さらに第1の
溝の側壁を含み、半導体基板の主面の一部に形成される
第1の不純物領域と、第1の溝の内部に形成され、第1
の不純物領域に接するビット線とを備えたものである。
A semiconductor memory device according to still another invention of the present invention is
A semiconductor substrate having a main surface and having a first groove formed in the main surface, the first groove having a side wall, and further including a side wall of the first groove, A first impurity region partially formed and a first trench formed inside the first trench;
And a bit line in contact with the impurity region of.

[作用] この発明においては、半導体基板の主面に溝を形成
し、その溝の側壁においてトランジスタに接続する不純
物領域と溝内部に形成されるビット線とが接するのでコ
ンタクトホールが不要となり、ビット線部分の平坦化を
図ることができ、ワード線およびビット線の重ね合わせ
領域の余裕が増大する。
[Operation] In the present invention, since the groove is formed in the main surface of the semiconductor substrate and the impurity region connected to the transistor and the bit line formed inside the groove are in contact with each other on the side wall of the groove, the contact hole is not necessary, The line portion can be flattened, and the margin of the overlapping region of the word line and the bit line is increased.

また、この発明の別の発明においては、半導体基板の
主面上に絶縁膜を介して半導体層が形成され、半導体層
に設けられた絶縁膜に達する溝の側壁において、トラン
ジスタに接続する不純物領域と溝内部に形成されたビッ
ト線とが接するのでコンタクトホールが不要となり、ビ
ット線の平坦化を図ることができ、かつワード線および
ビット線の重ね合わせ領域の余裕が増加する。
Further, according to another invention of the present invention, a semiconductor layer is formed on the main surface of a semiconductor substrate with an insulating film interposed, and an impurity region connected to a transistor is formed on a sidewall of a groove reaching the insulating film provided in the semiconductor layer. Since the bit line formed inside the groove is in contact with the bit line, a contact hole is not required, the bit line can be flattened, and the margin of the overlapping region of the word line and the bit line is increased.

また、この発明のさらに別の発明においては、半導体
基板の主面に溝を形成し、その溝の側壁において半導体
基板に形成される不純物領域と溝内部に形成されたビッ
ト線とが接するので、半導体基板の主面下において不純
物領域と導通をとるビット線を含む半導体記憶装置の形
成が可能となる。
In still another aspect of the present invention, a groove is formed on the main surface of the semiconductor substrate, and the impurity region formed on the semiconductor substrate and the bit line formed inside the groove are in contact with each other on the side wall of the groove, It is possible to form a semiconductor memory device including a bit line that is electrically connected to the impurity region below the main surface of the semiconductor substrate.

[実施例] 第1図はこの発明の第1の実施例を示す平面的レイア
ウトを示す図であり、第2図は第1図のII−II断面図で
あり、第3図は第1図のIII−III断面図であり、第4図
は第1図のIV−IV断面図である。
[Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a planar layout showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is FIG. III-III sectional view of FIG. 4, and FIG. 4 is a IV-IV sectional view of FIG. 1.

以下、第1図ないし第4図を参照してこの構成につい
て説明する。
This configuration will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.

シリコン基板よりなる半導体基板3の主面に溝26、溝
18が形成される。溝26は第1図において上下方向に一連
して形成されるが、溝18は溝周辺に形成される機能部品
が異なり、上下方向の一連の溝の中で溝18の構造が交互
に繰返された構成となっている。溝26の内面にはポリシ
リコン等からなるビット線1が形成され、溝26の底部お
よび側壁にはそれぞれ分離酸化膜14,10bが形成される。
また分離酸化膜14,10bに接する半導体基板3の領域には
不純物層16,8bがそれぞれ形成され、分離酸化膜14,10b
とともに素子間を電気的に分離している。一方、溝26の
もう一方の側壁および左側の溝18の側壁の一部に不純物
層2,4が形成され、トランジスタのソースまたはドレイ
ン領域を構成する。左側の溝18の側壁の両側にはポリシ
リコン層5が形成され、ポリシリコン層5で挾まれた左
側の溝18の内部はキャパシタ絶縁膜7を介してポリシリ
コンよりなるセルプレート6が充填される。片側のポリ
シリコン層5、キャパシタ絶縁膜7およびセルプレート
6は1個のキャパシタを構成し、左側の溝18の底部には
左側の溝18に形成された2個のキャパシタを分離するた
めに、分離酸化膜20が形成される。分離酸化膜20の下部
の領域には、さらに不純物層22が形成され、素子分離を
完全なものとしている。右側の溝18は第1図における上
下方向に隣接した左側の溝18、すなわち隣接したキャパ
シタとそのキャパシタに接続するトランジスタ部を分離
するための構造となっている。右側の溝18の内部にはセ
ルプレート6を挾むように厚い分離酸化膜10が形成さ
れ、分離酸化膜10が形成される右側の溝18の側壁には、
不純物層8aが形成されて分離酸化膜10による素子分離を
完全なものとしている。また右側の溝18の底部にはやは
り分離酸化膜20が形成され、さらにその下部領域には不
純物層22が形成されて右側の溝18の底部における素子分
離を行なう。不純物層8aおよび分離酸化膜10aは半導体
基板3の主面の平面部において不純物層8bおよび溝26の
側壁における分離酸化膜10bにそれぞれ接続する。溝26
内部に形成されたビット線1上、左側の溝18内部に形成
されたセルプレート6および右側の溝18内部に形成され
たセルプレート6上にそれぞれ厚い酸化膜が形成され、
さらに半導体基板3の主面が露出している部分上には薄
い酸化膜24が形成される。これらの酸化膜上にはポリシ
リコンよりなるワード線9が各トランジスタおよびキャ
パシタの上方にパターニングされて形成されている。こ
こで不純物層2と不純物層4とに挾まれた半導体基板3
の領域はチャンネル領域となり、チャンネル領域上の酸
化膜24はトランジスタのゲート絶縁膜として機能し、さ
らにその上方のワード線9の部分はゲート電極として機
能する。
Grooves 26 and grooves are formed on the main surface of the semiconductor substrate 3 made of a silicon substrate
18 is formed. Although the groove 26 is formed in series in the vertical direction in FIG. 1, the groove 18 is different in functional parts formed around the groove, and the structure of the groove 18 is alternately repeated in the series of grooves in the vertical direction. It has been configured. Bit line 1 made of polysilicon or the like is formed on the inner surface of groove 26, and isolation oxide films 14 and 10b are formed on the bottom and side walls of groove 26, respectively.
Impurity layers 16 and 8b are formed in regions of the semiconductor substrate 3 that are in contact with the isolation oxide films 14 and 10b, respectively.
At the same time, the elements are electrically separated. On the other hand, impurity layers 2 and 4 are formed on the other side wall of the groove 26 and a part of the side wall of the left side groove 18 to form the source or drain region of the transistor. A polysilicon layer 5 is formed on both sides of the sidewall of the left trench 18, and the inside of the left trench 18 sandwiched by the polysilicon layer 5 is filled with a cell plate 6 made of polysilicon via a capacitor insulating film 7. It The polysilicon layer 5, the capacitor insulating film 7 and the cell plate 6 on one side constitute one capacitor, and the bottom of the left side groove 18 is separated from the two capacitors formed in the left side groove 18 by An isolation oxide film 20 is formed. An impurity layer 22 is further formed in the region below the isolation oxide film 20 to complete element isolation. The groove 18 on the right side has a structure for separating the groove 18 on the left side adjacent to each other in the vertical direction in FIG. 1, that is, the adjacent capacitor and the transistor portion connected to the capacitor. A thick isolation oxide film 10 is formed inside the groove 18 on the right side so as to sandwich the cell plate 6, and a sidewall of the groove 18 on the right side where the isolation oxide film 10 is formed,
The impurity layer 8a is formed to complete element isolation by the isolation oxide film 10. An isolation oxide film 20 is also formed on the bottom of the right trench 18, and an impurity layer 22 is further formed in the lower region thereof to perform element isolation on the bottom of the right trench 18. Impurity layer 8a and isolation oxide film 10a are connected to impurity layer 8b and isolation oxide film 10b on the side wall of trench 26 in the plane portion of the main surface of semiconductor substrate 3, respectively. Groove 26
A thick oxide film is formed on the bit line 1 formed inside, the cell plate 6 formed inside the left groove 18 and the cell plate 6 formed inside the right groove 18, respectively.
Further, a thin oxide film 24 is formed on the portion where the main surface of the semiconductor substrate 3 is exposed. On these oxide films, a word line 9 made of polysilicon is patterned and formed above each transistor and each capacitor. Here, the semiconductor substrate 3 sandwiched between the impurity layer 2 and the impurity layer 4
Region becomes the channel region, the oxide film 24 on the channel region functions as the gate insulating film of the transistor, and the portion of the word line 9 above it functions as the gate electrode.

以上のように構成されたダイナミックMOSRAMの動作に
ついて以下簡単に説明する。
The operation of the dynamic MOSRAM configured as above will be briefly described below.

書込時において選択されたワード線9に所定の電位が
印加されると、半導体基板3の主面のうち不純物層2,4
で挾まれた領域の導電形式を反転して不純物層2,4が導
通する。したがってビット線1に印加された電位が、コ
ンタクト12を介して不純物層2、反転領域、不純物層4
よりなるトランジスタ部を通ってポリシリコン層5、キ
ャパシタ絶縁膜7およびセルプレート6からなるキャパ
シタに蓄えられる。
When a predetermined potential is applied to the selected word line 9 during writing, the impurity layers 2, 4 on the main surface of the semiconductor substrate 3 are
The conductivity type of the region sandwiched by is inverted to bring the impurity layers 2 and 4 into conduction. Therefore, the potential applied to the bit line 1 is applied to the impurity layer 2, the inversion region, and the impurity layer 4 via the contact 12.
It is stored in the capacitor formed of the polysilicon layer 5, the capacitor insulating film 7 and the cell plate 6 through the transistor portion formed of.

一方、読出時において同様に選択されたワード線9に
所定電位が印加され、キャパシタに蓄えられていた電位
がトランジスタ部およびコンタクト12を通ってビット線
1に印加されることによってこの電位を検出するもので
ある。
On the other hand, at the time of reading, a predetermined potential is applied to the similarly selected word line 9, and the potential stored in the capacitor is applied to the bit line 1 through the transistor portion and the contact 12 to detect this potential. It is a thing.

第5図はこの発明の第2の実施例を示す平面的レイア
ウトを示す図であり、第6図は第5図のVI−VI断面図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a planar layout showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG.

以下、第5図および第6図を参照してこの構成につい
て説明する。
This configuration will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.

基本的構成については第1図および第2図と同様であ
るが違いはビット線1を構成する導電体の断面形状であ
る。
The basic structure is the same as that shown in FIGS. 1 and 2, but the difference lies in the cross-sectional shape of the conductor forming the bit line 1.

この実施例においては溝26内部に導電体が完全に充填
される構成となっており、断面積を大きくとることがで
きることからビット線の配線抵抗の低減に寄与し動作特
性上有利となる。
In this embodiment, the inside of the groove 26 is completely filled with a conductor, and a large cross-sectional area can be obtained, which contributes to reduction of the wiring resistance of the bit line, which is advantageous in operating characteristics.

また、第5図に示されているIII−III方向およびIV−
IV方向の断面は第3図および第4図に示すものとほぼ同
様である。
In addition, III-III direction and IV- shown in FIG.
The cross section in the IV direction is almost the same as that shown in FIGS. 3 and 4.

第7A図〜第7F図はこの発明の第1の実施例の製造方法
を示す概略工程断面図である。
7A to 7F are schematic process sectional views showing the manufacturing method of the first embodiment of the present invention.

以下、図を参照してこの製造方法について説明する。 This manufacturing method will be described below with reference to the drawings.

半導体基板3の主面全面に酸化膜28を熱酸化、あるい
はCVD法などにより形成する。写真製版を行なったレジ
スト(図示せず)をマスクとして酸化膜28を選択的に異
方性エッチングを行なった後、レジストを除去する。選
択的にエッチングされた酸化膜28をマスクとして、半導
体基板3を所定深さ異方性エッチングすることにより溝
26を形成する(第7A図参照)。
An oxide film 28 is formed on the entire main surface of the semiconductor substrate 3 by thermal oxidation or a CVD method. The oxide film 28 is selectively anisotropically etched using a resist (not shown) that has been photoengraved as a mask, and then the resist is removed. By using the oxide film 28 selectively etched as a mask, the semiconductor substrate 3 is anisotropically etched to a predetermined depth to form a groove.
Form 26 (see Figure 7A).

次に、レジスト30を溝26内部を含めて半導体基板3の
主面全面を多い、これを写真製版技術を用いて溝26の所
定のもののレジストだけ選択的に除去し、半導体基板3
を一部露出させる。
Next, the resist 30 covers a large amount of the entire main surface of the semiconductor substrate 3 including the inside of the groove 26. This is used to selectively remove only a predetermined resist in the groove 26 using a photolithography technique.
Expose a part of.

このレジスト30をマスクとして露出した半導体基板3
を異方性エッチングすることによりさらに深い溝18を形
成する(第7B図参照)。
Semiconductor substrate 3 exposed using this resist 30 as a mask
Is further anisotropically etched to form a deeper groove 18 (see FIG. 7B).

レジスト30を除去した後、半導体基板全面に窒化膜32
を堆積する。異方性エッチングによるエッチバックを行
なうことにより溝18および溝26の底面部の窒化膜32を除
去し、イオン注入などの方法で溝18および溝26の底面部
に半導体基板3と同じ電導型イオンを注入する。3層レ
ジストによる写真製版を行ない、コンタクト部となる溝
26の一側壁とキャパシタ部となる左側の溝18だけ窒化膜
32を残して、その他の部分の窒化膜32を等方性エッチン
グにより除去する。さらに露出した酸化膜28を除去して
斜めイオン注入などの方法でコンタクト部とキャパシタ
部以外の溝18および溝26の側壁部そして平面部に半導体
基板3と同じ電導型のイオンを注入する(第7C図参
照)。
After removing the resist 30, a nitride film 32 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate.
Is deposited. The nitride film 32 on the bottoms of the trenches 18 and 26 is removed by etching back by anisotropic etching, and the same conductivity type ions as the semiconductor substrate 3 are formed on the bottoms of the trenches 18 and 26 by a method such as ion implantation. Inject. Photolithography using a three-layer resist is performed to form contact grooves.
Nitride film only on one sidewall of 26 and on the left side trench 18 which will be the capacitor part
With the remaining 32, the other part of the nitride film 32 is removed by isotropic etching. Further, the exposed oxide film 28 is removed, and the same conductive type ions as those of the semiconductor substrate 3 are implanted into the sidewalls and flat portions of the trenches 18 and 26 other than the contact portion and the capacitor portion by a method such as oblique ion implantation (first (See Figure 7C).

熱酸化により素子間分離酸化膜20,14,10をそれぞれ溝
18および溝26の底面部、右側の溝部18の側壁部、および
溝26の片側の側壁部に形成する。このとき同時にこれら
の素子間分離酸化膜10,14,20の半導体基板1側に半導体
基板3と同じ電導型のイオンの不純物層8a,16および22
を熱拡散により形成する。続いて残存の窒化膜32を除去
した後、斜めイオン注入などの方法で半導体基板3と反
対の電導型イオンを斜め注入し、熱処理することにより
左側の溝18の側壁上部および溝26の一方の側壁部に半導
体基板3と反対の電導型イオンの不純物層2,4を形成
し、残存の酸化膜28を除去する(第7D図参照)。
Groove the element isolation oxide films 20, 14 and 10 by thermal oxidation.
It is formed on the bottom surface portion of the groove 18 and the groove 26, the side wall portion of the groove portion 18 on the right side, and the side wall portion on one side of the groove 26. At this time, at the same time, the impurity layers 8a, 16 and 22 of the same conductivity type ion as the semiconductor substrate 3 are formed on the semiconductor substrate 1 side of the element isolation oxide films 10, 14 and 20.
Are formed by thermal diffusion. Subsequently, after removing the remaining nitride film 32, conductive type ions opposite to the semiconductor substrate 3 are obliquely implanted by a method such as oblique ion implantation, and a heat treatment is performed to remove one of the upper side wall of the left trench 18 and one of the trenches 26. Impurity layers 2 and 4 of conductive type ions opposite to the semiconductor substrate 3 are formed on the side wall portions, and the remaining oxide film 28 is removed (see FIG. 7D).

溝18,26内部を含めて半導体基板3全面にポリシリコ
ン系材料を堆積してその上にレジストを塗布し平坦化す
る。異方性エッチングによりエッチバックを行なうこと
によりレジストとポリシリコン系材料を同時にエッチン
グし、平面部のポリシリコン系材料を除去して同じポリ
シリコン系材料からビット線となるポリシリコン層1と
キャパシタの片方電極となるポリシリコン層5とを同時
に形成する。このエッチバックを完了した段階で、不純
物層2とポリシリコン層1とのコンタクトが溝26の側壁
部において自己整合的に形成されたことになる。さら
に、3層レジストによる写真製版およびエッチングを行
なうことにより、右側の溝18側壁部の素子分離酸化膜10
上のポリシリコン系材料のみをすべて除去し、また左側
の溝18内部のポリシリコン層5と内部をくり抜いたよう
に形成する。熱酸化、あるいはCVD法等の方法によりポ
リシリコン層5上にキャパシタゲート絶縁膜となる酸化
膜7を形成する。さらに溝18内部を含む全面に電導性不
純物を含んだポリシリコン系材料を堆積した上にレジス
トを塗布し、平坦化した後異方性エッチングによりエッ
チバックを行なう。これによりレジストと電導性不純物
を含んだポリシリコン系材料を同時にエッチングし、平
面部のポリシリコン系材料を除去することによって、溝
18内部に埋込まれたキャパシタのセルプレートとなるポ
リシリコン層6が形成される(第7E図参照)。
A polysilicon material is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 3 including the insides of the grooves 18 and 26, and a resist is applied on the polysilicon material to planarize the material. By anisotropically etching back, the resist and the polysilicon-based material are etched at the same time, the polysilicon-based material in the planar portion is removed, and the polysilicon layer 1 and the capacitor of the bit line are formed from the same polysilicon-based material. At the same time, a polysilicon layer 5 which will be one electrode is formed. When this etch back is completed, the contact between the impurity layer 2 and the polysilicon layer 1 is formed in the side wall of the groove 26 in a self-aligned manner. Further, by performing photolithography and etching with a three-layer resist, the element isolation oxide film 10 on the sidewall of the groove 18 on the right side is formed.
Only the upper polysilicon material is removed, and the polysilicon layer 5 and the inside of the groove 18 on the left side are hollowed out. An oxide film 7 serving as a capacitor gate insulating film is formed on the polysilicon layer 5 by a method such as thermal oxidation or a CVD method. Further, a polysilicon material containing conductive impurities is deposited on the entire surface including the inside of the groove 18, a resist is applied, and the resist is flattened and then etched back by anisotropic etching. As a result, the resist and the polysilicon-based material containing the conductive impurities are simultaneously etched, and the polysilicon-based material on the flat surface is removed, so that the trench
A polysilicon layer 6 to be the cell plate of the capacitor embedded inside 18 is formed (see FIG. 7E).

不純物層2,4に挾まれた半導体基板3の主面にトラス
ファゲート絶縁膜となる酸化膜24を熱酸化により形成す
ると、このとき同時にポリシリコン層1,5,6上も熱酸化
されて厚い酸化膜36も形成される。最後に、ポリシリコ
ン単層、高融点金属シリサイドとポリシリコンの2層、
あるいは高融点金属単層よりなる配線材料を堆積し、写
真製版およびエッチングを行なうことによりパターニン
グしてワード線9を形成する。ビット線1を溝26の中に
埋込み、その上にワード線9を形成しているため従来装
置のようにコンタクトホールとワード線との間に相当程
度の距離を考慮しなくても良く、何よりもコンタクトが
平面ではなく溝の側壁部にあるということから垂直方向
に接触面積を稼ぐことができ、半導体装置の高集積化、
高密度化に適した構造となる(第7F図参照)。
When the oxide film 24 serving as a transfer gate insulating film is formed on the main surface of the semiconductor substrate 3 sandwiched by the impurity layers 2 and 4 by thermal oxidation, at the same time, the polysilicon layers 1, 5 and 6 are also thermally oxidized. A thick oxide film 36 is also formed. Finally, a single layer of polysilicon, two layers of refractory metal silicide and polysilicon,
Alternatively, a word line 9 is formed by depositing a wiring material composed of a high melting point metal single layer and patterning it by performing photoengraving and etching. Since the bit line 1 is buried in the groove 26 and the word line 9 is formed on the groove 26, it is not necessary to consider a considerable distance between the contact hole and the word line unlike the conventional device. Also, since the contact is not on the plane but on the side wall of the groove, the contact area can be earned in the vertical direction, and the high integration of the semiconductor device,
The structure is suitable for high density (see Fig. 7F).

第8図はこの発明の別の発明の第1の実施例を示す平
面的レイアウトを示す図であり、第9図は第8図のIX−
IX断面図であり、第10図は第8図のX−X断面図であ
り、第11図は第8図のXI−XI断面図である。
FIG. 8 is a diagram showing a planar layout showing a first embodiment of another invention of the present invention, and FIG. 9 is a diagram of FIG.
10 is a sectional view taken along line IX, FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG. 8, and FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI of FIG.

以下、第8図〜第11図を参照してこの構成について説
明する。
This configuration will be described below with reference to FIGS. 8 to 11.

全面的な構成は基本的には第1図〜第4図と同様であ
るが、本実施例においては半導体基板3の主面から直接
溝を設けず主面上に酸化膜38を介して半導体層40を形成
し、この半導体層40の主面から溝26aおよび溝18を形成
するものである。したがって、溝26aの底面には素子分
離用の酸化膜や不純物層は必要なく、酸化膜38がこれに
代わり隣接素子との分離を行なう。
The overall structure is basically the same as that shown in FIGS. 1 to 4, but in the present embodiment, the semiconductor substrate 3 is not directly provided with a groove but a semiconductor is formed on the main surface via an oxide film 38. The layer 40 is formed, and the groove 26a and the groove 18 are formed from the main surface of the semiconductor layer 40. Therefore, an oxide film or an impurity layer for element isolation is not required on the bottom surface of the groove 26a, and the oxide film 38 instead isolates it from an adjacent element.

第12図はこの発明の別の発明の第2の実施例を示す平
面的レイアウトを示す図であり、第13図は第12図のXIII
−XIII断面図である。
FIG. 12 is a view showing a planar layout showing a second embodiment of another invention of the present invention, and FIG. 13 is a view of XIII of FIG.
It is a -XIII sectional view.

以下、第12図および第13図を参照してこの構成につい
て説明する。
This configuration will be described below with reference to FIGS. 12 and 13.

基本的構成については第8図および第9図と同様であ
るが、違いはビット線1を構成する導電体の断面形状で
ある。
The basic structure is the same as that shown in FIGS. 8 and 9, but the difference lies in the cross-sectional shape of the conductor forming the bit line 1.

この実施例においては溝26a内部に導電体が完全に充
填されている構成となっており、断面積を大きくとるこ
とができることからビット線の配線抵抗の低減に寄与
し、動作特性上有利となる。
In this embodiment, the inside of the groove 26a is completely filled with a conductor, and a large cross-sectional area can be obtained, which contributes to reduction of the wiring resistance of the bit line, which is advantageous in operating characteristics. .

また第12図に示されているX−X方向およびXI−XI方
向の断面図は第10図および第11図に示すものとほぼ同様
である。
Further, the sectional views in the XX direction and the XI-XI direction shown in FIG. 12 are substantially the same as those shown in FIGS. 10 and 11.

また、上記第1および第2の実施例の製造方法につい
ても基本的には第7A図〜第7F図の製造工程に倣う。具体
的には第7A図の工程に入る前に半導体基板3の主面上に
酸化膜38を形成した後、酸化膜38上に半導体層40を形成
し、さらに半導体層40上に酸化膜28を形成する。続いて
溝26を酸化膜38に到達する深さに形成することによっ
て、以下第7B図〜第7F図における製造工程が同様に適用
できる。このとき溝26aの底面での分離酸化膜や不純物
層の形成は不要であるので適宜溝26aをレジスト等でマ
スクとして実施すればよい。
Also, the manufacturing methods of the first and second embodiments basically follow the manufacturing steps of FIGS. 7A to 7F. Specifically, before forming the process of FIG. 7A, an oxide film 38 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 3, a semiconductor layer 40 is formed on the oxide film 38, and then an oxide film 28 is formed on the semiconductor layer 40. To form. Subsequently, by forming the groove 26 to a depth reaching the oxide film 38, the manufacturing steps in FIGS. 7B to 7F can be similarly applied. At this time, since it is not necessary to form an isolation oxide film or an impurity layer on the bottom surface of the groove 26a, the groove 26a may be appropriately used as a mask with a resist or the like.

なお、上記発明および別な発明の各々の実施例におい
ては、ビット線材料としてポリシリコン系材料を用いた
が、他の材料、たとえば高融点金属シリサイドとポリシ
リコンとの2層構造や高融点金属等の導電体であればよ
いことは言うまでもない。
In each of the embodiments of the above invention and other inventions, a polysilicon material is used as the bit line material, but other materials such as a two-layer structure of refractory metal silicide and polysilicon or refractory metal are used. It goes without saying that any conductor such as the above may be used.

第14図はこの発明のさらに別の発明の一実施例を示す
概略断面図である。
FIG. 14 is a schematic sectional view showing still another embodiment of the present invention.

以下、図を参照してこの構成について説明する。 Hereinafter, this configuration will be described with reference to the drawings.

シリコン基板よりなる半導体基板3の主面に2つの溝
42a,42bが形成され、その溝42a,42bの一側壁と2つの溝
42a,42bに挾まれた領域の半導体基板3の主面に不純物
層46が形成されている。溝42a,42bの内部は各々ポリシ
リコン等の導電性材料が充填され配線44a,44bとなり、
溝42a,42bの側壁にコンタクト48a,48bをとり不純物層46
と接している。したがって、配線44aと配線44bは半導体
基板3に埋込まれた状態で不純物層46を介して導通し、
半導体基板3上には何らの突起部も有さないことから、
その上に酸化膜等の絶縁膜を形成してさらに他の構成部
品を重ねて形成することができ、高集積化を目指す半導
体記憶装置には特に有用となる。すなわち、この実施例
においては半導体記憶装置のメモリセル部に適用される
だけでなく、周辺回路やロジック回路にも適用すること
ができ、配線の断線やコンタクト不良等が発生しにくい
配線構造とすることが可能となる。
Two grooves are formed on the main surface of the semiconductor substrate 3 made of a silicon substrate.
42a, 42b are formed, one side wall of the grooves 42a, 42b and two grooves
An impurity layer 46 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 3 in the region sandwiched by 42a and 42b. The inside of the grooves 42a, 42b are filled with a conductive material such as polysilicon to form wirings 44a, 44b,
Contacts 48a and 48b are formed on the sidewalls of the grooves 42a and 42b to form an impurity layer 46.
Is in contact with. Therefore, the wiring 44a and the wiring 44b are electrically connected via the impurity layer 46 in a state of being embedded in the semiconductor substrate 3,
Since there is no protrusion on the semiconductor substrate 3,
An insulating film such as an oxide film can be formed on top of this and other components can be stacked on top of it, which is particularly useful for a semiconductor memory device aiming at high integration. That is, in this embodiment, the wiring structure can be applied not only to the memory cell portion of the semiconductor memory device but also to the peripheral circuit and the logic circuit, and the wiring structure is less likely to cause disconnection of wiring or contact failure. It becomes possible.

なお、上記のすべての発明に対する実施例では、コン
タクト部となる溝の側壁は半導体基板の主面に対して垂
直となっているが、必ずしも垂直でなくてもよい、主面
となす角度は鈍角であってもまたは鋭角であっても同様
に適用でき同様の効果を奏する。
Although the sidewalls of the groove to be the contact portion are perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate in the embodiments for all the inventions described above, they may not necessarily be vertical. Or an acute angle, the same effect can be obtained with the same effect.

[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、半導体基板に設けら
れた溝にビット線を形成し、その側壁においてトランジ
スタに接続する不純物領域とコンタクトをとるので、素
子の集積度に寄与するだけでなく、コンタクト不良の少
ない信頼性の高い半導体記憶装置を形成することができ
る。また、ビット線は溝内部に埋込まれるためビット線
部分の平坦化を図ることができ、かつワード線およびビ
ット線の重ね合わせ領域の余裕が増大する。
As described above, according to the present invention, the bit line is formed in the groove provided in the semiconductor substrate and the side wall of the bit line is in contact with the impurity region connected to the transistor. Therefore, the present invention only contributes to the degree of integration of the device. In addition, a highly reliable semiconductor memory device with few contact defects can be formed. Further, since the bit line is buried inside the groove, the bit line portion can be flattened and the margin of the overlapping region of the word line and the bit line is increased.

この発明の別の発明は以上説明したとおり、半導体基
板上に絶縁膜を介して形成された半導体層に溝を形成
し、この溝の側壁を介して溝内部のビット線とトランジ
スタに接続する不純物領域とのコンタクトをとるので、
素子の集積度に寄与するだけでなく、コンタクト不良が
少なくしかも素子間の絶縁分離が確実な信頼性の高い半
導体記憶装置を形成することができる。さらにビット線
が溝内部に埋込まれるため、ビット線部分の平坦化が図
られ、かつワード線およびビット線の重ね合わせ領域の
余裕が増加する。
As described above, according to another invention of the present invention, a groove is formed in a semiconductor layer formed on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and an impurity that connects to a bit line and a transistor inside the groove is formed via a sidewall of the groove. Since we will make contact with the area,
It is possible to form a highly reliable semiconductor memory device that not only contributes to the degree of integration of the elements but also has few contact failures and ensures reliable insulation separation between the elements. Further, since the bit line is buried inside the groove, the bit line portion is flattened and the margin of the overlapping region of the word line and the bit line is increased.

この発明のさらに別の発明は以上説明したとおり、半
導体基板に形成された溝にビット線を形成し、その側壁
において不純物領域とコンタクトをとるので、半導体基
板上には突起部が存在せず、さらに別の部品が形成でき
ることにより素子の集積度に寄与し得る半導体記憶装置
を形成することができる。
As described above, still another invention of the present invention forms a bit line in a groove formed in a semiconductor substrate and makes contact with an impurity region on the side wall thereof, so that there is no protrusion on the semiconductor substrate. Since another component can be formed, a semiconductor memory device that can contribute to the degree of integration of elements can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の第1の実施例を示す平面的レイアウ
トを示す図、第2図は第1図のII−II断面図、第3図は
第1図のIII−III断面図、第4図は第1図のIV−IV断面
図、第5図はこの発明の第2の実施例を示す平面的レイ
アウトを示す図、第6図は第5図のVI−VI断面図、第7A
図〜第7F図はこの発明の第1の実施例の製造方法を示す
概略工程断面図、第8図はこの発明の別の発明の第1の
実施例を示す平面的レイアウトを示す図、第9図は第8
図のIX−IX断面図、第10図は第8図のX−X断面図、第
11図は第8図のXI−XI断面図、第12図はこの発明の別の
発明の第2の実施例を示す平面的レイアウトを示す図、
第13図は第12図のXIII−XIII断面図、第14図はこの発明
のさらに別の発明の一実施例を示す概略断面図、第15図
は一般のRAMの構成の一例を示すブロック図、第16図は
メモリセルの書込/読出動作を説明するために示された
ダイナミック型メモリセルの等価回路図、第17図は折返
しビット線構成のダイナミックMOSRAMのメモリ部の平面
配置を示す図、第18図は第17図のXVIII−XVIII断面図、
第19A図〜第19G図は従来装置の製造方法を示す概略工程
断面図である。 図において、1はビット線、2は不純物層、3は半導体
基板、4は不純物層、5はポリシリコン層、6はセルプ
レート、7はキャパシタ絶縁膜、8a,8bは不純物層、9
はワード線、10a,10bは分離酸化膜、12はコンタクト、1
4は分離酸化膜、16は不純物層、20は分離酸化膜、22は
不純物層、24は酸化膜、26は溝、42a,42bは溝、44a,44b
は配線、46は不純物層、48a,48bはコンタクトである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
1 is a diagram showing a planar layout showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 1, FIG. 5 is a plan layout showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
FIG. 7 to FIG. 7F are schematic process sectional views showing the manufacturing method of the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a plan layout showing the first embodiment of another invention of the present invention. 9 is the eighth
Figure IX-IX cross section, Figure 10 is XX cross section of Figure 8,
FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG. 8, and FIG. 12 is a diagram showing a planar layout showing a second embodiment of another invention of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view taken along the line XIII-XIII in FIG. 12, FIG. 14 is a schematic sectional view showing an embodiment of yet another invention of the present invention, and FIG. 15 is a block diagram showing an example of the configuration of a general RAM. , FIG. 16 is an equivalent circuit diagram of a dynamic memory cell shown for explaining the writing / reading operation of the memory cell, and FIG. 17 is a diagram showing a plan layout of a memory portion of a dynamic MOS RAM having a folded bit line configuration. 18 is a sectional view taken along the line XVIII-XVIII in FIG. 17,
19A to 19G are schematic process sectional views showing a method for manufacturing a conventional device. In the figure, 1 is a bit line, 2 is an impurity layer, 3 is a semiconductor substrate, 4 is an impurity layer, 5 is a polysilicon layer, 6 is a cell plate, 7 is a capacitor insulating film, 8a and 8b are impurity layers, 9
Is a word line, 10a and 10b are isolation oxide films, 12 is a contact, 1
4 is an isolation oxide film, 16 is an impurity layer, 20 is an isolation oxide film, 22 is an impurity layer, 24 is an oxide film, 26 is a groove, 42a and 42b are grooves, and 44a and 44b.
Is a wiring, 46 is an impurity layer, and 48a and 48b are contacts. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/04 29/41 7735−4M H01L 27/10 681 B 27/04 C 29/44 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location H01L 27/04 29/41 7735-4M H01L 27/10 681 B 27/04 C 29/44 C

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ビット線と、前記ビット線に交差するワー
ド線と、トランジスタと、前記トランジスタに接続され
るキャパシタとを含む半導体記憶装置であって、 主面を有し、かつ前記主面に形成された第1の溝を有す
る半導体基板を備え、前記第1の溝は側壁を有し、さら
に 前記第1の溝の前記側壁に形成され、前記トランジスタ
に接続される第1の不純物領域を備え、 前記ビット線は、前記第1の溝の内部であって、前記第
1の不純物領域に接する位置に形成される、半導体記憶
装置。
1. A semiconductor memory device including a bit line, a word line intersecting with the bit line, a transistor, and a capacitor connected to the transistor, the semiconductor memory device having a main surface and having the main surface. A semiconductor substrate having a formed first trench is provided, wherein the first trench has a sidewall, and a first impurity region formed on the sidewall of the first trench and connected to the transistor is formed. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the bit line is formed inside the first groove and at a position in contact with the first impurity region.
【請求項2】前記トランジスタは、ソース領域およびド
レイン領域を有し、前記ソースおよびドレイン領域は、
前記半導体基板の前記主面に形成され、前記第1の不純
物領域は前記ソースまたはドレイン領域に接続される、
特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
2. The transistor has a source region and a drain region, and the source and drain regions are
Formed on the main surface of the semiconductor substrate, and the first impurity region is connected to the source or drain region,
The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項3】前記半導体基板の前記主面には、さらに側
壁を有する第2の溝が形成され、前記第2の溝の内部に
前記キャパシタが形成される、特許請求の範囲第2項記
載の半導体記憶装置。
3. A second groove having a side wall is further formed on the main surface of the semiconductor substrate, and the capacitor is formed inside the second groove. Semiconductor memory device.
【請求項4】前記キャパシタは、前記第2の溝の前記側
壁上に形成された第1の導電体と、前記第1の導電体上
に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に形
成された第2の導電体とからなる、特許請求の範囲第3
項記載の半導体記憶装置。
4. The capacitor includes a first conductor formed on the sidewall of the second trench, a first insulating film formed on the first conductor, and the first conductor. And a second conductor formed on the insulating film of claim 3.
The semiconductor memory device according to the item.
【請求項5】前記第2の溝の前記第1の導電体がその上
に形成された側壁の一部には第2の不純物領域が形成さ
れ、前記第2の不純物領域は前記トランジスタを構成す
る前記ソースまたはドレイン領域に接続される、特許請
求の範囲第4項記載の半導体記憶装置。
5. A second impurity region is formed in a part of a side wall of the second trench on which the first conductor is formed, and the second impurity region constitutes the transistor. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the semiconductor memory device is connected to the source or drain region.
【請求項6】前記トランジスタは、チャンネル領域を有
し、前記チャンネル領域は、前記ソースおよびドレイン
領域に挟まれた前記半導体基板の前記主面の領域であ
る、特許請求の範囲第5項記載の半導体記憶装置。
6. The transistor according to claim 5, wherein the transistor has a channel region, and the channel region is a region of the main surface of the semiconductor substrate sandwiched by the source and drain regions. Semiconductor memory device.
【請求項7】前記第1および第2の溝上を含み、前記半
導体基板の前記主面上にさらに第2の絶縁膜が形成さ
れ、前記ワード線は、前記第2の絶縁膜上に形成され
る、特許請求の範囲第6項記載の半導体記憶装置。
7. A second insulating film is further formed on the main surface of the semiconductor substrate including the first and second trenches, and the word line is formed on the second insulating film. The semiconductor memory device according to claim 6, wherein
【請求項8】前記トランジスタは、ゲート電極およびゲ
ート絶縁膜を有し、前記ゲート電極は前記チャンネル領
域上方の前記ワード線の一部であり、前記ゲート絶縁膜
は前記チャンネル領域上の前記第2の絶縁膜の一部であ
る、特許請求の範囲第7項記載の半導体記憶装置。
8. The transistor has a gate electrode and a gate insulating film, the gate electrode is a part of the word line above the channel region, and the gate insulating film is the second region above the channel region. 8. The semiconductor memory device according to claim 7, which is a part of the insulating film of FIG.
【請求項9】前記第1の溝の内部は、前記ビット線で充
填される、特許請求の範囲第1項から第8項のいずれか
に記載の半導体記憶装置。
9. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the inside of the first groove is filled with the bit line.
【請求項10】前記第1の溝は底部を有し、前記底部
と、前記第1の溝の前記側壁であって前記第1の不純物
領域が形成される側壁の反対面の側壁とさらに第3の絶
縁体が形成される、特許請求の範囲第1項から第9項の
いずれかに記載の半導体記憶装置。
10. The first groove has a bottom portion, and the bottom portion and a side wall of the first groove opposite to a side wall of the side wall of the first groove where the first impurity region is formed. 10. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the insulator 3 is formed.
【請求項11】前記第1の溝の前記底部に形成された前
記第3の絶縁体の下部の前記半導体基板の領域に、さら
に第3の不純物領域が形成される、特許請求の範囲第10
項記載の半導体記憶装置。
11. A third impurity region is further formed in a region of the semiconductor substrate below the third insulator formed at the bottom of the first groove, according to claim 10.
The semiconductor memory device according to the item.
【請求項12】前記第1の溝の側壁に形成された前記第
3の絶縁体に接する前記半導体基板の領域に、さらに第
4の不純物領域が形成される、特許請求の範囲第10項ま
たは第11項記載の半導体記憶装置。
12. The method according to claim 10, wherein a fourth impurity region is further formed in a region of the semiconductor substrate which is in contact with the third insulator formed on the sidewall of the first groove. 11. The semiconductor memory device according to item 11.
【請求項13】ビット線と、前記ビット線に交差するワ
ード線と、トランジスタと、前記トランジスタに接続さ
れるキャパシタとを含む半導体記憶装置であって、 主面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の前記主面上に形成された第1の絶縁膜
と、 前記第1の絶縁膜上に形成され、主面を有しかつ前記主
面に形成された前記第1の絶縁膜に達する第1の溝を有
する半導体層とを備え、前記第1の溝は側壁を有し、さ
らに 前記第1の溝の前記側壁に形成され、前記トランジスタ
に接続される第1の不純物領域を備え、 前記ビット線は、前記第1の溝の内部であって、前記第
1の不純物領域に接する位置に形成される、半導体記憶
装置。
13. A semiconductor memory device including a bit line, a word line intersecting with the bit line, a transistor, and a capacitor connected to the transistor, the semiconductor substrate having a main surface, and the semiconductor substrate. A first insulating film formed on the main surface, and a first insulating film formed on the first insulating film and having a main surface and reaching the first insulating film formed on the main surface. A semiconductor layer having a trench, the first trench has a sidewall, and a first impurity region formed on the sidewall of the first trench and connected to the transistor, the bit The line is formed inside the first groove and at a position in contact with the first impurity region.
【請求項14】前記トランジスタは、ソース領域および
ドレイン領域を有し、前記ソースおよびドレイン領域は
前記半導体層の前記主面に形成され、前記第1の不純物
領域は、前記ソースまたはドレイン領域に接続される、
特許請求の範囲第13項記載の半導体記憶装置。
14. The transistor has a source region and a drain region, the source and drain regions are formed on the main surface of the semiconductor layer, and the first impurity region is connected to the source or drain region. Will be
The semiconductor memory device according to claim 13.
【請求項15】前記半導体層の前記主面には、さらに前
記半導体基板の内部に達し、かつ側壁を有する第2の溝
が形成され、前記第2の溝の内部に前記キャパシタが形
成される、特許請求の範囲第14項記載の半導体記憶装
置。
15. A second groove, which reaches the inside of the semiconductor substrate and has a side wall, is formed on the main surface of the semiconductor layer, and the capacitor is formed inside the second groove. A semiconductor memory device according to claim 14.
【請求項16】前記キャパシタは、前記第2の溝の前記
側壁上に形成された第1の導電体と、前記第1の導電体
上に形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に
形成された第2の導電体とからなる、特許請求の範囲第
15項記載の半導体記憶装置。
16. The capacitor includes a first conductor formed on the sidewall of the second groove, a second insulating film formed on the first conductor, and the second conductor. And a second conductor formed on the insulating film of
15. The semiconductor memory device according to item 15.
【請求項17】前記第2の溝の前記第1の導電体がその
上に形成された側壁の一部である前記半導体層の領域に
は、第2の不純物領域が形成され、前記第2の不純物領
域は前記トランジスタを構成する前記ソースまたはドレ
イン領域に接続される、特許請求の範囲第16項記載の半
導体記憶装置。
17. A second impurity region is formed in a region of the semiconductor layer, which is a part of a sidewall of the second groove on which the first conductor is formed, and a second impurity region is formed. 17. The semiconductor memory device according to claim 16, wherein said impurity region is connected to said source or drain region forming said transistor.
【請求項18】前記トランジスタは、チャンネル領域を
有し、前記チャンネル領域は前記ソースおよびドレイン
領域に挟まれた前記半導体層の前記主面の領域である、
特許請求の範囲第17項記載の半導体記憶装置。
18. The transistor has a channel region, and the channel region is a region of the main surface of the semiconductor layer sandwiched between the source and drain regions.
A semiconductor memory device according to claim 17.
【請求項19】前記第1および第2の溝上を含み、前記
半導体層の前記主面上にさらに第3の絶縁膜が形成さ
れ、前記ワード線は、前記第3の絶縁膜上に形成され
る、特許請求の範囲第18項記載の半導体記憶装置。
19. A third insulating film is further formed on the main surface of the semiconductor layer including the first and second trenches, and the word line is formed on the third insulating film. 19. A semiconductor memory device according to claim 18.
【請求項20】前記トランジスタは、ゲート電極および
ゲート絶縁膜を有し、前記ゲート電極は前記チャンネル
領域上方の前記ワード線の一部であり、前記ゲート絶縁
膜は前記チャンネル領域上の前記第3の絶縁膜の一部で
ある、特許請求の範囲第19項記載の半導体記憶装置。
20. The transistor has a gate electrode and a gate insulating film, the gate electrode is a part of the word line above the channel region, and the gate insulating film is the third region above the channel region. 20. The semiconductor memory device according to claim 19, which is a part of the insulating film of.
【請求項21】前記第1の溝の内部は、前記ビット線で
充填される、特許請求の範囲第13項から第20項のいずれ
かに記載の半導体記憶装置。
21. The semiconductor memory device according to claim 13, wherein the inside of the first groove is filled with the bit line.
【請求項22】前記第1の溝の前記側壁であって、前記
第1の不純物領域が形成される側壁の反対面の側壁にさ
らに第4の絶縁膜が形成される、特許請求の範囲第13項
から第21項のいずれかに記載の半導体記憶装置。
22. A fourth insulating film is further formed on the side wall of the first groove, the side wall being opposite to the side wall on which the first impurity region is formed. 22. The semiconductor memory device according to any one of items 13 to 21.
【請求項23】前記第1の溝の側壁に形成された前記第
4の絶縁膜に接する前記半導体層の領域に、さらに第3
の不純物領域が形成される、特許請求の範囲第22項記載
の半導体記憶装置。
23. A region of the semiconductor layer in contact with the fourth insulating film formed on the sidewall of the first groove, further comprising a third region.
23. The semiconductor memory device according to claim 22, wherein the impurity region is formed.
【請求項24】主面を有し、かつ前記主面に形成された
第1の溝を有する半導体基板を備え、前記第1の溝は側
壁を有し、さらに 前記第1の溝の前記側壁を含み、前記半導体基板の前記
主面の一部に形成される第1の不純物領域と、 前記第1の溝の内部に形成され、前記第1の不純物領域
に接するビット線とを備えた、半導体記憶装置。
24. A semiconductor substrate having a main surface and having a first groove formed in the main surface, the first groove having a side wall, and the side wall of the first groove. A first impurity region formed in a part of the main surface of the semiconductor substrate, and a bit line formed inside the first groove and in contact with the first impurity region. Semiconductor memory device.
【請求項25】前記半導体基板の前記主面には、さらに
側壁を有する第2の溝が形成され、前記第2の溝の前記
側壁には前記第1の不純物領域に接続する第2の不純物
領域が形成され、前記第2の溝の内部には、前記第2の
不純物領域に接する導電体が形成される、特許請求の範
囲第24項記載の半導体記憶装置。
25. A second groove having a side wall is further formed on the main surface of the semiconductor substrate, and a second impurity connecting to the first impurity region is formed on the side wall of the second groove. 25. The semiconductor memory device according to claim 24, wherein a region is formed, and a conductor in contact with the second impurity region is formed inside the second groove.
【請求項26】前記ビット線および前記導電体は、前記
第1および第2の溝の内部を充填する、特許請求の範囲
第25項記載の半導体記憶装置。
26. The semiconductor memory device according to claim 25, wherein said bit line and said conductor fill the inside of said first and second trenches.
【請求項27】前記導電体は、配線である、特許請求の
範囲第26項記載の半導体記憶装置。
27. The semiconductor memory device according to claim 26, wherein the conductor is a wiring.
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