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JPH05167033A - Semiconductor device, semiconductor memory device, and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device, semiconductor memory device, and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JPH05167033A
JPH05167033A JP3328538A JP32853891A JPH05167033A JP H05167033 A JPH05167033 A JP H05167033A JP 3328538 A JP3328538 A JP 3328538A JP 32853891 A JP32853891 A JP 32853891A JP H05167033 A JPH05167033 A JP H05167033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
insulating film
semiconductor device
memory device
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3328538A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Kimura
紳一郎 木村
Kiyoo Ito
清男 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3328538A priority Critical patent/JPH05167033A/en
Publication of JPH05167033A publication Critical patent/JPH05167033A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】基板に掘った溝の側壁をチャネル領域とする半
導体装置において、溝の底面から基板表面領域にある拡
散層までの距離を、チャネル方向の平面寸法より長くす
ることで、平面的には非常に微細な寸法のでも、短チャ
ネル効果やパンチスルーの発生しない半導体装置を提供
し、かつ、この半導体装置を用いた超微細な半導体記憶
装置を実現する。 【構成】基板に掘った溝をチャネル9とする半導体装置
と、トレンチ型もしくは積層容量型の蓄積容量を有する
ダイナミックランダムアクセスメモリ。上記の半導体装
置を複数個有するスタティックランダムアクセスメモ
リ。溝型ゲート11の中に、浮遊ゲートを有する不揮発
性メモリ。 【効果】上記の溝型チャネルを形成することによって、
平面寸法を微細にしても、これまでの装置と比較して
も、特性劣化のない半導体装置及び半導体記憶装置が実
現できる。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] In a semiconductor device in which the side wall of a groove dug in a substrate serves as a channel region, the distance from the bottom of the groove to the diffusion layer in the substrate surface region is defined as the plane dimension in the channel direction By making the length longer, it is possible to provide a semiconductor device in which a short channel effect and punch through do not occur even in a very fine dimension in plan view, and realize an ultrafine semiconductor memory device using this semiconductor device. .. A dynamic random access memory having a semiconductor device having a groove formed in a substrate as a channel 9 and a storage capacitor of a trench type or a laminated capacitance type. A static random access memory having a plurality of the above semiconductor devices. A non-volatile memory having a floating gate in the trench gate 11. [Effect] By forming the above-mentioned groove type channel,
It is possible to realize a semiconductor device and a semiconductor memory device which have no deterioration in characteristics even when the plane dimension is made fine or compared with conventional devices.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の微細化に
伴って顕在化する短チャネル効果やパンチスルーを、完
全に制御した、半導体装置および半導体記憶装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a semiconductor memory device in which the short channel effect and punch through which become apparent with the miniaturization of the semiconductor device are completely controlled.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイナミックランダムアクセスメモリに
代表される半導体記憶装置は、3年で4倍という集積度
の向上を実現してきており、すでに、4メガビットメモ
リの量産体制が整い、現在は、次世代の16メガビット
メモりに向けた研究開発が進行している状況にある。こ
の高集積化は、素子寸法を微細化することで達成されて
きた。この微細化に伴い、蓄積容量は減少し、信号対雑
音比が低下するなどの問題を引き起こすが、この点に関
しては、蓄積容量部の形状を3次元にする、すなわち、
半導体基板にトレンチを形成する、または、半導体基板
上に導電膜を堆積し、この表面を蓄積容量部に用いるな
どの工夫で、実効的な蓄積容量面積を増加させることが
行われてきた。
2. Description of the Related Art A semiconductor memory device represented by a dynamic random access memory has realized a fourfold increase in the degree of integration in three years, and a mass production system for a 4-megabit memory has already been established. The research and development for the 16-megabit memory is underway. This high integration has been achieved by miniaturizing the element size. Along with this miniaturization, the storage capacitance decreases, which causes a problem such as a decrease in the signal-to-noise ratio. In this respect, the storage capacitance portion has a three-dimensional shape, that is,
The effective storage capacitance area has been increased by forming a trench in the semiconductor substrate or depositing a conductive film on the semiconductor substrate and using the surface of the conductive film as a storage capacitance portion.

【0003】これによって、大規模メモリにおいても、
十分な蓄積容量を確保できるようになったが、蓄積容量
部への電荷の移動を制御する半導体装置に関しては、微
細化に伴う問題に対して、あまり関心が持たれていなか
った。微細化に伴う半導体装置の問題の中で最も重要な
のが、しきい電圧の低下と、パンチスルー耐圧の低下で
ある。しきい電圧が低下することによって、半導体装置
のチャネルを完全に不導通の状態にすることができなく
なり、蓄積容量に電荷を溜めておくことが不可能にな
る。また、パンチスルーが起こると、チャネル領域を移
動する電荷の流れが制御できなくなってしまう。
As a result, even in a large scale memory,
Although it has become possible to secure a sufficient storage capacity, little attention has been paid to the problems associated with miniaturization in semiconductor devices that control the movement of charges to the storage capacity section. Among the problems of semiconductor devices associated with miniaturization, the most important problems are reduction in threshold voltage and reduction in punch-through breakdown voltage. The reduction in the threshold voltage makes it impossible to completely bring the channel of the semiconductor device into the non-conducting state, and it becomes impossible to store charges in the storage capacitor. Moreover, when punch-through occurs, the flow of charges moving in the channel region cannot be controlled.

【0004】このような半導体装置の微細化に伴う問題
に対処できる構造として、図7に示した、アイ・イーイ
ーイーのインターナショナル−エレクトロン−デバイシ
ズ−ミーティング、アブストラクト(1986年)、
p.132(IEEE InternationalElectron Devices Meeti
ng Abstract, 1986 p.132)に記載されているように、シ
リコン基板に掘った溝の側壁をチャネルにすることで、
実効的なチャネル長を長くする半導体記憶装置が提案さ
れている。また、特開昭59−61064には同様に、
プレーナ型のメモリセルに溝型のゲート構造を有する半
導体記憶装置が示されている。なお、図7において、1
は半導体基板、5は蓄積容量絶縁膜、4は蓄積容量のプ
レート電極、7は窒化膜、9は溝型ゲート、10はゲー
ト酸化膜、11はゲート電極、15は拡散層、16は層
間絶縁膜、17はデータ線配線である。
As a structure capable of coping with the problem associated with the miniaturization of such a semiconductor device, I-E-E's International-Electronic-Devices-Meeting, Abstract (1986), shown in FIG.
p.132 (IEEE International Electron Devices Meeti
ng Abstract, 1986 p.132), by using the side wall of the trench dug in the silicon substrate as a channel,
A semiconductor memory device has been proposed which increases the effective channel length. In addition, in JP-A-59-61064, similarly,
A semiconductor memory device having a planar type memory cell and a groove type gate structure is shown. In FIG. 7, 1
Is a semiconductor substrate, 5 is a storage capacitance insulating film, 4 is a storage capacitance plate electrode, 7 is a nitride film, 9 is a trench gate, 10 is a gate oxide film, 11 is a gate electrode, 15 is a diffusion layer, and 16 is an interlayer insulation. The film 17 is a data line wiring.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図7に示した従来型の
溝型ゲートの半導体装置では、溝のチャネル方向の平面
寸法とゲート電極の平面寸法は同じであるように描かれ
ているが、実際には、ゲート電極(11)は溝型チャネ
ル(9)を完全に覆い、かつ半導体基板表面の拡散層領
域(15)も覆う構造となる。何故ならば、そのように
ゲート電極を配置しないと、ゲート電極(11)と溝の
パターン合わせが悪い場合には、ゲート電極(11)に
覆われないゲート酸化膜(10)領域ができてしまうた
めである。このようなゲート電極の配置の結果、ゲート
電極(11)と拡散層領域(15)の間で対基板容量が
増加し、ゲート電極遅延が大きくなり、動作速度の低下
を引き起こす。また、他の導電層との間に十分な耐圧が
確保できないという問題もある。そのため、ゲート電極
(11)と拡散層領域(15)の間の距離を大きくしな
くてはならない。
In the conventional trench gate semiconductor device shown in FIG. 7, the planar dimension of the trench in the channel direction is the same as the planar dimension of the gate electrode. In reality, the gate electrode (11) completely covers the groove-type channel (9) and also covers the diffusion layer region (15) on the surface of the semiconductor substrate. Because, if the gate electrode is not arranged in such a manner, a region of the gate oxide film (10) that is not covered with the gate electrode (11) is formed when the pattern alignment of the gate electrode (11) and the groove is bad. This is because. As a result of such a gate electrode arrangement, the capacitance to the substrate between the gate electrode (11) and the diffusion layer region (15) increases, the gate electrode delay increases, and the operating speed decreases. In addition, there is also a problem that a sufficient breakdown voltage cannot be ensured with other conductive layers. Therefore, the distance between the gate electrode (11) and the diffusion layer region (15) must be increased.

【0006】ところで、上記の公知例では、通常構造型
の半導体装置でも、まだ十分にしきい電圧の低下や、パ
ンチスルー現象を制御できる寸法で議論されていたため
に、チャネルとなる溝の底面から、拡散層までの距離に
関しては、特別に条件は指定されていない。しかし、今
後ますます半導体装置の微細化が進行して、1ギガビッ
ト以上のメモリが実現できる0.1μm以下程度になる
と、溝の底面から拡散層までの距離が、溝のチャネル方
向平面寸法に比べて小さい半導体装置では、溝型のチャ
ネルでも、特性劣化を抑制することはできなくなる。何
故ならば、0.1μm程度の寸法は、拡散層から延びた
空乏層が、溝型チャネルの底面にまで張り出してしまう
大きさだからである。このため、これからの超微細半導
体装置においては、溝の底面から拡散層までの距離は、
溝型チャネルの平面寸法比べて、十分に大きくしておく
必要がある。
By the way, in the above-mentioned publicly known example, even in the case of a semiconductor device of a normal structure type, it has been discussed that the threshold voltage is sufficiently lowered and the punch-through phenomenon can be controlled. No special conditions are specified for the distance to the diffusion layer. However, as the miniaturization of semiconductor devices progresses further and becomes about 0.1 μm or less that can realize a memory of 1 gigabit or more, the distance from the bottom surface of the groove to the diffusion layer becomes smaller than the planar dimension in the channel direction of the groove. In a small semiconductor device, the characteristic deterioration cannot be suppressed even in the groove type channel. This is because the dimension of about 0.1 μm is such that the depletion layer extending from the diffusion layer overhangs to the bottom surface of the groove type channel. Therefore, in the future ultra-fine semiconductor device, the distance from the bottom surface of the groove to the diffusion layer is
It must be sufficiently large compared to the planar dimensions of the channel.

【0007】また、電源電圧としきい電圧の関係が、超
微細半導体装置では大きな問題になる。0.8μmの設
計寸法までは、5Vが採用されていたが、微細化に伴っ
て、半導体装置の信頼性を確保するために電源電圧を下
げる必要がでてきた。この傾向に従うと、0.1μmの
時代には、1.5Vの電圧になると予想される。しかし
ながら、しきい電圧をそれに見合って下げることはでき
ず、0.5V程度であると予想される。なぜならば、し
きい電圧の低下はリーク電流の増加を招き、消費電力の
増加や、電荷蓄積特性の劣化の原因になるためである。
その結果、動作マージンや信号対雑音比の低下という問
題が発生する。
Further, the relationship between the power supply voltage and the threshold voltage becomes a big problem in the ultrafine semiconductor device. Up to the design dimension of 0.8 μm, 5V has been adopted, but with miniaturization, it has become necessary to lower the power supply voltage in order to ensure the reliability of the semiconductor device. According to this tendency, it is expected that the voltage will be 1.5 V in the age of 0.1 μm. However, the threshold voltage cannot be lowered correspondingly, and is expected to be about 0.5V. This is because a decrease in the threshold voltage causes an increase in leak current, which leads to an increase in power consumption and deterioration of charge storage characteristics.
As a result, there arises a problem that the operating margin and the signal-to-noise ratio are lowered.

【0008】以上のように考えると、電源電圧も、これ
までの傾向に従って下げるができなくなる状況が考えら
れる。しかしながら、信頼性の観点から基板濃度にも上
限が存在し、溝型ゲートの半導体装置においても、溝底
面と拡散層の距離を広げる必要がでてくる。その結果、
ゲート平面寸法が0.1μm以下になるような半導体装
置では、溝底面から拡散層までの距離が、溝の平面寸法
より大きくなる。
Considering the above, it is considered that the power supply voltage cannot be lowered according to the tendency so far. However, there is an upper limit to the substrate concentration from the viewpoint of reliability, and it is necessary to widen the distance between the bottom surface of the groove and the diffusion layer even in the semiconductor device having the groove type gate. as a result,
In a semiconductor device having a gate plane dimension of 0.1 μm or less, the distance from the groove bottom surface to the diffusion layer is larger than the groove plane dimension.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の幾つかの問題を解
決するために、本発明では、図1に示したように、素子
間分離領域(2)を有する半導体基板(1)表面に、絶
縁膜(7)を堆積し、この絶縁膜にチャネル領域をつく
るための穴を開口し、さらに、その側壁に側壁絶縁膜
(8)を設けた構造を考案した。また、チャネルとなる
溝の深さは、イオン打ち込みや、その後の熱処理で決ま
る拡散層の深さに対して、十分に深い位置に存在するよ
うにした。、このために、上記の側壁酸化膜(8)で挾
まれた領域で規定される溝のチャネル方向寸法は、溝の
底面から拡散層端までの距離に比べて小さくなるよう
に、溝の深さを設定した。
In order to solve some of the above problems, in the present invention, as shown in FIG. 1, on the surface of a semiconductor substrate (1) having an element isolation region (2), A structure was devised in which an insulating film (7) was deposited, a hole for forming a channel region was opened in this insulating film, and a side wall insulating film (8) was provided on the side wall of the hole. Further, the depth of the groove serving as the channel is set to be sufficiently deep with respect to the depth of the diffusion layer determined by ion implantation and subsequent heat treatment. Therefore, the depth of the groove is set so that the dimension in the channel direction of the groove defined by the region sandwiched by the sidewall oxide film (8) becomes smaller than the distance from the bottom surface of the groove to the end of the diffusion layer. Was set.

【0010】ここで、1は半導体基板、2は素子間分離
領域、7は絶縁膜、8は側壁絶縁膜、9はチャネルにな
る溝、10はゲート酸化膜、11はゲート電極、12は
ゲート電極上酸化膜、13は側壁酸化膜、14は積み上
げ拡散層になるパッド、15は拡散層、16は層間絶縁
膜、19は金属配線である。
Here, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an element isolation region, 7 is an insulating film, 8 is a sidewall insulating film, 9 is a groove to be a channel, 10 is a gate oxide film, 11 is a gate electrode, and 12 is a gate. An oxide film on the electrode, 13 is a sidewall oxide film, 14 is a pad to be a stacked diffusion layer, 15 is a diffusion layer, 16 is an interlayer insulating film, and 19 is a metal wiring.

【0011】[0011]

【作用】上記の半導体基板上の絶縁膜(7)によって、
基板にゲート電極が直接接している従来の構造と比較し
て、ゲート電極と基板間の耐圧や容量などが問題になる
ことは無い。また、基板に掘る溝型ゲートの寸法は、こ
の側壁酸化膜(8)で挾まれた間隔で決まるために、リ
ソグラフィによる最小寸法以下の溝寸法を実現すること
ができる。これは、現状の0.3μm程度の光リソグラ
フィと、側壁酸化膜の膜厚制御で、0.1μmの超微細
加工が可能であることを示している。また、本発明の構
造では、側壁絶縁膜(8)が、ゲート電極と基板とのオ
ーバーラップ領域の役割も果たすために、ゲート寸法を
最小寸法に設定することができる。この結果、半導体装
置の微細化が促進される。
By the insulating film (7) on the semiconductor substrate,
Compared with the conventional structure in which the gate electrode is in direct contact with the substrate, the breakdown voltage and capacitance between the gate electrode and the substrate do not pose a problem. Further, since the size of the trench type gate to be dug in the substrate is determined by the interval sandwiched by the sidewall oxide film (8), it is possible to realize a trench dimension smaller than the minimum dimension by lithography. This indicates that ultra-fine processing of 0.1 μm can be performed by the current optical lithography of about 0.3 μm and the control of the thickness of the sidewall oxide film. Further, in the structure of the present invention, the sidewall insulating film (8) also serves as an overlap region between the gate electrode and the substrate, so that the gate size can be set to the minimum size. As a result, miniaturization of the semiconductor device is promoted.

【0012】さらには、溝の底面から拡散層までの距離
を十分に離してあるために、電源電圧が小さくならなく
ても、基板濃度を上昇させることなく、効果的に短チャ
ネル効果やパンチスルー現象を抑制することができる。
Further, since the distance from the bottom surface of the groove to the diffusion layer is sufficiently separated, even if the power supply voltage does not decrease, the short channel effect and punch through can be effectively performed without increasing the substrate concentration. The phenomenon can be suppressed.

【0013】これを実験で調べた結果が図8である。こ
こで、黒丸は、溝の底面と拡散層端がほぼ一致する場
合、白丸は0.2μm程度離した場合の、しきい電圧
と、チャネルの平面寸法の関係である。明らかに、拡散
層端から溝底面までの距離を長くしたほうが、短チャネ
ル特性は良い。
FIG. 8 shows the result of an experimental examination of this. Here, the black circles represent the relationship between the threshold voltage and the planar dimensions of the channel when the bottom surface of the groove and the edge of the diffusion layer are substantially aligned and the white circles are separated by about 0.2 μm. Apparently, the longer the distance from the edge of the diffusion layer to the bottom of the groove, the better the short channel characteristics.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の半導体装置の製造方法を、図14以
降を用いて説明する。
EXAMPLE A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0015】まず、第1導電型の半導体基板に、第1導
電型の領域(121)、および第2導電型の領域(12
2)を形成する。形成方法の詳細は省略するが、イオン
打ち込み法で不純物を打ち別けるか、もしくは、公知の
選択酸化法を用いて、一方の領域にイオン打ち込みのマ
スクとなる酸化膜を成長させてから、不純物を打ち別け
るなどの方法がある。この基板に素子間分離酸化膜
(2)を形成する。本実施例では、深い溝を掘るため
に、側壁でのリーク電流を制御するために、公知のトレ
ンチ分離法を採用して、基板表面から0.5μmまで酸
化膜を形成した。そしてさらに、半導体装置の拡散層と
なる不純物層(15)を、イオン打ち込みで形成する。
この際、基板の導電型とは異なる不純物を打ち込むため
に、有機膜のマスクが必要なのは言うまでもない。ここ
で、予め不純物を打ち込むのは、本実施例では、後述す
るように、基板表面を絶縁膜で覆ってしまうためであ
る。不純物濃度は1x1020/cm3程度になるよう、
打ち込み量を制御した。
First, a first conductivity type region (121) and a second conductivity type region (12) are formed on a first conductivity type semiconductor substrate.
2) is formed. Although details of the forming method are omitted, impurities can be separately implanted by an ion implantation method, or an oxide film serving as a mask for ion implantation can be grown in one region by using a known selective oxidation method, and then the impurities can be removed. There are methods such as breaking up. An element isolation oxide film (2) is formed on this substrate. In this example, a well-known trench isolation method was adopted to form a deep groove and to control a leak current on the side wall, and an oxide film was formed up to 0.5 μm from the substrate surface. Then, an impurity layer (15) which will be a diffusion layer of the semiconductor device is further formed by ion implantation.
At this time, needless to say, a mask of an organic film is necessary in order to implant impurities different from the conductivity type of the substrate. Here, the reason for implanting the impurities in advance is that the surface of the substrate is covered with an insulating film as described later in this embodiment. The impurity concentration should be about 1 × 10 20 / cm 3 ,
The amount of driving was controlled.

【0016】この上に、図15に示したように、絶縁膜
を100nm程度、公知の気層成長法で堆積する。本実
施例では、素子分離に酸化膜(2)を用いているので、
絶縁膜には窒化膜を用いた。この窒化膜(7)に有機膜
のパターンを用いて、基板表面に達する開口部を開け
る。さらに、この表面に再び窒化膜(8)を堆積し、こ
れを公知の異方性エッチで全面エッチすると、同図に示
したように、開口部の側壁に側壁絶縁膜(8)が形成さ
れる。すなわち、窒化膜(7)の開口部が0.3μmで
も、側壁窒化膜が0.1μmであれば、自己整合的に
0.1μmの開口部を得ることができる。
On this, as shown in FIG. 15, an insulating film of about 100 nm is deposited by a known vapor deposition method. In this embodiment, since the oxide film (2) is used for element isolation,
A nitride film was used as the insulating film. An opening reaching the surface of the substrate is opened by using an organic film pattern for this nitride film (7). Further, a nitride film (8) is deposited again on this surface, and the whole surface is etched by a known anisotropic etching. As shown in the figure, a sidewall insulating film (8) is formed on the sidewall of the opening. It That is, even if the opening of the nitride film (7) is 0.3 μm, if the sidewall nitride film is 0.1 μm, the opening of 0.1 μm can be obtained in a self-aligned manner.

【0017】さらに、図16に示したように、この窒化
膜(7、8)をマスクにして、基板表面の拡散層領域
(15)を貫く溝を形成する。拡散層の深さは0.1μ
m程度、かつ、溝の開口部寸法は0.1μm、溝の深さ
は0.3μmとした。
Further, as shown in FIG. 16, the nitride film (7, 8) is used as a mask to form a groove penetrating the diffusion layer region (15) on the substrate surface. The depth of the diffusion layer is 0.1μ
The groove size was about 0.1 μm, and the groove depth was 0.3 μm.

【0018】次に、図17のように、基板加工による汚
染や損傷を、洗浄や犠牲酸化で除去した後に、溝の表面
にゲート酸化膜(10)を成長させ、この上に、ゲート
電極となる、導電層を堆積する。通常は、不純物を含ん
だ多結晶シリコンを用いるが、本実施例では、基板表面
は比較的厚い絶縁膜(7)で覆われているために、タン
グステンなどの高融点低抵抗金属を用いることができ
る。これに対して、従来の半導体装置では、このタング
ステンを、薄いゲート酸化膜上で加工しなければならな
いが、タングステンと酸化膜との選択比が小さいので、
これまで加工することが困難とされてきた。タングステ
ンなどの金属を用いれば、ゲート抵抗を下げることが可
能になる。この、ゲート電極(11)の上に酸化膜(1
2)を堆積して、これをゲート電極形状に加工し、さら
にこの酸化膜(12)をマスクにして、ゲート電極を加
工する。
Next, as shown in FIG. 17, after removing contamination and damage due to substrate processing by cleaning and sacrificial oxidation, a gate oxide film (10) is grown on the surface of the groove, and a gate electrode and a gate electrode are formed on the gate oxide film. To deposit a conductive layer. Usually, polycrystalline silicon containing impurities is used, but in this embodiment, since the substrate surface is covered with a relatively thick insulating film (7), it is preferable to use a high melting point low resistance metal such as tungsten. it can. On the other hand, in the conventional semiconductor device, this tungsten must be processed on the thin gate oxide film, but since the selection ratio between tungsten and the oxide film is small,
Until now, it has been difficult to process. If a metal such as tungsten is used, the gate resistance can be reduced. On the gate electrode (11), an oxide film (1
2) is deposited and processed into a gate electrode shape, and the gate electrode is processed using the oxide film (12) as a mask.

【0019】さらに、図18に示したように、ゲート電
極の側壁のみを側壁酸化膜(13)で覆い、ゲート電極
を自己整合で絶縁する。そしてさらに、基板の表面に堆
積した窒化膜(9)を除去して、基板の拡散層を露出さ
せる。
Further, as shown in FIG. 18, only the side wall of the gate electrode is covered with the side wall oxide film (13) to insulate the gate electrode in a self-aligned manner. Further, the nitride film (9) deposited on the surface of the substrate is removed to expose the diffusion layer of the substrate.

【0020】次に、基板全面に多結晶シリコンの導電層
(14)を堆積し、これを、図19に示したように、分
離する。それぞれの半導体装置は、露出している拡散層
の導電型が異なっているので、導電層である多結晶シリ
コン(14)は、接触している拡散層(15)と同じ導
電型になるように、不純物を打ち別ける。
Next, a conductive layer (14) of polycrystalline silicon is deposited on the entire surface of the substrate, and this is separated as shown in FIG. In each semiconductor device, the conductivity type of the exposed diffusion layer is different, so that the conductive layer polycrystalline silicon (14) has the same conductivity type as the diffusion layer (15) in contact. , Separate impurities.

【0021】最後に、図20のように、層間絶縁膜(1
4)を堆積して平坦化し、これに下地の積み上げ拡散層
に達するコンタクト孔を開口し、金属配線(19)を形
成して、本発明の半導体装置を完成する。
Finally, as shown in FIG. 20, the interlayer insulating film (1
4) is deposited and flattened, contact holes reaching the stacked diffusion layer of the underlying layer are opened, and metal wiring (19) is formed to complete the semiconductor device of the present invention.

【0022】図2は、本発明の第2の実施例の半導体装
置を示したものである。溝型ゲートに関する構造は、図
1の第1の実施例と同じであるが、積み上げ拡散層(1
4)を最初に作り、これを図1の絶縁膜(7)の変わり
に用いて、溝を形成する点が異なっている。これによっ
て、積み上げ拡散層から半導体装置のゲート電極端まで
の距離を小さくすることができるので、拡散層の抵抗を
下げることができる。作成方法の詳細は省略するが、図
1の実施例1での窒化膜(7)に代わって、導電膜(1
4)と酸化膜(12)の積層膜を用いて開口部を形成
し、さらに、側壁窒化膜(8)を用いて自己整合的に溝
を形成する。
FIG. 2 shows a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The structure of the trench gate is the same as that of the first embodiment of FIG. 1, except that the stacked diffusion layer (1
4) is formed first, and this is used instead of the insulating film (7) in FIG. 1 to form a groove. As a result, the distance from the stacked diffusion layer to the end of the gate electrode of the semiconductor device can be reduced, so that the resistance of the diffusion layer can be reduced. Although details of the manufacturing method are omitted, a conductive film (1) is used instead of the nitride film (7) in Example 1 of FIG.
4) and an oxide film (12) are used to form an opening, and a sidewall nitride film (8) is used to form a groove in a self-aligned manner.

【0023】次に、本発明の半導体装置を用いた半導体
記憶装置の実施例を、図3を用いて説明する。本実施例
では、基板内にトレンチ型の蓄積容量を有するトレンチ
キャパシタセルに関して説明する。トレンチキャパシタ
セルでは、隣接するセル間のリーク電流を抑制しながら
セル間隔をより狭くするために、トレンチの周辺を酸化
膜で覆う構造が採用されている。本実施例でも、基板
(1)に掘ったトレンチの側壁に酸化膜(3)を形成し
ている。製造法の詳細は後述するが、このトレンチキャ
パシタを有する基板の表面に絶縁膜(7)を堆積して、
チャネルとなる領域のみを露出させ、さらに、側壁絶縁
膜(8)を形成して、チャネル領域の寸法を決める。こ
の絶縁膜(8)をマスクに、図中に示したような溝型の
チャネル(9)を掘り、ゲート酸化膜(10)、ゲート
電極(11)を形成する。さらに、データ線(17)、
金属配線(19)を付けて、メモリセルを完成する。こ
こで、1は半導体基板、2は素子分離用酸化膜、3はト
レンチ側壁酸化膜、4はプレート電極、5はキャパシタ
絶縁膜、6は対向電極、7は基板上絶縁膜、8は基板上
絶縁膜の側壁絶縁膜、9はチャネルになる溝、10はゲ
ート酸化膜、11はゲート電極、12はゲート電極上酸
化膜、13はゲート電極の側壁酸化膜、14はトランジ
スタの拡散層とキャパシタの対向電極とを接続するパッ
ド、15は拡散層、16は層間絶縁膜、17はデータ
線、18は層間絶縁膜、19は金属配線である。 図9
は、図3のメモリセルの平面図を示したものである。こ
の例では、公知の折り返しデータ線方式を採用している
が、図中に示してあるように、プレート電極(32)が
斜めになるレイアウトになっているため、従来の折り返
しデータ線方式とは、多少レイアウトが異なっている。
最小設計寸法は、0.15μmである。これは、256
メガビットから1ギガビットのメモリが実現できる寸法
である。ここで、30はトランジスタの活性領域を形成
し、それ以外の表面に素子間分離酸化膜を成長させるた
めのパターンである。31はトレンチを掘るためのパタ
ーンであり、32はプレート電極となる。通常、プレー
ト電極は、トレンチ全面を覆うように配置されるが、本
実施例に示したメモリセルのように、非常に微細なもの
になると、このように傾いた配置にならざるを得ない。
トレンチキャパシタの形成後、基板全面に絶縁膜を堆積
して、33に示したパターンを用いて、溝型チャネルと
なる領域を開口する。チャネルの実際の寸法は、前述し
たように、このパターンで形成した開口部の、側壁絶縁
膜の膜厚で決定される。そのため、これも前述したよう
に、ワード電極となる34と、溝形成パターン33との
間には、マスク合わせ余裕としてのオーバーラップ領域
は必要なく、この側壁酸化膜の膜厚分だけ余裕ができ
る。ワード電極の形成後、35のパッドを配置する。こ
のパッドは、トレンチキャパシタの対向電極と拡散層の
接続や、データ線と拡散層の接続に際して、中間導電層
の役割を果たす。さらに、データ線コンタクトとして、
36のコンタクト孔を配置する。この他にも、データ線
配線、金属配線があるが、この図では簡単にするために
省略してある。
Next, an embodiment of a semiconductor memory device using the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a trench capacitor cell having a trench type storage capacitance in a substrate will be described. Trench capacitor cells employ a structure in which the periphery of the trench is covered with an oxide film in order to narrow the cell spacing while suppressing the leak current between adjacent cells. Also in this embodiment, the oxide film (3) is formed on the side wall of the trench dug in the substrate (1). Although the details of the manufacturing method will be described later, an insulating film (7) is deposited on the surface of the substrate having the trench capacitor,
Only the region to be the channel is exposed, and the sidewall insulating film (8) is further formed to determine the dimension of the channel region. Using this insulating film (8) as a mask, a groove type channel (9) as shown in the figure is dug to form a gate oxide film (10) and a gate electrode (11). In addition, the data line (17),
A metal wiring (19) is attached to complete the memory cell. Here, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an element isolation oxide film, 3 is a trench sidewall oxide film, 4 is a plate electrode, 5 is a capacitor insulating film, 6 is a counter electrode, 7 is a substrate insulating film, and 8 is a substrate. Side wall insulating film of insulating film, 9 is a channel groove, 10 is a gate oxide film, 11 is a gate electrode, 12 is a gate electrode oxide film, 13 is a side wall oxide film of a gate electrode, 14 is a diffusion layer of a transistor and a capacitor. Is a pad for connecting to the counter electrode of, a diffusion layer, 16 is an interlayer insulating film, 17 is a data line, 18 is an interlayer insulating film, and 19 is a metal wiring. Figure 9
FIG. 4 shows a plan view of the memory cell of FIG. In this example, the known folded data line system is adopted, but as shown in the figure, the plate electrode (32) has a slanted layout, so that it is different from the conventional folded data line system. , The layout is slightly different.
The minimum design dimension is 0.15 μm. This is 256
It is a size that can realize memory from megabit to 1 gigabit. Here, 30 is a pattern for forming an active region of the transistor and growing an inter-element isolation oxide film on the other surface. Reference numeral 31 is a pattern for digging a trench, and 32 is a plate electrode. Normally, the plate electrode is arranged so as to cover the entire surface of the trench. However, when the plate electrode becomes extremely fine as in the memory cell shown in the present embodiment, the plate electrode must be arranged in such an inclined manner.
After forming the trench capacitor, an insulating film is deposited on the entire surface of the substrate, and a region shown as a groove type channel is opened using the pattern shown by 33. As described above, the actual dimensions of the channel are determined by the film thickness of the sidewall insulating film in the opening formed by this pattern. Therefore, as described above, no overlap region as a mask alignment margin is required between the word electrode 34 and the groove formation pattern 33, and a margin corresponding to the film thickness of the sidewall oxide film can be provided. .. After forming the word electrodes, 35 pads are arranged. This pad plays a role of an intermediate conductive layer when connecting the counter electrode of the trench capacitor and the diffusion layer or connecting the data line and the diffusion layer. Furthermore, as a data line contact,
36 contact holes are arranged. In addition to these, there are data line wiring and metal wiring, but they are omitted in this figure for simplicity.

【0024】次に、第3の実施例の半導体記憶装置の製
造法を図21以降を用いて説明する。本説明では、メモ
リセルにのみ注目し、その他の、周辺回路の説明は省略
するが、周辺回路で使用される相補型半導体装置も、実
施例1、2で示したように、半導体記憶装置とまったく
同じ工程で作成できる。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device of the third embodiment will be described with reference to FIGS. In this description, only the memory cell is focused and the description of the other peripheral circuits is omitted. However, the complementary semiconductor device used in the peripheral circuit is also referred to as a semiconductor memory device as described in the first and second embodiments. It can be created in exactly the same process.

【0025】次に、作成方法に関して説明する。Next, a method of making will be described.

【0026】まず、図21に示したように、半導体基板
(1)表面に、素子分離酸化膜(2)形成する。この
際、本実施例では溝型のチャネルを作るために、酸化膜
の端が基板に対してほぼ直角になる、トレンチ素子分離
法を用いた。これによって、溝型のチャネルを形成した
場合でも、素子分離に沿った側壁リーク電流を防ぐこと
ができる。素子分離酸化膜の膜厚は、0.5μmであ
り、表面はほぼ平坦になる。
First, as shown in FIG. 21, an element isolation oxide film (2) is formed on the surface of the semiconductor substrate (1). At this time, in this embodiment, in order to form a groove type channel, the trench element isolation method is used in which the edge of the oxide film is substantially perpendicular to the substrate. As a result, even if a groove type channel is formed, it is possible to prevent a side wall leakage current along the element isolation. The film thickness of the element isolation oxide film is 0.5 μm, and the surface is almost flat.

【0027】素子分離酸化膜を形成した基板にマスクと
なる有機膜を塗布し、図22に示したように、トレンチ
(21)を掘る。トレンチの深さは約2μmであり、ト
レンチの直径は、約0.2μmである。トレンチは、図
9の平面パターンでも示したように、素子間分離酸化膜
領域にも形成される。
An organic film serving as a mask is applied to the substrate on which the element isolation oxide film is formed, and trenches (21) are dug as shown in FIG. The depth of the trench is about 2 μm and the diameter of the trench is about 0.2 μm. The trench is also formed in the inter-element isolation oxide film region as shown in the plane pattern of FIG.

【0028】次に、図23のように、トレンチ(21)
の内面および基板表面を覆う酸化膜(3)を、公知の化
学気層成長法を用いて、約30nmの膜厚で堆積する。
この酸化膜は、トレンチ間のリーク電流を防ぐ役割があ
る。また、公知の気層成長法を用いれば、このように深
いトレンチの内部にまで酸化膜を堆積させることができ
る。
Next, as shown in FIG. 23, trenches (21)
An oxide film (3) covering the inner surface of the substrate and the substrate surface is deposited to a film thickness of about 30 nm using a known chemical vapor deposition method.
This oxide film has a role of preventing a leak current between the trenches. Further, if a known vapor deposition method is used, an oxide film can be deposited even inside such a deep trench.

【0029】さらに、図24のように、基板全面に、ト
レンチキャパシタのプレート電極となる多結晶シリコン
膜(4)を、約20nmの膜厚で堆積する。この際、本
実施例では、不純物を含んだ多結晶シリコンを堆積させ
る方法を採用した。これは、反応炉の中に、シリコンを
含んだガスと一緒に、不純物を含んだガスを導入させる
ものである。実際には、モノシランガスと一緒に、フォ
スフィンガスを導入して、燐を含んだ多結晶シリコン膜
を形成した。そして、これを図9の平面パターンで示し
たプレート電極形状にするために、図24に示したよう
な有機膜(22)パターンを作る。ここでは、一度トレ
ンチ内部を有機膜で埋め戻し、この上に、パターン形成
を行う方法を採用している。そして、このパターンを用
いて、プレート電極を所望の形状に加工する。
Further, as shown in FIG. 24, a polycrystalline silicon film (4) to be a plate electrode of the trench capacitor is deposited on the entire surface of the substrate to a film thickness of about 20 nm. At this time, in this embodiment, a method of depositing polycrystalline silicon containing impurities was adopted. This is to introduce a gas containing impurities into the reaction furnace together with a gas containing silicon. In practice, phosphine gas was introduced together with monosilane gas to form a polycrystalline silicon film containing phosphorus. Then, an organic film (22) pattern as shown in FIG. 24 is formed in order to obtain the plate electrode shape shown by the plane pattern of FIG. Here, a method is adopted in which the inside of the trench is once backfilled with an organic film and a pattern is formed thereon. Then, using this pattern, the plate electrode is processed into a desired shape.

【0030】プレート電極(4)の形成後、この多結晶
シリコンの表面に、図25のように、キャパシタ絶縁膜
(5)を成長させる。キャパシタ絶縁膜は、酸化膜と窒
化膜との積層膜からなり、膜厚は5nmである。さら
に、このキャパシタ絶縁膜の上に、対向電極となる多結
晶シリコン膜(6)を堆積する。ここでも、プレート電
極と同じように、燐を不純物として含んだ多結晶シリコ
ン膜を堆積した。そして、この多結晶シリコン(6)の
うち、基板表面に出ている部分のみを選択的に除去し
て、図25に示した構造にする。この際、基板上にプレ
ート電極(4)を残すために、プレート上の薄いキャパ
シタ絶縁膜(5)で、対向電極(6)の加工を止めなけ
ればならない。これを実現するためには、多結晶シリコ
ンのエッチングに際して、キャパシタ絶縁膜との間に、
十分な選択比が確保されていなければならない。現状で
は、その選択比は50程度であり、本実施例の加工を行
うのには十分である。
After forming the plate electrode (4), a capacitor insulating film (5) is grown on the surface of the polycrystalline silicon as shown in FIG. The capacitor insulating film is made of a laminated film of an oxide film and a nitride film and has a film thickness of 5 nm. Further, a polycrystalline silicon film (6) to be a counter electrode is deposited on this capacitor insulating film. Here, similarly to the plate electrode, a polycrystalline silicon film containing phosphorus as an impurity was deposited. Then, of this polycrystalline silicon (6), only the portion exposed on the substrate surface is selectively removed to obtain the structure shown in FIG. At this time, in order to leave the plate electrode (4) on the substrate, the processing of the counter electrode (6) must be stopped by the thin capacitor insulating film (5) on the plate. In order to achieve this, when etching the polycrystalline silicon, between the capacitor insulating film,
A sufficient selection ratio must be secured. At present, the selection ratio is about 50, which is sufficient to perform the processing of this embodiment.

【0031】次に、表面全体を図26に示したように、
絶縁膜で覆う。本実施例では、100nmのシリコン窒
化膜(7)を堆積させた。窒化膜の堆積にも、公知の気
層成長法を用いた。
Next, as shown in FIG. 26, the entire surface is
Cover with insulating film. In this example, a 100 nm silicon nitride film (7) was deposited. A known vapor deposition method was also used for depositing the nitride film.

【0032】この窒化膜(7)の上に、図27に示した
ように、有機膜(22)でパターンを形成する。このパ
ターンの形状は、図9の平面図に示した通りである。そ
して、このパターンを用いて、窒化膜(7)とその下の
酸化膜(3)を加工して、基板表面を露出させる。
On the nitride film (7), as shown in FIG. 27, a pattern is formed with an organic film (22). The shape of this pattern is as shown in the plan view of FIG. Then, using this pattern, the nitride film (7) and the oxide film (3) thereunder are processed to expose the substrate surface.

【0033】マスクとなった有機膜(22)を除去した
後に、再び窒化膜(8)を堆積して、この窒化膜を公知
の異方性エッチ法で全面エッチングすると、図28に示
したように、側壁にのみ窒化膜が残る。堆積させた窒化
膜の膜厚は100nmである。この結果、例えば0.3
μmの寸法で溝を開口しても、この側壁窒化膜(8)に
よって、自己整合的に0.1μm程度のチャネル方向平
面寸法が実現できる。さらに、この窒化膜をマスクにし
て、露出したシリコン基板を、図29に示したように掘
り下げる。本実施例では、0.3μm掘った。
After removing the organic film (22) used as a mask, a nitride film (8) is deposited again, and the entire surface of this nitride film is etched by a known anisotropic etching method, as shown in FIG. In addition, the nitride film remains only on the side wall. The film thickness of the deposited nitride film is 100 nm. As a result, for example, 0.3
Even if the groove is opened with a dimension of .mu.m, the sidewall nitride film (8) can realize a planar dimension in the channel direction of about 0.1 .mu.m in a self-aligned manner. Further, using this nitride film as a mask, the exposed silicon substrate is dug down as shown in FIG. In this example, 0.3 μm was dug.

【0034】上記のドライエッチングに伴う基板の汚染
や損傷を、洗浄および犠牲酸化等の方法で除去した後
に、図30に示したように、溝の表面にゲート酸化膜
(10)を、公知の熱酸化法で成長させる。酸化温度は
800℃であり、酸化雰囲気は酸素と水蒸気の混合雰囲
気である。ゲート酸化膜の膜厚は5〜10nmである。
この上に、ゲート電極(11)を公知の気層成長法で堆
積する。本実施例では、溝が微細であることを考慮し
て、不純物を含んだ多結晶シリコンを堆積させる、ドー
プトポリシリコン堆積法を用いた。膜厚は100nmで
ある。一般的には多結晶シリコンが用いられるが、ゲー
ト電極として、実施例1でも述べたように、タングステ
ンなどの高融点金属や、シリサイドなどの合金膜を用い
ることも可能である。そして、このような低抵抗金属を
ゲート電極に用いると、ゲート電極抵抗が下がるため
に、後述するような、金属配線(19)は不要になる。
このゲート電極の上に、酸化膜(12)を100nm堆
積する。この酸化膜は、ゲート電極を絶縁するばかりで
なく、ゲート電極(11)を加工するためのマスクとし
ても使われる。この加工の結果、図30の構造が得られ
る。
After the contamination and damage of the substrate due to the above dry etching are removed by a method such as cleaning and sacrificial oxidation, a gate oxide film (10) is formed on the surface of the groove as shown in FIG. Grow by thermal oxidation method. The oxidation temperature is 800 ° C., and the oxidizing atmosphere is a mixed atmosphere of oxygen and water vapor. The thickness of the gate oxide film is 5 to 10 nm.
A gate electrode (11) is deposited thereon by a known vapor deposition method. In this embodiment, the doped polysilicon deposition method is used in which polycrystalline silicon containing impurities is deposited in consideration of the fine grooves. The film thickness is 100 nm. Generally, polycrystalline silicon is used, but as described in the first embodiment, a refractory metal such as tungsten or an alloy film such as silicide can be used as the gate electrode. When such a low resistance metal is used for the gate electrode, the resistance of the gate electrode is lowered, and thus the metal wiring (19) as described later is unnecessary.
An oxide film (12) is deposited to 100 nm on this gate electrode. This oxide film not only insulates the gate electrode, but is also used as a mask for processing the gate electrode (11). As a result of this processing, the structure shown in FIG. 30 is obtained.

【0035】さらに、図31のように、酸化膜(13)
を堆積して、これを、公知の異方性エッチ法で全面エッ
チすると、ゲート電極の側壁にのみ酸化膜(13)が残
り、これと、ゲート電極上部の酸化膜(12)とで、ゲ
ート電極(11)が完全に、かつ自己整合的に絶縁され
る。
Further, as shown in FIG. 31, an oxide film (13)
Is deposited and the entire surface is etched by a known anisotropic etching method, the oxide film (13) remains only on the side wall of the gate electrode, and this and the oxide film (12) on the gate electrode form a gate. The electrode (11) is completely and self-alignedly insulated.

【0036】次に、図32に示したように、データ線コ
ンタクト部や、トランジスタの拡散層と、トレンチキャ
パシタ内部の対向電極を接続するするためのコンタクト
孔を開口する。このコンタクトの開口に際しては、ゲー
ト電極(11)を覆う酸化膜(12,13)をマスクに
して、まず、その下の窒化膜(7)をエッチングする。
酸化膜と窒化膜との間には、ドライエッチに際して選択
比を確保できるために、窒化膜が優先的にエッチングさ
れる条件にすると、酸化膜の膜厚を減らすことなく、窒
化膜の加工が可能である。また、この窒化膜(7)の下
にある酸化膜(3)もエッチングしなければならない
が、これは、ゲート電極上の酸化膜(12)に比べて薄
くなっているので、これの加工の際、ゲート電極が露出
するようなことは起こらない。加工に際して、選択比の
違いを利用するだけでなく、有機膜をマスクにすること
は言うまでもない。
Then, as shown in FIG. 32, a contact hole for connecting the data line contact portion, the diffusion layer of the transistor and the counter electrode inside the trench capacitor is opened. At the time of opening the contact, the oxide film (12, 13) covering the gate electrode (11) is used as a mask and the nitride film (7) thereunder is first etched.
Since a selection ratio can be secured during dry etching between the oxide film and the nitride film, under the condition that the nitride film is preferentially etched, the nitride film can be processed without reducing the film thickness of the oxide film. It is possible. Further, the oxide film (3) under the nitride film (7) must also be etched, but since this is thinner than the oxide film (12) on the gate electrode, it is difficult to process it. At this time, the gate electrode is not exposed. It goes without saying that, in processing, not only the difference in the selection ratio is used, but also the organic film is used as a mask.

【0037】次に、図33に示したように、コンタクト
孔の中に、多結晶シリコンを埋め込んで、中間導電層で
あるパッド(14)を形成する。このパッド(14)
は、トレンチキャパシタ内部の対向電極(6)と、拡散
層(15)を接続する導電層であり、かつ、後述するよ
うに、データ線と拡散層を接続する導電層でもある。ま
た、拡散層(15)は、このパッドからの不純物拡散で
形成する。
Next, as shown in FIG. 33, polycrystalline silicon is embedded in the contact hole to form a pad (14) which is an intermediate conductive layer. This pad (14)
Is a conductive layer that connects the counter electrode (6) inside the trench capacitor and the diffusion layer (15), and also a conductive layer that connects the data line and the diffusion layer, as described later. The diffusion layer (15) is formed by diffusing impurities from this pad.

【0038】次に、図34に示したように、表面全体に
層間絶縁用の酸化膜(16)を堆積し、これを平坦化す
る。本実施例では、ボロンと燐を高濃度で含む酸化膜を
堆積させ、これを850℃程度で流動化させるという方
法で平坦化させた。さらに、同図中に示したように、デ
ータ線用コンタクトを開口し、データ線(17)を形成
する。データ線の材料としては、タングステンを用い
た。
Next, as shown in FIG. 34, an oxide film (16) for interlayer insulation is deposited on the entire surface and flattened. In this embodiment, an oxide film containing high concentrations of boron and phosphorus is deposited and planarized by a method of fluidizing the oxide film at about 850 ° C. Further, as shown in the figure, the data line contact is opened to form the data line (17). Tungsten was used as the material of the data line.

【0039】最後に、図26に示したように、再び層間
絶縁膜(18)を堆積して平坦化し、その後、下地の導
電層とを接続するためのコンタクトを開口した後に、金
属配線(19)を形成する。配線には、アルミニューム
を主体とする積層膜を用いた。この金属配線(19)
は、ゲート電極(11)の抵抗を下げるために使われ、
ここでは図示されていない所で、ゲート電極に接続され
ている。前述したように、ゲート電極(11)に、低抵
抗金属を用いれば、この金属配線は不要になり、製造工
程数の削減ができる。
Finally, as shown in FIG. 26, an interlayer insulating film (18) is again deposited and planarized, and then a contact for connecting to an underlying conductive layer is opened, and then a metal wiring (19) is formed. ) Is formed. A laminated film mainly made of aluminum was used for the wiring. This metal wiring (19)
Is used to reduce the resistance of the gate electrode (11),
Here, it is connected to the gate electrode at a place not shown. As described above, if a low resistance metal is used for the gate electrode (11), this metal wiring becomes unnecessary and the number of manufacturing steps can be reduced.

【0040】以上述べてきた工程を経て、図3に示した
本発明の第3の実施例の半導体記憶装置が完成する。
Through the steps described above, the semiconductor memory device of the third embodiment of the present invention shown in FIG. 3 is completed.

【0041】次に、第4の実施例に関して、図4を用い
て説明する。本実施例では、積層容量型セルの場合につ
いて説明する。積層容量型セルは、前述した実施例と異
なり、電荷蓄積キャパシタは、半導体基板上に形成す
る。これは、1Mビットメモリまで採用された、プレー
ナ型セルと本質的な構造は同じなため、作りやすいとい
う特徴がある。そのため、16Mビット程度まで、この
構造を採用したメーカーが多い。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a case of a laminated capacitive cell will be described. Unlike the above-described embodiment, the stacked capacitance type cell has the charge storage capacitor formed on the semiconductor substrate. This has the characteristic that it is easy to make because it has the same essential structure as the planar type cell adopted up to 1 Mbit memory. Therefore, many manufacturers have adopted this structure up to about 16 Mbits.

【0042】この構造の特徴は、電荷蓄積キャパシタ
(4、5、6)が、ワード電極(11)の上にまで延在
している点である。この結果、単純なプレーナ構造と比
較して、蓄積容量を増加させることができる。
The feature of this structure is that the charge storage capacitors (4, 5, 6) extend to above the word electrode (11). As a result, the storage capacitance can be increased as compared with a simple planar structure.

【0043】本実施例では、この積層容量型セルに、本
発明の溝型ゲート半導体装置を適用している。本実施例
の作成法は後述するが、本質的には、前述したトレンチ
セルの場合と同じであり、基板上の絶縁膜(7)と、そ
の側壁絶縁膜(8)をマスクとして基板(1)に溝
(9)を掘る。図4に記述した番号は、図3と対応して
いる。ここで、23は酸化膜である。
In this embodiment, the grooved gate semiconductor device of the present invention is applied to this laminated capacitance type cell. The fabrication method of this embodiment will be described later, but it is essentially the same as the case of the trench cell described above, and the insulating film (7) on the substrate and the sidewall insulating film (8) thereof are used as a mask to form the substrate (1 ) To dig a groove (9). The numbers described in FIG. 4 correspond to those in FIG. Here, 23 is an oxide film.

【0044】図4に示した実施例による半導体記憶装置
の平面図を示したのが、図10である。ここでも、実施
例3と同様に、折り返しデータ線方式のメモリセルを示
した。30は活性領域を決めるパターンである。これ
で、活性領域及び素子間分離領域を決め、この上に、絶
縁膜を堆積して、これを、33のパターンで、ワード電
極(34)に平行なパターンに分離する。上述の実施例
3では、チャネルとなる領域のみを露出させる開口部パ
ターンであったが、これは、プレート電極を露出させな
いための工夫であり、本実施例ではこのような周期的な
パターンにしたほうが、位相シフト法による微細パター
ンの形成にも都合が良い。35は蓄積容量部、36はデ
ータ線コンタクトである。
FIG. 10 shows a plan view of the semiconductor memory device according to the embodiment shown in FIG. Here, as in the third embodiment, the folded data line type memory cell is shown. Reference numeral 30 is a pattern that determines the active region. With this, an active region and an element isolation region are determined, and an insulating film is deposited on the active region and the element isolation region, and this is separated into 33 patterns in a pattern parallel to the word electrode (34). In the above-described third embodiment, the opening pattern that exposes only the region to be the channel is used, but this is a device for not exposing the plate electrode, and in this embodiment, such a periodic pattern is used. This is more convenient for forming a fine pattern by the phase shift method. Reference numeral 35 is a storage capacitor portion, and 36 is a data line contact.

【0045】次に、図36以降を用いて、第4の実施例
による半導体記憶装置の作成方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.

【0046】まず、半導体基板(1)に各素子を電気的
に分離するための素子間分離酸化膜(2)を形成する。
ここでも、第3の実施例と同様に、基板に溝を掘り、こ
れを埋め戻す公知のトレンチ素子分離法を用いた。酸化
膜(2)の膜厚は0.5μmである。
First, an element isolation oxide film (2) for electrically isolating each element is formed on a semiconductor substrate (1).
Here, as in the case of the third embodiment, a well-known trench element isolation method is used in which a groove is formed in the substrate and the groove is filled back. The thickness of the oxide film (2) is 0.5 μm.

【0047】次に、図37に示したように、基板の表面
に絶縁膜(7)を、公知の気層成長法で堆積する。膜厚
は0.1μmであり、また、第3の実施例と同様に窒化
膜を用いた。
Next, as shown in FIG. 37, an insulating film (7) is deposited on the surface of the substrate by a known vapor deposition method. The film thickness was 0.1 μm, and a nitride film was used as in the third embodiment.

【0048】この上に有機膜(22)を塗布し、これを
リソグラフィ技術を用いて、図38に示したように開口
部を形成する。そして、この有機膜をマスクにして、そ
の下の窒化膜(7)をドライエッチして基板を露出させ
る。この際、図10に示したように、ワード電極(3
4)に平行なパターン(33)を用いて、開口部を設け
る。
An organic film (22) is applied on this, and an opening is formed on this by using a lithographic technique as shown in FIG. Then, using this organic film as a mask, the underlying nitride film (7) is dry-etched to expose the substrate. At this time, as shown in FIG.
The openings are provided using a pattern (33) parallel to 4).

【0049】さらに、この有機膜を除去し、表面を洗浄
した後に、再び窒化膜(8)を堆積して、これを公知の
異方性ドライエッチ法で全面エッチすると、図39に示
したように、窒化膜(7)の側壁にのみ上記の窒化膜が
残り、側壁窒化膜(8)が形成される。これによってリ
ソグラフィで決まる寸法よりさらに小さな開口部を、自
己整合で作ることができる。
Further, after removing the organic film and cleaning the surface, a nitride film (8) is deposited again and the entire surface is etched by a known anisotropic dry etching method, as shown in FIG. Then, the above-mentioned nitride film remains only on the side wall of the nitride film (7), and the side wall nitride film (8) is formed. This allows the openings to be self-aligned and smaller than the dimensions determined by lithography.

【0050】さらに、この窒化膜(8、9)をマスクに
して、図40に示したように、基板に溝(9)を掘る。
掘った深さは、0.3μmである。
Further, using the nitride films (8, 9) as a mask, trenches (9) are dug in the substrate as shown in FIG.
The dug depth is 0.3 μm.

【0051】上記のドライエッチによる基板の損傷や汚
染を、洗浄及び犠牲酸化で除去した後に、図41に示し
たように、溝の周辺にゲート酸化膜を成長させる。ゲー
ト酸化膜の成長方法および、その膜厚は前述した通りで
ある。
After removing damage and contamination of the substrate due to the above dry etching by cleaning and sacrificial oxidation, as shown in FIG. 41, a gate oxide film is grown around the groove. The method of growing the gate oxide film and the film thickness thereof are as described above.

【0052】次に、図42のように、不純物を含む多結
晶シリコン、もしくはタングステンなどを、ワード電極
(11)として堆積する。さらに、この上に、酸化膜
(12)を堆積し、上述したように、まず、酸化膜をゲ
ート電極パターンに加工し、これをマスクにして、下地
のワード電極(11)を加工する。
Next, as shown in FIG. 42, polycrystalline silicon containing impurities, tungsten or the like is deposited as a word electrode (11). Further, an oxide film (12) is deposited on this, and as described above, the oxide film is first processed into a gate electrode pattern, and this is used as a mask to process the underlying word electrode (11).

【0053】次に、基板全面に酸化膜(100nm)を
堆積して、これを異方性ドライエッチで全面エッチする
と、図43に示したように、側壁酸化膜(13)が形成
される。さらに、このワード電極(11)を被う酸化膜
(12、13)と基板を被う窒化膜(7)の選択比を利
用して、窒化膜(7)に孔を開ける。この際、前述した
ように、有機膜のマスクパターンを形成するが、ここで
は省略してある。
Next, an oxide film (100 nm) is deposited on the entire surface of the substrate, and the entire surface is etched by anisotropic dry etching to form a sidewall oxide film (13) as shown in FIG. Further, a hole is opened in the nitride film (7) by utilizing the selection ratio of the oxide film (12, 13) covering the word electrode (11) and the nitride film (7) covering the substrate. At this time, although the mask pattern of the organic film is formed as described above, it is omitted here.

【0054】さらに、この基板表面に酸化膜(23)
(50nm)を堆積して、基板の一部のみを、図44に
示したように露出させる。この酸化膜は、後述するよう
に、蓄積容量を形成する際に、ワード電極(11)で挾
まれた、データ線コンタクト領域を保護する役目があ
る。
Further, an oxide film (23) is formed on the surface of this substrate.
(50 nm) is deposited to expose only part of the substrate as shown in FIG. As will be described later, this oxide film has a function of protecting the data line contact region sandwiched by the word electrodes (11) when forming the storage capacitor.

【0055】この上に、不純物を含む多結晶シリコン
(6)を堆積して、これを、図45に示したように、蓄
積電極のパターンに加工する。積層容量型セルでは、こ
の蓄積容量部の表面積が蓄積電荷量を決定する。本実施
例では、0.3μmの多結晶シリコンを堆積させた。
Polycrystalline silicon (6) containing impurities is deposited on this, and this is processed into a pattern of storage electrodes as shown in FIG. In the stacked capacitance type cell, the surface area of the storage capacitor portion determines the amount of stored charge. In this example, 0.3 μm of polycrystalline silicon was deposited.

【0056】次に、図46に示したように、この蓄積電
極(6)の表面にキャパシタ絶縁膜(5)を形成する。
このキャパシタ絶縁膜としては、実施例3で示した酸化
膜と窒化膜の積層膜以外に、五酸化タンタルなどの高誘
率体膜などが使える。その理由は、トレンチ型のセルと
異なり、キャパシタ絶縁膜形成後に高温の熱処理がない
ためである。このキャパシタ絶縁膜(5)の上に、プレ
ート電極(4)を形成し、ワード線(11)で囲まれ
た、データ線コンタクト領域を開口するように加工す
る。このプレート電極(4)には、多結晶シリコン以外
にもタングステンなどが使用できる。
Next, as shown in FIG. 46, a capacitor insulating film (5) is formed on the surface of the storage electrode (6).
As the capacitor insulating film, a high dielectric constant film such as tantalum pentoxide can be used in addition to the laminated film of the oxide film and the nitride film shown in the third embodiment. The reason is that, unlike the trench type cell, there is no high temperature heat treatment after the formation of the capacitor insulating film. A plate electrode (4) is formed on the capacitor insulating film (5) and processed to open a data line contact region surrounded by a word line (11). For this plate electrode (4), tungsten or the like can be used in addition to polycrystalline silicon.

【0057】この後、図47のように、基板全面を層間
絶縁膜(16)で被い、平坦化し、これにデータ線コン
タクトを開口して、データ線(17)を形成する。本実
施例ではタングステンを用いた。膜厚は0.2μm程度
である。
Thereafter, as shown in FIG. 47, the entire surface of the substrate is covered with an interlayer insulating film (16) and planarized, and a data line contact is opened in this to form a data line (17). Tungsten is used in this embodiment. The film thickness is about 0.2 μm.

【0058】最後に、図48のように、再び層間絶縁膜
(18)を形成し、金属配線(19)を作り、図4に示
した本発明の第4の実施例の半導体記憶装置が完成す
る。前述したように、ゲート電極(11)に低抵抗金属
を用いた場合には、この金属配線(19)は省略でき
る。
Finally, as shown in FIG. 48, the interlayer insulating film (18) is formed again, the metal wiring (19) is formed, and the semiconductor memory device of the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is completed. To do. As described above, when a low resistance metal is used for the gate electrode (11), the metal wiring (19) can be omitted.

【0059】ところで、上述した第4の実施例では、最
も構造が単純な積層容量型セルに関して述べた。しか
し、この構造のセルでは、セル面積の縮小に伴う蓄積電
荷量の減少に対処するのが難しい。この理由は、プレー
ト電極の開口部を通してデータ線が基板に接触するとい
う構造に起因しており、このプレート電極開口部が、蓄
積電極の面積を制限するためである。
By the way, in the above-mentioned fourth embodiment, the laminated capacitance type cell having the simplest structure has been described. However, in the cell having this structure, it is difficult to deal with the decrease in the amount of accumulated charges as the cell area is reduced. The reason for this is that the data line contacts the substrate through the opening of the plate electrode, and the plate electrode opening limits the area of the storage electrode.

【0060】この問題を解決できる可能性があるのが、
図5に示した本発明の第5の実施例である。本半導体記
憶装置では、積層容量セルではあるが、データ線(1
7)は、蓄積容量部(4、5、6)の下にあるのが特徴
である。このために、プレート電極(4)に開口部はい
らなくなり、蓄積容量下部電極(6)を、最小加工寸法
で決まる最小のスペースで配置することができる。この
結果、前述した積層容量型セルに比べて、約1.5倍の
蓄積電荷量を得ることができる。
There is a possibility that this problem can be solved.
6 is a fifth embodiment of the present invention shown in FIG. In this semiconductor memory device, the data line (1
7) is characterized in that it is below the storage capacitor section (4, 5, 6). Therefore, the plate electrode (4) does not need an opening, and the storage capacitor lower electrode (6) can be arranged in the minimum space determined by the minimum processing size. As a result, it is possible to obtain about 1.5 times the accumulated charge amount as compared with the above-mentioned stacked capacitive cell.

【0061】この実施例の半導体記憶装置の平面図を示
したのが図11である。このレイアウトの特徴は、活性
領域(30)を形成するパターンが、ワード電極(3
4)やデータ線(省略してある)に対して傾いている点
である。これは、蓄積容量をデータ線形成の後に行うた
め、ワード線とデータ線の間隙を通して、基板に達する
コンタクト孔を開口するスペースを確保するためであ
る。このレイアウトでも、基板に溝を掘るためのパター
ン(33)は、ワード電極(34)に平行なパターンと
なっている。ここで、37は蓄積容量部コンタクト、3
8は蓄積容量である。前述したように、この蓄積容量パ
ターン(38)は、最小加工寸法で、最密に配置されて
いる。
FIG. 11 shows a plan view of the semiconductor memory device of this embodiment. The feature of this layout is that the pattern forming the active region (30) is different from that of the word electrode (3).
4) and the point which is inclined with respect to the data line (omitted). This is to secure the space for opening the contact hole reaching the substrate through the gap between the word line and the data line because the storage capacitance is performed after the formation of the data line. Also in this layout, the pattern (33) for digging a groove in the substrate is a pattern parallel to the word electrode (34). Here, 37 is a storage capacitor contact, 3
Reference numeral 8 is a storage capacity. As described above, the storage capacitor patterns (38) are arranged in the closest arrangement with the minimum processing size.

【0062】次に、図49以下を用いて、本発明の半導
体記憶装置の作成方法を説明する。なお、本発明の構造
は、第4の実施例に示した積層容量セルと本質的には同
じであるので、本実施例では、堆積する膜の材質、その
厚さ等は省略する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the structure of the present invention is essentially the same as that of the laminated capacitance cell shown in the fourth embodiment, the material of the film to be deposited, its thickness, etc. are omitted in this embodiment.

【0063】まず、図49に示したように、基板に素子
間分離酸化膜(2)を形成する。この上に、窒化膜
(7)を堆積して(図50)、図51に示したように、
有機膜(22)をマスクにして、この窒化膜(7)を加
工し、基板を露出させる。この窒化膜(7)の上に再び
窒化膜(8)を堆積して、異方性エッチングを行い、図
52のように、側壁窒化膜(8)を形成する。この窒化
膜(7)をマスクにして、図53のように、基板を掘り
下げてチャネルとなる溝を形成する。そして、図54に
示したように、溝の周辺にゲート酸化膜(10)を成長
する。そして、ゲート電極(11)、およびその上の酸
化膜(12)を堆積して、この酸化膜をマスクにゲート
電極を加工する(図55)。その後、ゲート電極の側壁
に側壁酸化膜(13)を形成して、ゲート電極を自己整
合で絶縁する(図56)。
First, as shown in FIG. 49, an element isolation oxide film (2) is formed on a substrate. A nitride film (7) is deposited on this (FIG. 50), and as shown in FIG.
Using the organic film (22) as a mask, the nitride film (7) is processed to expose the substrate. A nitride film (8) is again deposited on this nitride film (7) and anisotropically etched to form a sidewall nitride film (8) as shown in FIG. Using this nitride film (7) as a mask, the substrate is dug down to form a groove serving as a channel, as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 54, a gate oxide film (10) is grown around the groove. Then, the gate electrode (11) and the oxide film (12) thereon are deposited, and the gate electrode is processed by using this oxide film as a mask (FIG. 55). After that, a sidewall oxide film (13) is formed on the sidewall of the gate electrode to insulate the gate electrode in a self-aligned manner (FIG. 56).

【0064】これからの工程が、第4の実施例の半導体
記憶装置とは異なってくる。まず、基板全面に酸化膜
(23)を堆積する(図57)。ここでは、ワード電極
で挾まれたビット線コンタクト部の酸化膜(23)を除
去して、基板を露出させる。次に、図58に示したよう
に、データ線となる電極(17)を堆積して、その上に
酸化膜(12)を形成する。このデータ線の形成前に、
ワード線による凹凸をなくすために、いわゆる平坦化の
処理を行うが、ここでは省略してある。データ線にはシ
リサイド配線を用いた。さらに、図59に示したよう
に、データ線(17)の側壁を側壁酸化膜(13)で被
って、データ線を絶縁する。この際、蓄積容量が基板と
接する部分が開口する。また、データ線からの不純物拡
散で、トランジスタの一方の拡散層(15)を形成す
る。そして、図60に示したように、蓄積容量の下部電
極(6)を、多結晶シリコンで作る。蓄積電極(6)
は、ワード線及びビット線の上に形成される。この後、
キャパシタ絶縁膜(59)、プレート電極(4)を形成
して、図61の構造を作る。プレート電極には開口部は
ないため、前述したように、蓄積電極(6)を最大限大
きくレイアウトすることができる。最後に、図62に示
したように、層間絶縁膜(18)、金属配線(19)を
形成して、本発明の第5の実施例の半導体記憶装置を完
成する。
The subsequent steps are different from those of the semiconductor memory device of the fourth embodiment. First, an oxide film (23) is deposited on the entire surface of the substrate (FIG. 57). Here, the oxide film (23) in the bit line contact portion sandwiched by the word electrodes is removed to expose the substrate. Next, as shown in FIG. 58, an electrode (17) to be a data line is deposited and an oxide film (12) is formed thereon. Before forming this data line,
A so-called flattening process is performed to eliminate the unevenness due to the word lines, but it is omitted here. A silicide wiring was used for the data line. Further, as shown in FIG. 59, the sidewall of the data line (17) is covered with the sidewall oxide film (13) to insulate the data line. At this time, a portion where the storage capacitor is in contact with the substrate is opened. Further, one diffusion layer (15) of the transistor is formed by impurity diffusion from the data line. Then, as shown in FIG. 60, the lower electrode (6) of the storage capacitor is made of polycrystalline silicon. Storage electrode (6)
Are formed on word lines and bit lines. After this,
A capacitor insulating film (59) and a plate electrode (4) are formed to form the structure shown in FIG. Since the plate electrode has no opening, the storage electrode (6) can be laid out as large as possible, as described above. Finally, as shown in FIG. 62, the interlayer insulating film (18) and the metal wiring (19) are formed to complete the semiconductor memory device of the fifth embodiment of the present invention.

【0065】本発明の半導体装置を有する半導体記憶装
置は、ダイナミックランダムアクセスメモリに限らず、
あらゆる種類の半導体装置に適用可能である。その例
を、図4に示したスタティックランダムアクセスメモリ
の例で説明する。この半導体記憶装置は、図12の回路
図に示したように、P型MOSFET(Metal O
xide Semiconductor Field
EffectTransistor)(111)とN型
MOSFET(110)からなる2組の半導体装置のゲ
ート入力端子をたすき掛けにし、出力端子に信号伝達用
のN型MOSFET(109)を接続し、いわゆる、フ
リップフロップ回路を構成したものである。これによっ
て、電源からの電荷の供給があるかぎり、記憶を保持す
ることが可能である。この点が、一定時間毎に、リフレ
ッシュ動作をしなければならないダイナミック型との大
きな違いであり、消費電力を少なくすることができる。
しかしながら、FETを6個必要とするために、セル面
積が大きくなる欠点がある。 このスタティックランダ
ムアクセスメモリにおいても、FETのゲート長が小さ
くなって、短チャネル効果が顕著になると、非導通でな
ければならないFETが導通状態になり、記憶を保持す
ることができなくなる。この問題に対しても、本発明の
半導体装置が有効な解決策となる。図6で、101は伝
達用トランジスタであり、図12の109のトランジス
タに対応する。また、102は、駆動用のトランジスタ
で、平面図の110のトランジスタに対応する。
The semiconductor memory device having the semiconductor device of the present invention is not limited to the dynamic random access memory,
It is applicable to all kinds of semiconductor devices. An example thereof will be described using the example of the static random access memory shown in FIG. As shown in the circuit diagram of FIG. 12, this semiconductor memory device has a P-type MOSFET (Metal O
xide Semiconductor Field
A so-called flip-flop circuit in which the gate input terminals of two sets of semiconductor devices each consisting of an Effect Transistor (111) and an N-type MOSFET (110) are used as a trap, and an N-type MOSFET (109) for signal transmission is connected to the output terminal. Is configured. This allows the memory to be retained as long as the charge is supplied from the power source. This is a big difference from the dynamic type in which the refresh operation must be performed at regular intervals, and the power consumption can be reduced.
However, there is a drawback that the cell area becomes large because six FETs are required. Also in this static random access memory, when the gate length of the FET becomes small and the short channel effect becomes remarkable, the FET that must be non-conductive becomes conductive, and it becomes impossible to retain the memory. The semiconductor device of the present invention is also an effective solution to this problem. In FIG. 6, 101 is a transmission transistor and corresponds to the transistor 109 in FIG. Reference numeral 102 denotes a driving transistor, which corresponds to the transistor 110 in the plan view.

【0066】この実施例では、P型MOSFETとし
て、積み上げた多結晶シリコンを基板とするMOSFE
Tを用いている。104はP型MOSFETのゲート電
極であり、ゲート酸化膜(105)を介して、基板とな
る多結晶シリコン膜(106)が堆積してある。このゲ
ート電極(104)は、中間導電層(14)を介して基
板に接触している。この図で、103は接地用電極、1
07は層間絶縁膜、108は配線である。
In this embodiment, as a P-type MOSFET, a MOSFE having stacked polycrystalline silicon as a substrate is used.
T is used. Reference numeral 104 denotes a gate electrode of a P-type MOSFET, and a polycrystalline silicon film (106) serving as a substrate is deposited via a gate oxide film (105). The gate electrode (104) is in contact with the substrate via the intermediate conductive layer (14). In this figure, 103 is a ground electrode, 1
Reference numeral 07 is an interlayer insulating film, and 108 is a wiring.

【0067】この半導体記憶装置の平面図の一部を示し
たのが、図13である。ここでは、活性領域(112)
と、ワード電極(115)、および溝型チャネルのマス
クのみを示した。このように、溝型チャネルのマスクを
配置することで、スタティック型の半導体記憶装置に、
本発明の半導体装置を適用することができる。
FIG. 13 shows a part of a plan view of this semiconductor memory device. Here, the active area (112)
, And only the word electrode (115) and the mask of the groove type channel are shown. By arranging the groove-type channel mask in this way, a static semiconductor memory device can be obtained.
The semiconductor device of the present invention can be applied.

【0068】次に、図63以降を用いて、第6の実施例
の半導体記憶装置の作成法を説明する。まず、図63に
示したように、半導体基板(1)に素子間分離酸化膜
(2)を形成する。素子間分離酸化膜はこれまでの実施
例と同じである。次に、同図中にあるように、予め拡散
層となる不純物領域(15)を、公知のイオン打ち込み
法で形成しておく。これまでの、実施例のように、多結
晶シリコンからの不純物拡散で形成しても問題のないこ
とは言うまでもない。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device of the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 63, an element isolation oxide film (2) is formed on a semiconductor substrate (1). The element isolation oxide film is the same as in the previous embodiments. Next, as shown in the figure, an impurity region (15) to be a diffusion layer is previously formed by a known ion implantation method. It goes without saying that there is no problem even if it is formed by impurity diffusion from polycrystalline silicon as in the above-described embodiments.

【0069】つぎに、図64のように、基板表面に窒化
膜(7)を堆積する。膜厚は、0.1μm程度である。
この窒化膜(7)の上に再び窒化膜(8)を堆積して、
異方性エッチ法により、図65に示したように、側壁窒
化膜(8)を形成する。そして、この窒化膜をマスクに
して、図66のように、基板にチャネルとなる溝(9)
を掘る。さらに、図67のように、溝の周辺に、ゲート
酸化膜(10)を成長させる。そして、これまでの実施
例と同じように、ゲート電極(101、102)、及び
その上の酸化膜(12)を堆積して、酸化膜(12)を
マスクにして、ゲート電極を加工する(図68)。つぎ
に、ゲート電極の周辺を酸化膜(13)で被い、ゲート
電極を絶縁する(図69)。
Next, as shown in FIG. 64, a nitride film (7) is deposited on the surface of the substrate. The film thickness is about 0.1 μm.
A nitride film (8) is deposited again on this nitride film (7),
As shown in FIG. 65, the sidewall nitride film (8) is formed by the anisotropic etching method. Then, using this nitride film as a mask, as shown in FIG. 66, a groove (9) to be a channel is formed in the substrate.
Dig in. Further, as shown in FIG. 67, a gate oxide film (10) is grown around the groove. Then, as in the above-described embodiments, the gate electrodes (101, 102) and the oxide film (12) thereon are deposited, and the gate electrode is processed using the oxide film (12) as a mask ( 68). Next, the periphery of the gate electrode is covered with an oxide film (13) to insulate the gate electrode (FIG. 69).

【0070】さらに、このゲート電極上の酸化膜(1
3、12)と、ここでは表示していない有機膜をマスク
にして、所望の場所の窒化膜(7)を除去して、基板を
露出させる(図70)。基板が露出した所に多結晶シリ
コン(14)を埋め込み、中間導電層を形成する(図7
1)。この中間導電層の上に、一部が接地用電極となる
多結晶シリコン(103)を堆積して、所望の形状に加
工する。この多結晶シリコン(103)の加工は、ゲー
ト電極上に形成した酸化膜の上で行い、このため、下の
中間導電層(14)と接触させたい所では、コンタクト
孔を開けておく必要がある(図72)。さらに、図73
に示したように、層間絶縁膜(18)で基板表面を被
い、一部の中間導電層(14)を露出させ、この上に、
積み上げP型MOSFETのゲート電極となる、多結晶
シリコン(104)を堆積して、所望の形状に加工す
る。さらに、この多結晶シリコンの上に、P型MOSF
ETのゲート酸化膜となる酸化膜(105)を形成し
て、さらに、積み上げFETの基板となるn型の多結晶
シリコン(106)を堆積する(図74)。この多結晶
シリコンには、p型の拡散層を形成するが、これには、
図には示していないマスクを用いて、不純物を打ち込
む。さらに、図75に示したように、層間絶縁膜(1
8)を形成して一層目の金属配線(19)を行い、最後
に、図76のように、2層目の層間膜(107)、配線
(108)を形成して、本発明の第6の実施例の半導体
記憶装置を完成する。
Further, the oxide film (1
3, 12) and the organic film not shown here are used as a mask to remove the nitride film (7) at a desired position to expose the substrate (FIG. 70). Polycrystalline silicon (14) is embedded in the exposed portion of the substrate to form an intermediate conductive layer (FIG. 7).
1). Polycrystalline silicon (103), a part of which serves as a ground electrode, is deposited on this intermediate conductive layer and processed into a desired shape. The processing of the polycrystalline silicon (103) is performed on the oxide film formed on the gate electrode. Therefore, it is necessary to open a contact hole where it is desired to make contact with the intermediate conductive layer (14) below. Yes (Fig. 72). Furthermore, FIG.
As shown in FIG. 6, the interlayer insulating film (18) covers the surface of the substrate to expose a part of the intermediate conductive layer (14).
Polycrystalline silicon (104), which will be the gate electrode of the stacked P-type MOSFET, is deposited and processed into a desired shape. Furthermore, P-type MOSF is formed on this polycrystalline silicon.
An oxide film (105) to be the gate oxide film of ET is formed, and n-type polycrystalline silicon (106) to be the substrate of the stacked FET is further deposited (FIG. 74). A p-type diffusion layer is formed on this polycrystalline silicon.
Impurities are implanted using a mask not shown. Further, as shown in FIG. 75, the interlayer insulating film (1
8) to form the first-layer metal wiring (19), and finally, as shown in FIG. 76, the second-layer interlayer film (107) and wiring (108) are formed to form the sixth embodiment of the present invention. The semiconductor memory device of the above embodiment is completed.

【0071】本発明の構造は、不揮発性メモリにも応用
可能である。図77は、従来の浮遊ゲート構造を持つ不
揮発性メモリの断面構造示したものである。ここで、1
は半導体基板、15は拡散層、116は基板と導電型が
等しい、高濃度層である。これによってドレイン端での
電界が集中し、効果的にホットキャリアが発生し、これ
がゲート酸化膜をトンネルすることで、浮遊ゲートであ
る電極(11)に電荷が蓄えられる。このような構造で
も、ゲート電極の面積が小さくなってくると、十分な電
荷量を蓄えられなくなるという問題がある。
The structure of the present invention can also be applied to a non-volatile memory. FIG. 77 shows a cross-sectional structure of a conventional nonvolatile memory having a floating gate structure. Where 1
Is a semiconductor substrate, 15 is a diffusion layer, and 116 is a high-concentration layer having the same conductivity type as the substrate. This concentrates the electric field at the drain end and effectively generates hot carriers, which tunnel through the gate oxide film, and the charges are stored in the electrode (11) which is the floating gate. Even with such a structure, when the area of the gate electrode becomes smaller, there is a problem that a sufficient amount of charge cannot be stored.

【0072】これに対して、図78に示したように、溝
型チャネルの中に浮遊ゲート(11)を設ける本発明の
構造では、微細なゲート長の素子でも、十分な電荷量を
確保できるので、上述したような問題は解決できる。ま
た、浮遊ゲート(11)と、基板の拡散層領域(15、
16)のオーバーラップを増やすことができるので、書
き込み電圧を低下できる可能性がある。
On the other hand, as shown in FIG. 78, in the structure of the present invention in which the floating gate (11) is provided in the groove type channel, a sufficient charge amount can be secured even with an element having a fine gate length. Therefore, the problems described above can be solved. In addition, the floating gate (11) and the diffusion layer region (15,
Since the overlap of 16) can be increased, there is a possibility that the write voltage can be lowered.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上幾つかの実施例を用いて説明してき
たように、本発明の溝型ゲートを有する半導体記憶装置
では、平面的な寸法を小さくしながら、短チャネル効果
やパンチスルー現象のまったく発生しないトランジスタ
を作ることができるために、電荷保持特性に優れたダイ
ナミックランダムアクセスメモリや、消費電力の少ない
スタティックランダムアクセスメモリを作ることができ
る。また、原理的には、平面寸法を0.05μm以下に
することも可能であり、これは、16ギガビットクラス
のメモリも可能であることを示している。
As described above with reference to some embodiments, in the semiconductor memory device having the trench type gate of the present invention, the short channel effect and the punch through phenomenon are suppressed while the planar size is reduced. Since a transistor that does not generate at all can be manufactured, a dynamic random access memory having excellent charge retention characteristics or a static random access memory with low power consumption can be manufactured. Further, in principle, the plane size can be set to 0.05 μm or less, which means that a 16 Gbit class memory is also possible.

【0074】[0074]

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

【図1】本発明の第1の実施例による半導体記憶装置。FIG. 1 is a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例による半導体記憶装置。FIG. 2 is a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置。FIG. 3 is a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置。FIG. 4 is a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置。FIG. 5 is a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置。FIG. 6 is a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】従来の溝型ゲートを有するトレンチキャパシタ
半導体記憶装置。
FIG. 7 is a conventional trench capacitor semiconductor memory device having a trench gate.

【図8】本発明の溝型ゲートMOSFETの短チャネル特性を
示す図。
FIG. 8 is a diagram showing short channel characteristics of the trench gate MOSFET of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例の半導体記憶装置の平面
図。
FIG. 9 is a plan view of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施例の半導体記憶装置の平
面図。
FIG. 10 is a plan view of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施例の半導体記憶装置の平
面図。
FIG. 11 is a plan view of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の回路図。
FIG. 12 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の平面図。
FIG. 13 is a plan view of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第1の実施例による半導体装置の作
製工程図。
FIG. 14 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第1の実施例による半導体装置の作
製工程図。
FIG. 15 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第1の実施例による半導体装置の作
製工程図。
FIG. 16 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第1の実施例による半導体装置の作
製工程図。
FIG. 17 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.

【図18】本発明の第1の実施例による半導体装置の作
製工程図。
FIG. 18 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第1の実施例による半導体装置の作
製工程図。
FIG. 19 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第1の実施例による半導体装置の作
製工程図。
FIG. 20 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第3の実施例による半導体装置の作
製工程図。
FIG. 21 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 22 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 23 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 24 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 25 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 26 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 27 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 28 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図29】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 29 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図30】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 30 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図31】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 31 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 32 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 33 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図34】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 34 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図35】本発明の第3の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 35 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図36】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 36 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図37】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 37 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図38】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 38 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図39】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 39 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図40】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 40 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図41】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 41 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図42】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 42 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図43】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 43 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図44】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 44 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図45】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 45 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図46】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 46 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図47】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 47 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図48】本発明の第4の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 48 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図49】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 49 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図50】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 50 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図51】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 51 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図52】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 52 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図53】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 53 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図54】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 54 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図55】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 55 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図56】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 56 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図57】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 57 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図58】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 58 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図59】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 59 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図60】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 60 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図61】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 61 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図62】本発明の第5の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 62 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図63】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 63 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図64】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 64 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図65】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 65 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図66】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 66 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図67】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 67 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図68】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 68 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図69】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 69 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図70】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 70 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図71】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 71 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図72】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 72 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図73】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 73 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図74】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 74 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図75】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 75 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図76】本発明の第6の実施例による半導体記憶装置
の作製工程図。
FIG. 76 is a manufacturing process diagram of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図77】従来のトランジスタ構造を用いた不揮発性メ
モリ。
FIG. 77 is a nonvolatile memory using a conventional transistor structure.

【図78】本発明のトランジスタ構造を用いた不揮発性
メモリ。
FIG. 78 is a nonvolatile memory using the transistor structure of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−半導体基板、2−素子分離酸化膜、3−トレンチ側
壁酸化膜、4−プレート電極、5−蓄積容量絶縁膜、6
−蓄積容量対向電極、7−溝型ゲート形成用絶縁膜、8
−溝型ゲート形成用絶縁膜の側壁絶縁膜、9−溝型チャ
ネル領域、10−ゲート酸化膜、11−ゲート電極、1
2−ゲート電極上絶縁膜、13−ゲート電極側壁絶縁
膜、14−パッド電極、15−拡散層、16−層間絶縁
膜、17−データ線、18−層間絶縁膜、19−配線、
21−トレンチ孔、22−有機膜、23−層間絶縁膜、
30−トランジスタの活性領域、31−トレンチ、32
−プレート電極、33−溝型ゲート形成パターン、34
−ワード電極、35−パッド電極、36−データ線コン
タクト、37−蓄積容量コンタクト、38−蓄積容量、
101−伝達用トランジスタ、102−駆動用トランジ
スタ、103−接地用電極、104−積層P型トランジ
スタのゲート電極、105−積層P型トランジスタのゲ
ート絶縁膜、106−積層P型トランジスタのチャネル
となる導電層、107−層間絶縁膜、108−配線、1
09−伝達用トランジスタの回路記号、110−駆動用
トランジスタの回路記号、111−積層P型トランジス
タの回路記号、121−第1導電体の半導体領域、12
2−第2導電体の半導体領域。
1-semiconductor substrate, 2-element isolation oxide film, 3-trench sidewall oxide film, 4-plate electrode, 5-storage capacitor insulating film, 6
-Storage capacitor counter electrode, 7-Groove type gate forming insulating film, 8
-Sidewall insulating film of trench type gate forming insulating film, 9-Groove type channel region, 10-Gate oxide film, 11-Gate electrode, 1
2-gate electrode insulating film, 13-gate electrode sidewall insulating film, 14-pad electrode, 15-diffusion layer, 16-interlayer insulating film, 17-data line, 18-interlayer insulating film, 19-wiring,
21-trench hole, 22-organic film, 23-interlayer insulating film
30-active area of transistor, 31-trench, 32
-Plate electrode, 33-groove type gate forming pattern, 34
-Word electrode, 35-Pad electrode, 36-Data line contact, 37-Storage capacitor contact, 38-Storage capacitor,
101-Transmission transistor, 102-Driving transistor, 103-Grounding electrode, 104-Layered P-type transistor gate electrode, 105-Layered P-type transistor gate insulating film, 106-Layered P-type transistor channel conductivity Layer, 107-interlayer insulating film, 108-wiring, 1
09-circuit symbol of transmission transistor, 110-circuit symbol of driving transistor, 111-circuit symbol of laminated P-type transistor, 121-semiconductor region of first conductor, 12
2-Semiconductor region of the second conductor.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】素子間分離領域を持つ第1導電型の半導体
基板に、ある間隔で形成された第2導電型の半導体領域
があり、該半導体基板と絶縁膜を介して接触しているゲ
ート電極に電圧を印加することによって、該第2導電型
の半導体領域間に流れる電流を制御する、MOS(Meta
l Oxide Semiconductor)型の半導体装置において、該半
導体装置のチャネルであり、電荷の移動を制御する活性
化領域の一部は、該半導体装置が形成される半導体基板
に掘った溝の側壁に形成され、かつ、該溝の底面から該
半導体装置の拡散層までの距離は、該溝のチャネル方向
の平面寸法より長いことを特徴とする半導体装置。
1. A gate of a first conductivity type semiconductor substrate having an element isolation region, second conductivity type semiconductor regions formed at a certain interval, and being in contact with the semiconductor substrate via an insulating film. By applying a voltage to the electrodes, a current flowing between the semiconductor regions of the second conductivity type is controlled.
l Oxide Semiconductor) type semiconductor device, a part of an activation region which is a channel of the semiconductor device and which controls charge transfer is formed on a sidewall of a groove dug in a semiconductor substrate in which the semiconductor device is formed. The semiconductor device is characterized in that the distance from the bottom surface of the groove to the diffusion layer of the semiconductor device is longer than the planar dimension of the groove in the channel direction.
【請求項2】該第2導電型の半導体領域の一部は、該第
1導電型の半導体基板の表面に形成されていることを特
徴とする、請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a part of the second-conductivity-type semiconductor region is formed on the surface of the first-conductivity-type semiconductor substrate.
【請求項3】同一基板上の導電型の異なる領域に、請求
項1記載の半導体装置が形成されている、相補型の半導
体装置。
3. A complementary semiconductor device in which the semiconductor device according to claim 1 is formed in regions of different conductivity types on the same substrate.
【請求項4】請求項1記載の半導体装置を複数個組み合
せた半導体記憶装置、もしくは、請求項1記載の半導体
装置と電荷蓄積用キャパシタとの組み合せからなる半導
体記憶装置。
4. A semiconductor memory device comprising a combination of a plurality of semiconductor devices according to claim 1, or a semiconductor memory device comprising a combination of the semiconductor device according to claim 1 and a charge storage capacitor.
【請求項5】該半導体基板の表面には絶縁膜が存在し、
該絶縁膜の開口部及び、該開口部に自己整合的に形成し
た側壁絶縁膜を通して該基板に該溝が掘られており、該
半導体装置のゲート電極の一部は、該絶縁膜および該側
壁絶縁膜の上に形成されていることを特徴とする、特許
請求範囲第1項、第2項記載の半導体装置、及び、特許
請求範囲第3項記載の半導体記憶装置。
5. An insulating film is present on the surface of the semiconductor substrate,
The trench is formed in the substrate through the opening of the insulating film and the sidewall insulating film formed in the opening in a self-aligned manner, and a part of the gate electrode of the semiconductor device includes the insulating film and the sidewall. The semiconductor device according to claim 1 or 2 and the semiconductor memory device according to claim 3, which are formed on an insulating film.
【請求項6】該ゲート電極は、タングステンに代表され
る高融点膜であり、また、ゲート絶縁膜は、五酸化タン
タルなどに代表される高誘電率絶縁膜であることを特徴
とする、特許請求範囲第1項、第2項記載の半導体装
置、及び、特許請求範囲第3項記載の半導体記憶装置。
6. The gate electrode is a high melting point film typified by tungsten, and the gate insulating film is a high dielectric constant insulating film typified by tantalum pentoxide. A semiconductor device according to claims 1 and 2, and a semiconductor memory device according to claim 3.
【請求項7】該絶縁膜および該側壁絶縁膜はシリコンの
窒化膜であることを特徴とする、特許請求範囲第1項、
第2項記載の半導体装置、及び、特許請求範囲第3項記
載の半導体記憶装置。
7. The insulating film and the sidewall insulating film are silicon nitride films, claim 1;
The semiconductor device according to claim 2, and the semiconductor memory device according to claim 3.
【請求項8】該溝のチャネル方向の寸法は、該絶縁膜の
開口部の寸法と、該開口部の側壁に形成した該側壁絶縁
膜の膜厚で決定することを特徴とする、半導体装置の製
造方法。
8. A semiconductor device, wherein the dimension of the groove in the channel direction is determined by the dimension of the opening of the insulating film and the film thickness of the sidewall insulating film formed on the sidewall of the opening. Manufacturing method.
【請求項9】該半導体装置の該ゲート電極の側壁絶縁膜
をマスクの一部として、該半導体基板に達する孔を該絶
縁膜に開口し、該半導体装置の基板内拡散層領域を露出
させることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
9. A sidewall insulating film of the gate electrode of the semiconductor device is used as a part of a mask to open a hole reaching the semiconductor substrate in the insulating film to expose an in-substrate diffusion layer region of the semiconductor device. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】半導体装置と電荷蓄積用キャパシタとの
組合せからなる該半導体記憶装置において、該絶縁膜に
該開口部を形成するマスクパターンとして、該半導体記
憶装置群が形成される領域内では、該ゲート電極の反転
パターンとすることを特徴とする、マスクパターンの設
計方法。
10. A semiconductor memory device comprising a combination of a semiconductor device and a charge storage capacitor, wherein as a mask pattern for forming the opening in the insulating film, in a region where the semiconductor memory device group is formed, A method of designing a mask pattern, wherein the pattern is an inverted pattern of the gate electrode.
【請求項11】該半導体基板に掘った該溝の中に、該半
導体基板の表面に形成した第1絶縁膜を介して、第1導
電膜、第2絶縁膜、第2導電膜からなる積層膜が存在
し、該第1絶縁膜を通過した電子もしくは正孔を、電気
的に絶縁された第1導電膜中に蓄積させることを特徴と
する、半導体記憶装置。
11. A laminate comprising a first conductive film, a second insulating film, and a second conductive film, with a first insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate interposed in the groove dug in the semiconductor substrate. A semiconductor memory device, wherein a film is present, and electrons or holes that have passed through the first insulating film are accumulated in an electrically insulated first conductive film.
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