JPH0480540B2 - - Google Patents

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JPH0480540B2
JPH0480540B2 JP58005084A JP508483A JPH0480540B2 JP H0480540 B2 JPH0480540 B2 JP H0480540B2 JP 58005084 A JP58005084 A JP 58005084A JP 508483 A JP508483 A JP 508483A JP H0480540 B2 JPH0480540 B2 JP H0480540B2
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JP
Japan
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insulating film
layer
semiconductor
conductive layer
capacitor
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JP58005084A
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JPS59129461A (ja
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Junji Sakurai
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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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
    • H10B12/33DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor extending under the transistor

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  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は半導体装置に係り、特に1トランジス
タ・1キヤパシタ型ダイナミツク・ランダムアク
セスメモリ(D・RAM)構造の半導体メモリと
その製造方法に関するものである。
(b) 技術の背景 周知のように半導体メモリの発展は目覚しいも
のがあり、コンピユータなどの情報機器を背景に
して種々の形式構造のメモリが開発され、特に高
集積化された64Kビツトや256KビツトのLSIメモ
リは1個のMOS形半導体素子と1個のキヤパシ
タ(容量素子)とが組合わされた1トランジス
タ・1キヤパシタ型DRAM構造の半導体メモリ
が一般に広く用いられている。
(c) 従来技術と問題点 従来の1MOSキヤパシタ型のトランジスタメモ
リセルについて第1図を用いて説明すると、P型
シリコン基板1内にLOCOS法によつて作られた
局部的な厚い酸化膜層2により1トランジスタメ
モリセルの能動領域3の境界が形成される。
この能動領域3の上に絶縁膜4により能動領域
3から分離され、又相互間が隔離されてそれぞれ
一つの平面内にあるボリシリコン導電層5および
6が設けられ第1導電層5は1トランジスタメモ
リセルのメモリキヤパシタの一方の電極を形成し
第2導電層6はそのMOSトランジスタの伝送ゲ
ート電極(ワード線に接続)を構成する。導電層
5と6によつて覆われていない能動領域3の片側
にたとえばイオン注入によつてドープしてn+
ープ領域(ビツト線に接続)が形成され1MOSキ
ヤパシタ型のトランジスタメモリセルが構成され
る。しかしながら上記構造の1MOSキヤパシタ型
メモリセルにおいては、1トランジスタ・1キヤ
パシタの各素子がシリコン基板1の同一表面上に
横に配列されるため所要面積が比較的大きくな
り、より高集積化に対して制限の要素となり、そ
の対策としてスタツクド(Stacked)キヤパシタ
型、或は埋込キヤパシタ型の1トランジスタメモ
リセルが考案されている。上記スタツクドキヤパ
シタ型及び埋込キヤパシタ型の要部概略構成図を
第2図及び第3図に示す。第2図においてP型シ
リコン基板10上に絶縁膜11を介してn+ポリ
シリコン層よりなるゲート電極12(ワード線に
接続)、該ゲート電極12の両側のシリコン基板
10内にソース(ビツト線に接続)13、及びド
レイン14のn+領域を形成し、該ゲート電極1
2上に絶縁膜11を介してキヤパシタを構成する
第1のキヤパシタ電極15(ドレイン領域に接
続)、及び第2キヤパシタ電極16を形成すれば、
1トランジスタ・1キヤパシタの各素子が縦方向
に配列される。此のスタツクドキヤパシタ型構造
は前記1MOSキヤパシタ型に比べて高集積化が可
能であるがゲート電極上にキヤパシタ素子が積層
されるため表面に凹凸が出き、後の工程における
Al配線の際に断線を生ずる危険があり又製作上
歩留が悪い欠点がある。又第3図に示す埋込キヤ
パシタ型においてはP型シリコン基板20にn+
埋没層21を予め形成し、シリコン基板20の所
定領域にn+拡散によつて図示したように埋没層
21に接続拡散層22を形成した後、該基板20
に図示したごとくソース23(拡散層22に接
続)、ドレイン24(ビツト線に接続)、及び絶縁
膜25を介してゲート電極26をそれぞれ形成す
れば基板表面のMOSトランジスト素子の真下に
n+埋没層21とP型シリコン基板20のPN接合
の空乏層によるキヤパシタ素子が作られ、第2図
のスタツクドキヤパシタ型と同様に縦型の構造で
表面の凹凸の小さい1トランジスタメモリセルが
形成されるが、P−N接合のリーク電流が大き
く、そのため電荷蓄積の保持時間が短かく、かつ
α線によつて生ずるいわゆるソフトエラー(Soft
error)に弱い欠点がある。
(d) 発明の目的 本発明の目的はかかる問題点を解消するためな
されたもので高集積化可能で、表面の凹凸が小さ
く、かつソフトエラーに強い半導体装置及びその
製造方法の提供にある。
(e) 発明の構成 上記目的は、半導体基板上に形成された絶縁膜
と、該絶縁膜中に導電体層が埋め込まれてなり、
該基板と該導電体層とその間に介在する該絶縁膜
にて構成されたキヤパシタ素子と、該導電体層上
に位置する該絶縁膜の平坦化された領域上に積層
された半導体層と、該半導体層内に形成され、チ
ヤネル領域及び該半導体層の下端に達するソー
ス、ドレイン領域とを有するMIS型トランジスタ
素子と、該導電体層上に位置する該絶縁膜を選択
的に貫通して該導電体層と該MIS型トランジスタ
素子の該ソースとを接続する接続用電極とを備え
た半導体装置によつて達成される。
或いは半導体基板上に第1の絶縁膜を形成し、
該第1の絶縁膜上に導電体層を被着してパターニ
ングし、該基板と該導電体層と該第1の絶縁膜に
て構成されたキヤパシタ素子を形成する工程と、
該導電体層を被覆し、平坦な表面を有する第2の
絶縁膜を形成する工程と、該導電体層上の該第2
の絶縁膜を選択的に開口し、該開口部内に導電体
を埋め込むことにより、該導電体層に接続する接
続用電極を形成する工程と、該第2の絶縁膜の該
平坦な表面及び該接続用電極上に半導体層を積層
する工程と、該半導体層内に、チヤネル領域及び
該半導体層の下端に達するソース、ドレイン領域
とを有するMIS型トランジスタ素子を、該ソース
が該接続用電極に接続するように形成する工程と
を含んだ半導体装置の製造方法によつて達成され
る。
(f) 発明の実施例 以下本発明に係る半導体装置をその製造方法と
共に実施例により具体的に説明する。第4図は本
発明の一実施例を製造工程に従つて示す要部断面
図である。同図aにおいて半導体基板30たとえ
ばシリコン基板(導体)の表面を酸化して約300
Åの厚さのシリコン酸化膜(SiO2)よりなる第
1の絶縁膜31を形成し、該絶縁膜31上に厚さ
約5000Åのn+型ポリシリコン層よりなる導電体
層32をCVD法によつて被着し、該導電体層3
2を連続発振アルゴン(CWAr)レーザビーム照
射によつて単結晶化する。前記絶縁膜31は
SiO2膜の代りにSi3N4膜、Ta3O3膜を用いてもよ
い。次いで同図bに示すごとく前記導電体層32
を選択酸化膜、又はレアクテイブイオンエツチン
グ(RIE)法によつて所定形状に分離パターンニ
ングした後、該分離された導電体層32上に第2
のシリコン酸化膜よりなる絶縁膜33を形成す
る。次いで同図cに示すように第2絶縁膜33の
所定領域をパターンニングして接続窓(Via
hole)34を形成し、次にCVD法にて該接続窓
34を含む第2絶縁膜上にn+型ポリシリコン層
を形成した後、接続窓34内に充填されたn+
ポリシリコン35を残して他を全てエツチングす
ることにより除去し、次にn+型ポリシリコン3
5の表面にたとえば熱酸化法にて二酸化シリコン
膜36を形成し、次に再びCVD法にて所定厚の
ポリシリコン層を被着して前述したと同様に
CWArレーザビームの照射によつて該ポリシリコ
ン層を単結晶化し同時にP型の半導体単結晶層3
7を形成する。このようにするとn+型ポリシリ
コン35は二酸化シリコン膜36で覆われている
のでCWArレーザビームの照射を行なつてもn+
不純物がP型半導体単結晶層37中に拡散される
ことはない。次いで同図dに示すごとく再び接続
窓34内のn+型ポリシリコン35上の二酸化シ
リコン膜36及びP型単結晶層の一部を選択的に
エツチングして除去してn+型ポリシリコン38
を充填した後、前記P型半導体単結晶層37を
LOCOS法によつて選択酸化して局部的な厚い酸
化膜39によつて素子分離を行なう。次いで該半
導体単結晶層37に通常の拡散プロセス技術を用
いてn+層のソース40、ドレイン41(ビツト
線に接続)及びゲート酸化膜42を介して伝送ゲ
ート電極43(ワード線に接続)を形成して
MOSトランジスタ素子を形成する。一方ソース
40は接続窓34を介して導電体層32に導通さ
れ、該導電体層32(キヤパシター電極)は半導
体基板30との間に介在する絶縁膜31中に電荷
蓄積層とからなるキヤパシター素子を形成し、本
発明による1トランジスタメモリセルを構成す
る。かかるように構成された本発明による1トラ
ンジスタ・1キヤパシタ型DRAM半導体装置は
MOSトランジスタ直下に二つの対向する導電体、
即ち導電体層32と半導体基板30との間の絶縁
膜31を介在せしめたキヤパシタ素子に形成され
るので埋込キヤパシタ型(第3図)のPN接合に
よるキヤパシタの問題であるPN接合によるリー
ク電流の増加、及びソフトエラーに弱い欠点を解
消することができる。又第5図に示すごとく本発
明の製造方法を用いて半導体基板上に導電体層3
2、接続窓34、ソース40、伝送ゲート電極4
3に、それぞれ対応する導電体層32′、接続窓
34′、ソース40′、伝送ゲート電極43′を同
時に形成し、ドレイン41を共通ビツト線とすれ
ば2つのトランジスタメモリセルが並列配置さ
れ、より高集積化が可能となる。
(g) 発明の効果 以上説明したように本発明の一実施例によれば
半導体基板上の絶縁膜中に電荷蓄積層と電極とを
設けてキヤパシタを構成し、該キヤパシタの直上
に該電極を介して該キヤパシタと接続された
MOSトランジスタを設ける積層構造によつて高
集積化可能で凹凸が小さく、かつソフトエラーに
強い半導体装置とその製造が可能となり、1トラ
ンジスタメモリの高集積化、品質向上に大きな効
果がある。尚本実施例は本発明の一例としてあげ
たものであり、本発明の範囲を制限するものでは
ない。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、及び第3図はそれぞれ従来の
1MOSキヤパシタ型、スタツクド(Stacked)キ
ヤパシタ型、及び埋込キヤパシタ型の1トランジ
スタメモリの要部概略構成図、第4図は本発明の
一実施例を製造工程に従つて示す要部断面図、第
5図は他の実施例を示す要部断面図である。 図において、30は半導体基板、31は第1の
絶縁膜、32は導電体層、33は第2の絶縁膜、
34は接続窓、37は半導体単結晶層、40はソ
ース、41はドレイン、42はゲート酸化膜、4
3は伝送ゲート電極を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に形成された絶縁膜と、 該絶縁膜中に導電体層が埋め込まれてなり、該
    基板と該導電体層とその間に介在する該絶縁膜に
    て構成されたキヤパシタ素子と、 該導電体層上に位置する該絶縁膜の平坦化され
    た領域上に積層された半導体層と、 該半導体層内に形成され、チヤネル領域及び該
    半導体層の下端に達するソース、ドレイン領域と
    を有するMIS型トランジスタ素子と、 該導電体層上に位置する該絶縁膜を選択的に貫
    通して該導電体層と該MIS型トランジスタ素子の
    該ソースとを接続する接続用電極とを備えたこと
    を特徴とする半導体装置。 2 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成し、該第
    1の絶縁膜上に導電体層を被着してパターニング
    し、該基板と該導電体層と該第1の絶縁膜にて構
    成されたキヤパシタ素子を形成する工程と、 該導電体層を被覆し、平坦な表面を有する第2
    の絶縁膜を形成する工程と、 該導電体層上の該第2の絶縁膜を選択的に開口
    し、該開口部内に導電体を埋め込むことにより、
    該導電体層に接続する接続用電極を形成する工程
    と、 該第2の絶縁膜の該平坦な表面及び該接続用電
    極上に半導体層を積層する工程と、 該半導体層内に、チヤネル領域及び該半導体層
    の下端に達するソース、ドレイン領域とを有する
    MIS型トランジスタ素子を、該ソースが該接続用
    電極に接続するように形成する工程とを含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP58005084A 1983-01-13 1983-01-13 半導体装置とその製造方法 Granted JPS59129461A (ja)

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JPS59129461A JPS59129461A (ja) 1984-07-25
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