半導体装置及びその製造方法
【課題】本発明は、チャネル抵抗を減少させてオン電流を増加させることが可能で、かつ各トランジスタを独立して、安定して動作させることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、半導体基板１３に設けられた第２の不純物拡散領域２８と、少なくとも第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１を覆うように半導体基板１３に設けられ、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９と、を有する。
【解決手段】ゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、半導体基板１３に設けられた第２の不純物拡散領域２８と、少なくとも第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１を覆うように半導体基板１３に設けられ、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体装置の微細化が進められている。これにより、トランジスタのゲート長を短くした場合、トランジスタの短チャネル効果が顕著となり、サブスレッショルド電流が増大して、トランジスタの閾値電圧（Ｖｔ）が低下するという問題が発生する。
【０００３】
また、トランジスタの閾値電圧（Ｖｔ）の低下を抑制するために、半導体基板の不純物濃度を増加させた場合、接合リーク電流が増大してしまう。
そのため、半導体装置としてＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いて、ＤＲＡＭのメモリセルを微細化した場合、リフレッシュ特性の悪化が深刻な問題となる。
【０００４】
このような問題を回避するための構造として、特許文献１，２には、半導体基板の表面側に形成した溝にゲート電極を埋め込む、いわゆるトレンチゲート型トランジスタ（「リセスチャネルトランジスタ」ともいう）が開示されている。
トランジスタをトレンチゲート型トランジスタとすることにより、有効チャネル長（ゲート長）を物理的かつ十分に確保することが可能となり、最小加工寸法が６０ｎｍ以下の微細なセルを有したＤＲＡＭが実現可能となる。
【０００５】
また、特許文献２には、半導体基板に隣り合うように形成された２つの溝と、該溝のそれぞれにゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、２つのゲート電極間に位置する半導体基板の表面に形成され、２つのゲート電極に対して共通の不純物拡散領域である第１の不純物拡散領域と、２つのゲート電極の素子分離領域側に位置する半導体基板の表面に形成された第２の不純物拡散領域と、を備えたＤＲＡＭが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３９４７６号公報
【特許文献２】特開２００７−０８１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１，２に記載されたトレンチゲート型トランジスタを有するＤＲＡＭでは、上記トランジスタのチャネル領域がトレンチの両側面及び底面の３面に形成される構成となっている。
【０００８】
発明者は、上記構成のトランジスタの微細化をさらに進めると、トランジスタのオン電流が充分確保できず、ＤＲＡＭの正常動作が困難となる知見を得た。これは、上述のように、トランジスタのチャネル領域がトレンチを構成する３面に形成されるためにチャネル抵抗が高くなることに起因している。
【０００９】
また、トレンチゲートの配設ピッチが狭くなると、あるトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他のトランジスタに干渉してしまい、独立してトランジスタを動作させることができないという問題も明らかとなった。
この問題も隣接するトレンチゲートの間にチャネル領域が形成されることが悪影響を及ぼしていると推察される。
【００１０】
さらに、トレンチゲート型トランジスタでは、ゲート電極が半導体基板の表面よりも上方に突き出して形成されるため、突き出したゲート電極自体が、後の工程で形成されるべきビット配線やキャパシタの形成を著しく困難にし、ＤＲＡＭの製造自体が困難になるという問題も発生する。
したがって、トレンチを利用するトランジスタを備えたＤＲＡＭであっても、トランジスタのオン電流を充分確保すると共に隣接トランジスタの動作干渉を回避し、製造の困難性を解消する半導体装置、とその製造方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一観点によれば、第１の方向に延在するように半導体基板の表面側に設けられ、底面及び対向する第１及び第２の側面を有するゲート電極用溝と、ゲート絶縁膜を介して、前記ゲート電極用溝の下部を埋め込むように配置されたゲート電極と、前記ゲート電極用溝の上部を埋め込むように配置され、前記ゲート電極の上面を覆う埋め込み絶縁膜と、前記ゲート電極用溝の底部に設けられた第１の不純物拡散領域と、前記第１の側面に配置された前記ゲート絶縁膜の上部を覆うように、前記半導体基板に設けられた第２の不純物拡散領域と、少なくとも前記第２の側面に配置された前記ゲート絶縁膜を覆うように、前記半導体基板に設けられ、前記第１の不純物拡散領域と接合された第３の不純物拡散領域と、を有し、前記第１の不純物拡散領域の底部と前記第３の不純物拡散領域の底部との間には、段差が設けられていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体装置によれば、ゲート電極用溝の底部に設けられた第１の不純物拡散領域と、第１の側面に配置されたゲート絶縁膜の上部を覆うように、半導体基板に設けられた第２の不純物拡散領域と、少なくとも第２の側面に配置されたゲート絶縁膜を覆うように、半導体基板に設けられ、第１の不純物拡散領域と接合された第３の不純物拡散領域と、を有することにより、第１の不純物拡散領域と第２の不純物拡散領域との間に位置する第１の側面のみにチャネル領域が形成されるため、ゲート電極用溝の底面及び対向する側面の３面にチャネル領域が形成される従来の半導体装置と比較して、チャネル抵抗を低くすることが可能となる。これにより、トランジスタのオン電流を充分確保することができる。
【００１３】
また、ゲート電極用溝の第２の側面側に、もう１つゲート電極用溝を設け、該ゲート電極用溝に他のトランジスタを隣接して配置することで、ゲート電極用溝間にチャネル領域が形成されることがない。これにより、ゲート電極用溝の配設ピッチを狭くした場合において、あるトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して各トランジスタを動作させることができる。
【００１４】
また、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極用溝の下部を埋め込むように配置されたゲート電極と、ゲート電極用溝を埋め込むように配置され、ゲート電極の上面を覆う埋め込み絶縁膜と、を設けることにより、ゲート電極が半導体基板の表面よりも上方に突出することがなくなる。これにより、例えば、半導体装置としてＤＲＡＭを用いた場合、後の工程で形成されるビット線やキャパシタの形成を容易に行なうことが可能となるので、半導体装置を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略平面図である。
【図２】図１に示すメモリセルアレイのＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図３】図１に示すメモリセルアレイのＡ−Ａ線を延在させた方向の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略構成を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、図５Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図５Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、図５Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、図６Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図６Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、図６Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図７Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図７Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、図７Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図７Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、図７Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図８Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その４）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図８Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その４）であり、図８Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図８Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その４）であり、図８Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図９Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その５）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図９Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その５）であり、図９Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図９Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その５）であり、図９Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１０Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その６）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１０Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その６）であり、図１０Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その６）であり、図１０Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１１Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その７）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１１Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その７）であり、図１１Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その７）であり、図１１Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１２Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その８）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１２Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その８）であり、図１２Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１２Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その８）であり、図１２Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１３Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その９）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１３Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その９）であり、図１３Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１３Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その９）であり、図１３Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１４Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１０）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１４Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１０）であり、図１４Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１４Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１０）であり、図１４Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１５Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１１）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１５Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１１）であり、図１５Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１５Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１１）であり、図１５Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１２）であり、図２の切断面に対応する断面図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１３）であり、図２の切断面に対応する断面図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１４）であり、図２の切断面に対応する断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの断面図である。
【図２１Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図２１Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、図２１Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図２１Ｃ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、図２１Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図２２Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図２２Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、図２２Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図２２Ｃ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、図２２Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図２３Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図２３Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、図２３Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図２３Ｃ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、図２３Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その４）であり、図１９の切断面に対応する断面図である。
【図２５】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る半導体装置に適用可能なメモリセルアレイのレイアウトの他の例を示す平面図である。
【図２６】従来のＤＲＡＭのレイアウトの一例を示す平面図である。
【図２７】図２６に示すＤＲＡＭのＺ−Ｚ線方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ところで、発明者は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のメモリセルを微細化していくと、一つの活性領域内に設けられて隣接する２つのセルの間隔が縮小される結果、一方のセルがデータ「０」を蓄積し、他方のセルがデータ「１」を蓄積している場合であって、かつデータ「０」のセルへのアクセスが連続して行われた場合において、データ「１」のセルの蓄積データが破壊するという隣接セル間のディスターブ不良（以下、単に「ディスターブ不良」という）が発生することを新たに知見した。このディスターブ不良は、半導体装置の信頼性を損ねる原因となる問題がある。
【００１７】
図２６は、従来のＤＲＡＭのレイアウトの一例を示す平面図であり、図２７は、図２６に示すＤＲＡＭのＺ−Ｚ線方向の断面図である。
【００１８】
次に、図２６及び図２７を参照して、前述のディスターブ不良について、発明者が得た知見を説明する。
図２６を参照するに、半導体基板３０１の表面には、規則的に配列された複数の活性領域３０２が設けられている。個々の活性領域３０２は、半導体基板３０１の表面に形成された溝を絶縁膜で埋設する素子分離領域３０３に囲まれている。活性領域３０２と交差するＹ方向には、Ｙ方向に延在する複数のワード線ＷＬが配置されている。
【００１９】
図２７を参照するに、ワード線ＷＬ１，ＷＬ２は、半導体基板３０１の表面に複数の活性領域３０２及び素子分離領域３０３に跨って設けられる溝内に、ゲート絶縁膜３０５を介して埋め込んで形成されている。
ワード線ＷＬ１，ＷＬ２の上面には、キャップ絶縁膜３０６が溝に埋め込まれて形成されている。一つの活性領域３０２には、ワード線ＷＬ１及びワード線ＷＬ２よりなる二つのワード線が交差して設けられている。
【００２０】
二つのワード線ＷＬ１及びＷＬ２は、各々対応する二つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のゲート電極を構成している。トランジスタＴｒ１は、ワード線ＷＬ１からなるゲート電極の他、ドレイン拡散層３０７及びソース拡散層３０８で構成されている。
また、トランジスタＴｒ２は、ワード線ＷＬ２からなるゲート電極の他、ドレイン拡散層３１２及びソース拡散層３０８で構成されている。ソース拡散層３０８は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に共通し、ビット線コンタクト３１１においてビット線ＢＬに接続されている。
【００２１】
一方、各々のドレイン拡散層３０７，３１２は、層間絶縁膜３０９に形成された容量コンタクトプラグ３１０を介して、下部電極３１３，３１４（ストレージノード）にそれぞれ接続されている。
下部電極３１３，３１４は、図示しない容量絶縁膜及び上部電極と共にそれぞれ容量素子３１６，３１７を構成している。ワード線が埋め込まれた溝の底面及び対向する２つの側面に対応する半導体基板３０１の表面がトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のチャネルとなる。
【００２２】
例えば、ワード線ＷＬ１をオン状態としてトランジスタＴｒ１のチャネルを形成し、ビット線３１９にＬｏｗ（Ｌ）レベルの電位を与えれば、下部電極３１３は「Ｌ」の状態となり、その後、ワード線ＷＬ１をオフ状態とすることにより、下部電極３１３にはＬ（データ「０」）の情報が蓄積される。
【００２３】
また、例えば、ワード線ＷＬ２をオン状態としてトランジスタＴｒ２のチャネルを形成し、ビット線３１９にＨｉｇｈ（Ｈ）レベルの電位を与えれば、下部電極３１４はＨ状態となり、その後、ワード線ＷＬ２をオフ状態とすることにより下部電極３１４にはＨ（データ「１」）の情報が蓄積される。
【００２４】
このような動作状態に基き、下部電極３１３に「Ｌ」を蓄積させ、下部電極３１４に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成する。この状態でＬ側の下部電極３１３に対応するワード線ＷＬ１のオン/オフを繰り返す（同じワード線ＷＬ１を用いる他の活性領域のセル動作に相当する）。
【００２５】
その結果、トランジスタＴｒ１のチャネルに誘起された電子ｅ−が隣接するドレイン拡散層３１２に到達し、下部電極３１４に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させてしまう。
すなわちデータ「１」がデータ「０」に変化するモードの不良が発生する。この不良は、ワード線ＷＬ１のオン/オフ回数に依存し、例えば、オン/オフ回数を１万回繰り返すと複数のセルの内、１個のセルが破壊され、１０万回では１０個のセルが破壊される頻度で発生する。
【００２６】
隣接セルは、本来各々独立して情報を保持しなければならないが、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良が発生すると半導体装置（ＤＲＡＭ）の正常動作が阻害され信頼性を損ねる問題となる。
【００２７】
このディスターブ不良は、セルサイズが大きい場合、すなわち図２６に示すように最小加工寸法Ｆで規定されるワード線ＷＬ１とワード線ＷＬ２との間隔Ｌが７０ｎｍの時には問題とならなかった。
しかし、メモリセルが縮小され、ワード線ＷＬ１とワード線ＷＬ２との間隔が５０ｎｍより小さくなると、顕在化してきた。さらに小さくなると、より大きな問題となる。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略平面図であり、図２は、図１に示すメモリセルアレイのＡ−Ａ線方向の断面図である。
図１及び図２では、第１の実施の形態の半導体装置１０の一例としてＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を挙げる。また、図１では、ＤＲＡＭのメモリセルアレイのレイアウトの一例を図示する。
図１において、Ｘ方向は、ビット線３４の延在方向を示しており、Ｙ方向は、Ｘ方向に対して交差するゲート電極２２、及び第２の素子分離領域１７の延在方向（第１の方向）を示している。
【００３０】
また、図１では、説明の便宜上、メモリセルアレイ１１の構成要素のうち、半導体基板１３、第１の素子分離領域１４、活性領域１６、第２の素子分離領域１７、ゲート電極用溝１８、ゲート電極２２、ビット線３４、容量コンタクトプラグ４２、容量コンタクトパッド４４、及び複数の素子形成領域Ｒのみを図示し、これら以外のメモリセルアレイ１１の構成要素の図示を省略する。
また、図２では、実際には、図１に示すＸ方向に延在するビット線３４を模式的に図示する。また、図２において、図１に示す半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００３１】
第１の実施の形態の半導体装置１０は、図１及び図２に示すメモリセルアレイ１１が形成されるメモリセル領域と、メモリセル領域の周囲に配置された図示していない周辺回路領域（周辺回路が形成される領域）と、を有する。
【００３２】
図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態の半導体装置１０に設けられたメモリセルアレイ１１は、半導体基板１３と、第１の素子分離領域１４と、複数の素子形成領域Ｒを有した活性領域１６と、第２の素子分離領域１７と、ゲート電極用溝１８と、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２と、ゲート絶縁膜２１と、埋め込み型ゲート電極であるゲート電極２２と、埋め込み絶縁膜２４と、マスク絶縁膜２６と、第１の不純物拡散領域２７と、第２の不純物拡散領域２８と、第３の不純物拡散領域２９と、開口部３２と、ビット線コンタクトプラグ３３と、ビット線３４と、キャップ絶縁膜３６と、サイドウォール膜３７と、層間絶縁膜３８と、コンタクト孔４１と、容量コンタクトプラグ４２と、容量コンタクトパッド４４と、シリコン窒化膜４６と、キャパシタ４８と、を有する。
【００３３】
図１及び図２を参照するに、半導体基板１３は、板状とされた基板である。半導体基板１３としては、例えば、ｐ型の単結晶シリコン基板を用いることができる。この場合、半導体基板１３のｐ型不純物濃度は、例えば、１Ｅ１６ａｔｍｏｓ／ｃｍ２とすることができる。
【００３４】
図１を参照するに、第１の素子分離領域１４は、第１の素子分離用溝５１と、第１の素子分離用絶縁膜５２とを有する。第１の素子分離用溝５１は、図１に示すＸ方向に対して所定角度傾斜した方向（第２の方向）に延在するように、半導体基板１３に形成されている。第１の素子分離用溝５１は、図１に示すＹ方向に対して所定の間隔で複数形成されている。第１の素子分離用溝５１の深さは、例えば、２５０ｎｍとすることができる。
【００３５】
第１の素子分離用絶縁膜５２は、第１の素子分離用溝５１を埋め込むように配置されている。図示してはいないが、第１の素子分離用絶縁膜５２の上面は、半導体基板１３の表面１３ａに対して面一とされている。第１の素子分離用絶縁膜５２としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。
上記構成とされた第１の素子分離領域１４は、第２の方向に対して帯状に延在する活性領域１６を区画している。各活性領域１６は、複数の素子形成領域Ｒを有する。
【００３６】
図１及び図２を参照するに、第２の素子分離領域１７は、第２の素子分離用溝５４と、第２の素子分離用絶縁膜５５とを有する。第２の素子分離用溝５４は、図１に示すＹ方向（第１の方向）に延在するように、半導体基板１３に形成されている。これにより、第２の素子分離用溝５４は、第１の素子分離領域１４の一部を切断している。第２の素子分離用溝５４は、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２を挟み込むように形成されている。
【００３７】
各々のゲート電極２２は、メモリセルのワード線を構成するものである。すなわち、本実施形態のメモリセルは、Ｙ方向に延在する１本の第２の素子分離領域１７と２本のゲート電極２２（ワード線）とが対となって、Ｘ方向に繰り返し配置される構成となっている。
第２の素子分離用溝５４の深さは、例えば、２５０ｎｍとすることができる。
【００３８】
第２の素子分離用絶縁膜５５は、第２の素子分離用溝５４と、マスク絶縁膜２６に形成された開口部２６Ａとを埋め込むように配置されている。第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａは、マスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされている。第２の素子分離用絶縁膜５５としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。
上記構成とされた第２の素子分離領域１７は、第２の方向に対して複数の素子形成領域Ｒを区画している。
【００３９】
このように、半導体基板１３に形成された第１の素子分離用溝５１に第１の素子分離用絶縁膜５２を埋め込むことで構成された第１の素子分離領域１４と、半導体基板１３に形成された第２の素子分離用溝５４に第２の素子分離用絶縁膜５５を埋め込むことで構成された第２の素子分離領域１７と、を設けて、活性領域１６を複数の素子形成領域Ｒに区画することにより、第２の素子分離用溝５４内に、ゲート絶縁膜２１を介して、負の電位が付与されるダミーゲート用電極（図示せず）を設けて複数の素子形成領域Ｒを区画した場合と比較して、ダミーゲート用電極の電位が第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２に悪影響を及ぼすことがなくなるため、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を容易にＯｎ（オン）させることができると共に、メモリセルアレイ１１のデータの保持特性を向上させることができる。
【００４０】
図１及び図２を参照するに、ゲート電極用溝１８は、２つの第２の素子分離領域１７間に位置する半導体基板１３に、Ｙ方向に延在するように２つ設けられている。ゲート電極用溝１８は、底面１８ｃ及び対向する第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂよりなる内面により区画されている。２つのゲート電極用溝１８は、第２の側面１８ｂが対向するように配置されている。
【００４１】
ゲート電極用溝１８は、その深さが第１及び第２の素子分離用溝５１,５４の深さ（第１及び第２の素子分離領域１４，１７の深さ）よりも浅くなるように構成されている。第１及び第２の素子分離用溝５１，５４の深さが２５０ｎｍの場合、ゲート電極用溝１８の深さは、例えば、１５０ｎｍとすることができる。
【００４２】
図２を参照するに、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２は、トレンチゲート型トランジスタであり、ゲート絶縁膜２１と、ゲート電極２２と、埋め込み絶縁膜２４と、第１の不純物拡散領域２７と、第２の不純物拡散領域２８と、第３の不純物拡散領域２９と、を有する。
【００４３】
図２に示すように、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２は、隣接して配置されている。第３の不純物拡散領域２９は、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の共通の不純物拡散領域（図２に示す構造の場合、ドレイン領域）として機能する。
すなわち、第１のトランジスタ１９−１を構成するゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂ、及び第２のトランジスタ１９−２を構成するゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂは、第３の不純物拡散領域２９を介して対向する構成となっている。
【００４４】
図３は、図１に示すメモリセルアレイのＡ−Ａ線を延在させた方向の断面図である。図３では、説明に必要な図１に示すメモリセルアレイの一部の構成要素のみ図示する。図３において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００４５】
図１及び図３を参照するに、複数の素子形成領域Ｒは、第２の方向において、第２の素子分離領域１７により分離されている。
これにより、素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２と、該素子形成領域Ｒと隣り合う位置に配置された素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２とは、第２の方向において、第２の素子分離領域１７により分離されている。
【００４６】
図２を参照するに、ゲート絶縁膜２１は、各々のゲート電極用溝１８の第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂ、及びゲート電極用溝１８の底面１８ｃを覆うように設けられている。ゲート絶縁膜２１としては、例えば、単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン酸化膜を窒化した膜（ＳｉＯＮ膜）、積層されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を積層させた積層膜等を用いることができる。
ゲート絶縁膜２１として単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いる場合、ゲート絶縁膜２１の厚さは、例えば、６ｎｍとすることができる。
【００４７】
図２を参照するに、ゲート電極２２は、ゲート絶縁膜２１を介して、ゲート電極用溝１８の下部を埋め込むように配置されている。これにより、ゲート電極２２の上面２２ａは、半導体基板１３の表面１３ａよりも低い位置に配置されている。ゲート電極２２は、例えば、窒化チタン膜と、タングステン膜とを順次積層した積層構造とすることができる。
【００４８】
図２を参照するに、埋め込み絶縁膜２４は、ゲート電極２２の上面２２ａを覆うように、ゲート絶縁膜２１が形成されたゲート電極用溝１８を埋め込むように配置されている。また、埋め込み絶縁膜２４の上部は、半導体基板１３の表面１３ａよりも突出しており、この突出した部分の上面２４ａは、マスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされている。埋め込み絶縁膜２４としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。
【００４９】
図２を参照するに、マスク絶縁膜２６は、第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａに設けられている。マスク絶縁膜２６は、第２の素子分離用溝５４上に形成された溝状の開口部２６Ａを有する。マスク絶縁膜２６は、異方性エッチングにより、半導体基板１３に第２の素子分離用溝５４を形成する際のエッチングマスクとして機能する。マスク絶縁膜２６としては、シリコン窒化膜を用いる。この場合、マスク絶縁膜２６の厚さは、例えば、５０ｎｍとすることができる。
【００５０】
図２を参照するに、第１の不純物拡散領域２７は、２つのゲート電極用溝１８の底部にそれぞれ設けられている。
第１の不純物拡散領域２７は、半導体基板１３（ｐ型シリコン基板）と異なる導電型のｎ型不純物を、２つのゲート電極用溝１８の底面１８ｃに対してイオン注入することで形成される領域である。第１の不純物拡散領域２７は、２つのゲート電極用溝１８の底面１８ｃに形成されたゲート絶縁膜２１を覆っている。
【００５１】
２つの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａは、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａと接合されている。また、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａは、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａよりも半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出している。
これにより、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間には、段差５６が設けられている。第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａを基準としたときの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａの突出量は、例えば、３０ｎｍとすることができる。
上記構成とされた２つの第１の不純物拡散領域２７は、第３の不純物拡散領域２９と共に、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の共通のソース／ドレイン領域（具体的には、本実施の形態の図２に示す構造の場合、ドレイン領域）として機能する。
【００５２】
第１の不純物拡散領域２７は、第２の不純物拡散領域２８から離間（具体的には、図２の場合、下方に離間）した位置に配置されており、第２の不純物拡散領域２８とは接合されていない。
第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間には、第１の側面１８ａに設けられたゲート絶縁膜２１が露出されている。第１の側面１８ａのうち、第１及び第２の不純物拡散領域２７，２８から露出された部分が、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のチャネル領域として機能する。
【００５３】
図２を参照するに、第２の不純物拡散領域２８は、ゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに形成されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、第１の側面１８ａ側に位置する半導体基板１３に設けられている。
すなわち、第１のトランジスタ１９−１を構成するゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａ、及び第２のトランジスタ１９−２を構成するゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａは、半導体基板１３を介して第２の素子分離溝５４の側面に各々対向する構成となっている。
【００５４】
したがって、第２の不純物拡散領域２８は、第１の側面１８ａと第２の素子分離溝５４に挟まれた半導体基板１３の上面１３ａを含み、且つ、第１の側面１８ａに形成されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように設けられている。
第２の不純物拡散領域２８の底面２８ｂは、ゲート電極用溝１８内に埋め込まれたゲート電極２２の上面２２ａよりも高い位置（半導体基板１３の上面１３ａ側の位置）に配置されている。第２の不純物拡散領域２８の底面２８ｂを含む水平線と埋め込みゲート電極２２の上面２２ａを含む水平線との距離は、１０ｎｍ以内であることが望ましい。
【００５５】
第２の不純物拡散領域２８は、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を構成する各ゲート電極２２に対してそれぞれ設けられている。
第２の不純物拡散領域２８は、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のソース／ドレイン領域（具体的には、本実施の形態の図２に示す構造の場合、ソース領域）として機能する不純物拡散領域である。半導体基板１３がｐ型シリコン基板の場合、第２の不純物拡散領域２８は、半導体基板１３にｎ型不純物をイオン注入することで形成する。
【００５６】
図２を参照するに、第３の不純物拡散領域２９は、半導体基板１３のうち、２つのゲート電極用溝１８間に配置された部分全体に設けられている。これにより、第３の不純物拡散領域２９は、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに設けられたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように配置されている。半導体基板１３がｐ型シリコン基板の場合、第３の不純物拡散領域２９は、半導体基板１３にｎ型不純物をイオン注入することで形成する。
【００５７】
先に説明したように、第３の不純物拡散領域２９は、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと接合されており、第１の不純物拡散領域２７と共に、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２に対して共通のソース／ドレイン領域（図２に示す構造の場合、ドレイン領域）として機能する。
【００５８】
このように、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、２つのゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆う第２の不純物拡散領域２８と、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように設けられ、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９と、を有し、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差５６を設けることにより、第１の側面１８ａと接触する半導体基板１３のうち、第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間に位置する部分のみにチャネル領域を形成することが可能となる。
【００５９】
すなわち、第２の側面１８ｂに接する半導体基板１３（言い換えれば、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２間に位置する半導体基板１３）、及び底面１８ｃに接する半導体基板１３にはチャネル領域を設けない構成とすることができる。
つまり、ゲート電極用溝１８を構成する３面の内、１つの側面（第１の側面１８ａ）と底面（底面１８ｃ）との２面のみをチャネル領域とし、他の１つの側面（第２の側面１８ｂ）はチャネル領域としない構成とすることができる。
【００６０】
つまり、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２がオン状態になった時、オン電流が流れるチャネル領域を従来のトランジスタよりも少なくすることが可能となる。これにより、微細化されたメモリセルにおいても、チャネル抵抗を減少させてオン電流を増加させることが可能となる。
【００６１】
また、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の一方が動作した際に、他方のトランジスタが誤動作する悪影響を抑制することが可能となる。
よって、半導体装置１０を微細化して、ゲート電極２２を狭ピッチで配置した場合でも、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を独立して、安定して動作させることができる。
【００６２】
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように設けられ、かつ第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９と、を有することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）がｎ型不純物により構成された第１及び第３の不純物拡散領域２７，２９にトラップされるため、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が第２のトランジスタ１９−２を構成する第２の不純物拡散領域２８（ドレイン領域）に到達することを抑制可能となる。
【００６３】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２間の間隔が５０ｎｍ以下とされたＤＲＡＭにおいても、上記ディスターブ不良の発生を抑制できる。
【００６４】
図２を参照するに、開口部３２は、２つのゲート電極用溝１８から突出した埋め込み絶縁膜２４の間に形成されている。開口部３２は、第３の不純物拡散領域２９の上面２９ａを露出するように形成されている。
【００６５】
図２を参照するに、ビット線コンタクトプラグ３３は、開口部３２を埋め込むように設けられており、ビット線３４と一体に構成されている。ビット線コンタクトプラグ３３の下端は、第３の不純物拡散領域２９の上面２９ａと接触している。ビット線３４がポリシリコン膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、及びタングステン（Ｗ）膜を順次積層した積層膜により構成されている場合、ビット線コンタクトプラグ３３は、ポリシリコン膜により構成することができる。
【００６６】
図２を参照するに、ビット線３４は、埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａに設けられており、ビット線コンタクトプラグ３３と一体に構成されている。これにより、ビット線３４は、ビット線コンタクトプラグ３３を介して、第３の不純物拡散領域２９と電気的に接続されている。
ビット線３４の材料としては、ポリシリコン膜、窒化チタン膜、及びタングステン膜を順次積層した積層膜や、ポリシリコン膜、或いは窒化チタン膜等を用いることができる。
【００６７】
図２を参照するに、キャップ絶縁膜３６は、ビット線３４の上面を覆うように設けられている。キャップ絶縁膜３６は、ビット線３４の上面を保護すると共に、異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）によりビット線３４となる母材をパターニングする際のエッチングマスクとして機能する。キャップ絶縁膜３６としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）とを順次積層させた積層膜を用いることができる。
【００６８】
図２を参照するに、サイドウォール膜３７は、ビット線３４の側面を覆うように設けられている。サイドウォール膜３７は、ビット線３４の側壁を保護する機能を有する。サイドウォール膜３７としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）と、を順次積層させた積層膜を用いることができる。
【００６９】
図２を参照するに、層間絶縁膜３８は、マスク絶縁膜２６の上面２６ａ、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａに設けられている。層間絶縁膜３８の上面３８ａは、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａに対して面一とされている。層間絶縁膜３８としては、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、或いは、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）法により形成された塗布系の絶縁膜（シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））を用いることができる。
【００７０】
図２を参照するに、コンタクト孔４１は、第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａの一部を露出するように、埋め込み絶縁膜２４、マスク絶縁膜２６、及び層間絶縁膜３８に形成されている。
【００７１】
図２を参照するに、容量コンタクトプラグ４２は、コンタクト孔４１を埋め込むように設けられている。容量コンタクトプラグ４２の下端は、第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａの一部と接触している。
これにより、容量コンタクトプラグ４２は、第２の不純物拡散領域２８と電気的に接続されている。容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａは、層間絶縁膜３８の上面３８ａに対して面一とされている。容量コンタクトプラグ４２は、例えば、窒化チタン膜と、タングステン膜と、を順次積層した積層構造とすることができる。
【００７２】
図２を参照するに、容量コンタクトパッド４４は、その一部が容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａと接続されるように、層間絶縁膜３８の上面３８ａに設けられている。容量コンタクトパッド４４上には、キャパシタ４８を構成する下部電極５７が接続されている。これにより、容量コンタクトパッド４４は、容量コンタクトプラグ４２と下部電極５７とを電気的に接続している。
【００７３】
図１を参照するに、容量コンタクトパッド４４は、円形状とされており、Ｙ方向において、容量コンタクトプラグ４２に対して互い違いの位置に配列されている。これらの容量コンタクトパッド４４は、Ｘ方向において、隣り合うビット線３４間に配置されている。
つまり、容量コンタクトパッド４４は、Ｙ方向に沿って１つおきにゲート電極２２上に容量コンタクトパッド４４の中心部を配置するか、Ｙ方向に沿って１つおきにゲート電極２２の側面上方に容量コンタクトパッド４４の中心部を配置するかの、いずれかの位置を繰り返すように互い違いに配置されている。言い換えると、容量コンタクトパッド４４は、Ｙ方向に千鳥状に配置されている。
【００７４】
図２を参照するに、シリコン窒化膜４６は、容量コンタクトパッド４４の外周部を囲むように、層間絶縁膜３８の上面３８ａに設けられている。
キャパシタ４８は、容量コンタクトパッド４４に対してそれぞれ１つ設けられている。１つのキャパシタ４８は、１つの下部電極５７と、複数の下部電極５７に対して共通の容量絶縁膜５８と、複数の下部電極５７に対して共通の電極である上部電極５９と、を有する。
【００７５】
下部電極５７は、容量コンタクトパッド４４上に設けられており、容量コンタクトパッド４４と接続されている。下部電極５７は、王冠形状とされている。
容量絶縁膜５８は、シリコン窒化膜４６から露出された複数の下部電極５７の表面、及びシリコン窒化膜４６の上面を覆うように設けられている。
【００７６】
上部電極５９は、容量絶縁膜５８の表面を覆うように設けられている。上部電極５９は、容量絶縁膜５８が形成された下部電極５７の内部、及び複数の下部電極５７間を埋め込むように配置されている。上部電極５９の上面５９ａは、複数の下部電極５７の上端よりも上方に配置されている。
【００７７】
上記構成とされたキャパシタ４８は、容量コンタクトパッド４４を介して、第２の不純物拡散領域２８と電気的に接続されている。
なお、上部電極５９の上面５９ａを覆う層間絶縁膜（図示せず）、該層間絶縁膜に内設されたコンタクトプラグ（図示せず）、及び該コンタクトプラグと接続された配線（図示せず）等を設けてもよい。
【００７８】
第１の実施の形態の半導体装置によれば、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、２つのゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、半導体基板１３に設けられた第２の不純物拡散領域２８と、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように半導体基板１３に設けられ、かつ第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９と、を有し、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差５６を設けることにより、第１の側面１８ａと接触する半導体基板１３のうち、第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間に位置する第１の側面１８ａの一部のみにチャネル領域が形成される。
【００７９】
このため、ゲート電極用溝の３面（対向する２つの側面及び底面）にチャネル領域を形成した従来の半導体装置と比較して、チャネル抵抗を低くすることが可能となるので、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のオン電流を充分確保することができる。
【００８０】
また、第３の不純物拡散領域２９を挟むように、第３の不純物拡散領域２９の両側に２つのゲート電極用溝１８を設けると共に、第２の側面１８ｂに挟まれた半導体基板１３の上面１３ａからゲート電極用溝１８の底面１８ｃに至る部分全体に第３の不純物拡散領域２９を設けることにより、２つのゲート電極用溝１８間にチャネル領域が形成されることがない。
【００８１】
これにより、ゲート電極用溝１８の配設ピッチを狭くした場合において、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のうち、一方のトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他方のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を動作させることができる。
【００８２】
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、半導体基板１３に設けられ、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域と、を有することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）がｎ型不純物により構成された第１及び第３の不純物拡散領域２７，２９にトラップされるため、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が第２のトランジスタ１９−２を構成する第２の不純物拡散領域２８（ドレイン領域）に到達することを抑制可能となる。
【００８３】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２間の間隔が５０ｎｍ以下とされたＤＲＡＭにおいても、上記ディスターブ不良の発生を抑制できる。
【００８４】
さらに、ゲート絶縁膜２１を介して、ゲート電極用溝１８の下部を埋め込むように配置されたゲート電極２２と、ゲート電極用溝１８を埋め込むように配置され、ゲート電極２２の上面２２ａを覆う埋め込み絶縁膜２４と、を設けることにより、ゲート電極２２が半導体基板１３の表面１３ａよりも上方に突出することがなくなる。
【００８５】
これにより、第１の実施の形態のように、半導体装置１０としてＤＲＡＭを用いた場合、ゲート電極２２を形成する工程よりも後の工程で形成されるビット線３４やキャパシタ４８の形成を容易に行なうことが可能となるので、半導体装置１０を容易に製造できる。
【００８６】
図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略構成を示す断面図である。図４に示す切断面は、図２に示すメモリセルアレイの切断面に対応している。図４において、図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図４では、第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置６０の一例としてＤＲＡＭを挙げる。
【００８７】
図４を参照するに、第１の実施の形態の変形例の半導体装置６０に設けられたメモリセルアレイ６１は、先に説明した第１の実施の形態の半導体装置１０のメモリセルアレイ１１に設けられた第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａを、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａよりも半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出させ、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差６２を設けた以外は、メモリセルアレイ１１と同様に構成される。
【００８８】
上記構成とされた第１の実施の形態の変形例の半導体装置６０によれば、第１の不純物拡散領域２７と接合され、かつ第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａから半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出した第３の不純物拡散領域２９と、を有することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起され、かつ第１の不純物拡散領域２７にトラップされなかった電子ｅ−（図示せず）を、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａでトラップすることが可能となる。
つまり、第１の実施の形態の半導体装置１０の構成と比較して、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）をトラップする確立を向上させることができる。
【００８９】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を精度良く抑制できる。
【００９０】
また、第１の実施の形態の変形例の半導体装置６０は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
具体的には、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２がオン状態になった時、オン電流が流れるチャネル領域を従来のトランジスタよりも少なくすることが可能となるので、微細化されたメモリセルにおいても、チャネル抵抗を減少させてオン電流を増加させることができる。
【００９１】
また、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の一方が動作した際に、他方のトランジスタが誤動作する悪影響を抑制することが可能となるので、半導体装置６０を微細化して、ゲート電極２２を狭ピッチで配置した場合でも、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を独立して、安定して動作させることができる。
【００９２】
図５Ａ〜図５Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ〜図８Ｃ、図９Ａ〜図９Ｃ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図１２Ｃ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｃ、図１６、図１７、及び図１８は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図である。
【００９３】
図５Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図５Ｃは、図５Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図６Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図６Ｃは、図６Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図７Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図７Ｃは、図７Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図８Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図８Ｂは、図８Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図８Ｃは、図８Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図９Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図９Ｃは、図９Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【００９４】
図１０Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１０Ｃは、図１０Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１１Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１１Ｃは、図１１Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１２Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１２Ｃは、図１２Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１３Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１３Ｃは、図１３Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１４Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１４Ｃは、図１４Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１５Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１５Ｃは、図１５Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【００９５】
また、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、及び図１５Ａに示すＡ−Ａ線は、図１に示すＡ−Ａ線に対応している。また、図１６〜図１８は、断面図であり、図２に示す半導体装置１０の切断面に対応している。
【００９６】
図５Ａ〜図５Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ〜図８Ｃ、図９Ａ〜図９Ｃ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図１２Ｃ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｃ、図１６、図１７、及び図１８を参照して、第１の実施の形態に係る半導体装置１０（具体的には、メモリセルアレイ１１）の製造方法について説明する。
【００９７】
始めに、図５Ａ〜図５Ｃに示す工程では、半導体基板１３の表面１３ａに、パッド酸化膜６５を形成する。次いで、パッド酸化膜６５上に、溝状の開口部６６ａを有したシリコン窒化膜６６を形成する。
このとき開口部６６ａは、図５Ａに示すように、Ｘ方向に所定角度傾斜した方向（第２の方向）に対して帯状に延在し、かつＹ方向に所定の間隔で複数形成する。
【００９８】
また、開口部６６ａは、第１の素子分離用溝５１の形成領域に対応するパッド酸化膜６５の上面を露出するように形成する。開口部６６ａは、シリコン窒化膜６６上にパターニングされたホトレジスト（図示せず）を形成し、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチングによりシリコン窒化膜６６をエッチングすることで形成する。該ホトレジストは、開口部６６ａを形成後に除去する。
【００９９】
次いで、開口部６６ａを有したシリコン窒化膜６６をマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）により、半導体基板１３をエッチングすることで、第２の方向に延在する第１の素子分離用溝５１を形成する。
第１の素子分離用溝５１の幅Ｗ１は、例えば、４３ｎｍとすることができる。また、第１の素子分離用溝５１の深さＤ１（半導体基板１３の表面１３ａを基準としたときの深さ）は、例えば、２５０ｎｍとすることができる。
【０１００】
次いで、図６Ａ〜図６Ｃに示す工程では、第１の素子分離用溝５１を埋め込む第１の素子分離用絶縁膜５２を形成する。
具体的には、ＨＤＰ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ）法により形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））、或いはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｒａｓｓ）法により形成された塗布系のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）により、第１の素子分離用溝５１を埋め込む。
【０１０１】
その後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により、シリコン窒化膜６６の上面よりも上方に成膜されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を除去することで、第１の素子分離用溝５１にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）よりなる第１の素子分離用絶縁膜５２を形成する。
これにより、第１の素子分離用溝５１及び第１の素子分離用絶縁膜５２よりなり、かつ第２の方向に延在する帯状の活性領域１６を区画する第１の素子分離領域１４が形成される。
【０１０２】
次いで、図７Ａ〜図７Ｃに示す工程では、図６Ａ〜図６Ｃに示すシリコン窒化膜６６を除去し、その後、パッド酸化膜６５を除去する。具体的には、熱燐酸によりシリコン窒化膜６６を除去し、その後、ＨＦ（フッ化水素）系のエッチング液により、パッド酸化膜６５を除去する。これにより、帯状の活性領域１６が露出される。
【０１０３】
次いで、第１の素子分離用絶縁膜５２のうち、半導体基板１３の表面１３ａから突出した部分を除去することで、第１の素子分離用絶縁膜５２の上面５２ａを半導体基板１３の表面１３ａに対して面一にする。半導体基板１３の表面１３ａから突出した第１の素子分離用絶縁膜５２の除去は、例えば、ウエットエッチングにより行う。
【０１０４】
次いで、図８Ａ〜図８Ｃに示す工程では、図７Ａ〜図７Ｃに示す半導体基板１３の表面１３ａ及び第１の素子分離用絶縁膜５２の上面５２ａに、溝状の開口部２６Ａを有したマスク絶縁膜２６を形成する。
【０１０５】
具体的には、マスク絶縁膜２６は、半導体基板１３の表面１３ａ及び第１の素子分離用絶縁膜５２の上面５２ａを覆うシリコン窒化膜（マスク絶縁膜２６の母材）を成膜し、次いで、シリコン窒化膜上にパターニングされたホトレジスト（図示せず）を形成し、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチングにより開口部２６Ａを加工することで形成する。
【０１０６】
このとき、開口部２６Ａは、Ｙ方向（第１の方向）に延在し、かつＸ方向に対して所定の間隔で複数形成する（図６Ａ参照）。また、開口部２６Ａは、第２の素子分離用溝５４の形成領域に対応する半導体基板１３の表面１３ａを露出するように形成する。また、ホトレジスト（図示せず）は、開口部２６Ａを形成後に除去する。
【０１０７】
次いで、開口部２６Ａを有したマスク絶縁膜２６をマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）により、半導体基板１３をエッチングすることで、第１の方向に延在する第２の素子分離用溝５４を形成する。
第２の素子分離用溝５４の深さ３１２（半導体基板１３の表面１３ａを基準としたときの深さ）は、例えば、２５０ｎｍとすることができる。
【０１０８】
次いで、第２の素子分離用溝５４を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜５５を形成する。具体的には、ＨＤＰ法により形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、或いはＳＯＧ法により形成された塗布系のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）により、第２の素子分離用溝５４を埋め込む。
【０１０９】
次いで、ＣＭＰ法により、マスク絶縁膜２６の上面２６ａよりも上方に成膜された絶縁膜を除去することで、第２の素子分離用溝５４に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）よりなり、かつマスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされた上面５５ａを有する第２の素子分離用絶縁膜５５を形成する。
これにより、第２の素子分離用溝５４及び第２の素子分離用絶縁膜５５よりなり、かつ図７Ａ〜図７Ｃに示す帯状の活性領域１６を複数の素子形成領域Ｒに区画する第２の素子分離領域１７を形成する。
【０１１０】
このように、半導体基板１３に形成された第１の素子分離用溝５１、及び第１の素子分離用溝５１を埋め込む第１の素子分離用絶縁膜５２よりなり、帯状の活性領域１６を区画する第１の素子分離領域１４を形成後、半導体基板１３に形成された第２の素子分離用溝５４、及び第２の素子分離用溝５４を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜５５よりなり、複数の素子形成領域Ｒを区画する第２の素子分離領域１７を形成することにより、第２の素子分離用溝５４内に、ゲート絶縁膜２１を介して、負の電位が付与されるダミーゲート用電極（図示せず）を設けて複数の素子形成領域Ｒを区画した場合と比較して、ダミーゲート用電極の電位が第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２（図２参照）に悪影響を及ぼすことがなくなるため、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を容易にＯｎ（オン）させることができると共に、メモリセルアレイ１１のデータの保持特性を向上させることができる。
【０１１１】
次いで、図９Ａ〜図９Ｃに示す工程では、２つの第２の素子分離領域１７間に位置するマスク絶縁膜２６に、Ｙ方向に延在する２つの溝状の開口部２６Ｂを形成する。
このとき、開口部２６Ｂは、ゲート電極用溝１８の形成領域に対応する半導体基板１３の表面１３ａを露出するように形成する。
【０１１２】
開口部２６Ｂは、マスク絶縁膜２６上にパターニングされたホトレジスト（図示せず）を形成し、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）によりマスク絶縁膜２６をエッチングすることで形成する。該ホトレジストは、開口部２６Ｂを形成後に除去する。
【０１１３】
次いで、開口部２６Ｂを有したマスク絶縁膜２６をマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）により、半導体基板１３をエッチングすることで、底面１８ｃ及び対向する第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂを有した２つのゲート電極用溝１８）を形成する。
【０１１４】
このとき、２つのゲート電極用溝１８は、半導体基板１３（具体的には、第３の不純物拡散領域２９が形成される部分の半導体基板１３）を介して、第２の側面１８ｂが対向するように形成する。また、ゲート電極用溝１８の深さＤ３（半導体基板１３の表面１３ａを基準としたときの深さ）は、第１及び第２の素子分離用溝５１，５４の深さＤ１，Ｄ２よりも浅くなるように形成する。
第１及び第２の素子分離用溝５１，５４の深さＤ１，Ｄ２が２５０ｎｍの場合、ゲート電極用溝１８の深さＤ３は、例えば、１５０ｎｍとすることができる。
【０１１５】
次いで、図１０Ａ〜図１０Ｃに示す工程では、ｎ型不純物（半導体基板１３であるｐ型シリコン基板とは異なる導電型の不純物）である砒素（Ａｓ）を、エネルギーが１０ＫｅＶ、ドーズ量が１Ｅ１３ａｔｍｏｓ／ｃｍ２の条件で、各々のゲート電極用溝１８の底面１８ｃに選択的にイオン注入することで、各々のゲート電極用溝１８の底部に第１の不純物拡散領域２７を形成する。
【０１１６】
このとき、第１の不純物拡散領域２７は、ゲート電極用溝１８の底面１８ｃ、及びゲート電極用溝１８の底部に対応する第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂの一部を覆うように形成する。
また、第１の不純物拡散領域２７は、第１の不純物拡散領域２７の深さが第１及び第２の素子分離領域１４，１７の深さよりも浅くなるように形成する。
【０１１７】
なお、ゲート電極用溝１８の第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂへの砒素（Ａｓ）の注入を抑制する観点から、図１０Ａ〜図１０Ｃに示す工程において砒素（Ａｓ）を注入するのではなく、ゲート絶縁膜２１を形成後に、上記図１０Ａ〜図１０Ｃに示す工程で説明した砒素（Ａｓ）の注入を行なうことで、各々のゲート電極用溝１８の底部に第１の不純物拡散領域２７を形成してもよい。
【０１１８】
次いで、 図１１Ａ〜図１１Ｃに示す工程では、各々のゲート電極用溝１８の第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂ、及びゲート電極用溝１８の底面１８ｃを覆うゲート絶縁膜２１を形成する。
ゲート絶縁膜２１としては、例えば、単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン酸化膜を窒化した膜（ＳｉＯＮ膜）、積層されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を積層させた積層膜等を用いることができる。
【０１１９】
ゲート絶縁膜２１として単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いる場合、ゲート絶縁膜２１は、熱酸化法により形成することができる。この場合、ゲート絶縁膜２１の厚さは、例えば、６ｎｍとすることができる。
【０１２０】
次いで、上面２２ａが半導体基板１３の表面１３ａよりも低くなるように、ゲート絶縁膜２１を介して、各々のゲート電極用溝１８の下部を埋め込むゲート電極２２を形成する。
具体的には、例えば、ＣＶＤ法により、ゲート電極用溝１８を埋め込むように、窒化チタン膜と、タングステン膜とを順次積層させ、次いで、ゲート電極用溝１８の下部に窒化チタン膜及びタングステン膜が残存するように、ドライエッチングにより、窒化チタン膜及びタングステン膜を全面エッチバックすることで、窒化チタン膜及びタングステン膜よりなるゲート電極２２を形成する。各々のゲート電極２２は、メモリセルのワード線を構成する。
【０１２１】
次いで、ゲート電極２２の上面２２ａを覆うと共に、ゲート電極用溝１８及び溝状の開口部２６Ｂを埋め込む、埋め込み絶縁膜２４を形成する。
具体的には、ＨＤＰ法により形成された絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））、或いはＳＯＧ法により形成された塗布系の絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））により、ゲート電極用溝１８の上部及び開口部２６Ｂを埋め込む。
【０１２２】
次いで、ＣＭＰ法により、マスク絶縁膜２６の上面２６ａよりも上方に成膜された絶縁膜を除去する。これにより、ゲート電極用溝１８及び開口部２６Ｂを埋め込む絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））よりなり、かつマスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされた上面２４ａを有した埋め込み絶縁膜２４を形成する。
【０１２３】
このように、ゲート電極２２の上面２２ａを覆うように、ゲート電極２２が形成されたゲート電極用溝１８を埋め込む埋め込み絶縁膜２４を形成することにより、ゲート電極２２が半導体基板１３の表面１３ａよりも上方に突出することがなくなる。
これにより、第１の実施の形態のように、半導体装置１０としてＤＲＡＭを用いた場合、ゲート電極２２を形成する工程よりも後の工程で形成されるビット線３４やキャパシタ４８の形成を容易に行なうことが可能となるので、半導体装置１０を容易に製造できる。
【０１２４】
次いで、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す工程では、図１１Ａ〜図１１Ｃに示す構造体の上面全体に、ｎ型不純物（半導体基板１３であるｐ型シリコン基板とは異なる導電型の不純物）であるリン（Ｐ）を、エネルギーが１００ＫｅＶ、ドーズ量が１Ｅ１４ａｔｍｏｓ／ｃｍ２の条件でイオン注入することで、ゲート電極用溝１８と第１の素子分離領域１７との間に位置する半導体基板１３に第２の不純物拡散領域２８を形成すると共に、２つのゲート電極用溝１８間に位置する半導体基板１３に第３の不純物拡散領域２９の一部となる不純物拡散領域７１を形成する。
【０１２５】
これにより、ゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａ側に位置する半導体基板１３に、第１の側面１８ａに形成されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、第２の不純物拡散領域２８が形成される。
このとき、第１不純物拡散領域２８は、第１の側面１８ａと第２の素子分離用溝５４に挟まれた半導体基板１３の上面１３ａを含み、かつ埋め込みゲート電極２２の上面２２ａよりも高い位置に底面２８ｂを有するように形成する。なお、この段階でのマスク絶縁膜２６の厚さは、例えば、５０ｎｍとすることができる。
【０１２６】
次いで、図１３Ａ〜図１３Ｃに示す工程では、埋め込み酸化膜２４の上面２４ａ、マスク絶縁膜２６の上面２６ａ、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａに、埋め込み絶縁膜２４間に位置するマスク絶縁膜２６の上面２６ａを露出する溝状の開口部７３ａを有したホトレジスト７３を形成する。
【０１２７】
次いで、ホトレジスト７３をマスクとするエッチング（ウエットエッチング、或いはドライエッチング）により、開口部７３ａから露出されたマスク絶縁膜２６を除去する。
これにより、不純物拡散領域７１の上面７１ａが露出されると共に、不純物拡散領域７１の上面７１ａに対して面一とされた第１の素子分離用絶縁膜５２の上面５２ａの一部が露出される。
【０１２８】
次いで、図１４Ａ〜図１４Ｃに示す工程では、ホトレジスト７３から露出された不純物拡散領域７１（言い換えれば、不純物拡散領域７１が形成された半導体基板１３）に、ｎ型不純物（半導体基板１３であるｐ型シリコン基板とは異なる導電型の不純物）であるリン（Ｐ）を、エネルギーが８０ＫｅＶ、ドーズ量が５Ｅ１３ａｔｍｏｓ／ｃｍ２の条件で選択的にイオン注入し、その後、熱処理することで、２つのゲート電極用溝１８間に位置する半導体基板１３全体に、２つの第１の不純物拡散領域２７と接合され、かつ底部２９Ａの位置が２つの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａの位置よりも浅い位置に配置された第３の不純物拡散領域２９を形成する。
【０１２９】
これにより、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに形成されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第３の不純物拡散領域２９が形成されると共に、ゲート絶縁膜２１、ゲート電極２２、埋め込み絶縁膜２４、第１の不純物拡散領域２７、第２の不純物拡散領域２８、及び第３の不純物拡散領域２９を備えた第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２が形成される。
また、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａの位置を２つの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａの位置よりも浅い位置に形成することで、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａと２つの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａとの間には、段差５６が形成される。
【０１３０】
このように、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に第１の不純物拡散領域２７を形成し、２つのゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆う第２の不純物拡散領域２８を形成し、さらに、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第１の不純物拡散領域２７と接合される第３の不純物拡散領域を形成することにより、第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間に位置する第１の側面１８ａの一部のみにチャネル領域が形成される。
【０１３１】
これにより、ゲート電極用溝の３面（対向する２つの側面及び底面）にチャネル領域を形成した従来の半導体装置と比較して、チャネル抵抗を低くすることが可能となる。これにより、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のオン電流を充分確保することができる。
【０１３２】
また、第２の側面１８ｂに挟まれた半導体基板１３の上面１３ａからゲート電極用溝１８の底面１８ｃに至る部分全体に第３の不純物拡散領域２９を形成することにより、２つのゲート電極用溝１８間にチャネル領域が形成されることがない。
これにより、ゲート電極用溝１８の配設ピッチを狭くした場合において、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のうち、一方のトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他方のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を動作させることができる。
【０１３３】
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部にそれぞれ第１の不純物拡散領域２７を形成すると共に、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９を形成することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）がｎ型不純物により構成された第１及び第３の不純物拡散領域２７，２９にトラップされるため、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が第２のトランジスタ１９−２を構成する第２の不純物拡散領域２８（ドレイン領域）に到達することを抑制可能となる。
【０１３４】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２間の間隔が５０ｎｍ以下とされたＤＲＡＭにおいても、上記ディスターブ不良の発生を抑制できる。
【０１３５】
次いで、図１５Ａ〜図１５Ｃに示す工程では、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すホトレジスト７３を除去する。
【０１３６】
次いで、図１６に示す工程では、開口部３２を埋め込むビット線コンタクトプラグ３３、及びビット線コンタクトプラグ３３上に配置され、Ｘ方向に延在するビット線３４（図１参照）を一括形成する。
具体的には、埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａに、開口部３２を埋め込むように、図示していないポリシリコン膜、窒化チタン膜、及びタングステン膜を順次成膜（このとき、ポリシリコン膜が開口部３２を埋め込むように成膜）する。
【０１３７】
次いで、図示していないタングステン膜上に、キャップ絶縁膜３６の母材となる図示していないシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜する。
その後、ホトリソグラフィ技術により、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）上に、ビット線３４の形成領域を覆うホトレジスト（図示せず）を形成する。
【０１３８】
次いで、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）により、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、タングステン膜、窒化チタン膜、及びポリシリコン膜をパターニングすることで、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）よりなるキャップ絶縁膜３６と、ポリシリコン膜よりなり、第３の不純物拡散領域２９の上面２９ａと接触するビット線コンタクトプラグ３３と、ビット線コンタクトプラグ３３上に配置され、ポリシリコン膜、窒化チタン膜、及びタングステン膜よりなるビット線３４と、を一括形成する。
【０１３９】
次いで、ビット線３４の側面、及びキャップ絶縁膜３６を覆うように、図示していないシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）及びシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を順次成膜し、その後、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）及びシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を全面エッチバックすることにより、キャップ絶縁膜３６の側面及びビット線３４の側面を覆うサイドウォール膜３７を形成する。
【０１４０】
このように、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）とを順次積層させることでサイドウォール膜３７を形成することにより、層間絶縁膜３８としてＳＯＧ法により形成された塗布系の絶縁膜（具体的には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））を成膜した際、シリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）の濡れ性が改善されるため、シリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）中へのボイドの発生を抑制できる。
【０１４１】
次いで、埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａ、マスク絶縁膜２６の上面２６ａ、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａに、サイドウォール膜３７を覆うと共に、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａに対して面一とされた上面３８ａを有した層間絶縁膜３８を形成する。これにより、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａが、層間絶縁膜３８から露出される。
【０１４２】
具体的には、埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａ、マスク絶縁膜２６の上面２６ａ、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａに、サイドウォール膜３７を覆うように、ＳＯＧ法により塗布系の絶縁膜（シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））を塗布し、次いで、熱処理を行なうことで、シリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）の膜質を緻密にする。
また、上記ＳＯＧ法によりシリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）を形成する際には、ポリシラザンを含有した塗布液を用いる。また、上記熱処理は、水蒸気雰囲気中で行なうとよい。
【０１４３】
次いで、ＣＭＰ法により、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａが露出するまで、熱処理されたシリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）の研磨を行なう。これにより、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａに対して面一とされた上面３８ａを有した層間絶縁膜３８が形成される。
なお、図１３に示す構造体には図示していないが、上記シリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）の研磨後に、ＣＶＤ法により、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａ及び層間絶縁膜３８の上面３８ａを覆うシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成してもよい。
【０１４４】
次いで、図１７に示す工程では、ＳＡＣ（Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ）法により、層間絶縁膜３８、マスク絶縁膜２６、埋め込み絶縁膜２４、及びゲート絶縁膜２１を異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）することで、第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａの一部を露出するコンタクト孔４１を形成する。
この際のドライエッチングは、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を選択的にエッチングするステップと、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を選択的にエッチングするステップとに分けて行なう。
【０１４５】
次いで、コンタクト孔４１内に、上面４２ａが層間絶縁膜３８の上面３８ａに対して面一とされ、かつ下端が第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａと接触する容量コンタクトプラグ４２を形成する。
具体的には、コンタクト孔４１を埋め込むように、ＣＶＤ法により、窒化チタン膜（図示せず）と、タングステン膜（図示せず）とを順次積層させ、次いで、ＣＭＰ法を用いた研磨により、層間絶縁膜３８の上面３８ａに形成された不要な窒化チタン膜及びタングステン膜を除去することで、コンタクト孔４１内に、窒化チタン膜及びタングステン膜よりなる容量コンタクトプラグ４２を形成する。
【０１４６】
次いで、層間絶縁膜３８の上面３８ａに、容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａの一部と接触する容量コンタクトパッド４４を形成する。
具体的には、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａ、容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａ、及び層間絶縁膜３８の上面３８ａを覆うように、容量コンタクトパッド４４の母材となる金属膜（図示せず）を成膜する。
【０１４７】
次いで、ホトリソグラフィ技術により、該金属膜の上面のうち、容量コンタクトパッド４４の形成領域に対応する面を覆うホトレジスト（図示せず）を形成し、次いで、該ホトレジストをマスクとするドライエッチングにより、ホトレジストから露出された不要な金属膜を除去することで、該金属膜よりなる容量コンタクトパッド４４を形成する。容量コンタクトパッド４４を形成後、ホトレジスト（図示せず）を除去する。
次いで、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａ、容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａ、及び層間絶縁膜３８の上面３８ａに、容量コンタクトパッド４４を覆うシリコン窒化膜４６を形成する。
【０１４８】
次いで、図１８に示す工程では、シリコン窒化膜４６上に、図示していない厚さの厚いシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を成膜する。該シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）の厚さは、例えば、厚さ１５００ｎｍとすることができる。
【０１４９】
次いで、ホトリソグラフィ技術により、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）上にパターニングされたホトレジスト（図示せず）を形成し、次いで、該ホトレジストをマスクとするドライエッチングにより、容量コンタクトパッド４４上に形成されたシリコン酸化膜（図示せず）及びシリコン窒化膜４６をエッチングすることで、容量コンタクトパッド４４を露出するシリンダーホール（図示せず）を形成する。その後、ホトレジスト（図示せず）を除去する。
【０１５０】
次いで、シリンダーホール（図示せず）の内面、及び容量コンタクトパッド４４の上面に、導電膜（例えば、窒化チタン膜）を成膜することで、該導電膜よりなり、かつ王冠形状とされた下部電極５７を形成する。
次いで、ウエットエッチングにより、シリコン酸化膜（図示せず）を除去することで、シリコン窒化膜４６の上面を露出させる。次いで、シリコン窒化膜４６の上面、及び下部電極５７を覆う容量絶縁膜５８を形成する。
【０１５１】
次いで、容量絶縁膜５８の表面を覆うように、上部電極５９を形成する。このとき、上部電極５９は、上部電極５９の上面５９ａの位置が容量絶縁膜５８よりも上方に配置されるように形成する。これにより、各容量コンタクトパッド４４上に、下部電極５７、容量絶縁膜５８、及び上部電極５９よりなるキャパシタ４８が形成される。
これにより、第１の実施の形態の半導体装置１０が製造される。なお、実際には、上部電極５９の上面５９ａに、図示していない層間絶縁膜、ビア、及び配線等を形成する。
【０１５２】
第１の実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に位置する半導体基板１３に第１の不純物拡散領域２７を形成し、２つのゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、半導体基板１３に第２の不純物拡散領域２８を形成し、さらに、半導体基板１３に、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第１の不純物拡散領域２７と接合される第３の不純物拡散領域２９を形成することにより、半導体基板１３のうち、第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間に位置する部分（第１の側面１８ａの一部）のみにチャネル領域を形成して、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２間にチャネル領域を形成しないことが可能となる。
【０１５３】
つまり、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２がオン状態になった時、オン電流が流れるチャネル領域を従来のトランジスタよりも少なくすることが可能となる。これにより、微細化されたメモリセルにおいても、チャネル抵抗を減少させてオン電流を増加させることができる。
【０１５４】
また、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の一方が動作した際に、他方のトランジスタが誤動作する悪影響を抑制することが可能となる。これにより、半導体装置１０を微細化して、ゲート電極２２を狭ピッチで配置した場合でも、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を独立して、安定して動作させることができる。
【０１５５】
また、ゲート絶縁膜２１を介して、各々のゲート電極用溝１８の下部を埋め込むようにゲート電極２２を形成し、その後、各々のゲート電極用溝１８を埋め込むように、ゲート電極２２の上面２２ａを覆う埋め込み絶縁膜２４を形成することにより、ゲート電極２２が半導体基板１３の表面１３ａよりも上方に突出することがなくなる。
【０１５６】
これにより、第１の実施の形態のように、半導体装置１０としてＤＲＡＭを製造する場合、ゲート電極２２を形成する工程よりも後の工程で形成されるビット線３４やキャパシタ４８を容易に形成することが可能となる。つまり、半導体装置１０を容易に製造できる。
【０１５７】
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部にそれぞれ第１の不純物拡散領域２７を形成すると共に、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９を形成することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）がｎ型不純物により構成された第１及び第３の不純物拡散領域２７，２９にトラップされるため、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が第２のトランジスタ１９−２を構成する第２の不純物拡散領域２８（ドレイン領域）に到達することを抑制可能となる。
【０１５８】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２間の間隔が５０ｎｍ以下とされたＤＲＡＭにおいても、上記ディスターブ不良の発生を抑制できる。
【０１５９】
なお、第１の実施の形態では、埋め込み絶縁膜２４としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いると共に、マスク絶縁膜２６としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を用いた場合を例に挙げて説明したが、埋め込み絶縁膜２４としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を用いると共に、マスク絶縁膜２６としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いてもよい。
【０１６０】
これにより、図１７に示す工程において、コンタクト孔４１を形成する際、埋め込み絶縁膜２４となるシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）がエッチングストッパーとして機能するため、コンタクト孔４１がゲート電極２２の上面２２ａを露出することがなくなるので、コンタクト孔４１に形成される容量コンタクトプラグ４２を介して、容量コンタクトパッド４４とゲート電極２２とが導通することを防止できる。
【０１６１】
また、第１の実施の形態では、第２の不純物拡散領域２８を形成する際（図１２参照）に、第３の不純物拡散領域２９の一部となる不純物拡散領域７１を形成する場合を例に挙げて説明したが、図１２に示す工程において、第２の不純物拡散領域２８の形成領域に対応する半導体基板１３のみに選択的にｎ型不純物をイオン注入して第２の不純物拡散領域２８を形成し、その後、図１３に示す工程において、第３の不純物拡散領域２９の形成領域に対応する半導体基板１３のみに選択的にｎ型不純物をイオン注入することで、第３の不純物拡散領域２９を形成してもよい。つまり、第２の不純物拡散領域２８と、第３の不純物拡散領域２９と、を別々の工程で形成してもよい。
【０１６２】
また、第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置６０（図４参照）は、先に説明した図１４に示す工程において、第３の不純物拡散領域２９を、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａよりも半導体基板１３の裏面１３ｂ側に第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａが突出するように形成し、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差６２を形成すること以外は、第１の実施の形態の半導体装置１０の製造方法と同様な手法を用いて製造することができる。
【０１６３】
（第２の実施の形態）
図１９は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線方向の切断面に対応している。
図１９では、第２の実施の半導体装置８０の一例としてＤＲＡＭを挙げる。また、図１９では、実際には、図１に示すＸ方向に延在するビット線３４を模式的に図示する。さらに、図１９において、図２に示す第１の実施の形態の半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１６４】
図１９を参照するに、第２の実施の形態の半導体装置８０は、第１の実施の形態の半導体装置１０に設けられたメモリセルアレイ１１の替わりに、メモリセルアレイ８１を備えた以外は、半導体装置１０と同様に構成される。
メモリセルアレイ８１は、第１の実施の形態で説明したメモリセルアレイ１１に設けられた第２の素子分離領域１７の替わりに、第２の素子分離領域８２を設けた以外は、メモリセルアレイ１１と同様に構成される。
【０１６５】
第２の素子分離領域８２は、第２の素子分離用溝５４と、第２の素子分離用絶縁膜５５と、ゲート絶縁膜２１と、ダミーゲート用電極８５と、埋め込み絶縁膜２４と、により構成されている。
第２の素子分離用絶縁膜５５は、第２の素子分離用溝５４の下部を埋め込むように設けられている。第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａは、ゲート電極用溝１８の底面１８ｃに対して略面一とされている。
ゲート絶縁膜２１は、第２の素子分離用溝５４の上部側面、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａを覆うように設けられている。
【０１６６】
ダミーゲート用電極８５は、ゲート絶縁膜２１を介して、第２の素子分離用絶縁膜５５上に位置する第２の素子分離用溝５４に設けられている。ダミーゲート用電極８５は、ゲート電極２２と同じ構造とされている。
具体的には、ダミーゲート用電極８５は、例えば、窒化チタン膜と、タングステン膜と、を順次積層した積層構造とすることができる。ダミーゲート用電極８５の上面８５ａは、ゲート電極２２の上面２２ａに対して略面一とされている。ダミーゲート用電極８５は、ゲート電極２２とは独立して駆動される電極である。
【０１６７】
埋め込み絶縁膜２４は、ゲート絶縁膜２１を介して、ダミーゲート用電極８５上に位置する第２の素子分離用溝５４、及び開口部２６Ａを埋め込むように設けられている。
これにより、埋め込み絶縁膜２４は、ダミーゲート用電極８５の上面８５ａを覆うと共に、半導体基板１３の表面１３ａから突出している。
埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａは、平坦な面とされており、マスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して略面一とされている。
【０１６８】
第２の実施の形態の半導体装置によれば、素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２と、該素子形成領域Ｒと隣り合う位置に配置された素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２とを、第２の方向において分離する第２の素子分離領域１７の構成の一部として、ゲート電極２２とは独立して電位を変化させることの可能なダミーゲート用電極８５を設けることにより、第２の不純物拡散領域２８とダミーゲート用電極８５との間の電位差を小さくして、接合リーク電流を減少させることが可能となる。
これにより、半導体装置８０がＤＲＡＭの場合、ＤＲＡＭの記憶保持特性を向上させることができる。
【０１６９】
また、上記構成とされた第２の実施の形態の半導体装置８０は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
具体的には、ゲート電極用溝１８の配設ピッチを狭くした場合において、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のうち、一方のトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他方のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を動作させることができると共に、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
【０１７０】
図２０は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略構成を示す断面図である。図２０に示す切断面は、図１９に示すメモリセルアレイの切断面に対応している。図２０において、図１９に示す第２の実施の形態の半導体装置８０と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図２０では、第２の実施の形態の変形例の半導体装置９０の一例としてＤＲＡＭを挙げる。
【０１７１】
図２０を参照するに、第２の実施の形態の変形例の半導体装置９０に設けられたメモリセルアレイ９１は、先に説明した第２の実施の形態の半導体装置８０のメモリセルアレイ８１に設けられた第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａを、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａよりも半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出させ、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差６２を設けた以外は、メモリセルアレイ８１と同様に構成される。
【０１７２】
第２の実施の形態の変形例の半導体装置によれば、第１の不純物拡散領域２７と接合され、かつ第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａから半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出した第３の不純物拡散領域２９と、を有することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起され、かつ第１の不純物拡散領域２７にトラップされなかった電子ｅ−（図示せず）を、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａでトラップすることが可能となる。
つまり、第１の実施の形態の半導体装置１０の構成と比較して、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）をトラップする確立を向上させることができる。
【０１７３】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を精度良く抑制できる。
【０１７４】
また、第２の実施の形態の変形例の半導体装置９０は、第２の実施の形態の半導体装置８０と同様な効果を得ることができる。
具体的には、第２の素子分離領域１７の構成の一部として、ゲート電極２２とは独立して電位を変化させることの可能なダミーゲート用電極８５を設けることにより、第２の不純物拡散領域２８とダミーゲート用電極８５との間の電位差を小さくして、接合リーク電流を減少させることが可能となるので、半導体装置８０がＤＲＡＭの場合、ＤＲＡＭの記憶保持特性を向上させることができる。
【０１７５】
また、上記第２の実施の形態の変形例の半導体装置９０は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
具体的には、ゲート電極用溝１８の配設ピッチを狭くした場合において、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のうち、一方のトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他方のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を動作させることができる。
【０１７６】
図２１Ａ〜図２１Ｃ、図２２Ａ〜図２２Ｃ、図２３Ａ〜図２３Ｃ、及び図２４は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図である。
【０１７７】
図２１Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図２１Ｂは、図２１Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図２１Ｃは、図２１Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図２２Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図２２Ｂは、図２２Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図２２Ｃは、図２２Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図２３Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図２３Ｂは、図２３Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図２３Ｃは、図２３Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【０１７８】
また、図２１Ａ、図２２Ａ、及び図２３Ａに示すＡ−Ａ線は、図１に示すＡ−Ａ線に対応している。また、図２４は、断面図であり、図１９に示す半導体装置８０の切断面に対応している。
【０１７９】
主に、図２１Ａ〜図２１Ｃ、図２２Ａ〜図２２Ｃ、図２３Ａ〜図２３Ｃ、及び図２４を参照して、第２の実施の形態に係る半導体装置８０（具体的には、メモリセルアレイ８１）の製造方法について説明する。
【０１８０】
始めに、第１の実施の形態で説明した図５Ａ〜図５Ｃに示す工程から図９Ａ〜図９Ｃに示す工程と同様な処理を行なうことで、図９Ａ〜図９Ｃに示す構造体と同様な構造体（具体的には、図９Ａ及び図９Ｂに示す構造体から符号１７（第２の素子分離領域１７）を削除した構造体）を形成する。
【０１８１】
次いで、図２１Ａ〜図２１Ｃに示す工程では、エッチバック後の第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａがゲート電極用溝１８の底面１８ｃに対して略面一となるように、図９Ｂに示す第２の素子分離用絶縁膜５５を選択的にエッチバックする。これにより、ゲート電極用溝１８の下部を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜５５が形成される。
半導体基板１３の表面１３ａを基準としたときのエッチバック後の第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａの深さＤ４は、ゲート電極用溝１８の深さＤ３と略等しい。
【０１８２】
次いで、図２２Ａ〜図２２Ｃに示す工程では、第２の素子分離用溝５４の上部に露出された半導体基板１３にｎ型不純物がイオン注入されないように、第２の素子分離用溝５４を埋め込むホトレジスト（図示せず）を形成する。
次いで、第１の実施の形態で説明した図１０Ａ〜図１０Ｃに示す工程と同様な手法により、各々のゲート電極用溝１８の底部に第１の不純物拡散領域２７を形成する。その後、ホトレジスト（図示せず）を除去する。
【０１８３】
次いで、図２３Ａ〜図２３Ｃに示す工程では、各々のゲート電極用溝１８の第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂ、及び底面１８ｃと、第２の素子分離用溝５４の上部の内面（第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａも含む）と、を覆うようにゲート絶縁膜２１を形成する。
【０１８４】
次いで、ゲート絶縁膜２１が形成されたゲート電極用溝１８及び第２の素子分離用溝５４を埋め込むように、ゲート電極２２及びダミーゲート用電極８５の母材となる導電膜を形成し、その後、上面２２ａ及び８５ａが半導体基板１３の表面１３ａよりも低くなるように、該導電膜をエッチバックすることで、ゲート電極用溝１８に配置されるゲート電極２２と、第２の素子分離用溝５４に配置されるダミーゲート用電極８５と、を一括形成する。
上記ゲート電極２２及びダミーゲート用電極８５の母材となる導電膜としては、例えば、窒化チタン膜と、タングステン膜と、を順次積層させたＴｉＮ／Ｗ積層膜を用いることができる。各々のゲート電極２２は、メモリセルのワード線を構成する。
【０１８５】
次いで、ゲート電極２２の上面２２ａ、及びダミーゲート電極８５の上面８５ａを覆うと共に、ゲート電極用溝１８、第２の素子分離用溝５４、及び溝状の開口部２６Ａ，２６Ｂを埋め込む、埋め込み絶縁膜２４を形成する。
具体的には、ＨＤＰ法により形成された絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））、或いはＳＯＧ法により形成された塗布系の絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））により、ゲート電極用溝１８の上部、第２の素子分離用溝５４の上部、及び開口部２６Ａ，２６Ｂを埋め込む。
【０１８６】
次いで、ＣＭＰ法により、マスク絶縁膜２６の上面２６ａよりも上方に成膜された絶縁膜を除去する。これにより、ゲート電極用溝１８、第２の素子分離用溝５４、及び開口部２６Ａ，２６Ｂを埋め込む絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））よりなり、かつマスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされた上面２４ａを有した埋め込み絶縁膜２４を形成する。
【０１８７】
次いで、図２４に示す工程では、第１の実施の形態で説明した図１２Ａ〜図１２Ｃ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｃ、図１６、図１７、及び図１８に示す工程の処理を順次行なうことで、図２４に示すように、メモリセルアレイ８１を備えた第２の実施の形態の半導体装置８０が製造される。
【０１８８】
第２の実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２と、該素子形成領域Ｒと隣り合う位置に配置された素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２とを、第２の方向において分離する第２の素子分離領域１７の構成の一部として、ゲート電極２２とは独立して電位を変化させることの可能なダミーゲート用電極８５を形成することにより、第２の不純物拡散領域２８とダミーゲート用電極８５との間の電位差を小さくして、接合リーク電流を減少させることが可能となる。
これにより、半導体装置８０がＤＲＡＭの場合、ＤＲＡＭの記憶保持特性を向上させることができる。
【０１８９】
また、上記第２の実施の形態の半導体装置８０の製造方法は、第１の実施の形態の半導体装置１０の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【０１９０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１９１】
図２５は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る半導体装置に適用可能なメモリセルアレイのレイアウトの他の例を示す平面図である。図２５において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
上記第１及び第２の実施の形態で説明した半導体装置１０，６０，８０，９０は、図２５に示すような活性領域１６及びビット線３４がジグザグ形状とされたレイアウトにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１９３】
１０，６０，８０，９０…半導体装置、１１，６１，８１，９１…メモリセルアレイ、１３…半導体基板、１３ａ…表面、１３ｂ…裏面、１４…第１の素子分離領域、１６…活性領域、１７，８２…第２の素子分離領域、１８…ゲート電極用溝、１８ａ…第１の側面、１８ｂ…第２の側面、１８ｃ，２８ｂ…底面、１９−１…第１のトランジスタ、１９−２…第２のトランジスタ、２１…ゲート絶縁膜、２１Ａ…上部、２２…ゲート電極、２２ａ，２４a，２６ａ，２８a，２９ａ，３６ａ，３８ａ，４２ａ，５２ａ，５５ａ，５９ａ，７１ａ，８５ａ…上面、２４…埋め込み絶縁膜、２６…マスク絶縁膜、２６Ａ，２６Ｂ，３２，６６ａ，７３ａ…開口部、２７…第１の不純物拡散領域、２７Ａ，２９Ａ…底部、２８…第２の不純物拡散領域、２９…第３の不純物拡散領域、３３…ビット線コンタクトプラグ、３４…ビット線、３６…キャップ絶縁膜、３７…サイドウォール膜、３８…層間絶縁膜、４１…コンタクト孔、４２…容量コンタクトプラグ、４４…容量コンタクトパッド、４６，６６…シリコン窒化膜、４８…キャパシタ、５１…第１の素子分離用溝、５２…第１の素子分離用絶縁膜、５４…第２の素子分離用溝、５５…第２の素子分離用絶縁膜、５６，６２…段差、５７…下部電極、５８…容量絶縁膜、５９…上部電極、６５…パッド酸化膜、７１…不純物拡散領域、７３…ホトレジスト、８５…ダミーゲート用電極、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…深さ、Ｒ…素子形成領域、Ｗ１…幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体装置の微細化が進められている。これにより、トランジスタのゲート長を短くした場合、トランジスタの短チャネル効果が顕著となり、サブスレッショルド電流が増大して、トランジスタの閾値電圧（Ｖｔ）が低下するという問題が発生する。
【０００３】
また、トランジスタの閾値電圧（Ｖｔ）の低下を抑制するために、半導体基板の不純物濃度を増加させた場合、接合リーク電流が増大してしまう。
そのため、半導体装置としてＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いて、ＤＲＡＭのメモリセルを微細化した場合、リフレッシュ特性の悪化が深刻な問題となる。
【０００４】
このような問題を回避するための構造として、特許文献１，２には、半導体基板の表面側に形成した溝にゲート電極を埋め込む、いわゆるトレンチゲート型トランジスタ（「リセスチャネルトランジスタ」ともいう）が開示されている。
トランジスタをトレンチゲート型トランジスタとすることにより、有効チャネル長（ゲート長）を物理的かつ十分に確保することが可能となり、最小加工寸法が６０ｎｍ以下の微細なセルを有したＤＲＡＭが実現可能となる。
【０００５】
また、特許文献２には、半導体基板に隣り合うように形成された２つの溝と、該溝のそれぞれにゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、２つのゲート電極間に位置する半導体基板の表面に形成され、２つのゲート電極に対して共通の不純物拡散領域である第１の不純物拡散領域と、２つのゲート電極の素子分離領域側に位置する半導体基板の表面に形成された第２の不純物拡散領域と、を備えたＤＲＡＭが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３９４７６号公報
【特許文献２】特開２００７−０８１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１，２に記載されたトレンチゲート型トランジスタを有するＤＲＡＭでは、上記トランジスタのチャネル領域がトレンチの両側面及び底面の３面に形成される構成となっている。
【０００８】
発明者は、上記構成のトランジスタの微細化をさらに進めると、トランジスタのオン電流が充分確保できず、ＤＲＡＭの正常動作が困難となる知見を得た。これは、上述のように、トランジスタのチャネル領域がトレンチを構成する３面に形成されるためにチャネル抵抗が高くなることに起因している。
【０００９】
また、トレンチゲートの配設ピッチが狭くなると、あるトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他のトランジスタに干渉してしまい、独立してトランジスタを動作させることができないという問題も明らかとなった。
この問題も隣接するトレンチゲートの間にチャネル領域が形成されることが悪影響を及ぼしていると推察される。
【００１０】
さらに、トレンチゲート型トランジスタでは、ゲート電極が半導体基板の表面よりも上方に突き出して形成されるため、突き出したゲート電極自体が、後の工程で形成されるべきビット配線やキャパシタの形成を著しく困難にし、ＤＲＡＭの製造自体が困難になるという問題も発生する。
したがって、トレンチを利用するトランジスタを備えたＤＲＡＭであっても、トランジスタのオン電流を充分確保すると共に隣接トランジスタの動作干渉を回避し、製造の困難性を解消する半導体装置、とその製造方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一観点によれば、第１の方向に延在するように半導体基板の表面側に設けられ、底面及び対向する第１及び第２の側面を有するゲート電極用溝と、ゲート絶縁膜を介して、前記ゲート電極用溝の下部を埋め込むように配置されたゲート電極と、前記ゲート電極用溝の上部を埋め込むように配置され、前記ゲート電極の上面を覆う埋め込み絶縁膜と、前記ゲート電極用溝の底部に設けられた第１の不純物拡散領域と、前記第１の側面に配置された前記ゲート絶縁膜の上部を覆うように、前記半導体基板に設けられた第２の不純物拡散領域と、少なくとも前記第２の側面に配置された前記ゲート絶縁膜を覆うように、前記半導体基板に設けられ、前記第１の不純物拡散領域と接合された第３の不純物拡散領域と、を有し、前記第１の不純物拡散領域の底部と前記第３の不純物拡散領域の底部との間には、段差が設けられていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体装置によれば、ゲート電極用溝の底部に設けられた第１の不純物拡散領域と、第１の側面に配置されたゲート絶縁膜の上部を覆うように、半導体基板に設けられた第２の不純物拡散領域と、少なくとも第２の側面に配置されたゲート絶縁膜を覆うように、半導体基板に設けられ、第１の不純物拡散領域と接合された第３の不純物拡散領域と、を有することにより、第１の不純物拡散領域と第２の不純物拡散領域との間に位置する第１の側面のみにチャネル領域が形成されるため、ゲート電極用溝の底面及び対向する側面の３面にチャネル領域が形成される従来の半導体装置と比較して、チャネル抵抗を低くすることが可能となる。これにより、トランジスタのオン電流を充分確保することができる。
【００１３】
また、ゲート電極用溝の第２の側面側に、もう１つゲート電極用溝を設け、該ゲート電極用溝に他のトランジスタを隣接して配置することで、ゲート電極用溝間にチャネル領域が形成されることがない。これにより、ゲート電極用溝の配設ピッチを狭くした場合において、あるトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して各トランジスタを動作させることができる。
【００１４】
また、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極用溝の下部を埋め込むように配置されたゲート電極と、ゲート電極用溝を埋め込むように配置され、ゲート電極の上面を覆う埋め込み絶縁膜と、を設けることにより、ゲート電極が半導体基板の表面よりも上方に突出することがなくなる。これにより、例えば、半導体装置としてＤＲＡＭを用いた場合、後の工程で形成されるビット線やキャパシタの形成を容易に行なうことが可能となるので、半導体装置を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略平面図である。
【図２】図１に示すメモリセルアレイのＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図３】図１に示すメモリセルアレイのＡ−Ａ線を延在させた方向の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略構成を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、図５Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図５Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、図５Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、図６Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図６Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、図６Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図７Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図７Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、図７Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図７Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、図７Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図８Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その４）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図８Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その４）であり、図８Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図８Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その４）であり、図８Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図９Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その５）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図９Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その５）であり、図９Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図９Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その５）であり、図９Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１０Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その６）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１０Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その６）であり、図１０Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その６）であり、図１０Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１１Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その７）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１１Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その７）であり、図１１Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その７）であり、図１１Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１２Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その８）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１２Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その８）であり、図１２Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１２Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その８）であり、図１２Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１３Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その９）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１３Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その９）であり、図１３Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１３Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その９）であり、図１３Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１４Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１０）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１４Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１０）であり、図１４Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１４Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１０）であり、図１４Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１５Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１１）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図１５Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１１）であり、図１５Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１５Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１１）であり、図１５Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１２）であり、図２の切断面に対応する断面図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１３）であり、図２の切断面に対応する断面図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１４）であり、図２の切断面に対応する断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの断面図である。
【図２１Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図２１Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、図２１Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図２１Ｃ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その１）であり、図２１Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図２２Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図２２Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、図２２Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図２２Ｃ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その２）であり、図２２Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図２３Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、メモリセルアレイが形成される領域の平面図である。
【図２３Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、図２３Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図２３Ｃ】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その３）であり、図２３Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図（その４）であり、図１９の切断面に対応する断面図である。
【図２５】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る半導体装置に適用可能なメモリセルアレイのレイアウトの他の例を示す平面図である。
【図２６】従来のＤＲＡＭのレイアウトの一例を示す平面図である。
【図２７】図２６に示すＤＲＡＭのＺ−Ｚ線方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ところで、発明者は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のメモリセルを微細化していくと、一つの活性領域内に設けられて隣接する２つのセルの間隔が縮小される結果、一方のセルがデータ「０」を蓄積し、他方のセルがデータ「１」を蓄積している場合であって、かつデータ「０」のセルへのアクセスが連続して行われた場合において、データ「１」のセルの蓄積データが破壊するという隣接セル間のディスターブ不良（以下、単に「ディスターブ不良」という）が発生することを新たに知見した。このディスターブ不良は、半導体装置の信頼性を損ねる原因となる問題がある。
【００１７】
図２６は、従来のＤＲＡＭのレイアウトの一例を示す平面図であり、図２７は、図２６に示すＤＲＡＭのＺ−Ｚ線方向の断面図である。
【００１８】
次に、図２６及び図２７を参照して、前述のディスターブ不良について、発明者が得た知見を説明する。
図２６を参照するに、半導体基板３０１の表面には、規則的に配列された複数の活性領域３０２が設けられている。個々の活性領域３０２は、半導体基板３０１の表面に形成された溝を絶縁膜で埋設する素子分離領域３０３に囲まれている。活性領域３０２と交差するＹ方向には、Ｙ方向に延在する複数のワード線ＷＬが配置されている。
【００１９】
図２７を参照するに、ワード線ＷＬ１，ＷＬ２は、半導体基板３０１の表面に複数の活性領域３０２及び素子分離領域３０３に跨って設けられる溝内に、ゲート絶縁膜３０５を介して埋め込んで形成されている。
ワード線ＷＬ１，ＷＬ２の上面には、キャップ絶縁膜３０６が溝に埋め込まれて形成されている。一つの活性領域３０２には、ワード線ＷＬ１及びワード線ＷＬ２よりなる二つのワード線が交差して設けられている。
【００２０】
二つのワード線ＷＬ１及びＷＬ２は、各々対応する二つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のゲート電極を構成している。トランジスタＴｒ１は、ワード線ＷＬ１からなるゲート電極の他、ドレイン拡散層３０７及びソース拡散層３０８で構成されている。
また、トランジスタＴｒ２は、ワード線ＷＬ２からなるゲート電極の他、ドレイン拡散層３１２及びソース拡散層３０８で構成されている。ソース拡散層３０８は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に共通し、ビット線コンタクト３１１においてビット線ＢＬに接続されている。
【００２１】
一方、各々のドレイン拡散層３０７，３１２は、層間絶縁膜３０９に形成された容量コンタクトプラグ３１０を介して、下部電極３１３，３１４（ストレージノード）にそれぞれ接続されている。
下部電極３１３，３１４は、図示しない容量絶縁膜及び上部電極と共にそれぞれ容量素子３１６，３１７を構成している。ワード線が埋め込まれた溝の底面及び対向する２つの側面に対応する半導体基板３０１の表面がトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のチャネルとなる。
【００２２】
例えば、ワード線ＷＬ１をオン状態としてトランジスタＴｒ１のチャネルを形成し、ビット線３１９にＬｏｗ（Ｌ）レベルの電位を与えれば、下部電極３１３は「Ｌ」の状態となり、その後、ワード線ＷＬ１をオフ状態とすることにより、下部電極３１３にはＬ（データ「０」）の情報が蓄積される。
【００２３】
また、例えば、ワード線ＷＬ２をオン状態としてトランジスタＴｒ２のチャネルを形成し、ビット線３１９にＨｉｇｈ（Ｈ）レベルの電位を与えれば、下部電極３１４はＨ状態となり、その後、ワード線ＷＬ２をオフ状態とすることにより下部電極３１４にはＨ（データ「１」）の情報が蓄積される。
【００２４】
このような動作状態に基き、下部電極３１３に「Ｌ」を蓄積させ、下部電極３１４に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成する。この状態でＬ側の下部電極３１３に対応するワード線ＷＬ１のオン/オフを繰り返す（同じワード線ＷＬ１を用いる他の活性領域のセル動作に相当する）。
【００２５】
その結果、トランジスタＴｒ１のチャネルに誘起された電子ｅ−が隣接するドレイン拡散層３１２に到達し、下部電極３１４に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させてしまう。
すなわちデータ「１」がデータ「０」に変化するモードの不良が発生する。この不良は、ワード線ＷＬ１のオン/オフ回数に依存し、例えば、オン/オフ回数を１万回繰り返すと複数のセルの内、１個のセルが破壊され、１０万回では１０個のセルが破壊される頻度で発生する。
【００２６】
隣接セルは、本来各々独立して情報を保持しなければならないが、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良が発生すると半導体装置（ＤＲＡＭ）の正常動作が阻害され信頼性を損ねる問題となる。
【００２７】
このディスターブ不良は、セルサイズが大きい場合、すなわち図２６に示すように最小加工寸法Ｆで規定されるワード線ＷＬ１とワード線ＷＬ２との間隔Ｌが７０ｎｍの時には問題とならなかった。
しかし、メモリセルが縮小され、ワード線ＷＬ１とワード線ＷＬ２との間隔が５０ｎｍより小さくなると、顕在化してきた。さらに小さくなると、より大きな問題となる。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略平面図であり、図２は、図１に示すメモリセルアレイのＡ−Ａ線方向の断面図である。
図１及び図２では、第１の実施の形態の半導体装置１０の一例としてＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を挙げる。また、図１では、ＤＲＡＭのメモリセルアレイのレイアウトの一例を図示する。
図１において、Ｘ方向は、ビット線３４の延在方向を示しており、Ｙ方向は、Ｘ方向に対して交差するゲート電極２２、及び第２の素子分離領域１７の延在方向（第１の方向）を示している。
【００３０】
また、図１では、説明の便宜上、メモリセルアレイ１１の構成要素のうち、半導体基板１３、第１の素子分離領域１４、活性領域１６、第２の素子分離領域１７、ゲート電極用溝１８、ゲート電極２２、ビット線３４、容量コンタクトプラグ４２、容量コンタクトパッド４４、及び複数の素子形成領域Ｒのみを図示し、これら以外のメモリセルアレイ１１の構成要素の図示を省略する。
また、図２では、実際には、図１に示すＸ方向に延在するビット線３４を模式的に図示する。また、図２において、図１に示す半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００３１】
第１の実施の形態の半導体装置１０は、図１及び図２に示すメモリセルアレイ１１が形成されるメモリセル領域と、メモリセル領域の周囲に配置された図示していない周辺回路領域（周辺回路が形成される領域）と、を有する。
【００３２】
図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態の半導体装置１０に設けられたメモリセルアレイ１１は、半導体基板１３と、第１の素子分離領域１４と、複数の素子形成領域Ｒを有した活性領域１６と、第２の素子分離領域１７と、ゲート電極用溝１８と、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２と、ゲート絶縁膜２１と、埋め込み型ゲート電極であるゲート電極２２と、埋め込み絶縁膜２４と、マスク絶縁膜２６と、第１の不純物拡散領域２７と、第２の不純物拡散領域２８と、第３の不純物拡散領域２９と、開口部３２と、ビット線コンタクトプラグ３３と、ビット線３４と、キャップ絶縁膜３６と、サイドウォール膜３７と、層間絶縁膜３８と、コンタクト孔４１と、容量コンタクトプラグ４２と、容量コンタクトパッド４４と、シリコン窒化膜４６と、キャパシタ４８と、を有する。
【００３３】
図１及び図２を参照するに、半導体基板１３は、板状とされた基板である。半導体基板１３としては、例えば、ｐ型の単結晶シリコン基板を用いることができる。この場合、半導体基板１３のｐ型不純物濃度は、例えば、１Ｅ１６ａｔｍｏｓ／ｃｍ２とすることができる。
【００３４】
図１を参照するに、第１の素子分離領域１４は、第１の素子分離用溝５１と、第１の素子分離用絶縁膜５２とを有する。第１の素子分離用溝５１は、図１に示すＸ方向に対して所定角度傾斜した方向（第２の方向）に延在するように、半導体基板１３に形成されている。第１の素子分離用溝５１は、図１に示すＹ方向に対して所定の間隔で複数形成されている。第１の素子分離用溝５１の深さは、例えば、２５０ｎｍとすることができる。
【００３５】
第１の素子分離用絶縁膜５２は、第１の素子分離用溝５１を埋め込むように配置されている。図示してはいないが、第１の素子分離用絶縁膜５２の上面は、半導体基板１３の表面１３ａに対して面一とされている。第１の素子分離用絶縁膜５２としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。
上記構成とされた第１の素子分離領域１４は、第２の方向に対して帯状に延在する活性領域１６を区画している。各活性領域１６は、複数の素子形成領域Ｒを有する。
【００３６】
図１及び図２を参照するに、第２の素子分離領域１７は、第２の素子分離用溝５４と、第２の素子分離用絶縁膜５５とを有する。第２の素子分離用溝５４は、図１に示すＹ方向（第１の方向）に延在するように、半導体基板１３に形成されている。これにより、第２の素子分離用溝５４は、第１の素子分離領域１４の一部を切断している。第２の素子分離用溝５４は、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２を挟み込むように形成されている。
【００３７】
各々のゲート電極２２は、メモリセルのワード線を構成するものである。すなわち、本実施形態のメモリセルは、Ｙ方向に延在する１本の第２の素子分離領域１７と２本のゲート電極２２（ワード線）とが対となって、Ｘ方向に繰り返し配置される構成となっている。
第２の素子分離用溝５４の深さは、例えば、２５０ｎｍとすることができる。
【００３８】
第２の素子分離用絶縁膜５５は、第２の素子分離用溝５４と、マスク絶縁膜２６に形成された開口部２６Ａとを埋め込むように配置されている。第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａは、マスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされている。第２の素子分離用絶縁膜５５としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。
上記構成とされた第２の素子分離領域１７は、第２の方向に対して複数の素子形成領域Ｒを区画している。
【００３９】
このように、半導体基板１３に形成された第１の素子分離用溝５１に第１の素子分離用絶縁膜５２を埋め込むことで構成された第１の素子分離領域１４と、半導体基板１３に形成された第２の素子分離用溝５４に第２の素子分離用絶縁膜５５を埋め込むことで構成された第２の素子分離領域１７と、を設けて、活性領域１６を複数の素子形成領域Ｒに区画することにより、第２の素子分離用溝５４内に、ゲート絶縁膜２１を介して、負の電位が付与されるダミーゲート用電極（図示せず）を設けて複数の素子形成領域Ｒを区画した場合と比較して、ダミーゲート用電極の電位が第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２に悪影響を及ぼすことがなくなるため、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を容易にＯｎ（オン）させることができると共に、メモリセルアレイ１１のデータの保持特性を向上させることができる。
【００４０】
図１及び図２を参照するに、ゲート電極用溝１８は、２つの第２の素子分離領域１７間に位置する半導体基板１３に、Ｙ方向に延在するように２つ設けられている。ゲート電極用溝１８は、底面１８ｃ及び対向する第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂよりなる内面により区画されている。２つのゲート電極用溝１８は、第２の側面１８ｂが対向するように配置されている。
【００４１】
ゲート電極用溝１８は、その深さが第１及び第２の素子分離用溝５１,５４の深さ（第１及び第２の素子分離領域１４，１７の深さ）よりも浅くなるように構成されている。第１及び第２の素子分離用溝５１，５４の深さが２５０ｎｍの場合、ゲート電極用溝１８の深さは、例えば、１５０ｎｍとすることができる。
【００４２】
図２を参照するに、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２は、トレンチゲート型トランジスタであり、ゲート絶縁膜２１と、ゲート電極２２と、埋め込み絶縁膜２４と、第１の不純物拡散領域２７と、第２の不純物拡散領域２８と、第３の不純物拡散領域２９と、を有する。
【００４３】
図２に示すように、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２は、隣接して配置されている。第３の不純物拡散領域２９は、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の共通の不純物拡散領域（図２に示す構造の場合、ドレイン領域）として機能する。
すなわち、第１のトランジスタ１９−１を構成するゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂ、及び第２のトランジスタ１９−２を構成するゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂは、第３の不純物拡散領域２９を介して対向する構成となっている。
【００４４】
図３は、図１に示すメモリセルアレイのＡ−Ａ線を延在させた方向の断面図である。図３では、説明に必要な図１に示すメモリセルアレイの一部の構成要素のみ図示する。図３において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００４５】
図１及び図３を参照するに、複数の素子形成領域Ｒは、第２の方向において、第２の素子分離領域１７により分離されている。
これにより、素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２と、該素子形成領域Ｒと隣り合う位置に配置された素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２とは、第２の方向において、第２の素子分離領域１７により分離されている。
【００４６】
図２を参照するに、ゲート絶縁膜２１は、各々のゲート電極用溝１８の第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂ、及びゲート電極用溝１８の底面１８ｃを覆うように設けられている。ゲート絶縁膜２１としては、例えば、単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン酸化膜を窒化した膜（ＳｉＯＮ膜）、積層されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を積層させた積層膜等を用いることができる。
ゲート絶縁膜２１として単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いる場合、ゲート絶縁膜２１の厚さは、例えば、６ｎｍとすることができる。
【００４７】
図２を参照するに、ゲート電極２２は、ゲート絶縁膜２１を介して、ゲート電極用溝１８の下部を埋め込むように配置されている。これにより、ゲート電極２２の上面２２ａは、半導体基板１３の表面１３ａよりも低い位置に配置されている。ゲート電極２２は、例えば、窒化チタン膜と、タングステン膜とを順次積層した積層構造とすることができる。
【００４８】
図２を参照するに、埋め込み絶縁膜２４は、ゲート電極２２の上面２２ａを覆うように、ゲート絶縁膜２１が形成されたゲート電極用溝１８を埋め込むように配置されている。また、埋め込み絶縁膜２４の上部は、半導体基板１３の表面１３ａよりも突出しており、この突出した部分の上面２４ａは、マスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされている。埋め込み絶縁膜２４としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。
【００４９】
図２を参照するに、マスク絶縁膜２６は、第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａに設けられている。マスク絶縁膜２６は、第２の素子分離用溝５４上に形成された溝状の開口部２６Ａを有する。マスク絶縁膜２６は、異方性エッチングにより、半導体基板１３に第２の素子分離用溝５４を形成する際のエッチングマスクとして機能する。マスク絶縁膜２６としては、シリコン窒化膜を用いる。この場合、マスク絶縁膜２６の厚さは、例えば、５０ｎｍとすることができる。
【００５０】
図２を参照するに、第１の不純物拡散領域２７は、２つのゲート電極用溝１８の底部にそれぞれ設けられている。
第１の不純物拡散領域２７は、半導体基板１３（ｐ型シリコン基板）と異なる導電型のｎ型不純物を、２つのゲート電極用溝１８の底面１８ｃに対してイオン注入することで形成される領域である。第１の不純物拡散領域２７は、２つのゲート電極用溝１８の底面１８ｃに形成されたゲート絶縁膜２１を覆っている。
【００５１】
２つの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａは、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａと接合されている。また、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａは、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａよりも半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出している。
これにより、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間には、段差５６が設けられている。第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａを基準としたときの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａの突出量は、例えば、３０ｎｍとすることができる。
上記構成とされた２つの第１の不純物拡散領域２７は、第３の不純物拡散領域２９と共に、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の共通のソース／ドレイン領域（具体的には、本実施の形態の図２に示す構造の場合、ドレイン領域）として機能する。
【００５２】
第１の不純物拡散領域２７は、第２の不純物拡散領域２８から離間（具体的には、図２の場合、下方に離間）した位置に配置されており、第２の不純物拡散領域２８とは接合されていない。
第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間には、第１の側面１８ａに設けられたゲート絶縁膜２１が露出されている。第１の側面１８ａのうち、第１及び第２の不純物拡散領域２７，２８から露出された部分が、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のチャネル領域として機能する。
【００５３】
図２を参照するに、第２の不純物拡散領域２８は、ゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに形成されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、第１の側面１８ａ側に位置する半導体基板１３に設けられている。
すなわち、第１のトランジスタ１９−１を構成するゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａ、及び第２のトランジスタ１９−２を構成するゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａは、半導体基板１３を介して第２の素子分離溝５４の側面に各々対向する構成となっている。
【００５４】
したがって、第２の不純物拡散領域２８は、第１の側面１８ａと第２の素子分離溝５４に挟まれた半導体基板１３の上面１３ａを含み、且つ、第１の側面１８ａに形成されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように設けられている。
第２の不純物拡散領域２８の底面２８ｂは、ゲート電極用溝１８内に埋め込まれたゲート電極２２の上面２２ａよりも高い位置（半導体基板１３の上面１３ａ側の位置）に配置されている。第２の不純物拡散領域２８の底面２８ｂを含む水平線と埋め込みゲート電極２２の上面２２ａを含む水平線との距離は、１０ｎｍ以内であることが望ましい。
【００５５】
第２の不純物拡散領域２８は、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を構成する各ゲート電極２２に対してそれぞれ設けられている。
第２の不純物拡散領域２８は、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のソース／ドレイン領域（具体的には、本実施の形態の図２に示す構造の場合、ソース領域）として機能する不純物拡散領域である。半導体基板１３がｐ型シリコン基板の場合、第２の不純物拡散領域２８は、半導体基板１３にｎ型不純物をイオン注入することで形成する。
【００５６】
図２を参照するに、第３の不純物拡散領域２９は、半導体基板１３のうち、２つのゲート電極用溝１８間に配置された部分全体に設けられている。これにより、第３の不純物拡散領域２９は、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに設けられたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように配置されている。半導体基板１３がｐ型シリコン基板の場合、第３の不純物拡散領域２９は、半導体基板１３にｎ型不純物をイオン注入することで形成する。
【００５７】
先に説明したように、第３の不純物拡散領域２９は、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと接合されており、第１の不純物拡散領域２７と共に、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２に対して共通のソース／ドレイン領域（図２に示す構造の場合、ドレイン領域）として機能する。
【００５８】
このように、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、２つのゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆う第２の不純物拡散領域２８と、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように設けられ、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９と、を有し、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差５６を設けることにより、第１の側面１８ａと接触する半導体基板１３のうち、第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間に位置する部分のみにチャネル領域を形成することが可能となる。
【００５９】
すなわち、第２の側面１８ｂに接する半導体基板１３（言い換えれば、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２間に位置する半導体基板１３）、及び底面１８ｃに接する半導体基板１３にはチャネル領域を設けない構成とすることができる。
つまり、ゲート電極用溝１８を構成する３面の内、１つの側面（第１の側面１８ａ）と底面（底面１８ｃ）との２面のみをチャネル領域とし、他の１つの側面（第２の側面１８ｂ）はチャネル領域としない構成とすることができる。
【００６０】
つまり、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２がオン状態になった時、オン電流が流れるチャネル領域を従来のトランジスタよりも少なくすることが可能となる。これにより、微細化されたメモリセルにおいても、チャネル抵抗を減少させてオン電流を増加させることが可能となる。
【００６１】
また、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の一方が動作した際に、他方のトランジスタが誤動作する悪影響を抑制することが可能となる。
よって、半導体装置１０を微細化して、ゲート電極２２を狭ピッチで配置した場合でも、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を独立して、安定して動作させることができる。
【００６２】
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように設けられ、かつ第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９と、を有することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）がｎ型不純物により構成された第１及び第３の不純物拡散領域２７，２９にトラップされるため、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が第２のトランジスタ１９−２を構成する第２の不純物拡散領域２８（ドレイン領域）に到達することを抑制可能となる。
【００６３】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２間の間隔が５０ｎｍ以下とされたＤＲＡＭにおいても、上記ディスターブ不良の発生を抑制できる。
【００６４】
図２を参照するに、開口部３２は、２つのゲート電極用溝１８から突出した埋め込み絶縁膜２４の間に形成されている。開口部３２は、第３の不純物拡散領域２９の上面２９ａを露出するように形成されている。
【００６５】
図２を参照するに、ビット線コンタクトプラグ３３は、開口部３２を埋め込むように設けられており、ビット線３４と一体に構成されている。ビット線コンタクトプラグ３３の下端は、第３の不純物拡散領域２９の上面２９ａと接触している。ビット線３４がポリシリコン膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、及びタングステン（Ｗ）膜を順次積層した積層膜により構成されている場合、ビット線コンタクトプラグ３３は、ポリシリコン膜により構成することができる。
【００６６】
図２を参照するに、ビット線３４は、埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａに設けられており、ビット線コンタクトプラグ３３と一体に構成されている。これにより、ビット線３４は、ビット線コンタクトプラグ３３を介して、第３の不純物拡散領域２９と電気的に接続されている。
ビット線３４の材料としては、ポリシリコン膜、窒化チタン膜、及びタングステン膜を順次積層した積層膜や、ポリシリコン膜、或いは窒化チタン膜等を用いることができる。
【００６７】
図２を参照するに、キャップ絶縁膜３６は、ビット線３４の上面を覆うように設けられている。キャップ絶縁膜３６は、ビット線３４の上面を保護すると共に、異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）によりビット線３４となる母材をパターニングする際のエッチングマスクとして機能する。キャップ絶縁膜３６としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）とを順次積層させた積層膜を用いることができる。
【００６８】
図２を参照するに、サイドウォール膜３７は、ビット線３４の側面を覆うように設けられている。サイドウォール膜３７は、ビット線３４の側壁を保護する機能を有する。サイドウォール膜３７としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）と、を順次積層させた積層膜を用いることができる。
【００６９】
図２を参照するに、層間絶縁膜３８は、マスク絶縁膜２６の上面２６ａ、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａに設けられている。層間絶縁膜３８の上面３８ａは、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａに対して面一とされている。層間絶縁膜３８としては、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、或いは、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）法により形成された塗布系の絶縁膜（シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））を用いることができる。
【００７０】
図２を参照するに、コンタクト孔４１は、第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａの一部を露出するように、埋め込み絶縁膜２４、マスク絶縁膜２６、及び層間絶縁膜３８に形成されている。
【００７１】
図２を参照するに、容量コンタクトプラグ４２は、コンタクト孔４１を埋め込むように設けられている。容量コンタクトプラグ４２の下端は、第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａの一部と接触している。
これにより、容量コンタクトプラグ４２は、第２の不純物拡散領域２８と電気的に接続されている。容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａは、層間絶縁膜３８の上面３８ａに対して面一とされている。容量コンタクトプラグ４２は、例えば、窒化チタン膜と、タングステン膜と、を順次積層した積層構造とすることができる。
【００７２】
図２を参照するに、容量コンタクトパッド４４は、その一部が容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａと接続されるように、層間絶縁膜３８の上面３８ａに設けられている。容量コンタクトパッド４４上には、キャパシタ４８を構成する下部電極５７が接続されている。これにより、容量コンタクトパッド４４は、容量コンタクトプラグ４２と下部電極５７とを電気的に接続している。
【００７３】
図１を参照するに、容量コンタクトパッド４４は、円形状とされており、Ｙ方向において、容量コンタクトプラグ４２に対して互い違いの位置に配列されている。これらの容量コンタクトパッド４４は、Ｘ方向において、隣り合うビット線３４間に配置されている。
つまり、容量コンタクトパッド４４は、Ｙ方向に沿って１つおきにゲート電極２２上に容量コンタクトパッド４４の中心部を配置するか、Ｙ方向に沿って１つおきにゲート電極２２の側面上方に容量コンタクトパッド４４の中心部を配置するかの、いずれかの位置を繰り返すように互い違いに配置されている。言い換えると、容量コンタクトパッド４４は、Ｙ方向に千鳥状に配置されている。
【００７４】
図２を参照するに、シリコン窒化膜４６は、容量コンタクトパッド４４の外周部を囲むように、層間絶縁膜３８の上面３８ａに設けられている。
キャパシタ４８は、容量コンタクトパッド４４に対してそれぞれ１つ設けられている。１つのキャパシタ４８は、１つの下部電極５７と、複数の下部電極５７に対して共通の容量絶縁膜５８と、複数の下部電極５７に対して共通の電極である上部電極５９と、を有する。
【００７５】
下部電極５７は、容量コンタクトパッド４４上に設けられており、容量コンタクトパッド４４と接続されている。下部電極５７は、王冠形状とされている。
容量絶縁膜５８は、シリコン窒化膜４６から露出された複数の下部電極５７の表面、及びシリコン窒化膜４６の上面を覆うように設けられている。
【００７６】
上部電極５９は、容量絶縁膜５８の表面を覆うように設けられている。上部電極５９は、容量絶縁膜５８が形成された下部電極５７の内部、及び複数の下部電極５７間を埋め込むように配置されている。上部電極５９の上面５９ａは、複数の下部電極５７の上端よりも上方に配置されている。
【００７７】
上記構成とされたキャパシタ４８は、容量コンタクトパッド４４を介して、第２の不純物拡散領域２８と電気的に接続されている。
なお、上部電極５９の上面５９ａを覆う層間絶縁膜（図示せず）、該層間絶縁膜に内設されたコンタクトプラグ（図示せず）、及び該コンタクトプラグと接続された配線（図示せず）等を設けてもよい。
【００７８】
第１の実施の形態の半導体装置によれば、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、２つのゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、半導体基板１３に設けられた第２の不純物拡散領域２８と、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように半導体基板１３に設けられ、かつ第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９と、を有し、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差５６を設けることにより、第１の側面１８ａと接触する半導体基板１３のうち、第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間に位置する第１の側面１８ａの一部のみにチャネル領域が形成される。
【００７９】
このため、ゲート電極用溝の３面（対向する２つの側面及び底面）にチャネル領域を形成した従来の半導体装置と比較して、チャネル抵抗を低くすることが可能となるので、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のオン電流を充分確保することができる。
【００８０】
また、第３の不純物拡散領域２９を挟むように、第３の不純物拡散領域２９の両側に２つのゲート電極用溝１８を設けると共に、第２の側面１８ｂに挟まれた半導体基板１３の上面１３ａからゲート電極用溝１８の底面１８ｃに至る部分全体に第３の不純物拡散領域２９を設けることにより、２つのゲート電極用溝１８間にチャネル領域が形成されることがない。
【００８１】
これにより、ゲート電極用溝１８の配設ピッチを狭くした場合において、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のうち、一方のトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他方のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を動作させることができる。
【００８２】
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に設けられた第１の不純物拡散領域２７と、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、半導体基板１３に設けられ、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域と、を有することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）がｎ型不純物により構成された第１及び第３の不純物拡散領域２７，２９にトラップされるため、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が第２のトランジスタ１９−２を構成する第２の不純物拡散領域２８（ドレイン領域）に到達することを抑制可能となる。
【００８３】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２間の間隔が５０ｎｍ以下とされたＤＲＡＭにおいても、上記ディスターブ不良の発生を抑制できる。
【００８４】
さらに、ゲート絶縁膜２１を介して、ゲート電極用溝１８の下部を埋め込むように配置されたゲート電極２２と、ゲート電極用溝１８を埋め込むように配置され、ゲート電極２２の上面２２ａを覆う埋め込み絶縁膜２４と、を設けることにより、ゲート電極２２が半導体基板１３の表面１３ａよりも上方に突出することがなくなる。
【００８５】
これにより、第１の実施の形態のように、半導体装置１０としてＤＲＡＭを用いた場合、ゲート電極２２を形成する工程よりも後の工程で形成されるビット線３４やキャパシタ４８の形成を容易に行なうことが可能となるので、半導体装置１０を容易に製造できる。
【００８６】
図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略構成を示す断面図である。図４に示す切断面は、図２に示すメモリセルアレイの切断面に対応している。図４において、図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図４では、第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置６０の一例としてＤＲＡＭを挙げる。
【００８７】
図４を参照するに、第１の実施の形態の変形例の半導体装置６０に設けられたメモリセルアレイ６１は、先に説明した第１の実施の形態の半導体装置１０のメモリセルアレイ１１に設けられた第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａを、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａよりも半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出させ、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差６２を設けた以外は、メモリセルアレイ１１と同様に構成される。
【００８８】
上記構成とされた第１の実施の形態の変形例の半導体装置６０によれば、第１の不純物拡散領域２７と接合され、かつ第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａから半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出した第３の不純物拡散領域２９と、を有することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起され、かつ第１の不純物拡散領域２７にトラップされなかった電子ｅ−（図示せず）を、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａでトラップすることが可能となる。
つまり、第１の実施の形態の半導体装置１０の構成と比較して、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）をトラップする確立を向上させることができる。
【００８９】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を精度良く抑制できる。
【００９０】
また、第１の実施の形態の変形例の半導体装置６０は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
具体的には、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２がオン状態になった時、オン電流が流れるチャネル領域を従来のトランジスタよりも少なくすることが可能となるので、微細化されたメモリセルにおいても、チャネル抵抗を減少させてオン電流を増加させることができる。
【００９１】
また、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の一方が動作した際に、他方のトランジスタが誤動作する悪影響を抑制することが可能となるので、半導体装置６０を微細化して、ゲート電極２２を狭ピッチで配置した場合でも、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を独立して、安定して動作させることができる。
【００９２】
図５Ａ〜図５Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ〜図８Ｃ、図９Ａ〜図９Ｃ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図１２Ｃ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｃ、図１６、図１７、及び図１８は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図である。
【００９３】
図５Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図５Ｃは、図５Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図６Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図６Ｃは、図６Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図７Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図７Ｃは、図７Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図８Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図８Ｂは、図８Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図８Ｃは、図８Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図９Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図９Ｃは、図９Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【００９４】
図１０Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１０Ｃは、図１０Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１１Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１１Ｃは、図１１Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１２Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１２Ｃは、図１２Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１３Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１３Ｃは、図１３Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１４Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１４Ｃは、図１４Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１５Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図１５Ｃは、図１５Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【００９５】
また、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、及び図１５Ａに示すＡ−Ａ線は、図１に示すＡ−Ａ線に対応している。また、図１６〜図１８は、断面図であり、図２に示す半導体装置１０の切断面に対応している。
【００９６】
図５Ａ〜図５Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ〜図８Ｃ、図９Ａ〜図９Ｃ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図１２Ｃ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｃ、図１６、図１７、及び図１８を参照して、第１の実施の形態に係る半導体装置１０（具体的には、メモリセルアレイ１１）の製造方法について説明する。
【００９７】
始めに、図５Ａ〜図５Ｃに示す工程では、半導体基板１３の表面１３ａに、パッド酸化膜６５を形成する。次いで、パッド酸化膜６５上に、溝状の開口部６６ａを有したシリコン窒化膜６６を形成する。
このとき開口部６６ａは、図５Ａに示すように、Ｘ方向に所定角度傾斜した方向（第２の方向）に対して帯状に延在し、かつＹ方向に所定の間隔で複数形成する。
【００９８】
また、開口部６６ａは、第１の素子分離用溝５１の形成領域に対応するパッド酸化膜６５の上面を露出するように形成する。開口部６６ａは、シリコン窒化膜６６上にパターニングされたホトレジスト（図示せず）を形成し、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチングによりシリコン窒化膜６６をエッチングすることで形成する。該ホトレジストは、開口部６６ａを形成後に除去する。
【００９９】
次いで、開口部６６ａを有したシリコン窒化膜６６をマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）により、半導体基板１３をエッチングすることで、第２の方向に延在する第１の素子分離用溝５１を形成する。
第１の素子分離用溝５１の幅Ｗ１は、例えば、４３ｎｍとすることができる。また、第１の素子分離用溝５１の深さＤ１（半導体基板１３の表面１３ａを基準としたときの深さ）は、例えば、２５０ｎｍとすることができる。
【０１００】
次いで、図６Ａ〜図６Ｃに示す工程では、第１の素子分離用溝５１を埋め込む第１の素子分離用絶縁膜５２を形成する。
具体的には、ＨＤＰ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ）法により形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））、或いはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｒａｓｓ）法により形成された塗布系のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）により、第１の素子分離用溝５１を埋め込む。
【０１０１】
その後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により、シリコン窒化膜６６の上面よりも上方に成膜されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を除去することで、第１の素子分離用溝５１にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）よりなる第１の素子分離用絶縁膜５２を形成する。
これにより、第１の素子分離用溝５１及び第１の素子分離用絶縁膜５２よりなり、かつ第２の方向に延在する帯状の活性領域１６を区画する第１の素子分離領域１４が形成される。
【０１０２】
次いで、図７Ａ〜図７Ｃに示す工程では、図６Ａ〜図６Ｃに示すシリコン窒化膜６６を除去し、その後、パッド酸化膜６５を除去する。具体的には、熱燐酸によりシリコン窒化膜６６を除去し、その後、ＨＦ（フッ化水素）系のエッチング液により、パッド酸化膜６５を除去する。これにより、帯状の活性領域１６が露出される。
【０１０３】
次いで、第１の素子分離用絶縁膜５２のうち、半導体基板１３の表面１３ａから突出した部分を除去することで、第１の素子分離用絶縁膜５２の上面５２ａを半導体基板１３の表面１３ａに対して面一にする。半導体基板１３の表面１３ａから突出した第１の素子分離用絶縁膜５２の除去は、例えば、ウエットエッチングにより行う。
【０１０４】
次いで、図８Ａ〜図８Ｃに示す工程では、図７Ａ〜図７Ｃに示す半導体基板１３の表面１３ａ及び第１の素子分離用絶縁膜５２の上面５２ａに、溝状の開口部２６Ａを有したマスク絶縁膜２６を形成する。
【０１０５】
具体的には、マスク絶縁膜２６は、半導体基板１３の表面１３ａ及び第１の素子分離用絶縁膜５２の上面５２ａを覆うシリコン窒化膜（マスク絶縁膜２６の母材）を成膜し、次いで、シリコン窒化膜上にパターニングされたホトレジスト（図示せず）を形成し、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチングにより開口部２６Ａを加工することで形成する。
【０１０６】
このとき、開口部２６Ａは、Ｙ方向（第１の方向）に延在し、かつＸ方向に対して所定の間隔で複数形成する（図６Ａ参照）。また、開口部２６Ａは、第２の素子分離用溝５４の形成領域に対応する半導体基板１３の表面１３ａを露出するように形成する。また、ホトレジスト（図示せず）は、開口部２６Ａを形成後に除去する。
【０１０７】
次いで、開口部２６Ａを有したマスク絶縁膜２６をマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）により、半導体基板１３をエッチングすることで、第１の方向に延在する第２の素子分離用溝５４を形成する。
第２の素子分離用溝５４の深さ３１２（半導体基板１３の表面１３ａを基準としたときの深さ）は、例えば、２５０ｎｍとすることができる。
【０１０８】
次いで、第２の素子分離用溝５４を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜５５を形成する。具体的には、ＨＤＰ法により形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、或いはＳＯＧ法により形成された塗布系のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）により、第２の素子分離用溝５４を埋め込む。
【０１０９】
次いで、ＣＭＰ法により、マスク絶縁膜２６の上面２６ａよりも上方に成膜された絶縁膜を除去することで、第２の素子分離用溝５４に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）よりなり、かつマスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされた上面５５ａを有する第２の素子分離用絶縁膜５５を形成する。
これにより、第２の素子分離用溝５４及び第２の素子分離用絶縁膜５５よりなり、かつ図７Ａ〜図７Ｃに示す帯状の活性領域１６を複数の素子形成領域Ｒに区画する第２の素子分離領域１７を形成する。
【０１１０】
このように、半導体基板１３に形成された第１の素子分離用溝５１、及び第１の素子分離用溝５１を埋め込む第１の素子分離用絶縁膜５２よりなり、帯状の活性領域１６を区画する第１の素子分離領域１４を形成後、半導体基板１３に形成された第２の素子分離用溝５４、及び第２の素子分離用溝５４を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜５５よりなり、複数の素子形成領域Ｒを区画する第２の素子分離領域１７を形成することにより、第２の素子分離用溝５４内に、ゲート絶縁膜２１を介して、負の電位が付与されるダミーゲート用電極（図示せず）を設けて複数の素子形成領域Ｒを区画した場合と比較して、ダミーゲート用電極の電位が第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２（図２参照）に悪影響を及ぼすことがなくなるため、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を容易にＯｎ（オン）させることができると共に、メモリセルアレイ１１のデータの保持特性を向上させることができる。
【０１１１】
次いで、図９Ａ〜図９Ｃに示す工程では、２つの第２の素子分離領域１７間に位置するマスク絶縁膜２６に、Ｙ方向に延在する２つの溝状の開口部２６Ｂを形成する。
このとき、開口部２６Ｂは、ゲート電極用溝１８の形成領域に対応する半導体基板１３の表面１３ａを露出するように形成する。
【０１１２】
開口部２６Ｂは、マスク絶縁膜２６上にパターニングされたホトレジスト（図示せず）を形成し、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）によりマスク絶縁膜２６をエッチングすることで形成する。該ホトレジストは、開口部２６Ｂを形成後に除去する。
【０１１３】
次いで、開口部２６Ｂを有したマスク絶縁膜２６をマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）により、半導体基板１３をエッチングすることで、底面１８ｃ及び対向する第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂを有した２つのゲート電極用溝１８）を形成する。
【０１１４】
このとき、２つのゲート電極用溝１８は、半導体基板１３（具体的には、第３の不純物拡散領域２９が形成される部分の半導体基板１３）を介して、第２の側面１８ｂが対向するように形成する。また、ゲート電極用溝１８の深さＤ３（半導体基板１３の表面１３ａを基準としたときの深さ）は、第１及び第２の素子分離用溝５１，５４の深さＤ１，Ｄ２よりも浅くなるように形成する。
第１及び第２の素子分離用溝５１，５４の深さＤ１，Ｄ２が２５０ｎｍの場合、ゲート電極用溝１８の深さＤ３は、例えば、１５０ｎｍとすることができる。
【０１１５】
次いで、図１０Ａ〜図１０Ｃに示す工程では、ｎ型不純物（半導体基板１３であるｐ型シリコン基板とは異なる導電型の不純物）である砒素（Ａｓ）を、エネルギーが１０ＫｅＶ、ドーズ量が１Ｅ１３ａｔｍｏｓ／ｃｍ２の条件で、各々のゲート電極用溝１８の底面１８ｃに選択的にイオン注入することで、各々のゲート電極用溝１８の底部に第１の不純物拡散領域２７を形成する。
【０１１６】
このとき、第１の不純物拡散領域２７は、ゲート電極用溝１８の底面１８ｃ、及びゲート電極用溝１８の底部に対応する第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂの一部を覆うように形成する。
また、第１の不純物拡散領域２７は、第１の不純物拡散領域２７の深さが第１及び第２の素子分離領域１４，１７の深さよりも浅くなるように形成する。
【０１１７】
なお、ゲート電極用溝１８の第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂへの砒素（Ａｓ）の注入を抑制する観点から、図１０Ａ〜図１０Ｃに示す工程において砒素（Ａｓ）を注入するのではなく、ゲート絶縁膜２１を形成後に、上記図１０Ａ〜図１０Ｃに示す工程で説明した砒素（Ａｓ）の注入を行なうことで、各々のゲート電極用溝１８の底部に第１の不純物拡散領域２７を形成してもよい。
【０１１８】
次いで、 図１１Ａ〜図１１Ｃに示す工程では、各々のゲート電極用溝１８の第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂ、及びゲート電極用溝１８の底面１８ｃを覆うゲート絶縁膜２１を形成する。
ゲート絶縁膜２１としては、例えば、単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン酸化膜を窒化した膜（ＳｉＯＮ膜）、積層されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を積層させた積層膜等を用いることができる。
【０１１９】
ゲート絶縁膜２１として単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いる場合、ゲート絶縁膜２１は、熱酸化法により形成することができる。この場合、ゲート絶縁膜２１の厚さは、例えば、６ｎｍとすることができる。
【０１２０】
次いで、上面２２ａが半導体基板１３の表面１３ａよりも低くなるように、ゲート絶縁膜２１を介して、各々のゲート電極用溝１８の下部を埋め込むゲート電極２２を形成する。
具体的には、例えば、ＣＶＤ法により、ゲート電極用溝１８を埋め込むように、窒化チタン膜と、タングステン膜とを順次積層させ、次いで、ゲート電極用溝１８の下部に窒化チタン膜及びタングステン膜が残存するように、ドライエッチングにより、窒化チタン膜及びタングステン膜を全面エッチバックすることで、窒化チタン膜及びタングステン膜よりなるゲート電極２２を形成する。各々のゲート電極２２は、メモリセルのワード線を構成する。
【０１２１】
次いで、ゲート電極２２の上面２２ａを覆うと共に、ゲート電極用溝１８及び溝状の開口部２６Ｂを埋め込む、埋め込み絶縁膜２４を形成する。
具体的には、ＨＤＰ法により形成された絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））、或いはＳＯＧ法により形成された塗布系の絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））により、ゲート電極用溝１８の上部及び開口部２６Ｂを埋め込む。
【０１２２】
次いで、ＣＭＰ法により、マスク絶縁膜２６の上面２６ａよりも上方に成膜された絶縁膜を除去する。これにより、ゲート電極用溝１８及び開口部２６Ｂを埋め込む絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））よりなり、かつマスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされた上面２４ａを有した埋め込み絶縁膜２４を形成する。
【０１２３】
このように、ゲート電極２２の上面２２ａを覆うように、ゲート電極２２が形成されたゲート電極用溝１８を埋め込む埋め込み絶縁膜２４を形成することにより、ゲート電極２２が半導体基板１３の表面１３ａよりも上方に突出することがなくなる。
これにより、第１の実施の形態のように、半導体装置１０としてＤＲＡＭを用いた場合、ゲート電極２２を形成する工程よりも後の工程で形成されるビット線３４やキャパシタ４８の形成を容易に行なうことが可能となるので、半導体装置１０を容易に製造できる。
【０１２４】
次いで、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す工程では、図１１Ａ〜図１１Ｃに示す構造体の上面全体に、ｎ型不純物（半導体基板１３であるｐ型シリコン基板とは異なる導電型の不純物）であるリン（Ｐ）を、エネルギーが１００ＫｅＶ、ドーズ量が１Ｅ１４ａｔｍｏｓ／ｃｍ２の条件でイオン注入することで、ゲート電極用溝１８と第１の素子分離領域１７との間に位置する半導体基板１３に第２の不純物拡散領域２８を形成すると共に、２つのゲート電極用溝１８間に位置する半導体基板１３に第３の不純物拡散領域２９の一部となる不純物拡散領域７１を形成する。
【０１２５】
これにより、ゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａ側に位置する半導体基板１３に、第１の側面１８ａに形成されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、第２の不純物拡散領域２８が形成される。
このとき、第１不純物拡散領域２８は、第１の側面１８ａと第２の素子分離用溝５４に挟まれた半導体基板１３の上面１３ａを含み、かつ埋め込みゲート電極２２の上面２２ａよりも高い位置に底面２８ｂを有するように形成する。なお、この段階でのマスク絶縁膜２６の厚さは、例えば、５０ｎｍとすることができる。
【０１２６】
次いで、図１３Ａ〜図１３Ｃに示す工程では、埋め込み酸化膜２４の上面２４ａ、マスク絶縁膜２６の上面２６ａ、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａに、埋め込み絶縁膜２４間に位置するマスク絶縁膜２６の上面２６ａを露出する溝状の開口部７３ａを有したホトレジスト７３を形成する。
【０１２７】
次いで、ホトレジスト７３をマスクとするエッチング（ウエットエッチング、或いはドライエッチング）により、開口部７３ａから露出されたマスク絶縁膜２６を除去する。
これにより、不純物拡散領域７１の上面７１ａが露出されると共に、不純物拡散領域７１の上面７１ａに対して面一とされた第１の素子分離用絶縁膜５２の上面５２ａの一部が露出される。
【０１２８】
次いで、図１４Ａ〜図１４Ｃに示す工程では、ホトレジスト７３から露出された不純物拡散領域７１（言い換えれば、不純物拡散領域７１が形成された半導体基板１３）に、ｎ型不純物（半導体基板１３であるｐ型シリコン基板とは異なる導電型の不純物）であるリン（Ｐ）を、エネルギーが８０ＫｅＶ、ドーズ量が５Ｅ１３ａｔｍｏｓ／ｃｍ２の条件で選択的にイオン注入し、その後、熱処理することで、２つのゲート電極用溝１８間に位置する半導体基板１３全体に、２つの第１の不純物拡散領域２７と接合され、かつ底部２９Ａの位置が２つの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａの位置よりも浅い位置に配置された第３の不純物拡散領域２９を形成する。
【０１２９】
これにより、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに形成されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第３の不純物拡散領域２９が形成されると共に、ゲート絶縁膜２１、ゲート電極２２、埋め込み絶縁膜２４、第１の不純物拡散領域２７、第２の不純物拡散領域２８、及び第３の不純物拡散領域２９を備えた第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２が形成される。
また、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａの位置を２つの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａの位置よりも浅い位置に形成することで、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａと２つの第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａとの間には、段差５６が形成される。
【０１３０】
このように、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に第１の不純物拡散領域２７を形成し、２つのゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆う第２の不純物拡散領域２８を形成し、さらに、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第１の不純物拡散領域２７と接合される第３の不純物拡散領域を形成することにより、第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間に位置する第１の側面１８ａの一部のみにチャネル領域が形成される。
【０１３１】
これにより、ゲート電極用溝の３面（対向する２つの側面及び底面）にチャネル領域を形成した従来の半導体装置と比較して、チャネル抵抗を低くすることが可能となる。これにより、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のオン電流を充分確保することができる。
【０１３２】
また、第２の側面１８ｂに挟まれた半導体基板１３の上面１３ａからゲート電極用溝１８の底面１８ｃに至る部分全体に第３の不純物拡散領域２９を形成することにより、２つのゲート電極用溝１８間にチャネル領域が形成されることがない。
これにより、ゲート電極用溝１８の配設ピッチを狭くした場合において、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のうち、一方のトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他方のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を動作させることができる。
【０１３３】
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部にそれぞれ第１の不純物拡散領域２７を形成すると共に、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９を形成することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）がｎ型不純物により構成された第１及び第３の不純物拡散領域２７，２９にトラップされるため、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が第２のトランジスタ１９−２を構成する第２の不純物拡散領域２８（ドレイン領域）に到達することを抑制可能となる。
【０１３４】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２間の間隔が５０ｎｍ以下とされたＤＲＡＭにおいても、上記ディスターブ不良の発生を抑制できる。
【０１３５】
次いで、図１５Ａ〜図１５Ｃに示す工程では、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すホトレジスト７３を除去する。
【０１３６】
次いで、図１６に示す工程では、開口部３２を埋め込むビット線コンタクトプラグ３３、及びビット線コンタクトプラグ３３上に配置され、Ｘ方向に延在するビット線３４（図１参照）を一括形成する。
具体的には、埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａに、開口部３２を埋め込むように、図示していないポリシリコン膜、窒化チタン膜、及びタングステン膜を順次成膜（このとき、ポリシリコン膜が開口部３２を埋め込むように成膜）する。
【０１３７】
次いで、図示していないタングステン膜上に、キャップ絶縁膜３６の母材となる図示していないシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜する。
その後、ホトリソグラフィ技術により、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）上に、ビット線３４の形成領域を覆うホトレジスト（図示せず）を形成する。
【０１３８】
次いで、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）により、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、タングステン膜、窒化チタン膜、及びポリシリコン膜をパターニングすることで、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）よりなるキャップ絶縁膜３６と、ポリシリコン膜よりなり、第３の不純物拡散領域２９の上面２９ａと接触するビット線コンタクトプラグ３３と、ビット線コンタクトプラグ３３上に配置され、ポリシリコン膜、窒化チタン膜、及びタングステン膜よりなるビット線３４と、を一括形成する。
【０１３９】
次いで、ビット線３４の側面、及びキャップ絶縁膜３６を覆うように、図示していないシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）及びシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を順次成膜し、その後、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）及びシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を全面エッチバックすることにより、キャップ絶縁膜３６の側面及びビット線３４の側面を覆うサイドウォール膜３７を形成する。
【０１４０】
このように、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）とを順次積層させることでサイドウォール膜３７を形成することにより、層間絶縁膜３８としてＳＯＧ法により形成された塗布系の絶縁膜（具体的には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））を成膜した際、シリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）の濡れ性が改善されるため、シリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）中へのボイドの発生を抑制できる。
【０１４１】
次いで、埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａ、マスク絶縁膜２６の上面２６ａ、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａに、サイドウォール膜３７を覆うと共に、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａに対して面一とされた上面３８ａを有した層間絶縁膜３８を形成する。これにより、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａが、層間絶縁膜３８から露出される。
【０１４２】
具体的には、埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａ、マスク絶縁膜２６の上面２６ａ、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａに、サイドウォール膜３７を覆うように、ＳＯＧ法により塗布系の絶縁膜（シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））を塗布し、次いで、熱処理を行なうことで、シリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）の膜質を緻密にする。
また、上記ＳＯＧ法によりシリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）を形成する際には、ポリシラザンを含有した塗布液を用いる。また、上記熱処理は、水蒸気雰囲気中で行なうとよい。
【０１４３】
次いで、ＣＭＰ法により、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａが露出するまで、熱処理されたシリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）の研磨を行なう。これにより、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａに対して面一とされた上面３８ａを有した層間絶縁膜３８が形成される。
なお、図１３に示す構造体には図示していないが、上記シリコン酸化膜（塗布系の絶縁膜）の研磨後に、ＣＶＤ法により、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａ及び層間絶縁膜３８の上面３８ａを覆うシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成してもよい。
【０１４４】
次いで、図１７に示す工程では、ＳＡＣ（Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ）法により、層間絶縁膜３８、マスク絶縁膜２６、埋め込み絶縁膜２４、及びゲート絶縁膜２１を異方性エッチング（具体的には、ドライエッチング）することで、第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａの一部を露出するコンタクト孔４１を形成する。
この際のドライエッチングは、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を選択的にエッチングするステップと、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を選択的にエッチングするステップとに分けて行なう。
【０１４５】
次いで、コンタクト孔４１内に、上面４２ａが層間絶縁膜３８の上面３８ａに対して面一とされ、かつ下端が第２の不純物拡散領域２８の上面２８ａと接触する容量コンタクトプラグ４２を形成する。
具体的には、コンタクト孔４１を埋め込むように、ＣＶＤ法により、窒化チタン膜（図示せず）と、タングステン膜（図示せず）とを順次積層させ、次いで、ＣＭＰ法を用いた研磨により、層間絶縁膜３８の上面３８ａに形成された不要な窒化チタン膜及びタングステン膜を除去することで、コンタクト孔４１内に、窒化チタン膜及びタングステン膜よりなる容量コンタクトプラグ４２を形成する。
【０１４６】
次いで、層間絶縁膜３８の上面３８ａに、容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａの一部と接触する容量コンタクトパッド４４を形成する。
具体的には、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａ、容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａ、及び層間絶縁膜３８の上面３８ａを覆うように、容量コンタクトパッド４４の母材となる金属膜（図示せず）を成膜する。
【０１４７】
次いで、ホトリソグラフィ技術により、該金属膜の上面のうち、容量コンタクトパッド４４の形成領域に対応する面を覆うホトレジスト（図示せず）を形成し、次いで、該ホトレジストをマスクとするドライエッチングにより、ホトレジストから露出された不要な金属膜を除去することで、該金属膜よりなる容量コンタクトパッド４４を形成する。容量コンタクトパッド４４を形成後、ホトレジスト（図示せず）を除去する。
次いで、キャップ絶縁膜３６の上面３６ａ、容量コンタクトプラグ４２の上面４２ａ、及び層間絶縁膜３８の上面３８ａに、容量コンタクトパッド４４を覆うシリコン窒化膜４６を形成する。
【０１４８】
次いで、図１８に示す工程では、シリコン窒化膜４６上に、図示していない厚さの厚いシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を成膜する。該シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）の厚さは、例えば、厚さ１５００ｎｍとすることができる。
【０１４９】
次いで、ホトリソグラフィ技術により、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）上にパターニングされたホトレジスト（図示せず）を形成し、次いで、該ホトレジストをマスクとするドライエッチングにより、容量コンタクトパッド４４上に形成されたシリコン酸化膜（図示せず）及びシリコン窒化膜４６をエッチングすることで、容量コンタクトパッド４４を露出するシリンダーホール（図示せず）を形成する。その後、ホトレジスト（図示せず）を除去する。
【０１５０】
次いで、シリンダーホール（図示せず）の内面、及び容量コンタクトパッド４４の上面に、導電膜（例えば、窒化チタン膜）を成膜することで、該導電膜よりなり、かつ王冠形状とされた下部電極５７を形成する。
次いで、ウエットエッチングにより、シリコン酸化膜（図示せず）を除去することで、シリコン窒化膜４６の上面を露出させる。次いで、シリコン窒化膜４６の上面、及び下部電極５７を覆う容量絶縁膜５８を形成する。
【０１５１】
次いで、容量絶縁膜５８の表面を覆うように、上部電極５９を形成する。このとき、上部電極５９は、上部電極５９の上面５９ａの位置が容量絶縁膜５８よりも上方に配置されるように形成する。これにより、各容量コンタクトパッド４４上に、下部電極５７、容量絶縁膜５８、及び上部電極５９よりなるキャパシタ４８が形成される。
これにより、第１の実施の形態の半導体装置１０が製造される。なお、実際には、上部電極５９の上面５９ａに、図示していない層間絶縁膜、ビア、及び配線等を形成する。
【０１５２】
第１の実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部に位置する半導体基板１３に第１の不純物拡散領域２７を形成し、２つのゲート電極用溝１８の第１の側面１８ａに配置されたゲート絶縁膜２１の上部２１Ａを覆うように、半導体基板１３に第２の不純物拡散領域２８を形成し、さらに、半導体基板１３に、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第１の不純物拡散領域２７と接合される第３の不純物拡散領域２９を形成することにより、半導体基板１３のうち、第１の不純物拡散領域２７と第２の不純物拡散領域２８との間に位置する部分（第１の側面１８ａの一部）のみにチャネル領域を形成して、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２間にチャネル領域を形成しないことが可能となる。
【０１５３】
つまり、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２がオン状態になった時、オン電流が流れるチャネル領域を従来のトランジスタよりも少なくすることが可能となる。これにより、微細化されたメモリセルにおいても、チャネル抵抗を減少させてオン電流を増加させることができる。
【０１５４】
また、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２の一方が動作した際に、他方のトランジスタが誤動作する悪影響を抑制することが可能となる。これにより、半導体装置１０を微細化して、ゲート電極２２を狭ピッチで配置した場合でも、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を独立して、安定して動作させることができる。
【０１５５】
また、ゲート絶縁膜２１を介して、各々のゲート電極用溝１８の下部を埋め込むようにゲート電極２２を形成し、その後、各々のゲート電極用溝１８を埋め込むように、ゲート電極２２の上面２２ａを覆う埋め込み絶縁膜２４を形成することにより、ゲート電極２２が半導体基板１３の表面１３ａよりも上方に突出することがなくなる。
【０１５６】
これにより、第１の実施の形態のように、半導体装置１０としてＤＲＡＭを製造する場合、ゲート電極２２を形成する工程よりも後の工程で形成されるビット線３４やキャパシタ４８を容易に形成することが可能となる。つまり、半導体装置１０を容易に製造できる。
【０１５７】
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極用溝１８の底部にそれぞれ第１の不純物拡散領域２７を形成すると共に、２つのゲート電極用溝１８の第２の側面１８ｂに配置されたゲート絶縁膜２１の全てを覆うように、第１の不純物拡散領域２７と接合された第３の不純物拡散領域２９を形成することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）がｎ型不純物により構成された第１及び第３の不純物拡散領域２７，２９にトラップされるため、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が第２のトランジスタ１９−２を構成する第２の不純物拡散領域２８（ドレイン領域）に到達することを抑制可能となる。
【０１５８】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
また、隣り合うように配置された２つのゲート電極２２間の間隔が５０ｎｍ以下とされたＤＲＡＭにおいても、上記ディスターブ不良の発生を抑制できる。
【０１５９】
なお、第１の実施の形態では、埋め込み絶縁膜２４としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いると共に、マスク絶縁膜２６としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を用いた場合を例に挙げて説明したが、埋め込み絶縁膜２４としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を用いると共に、マスク絶縁膜２６としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いてもよい。
【０１６０】
これにより、図１７に示す工程において、コンタクト孔４１を形成する際、埋め込み絶縁膜２４となるシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）がエッチングストッパーとして機能するため、コンタクト孔４１がゲート電極２２の上面２２ａを露出することがなくなるので、コンタクト孔４１に形成される容量コンタクトプラグ４２を介して、容量コンタクトパッド４４とゲート電極２２とが導通することを防止できる。
【０１６１】
また、第１の実施の形態では、第２の不純物拡散領域２８を形成する際（図１２参照）に、第３の不純物拡散領域２９の一部となる不純物拡散領域７１を形成する場合を例に挙げて説明したが、図１２に示す工程において、第２の不純物拡散領域２８の形成領域に対応する半導体基板１３のみに選択的にｎ型不純物をイオン注入して第２の不純物拡散領域２８を形成し、その後、図１３に示す工程において、第３の不純物拡散領域２９の形成領域に対応する半導体基板１３のみに選択的にｎ型不純物をイオン注入することで、第３の不純物拡散領域２９を形成してもよい。つまり、第２の不純物拡散領域２８と、第３の不純物拡散領域２９と、を別々の工程で形成してもよい。
【０１６２】
また、第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置６０（図４参照）は、先に説明した図１４に示す工程において、第３の不純物拡散領域２９を、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａよりも半導体基板１３の裏面１３ｂ側に第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａが突出するように形成し、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差６２を形成すること以外は、第１の実施の形態の半導体装置１０の製造方法と同様な手法を用いて製造することができる。
【０１６３】
（第２の実施の形態）
図１９は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線方向の切断面に対応している。
図１９では、第２の実施の半導体装置８０の一例としてＤＲＡＭを挙げる。また、図１９では、実際には、図１に示すＸ方向に延在するビット線３４を模式的に図示する。さらに、図１９において、図２に示す第１の実施の形態の半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１６４】
図１９を参照するに、第２の実施の形態の半導体装置８０は、第１の実施の形態の半導体装置１０に設けられたメモリセルアレイ１１の替わりに、メモリセルアレイ８１を備えた以外は、半導体装置１０と同様に構成される。
メモリセルアレイ８１は、第１の実施の形態で説明したメモリセルアレイ１１に設けられた第２の素子分離領域１７の替わりに、第２の素子分離領域８２を設けた以外は、メモリセルアレイ１１と同様に構成される。
【０１６５】
第２の素子分離領域８２は、第２の素子分離用溝５４と、第２の素子分離用絶縁膜５５と、ゲート絶縁膜２１と、ダミーゲート用電極８５と、埋め込み絶縁膜２４と、により構成されている。
第２の素子分離用絶縁膜５５は、第２の素子分離用溝５４の下部を埋め込むように設けられている。第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａは、ゲート電極用溝１８の底面１８ｃに対して略面一とされている。
ゲート絶縁膜２１は、第２の素子分離用溝５４の上部側面、及び第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａを覆うように設けられている。
【０１６６】
ダミーゲート用電極８５は、ゲート絶縁膜２１を介して、第２の素子分離用絶縁膜５５上に位置する第２の素子分離用溝５４に設けられている。ダミーゲート用電極８５は、ゲート電極２２と同じ構造とされている。
具体的には、ダミーゲート用電極８５は、例えば、窒化チタン膜と、タングステン膜と、を順次積層した積層構造とすることができる。ダミーゲート用電極８５の上面８５ａは、ゲート電極２２の上面２２ａに対して略面一とされている。ダミーゲート用電極８５は、ゲート電極２２とは独立して駆動される電極である。
【０１６７】
埋め込み絶縁膜２４は、ゲート絶縁膜２１を介して、ダミーゲート用電極８５上に位置する第２の素子分離用溝５４、及び開口部２６Ａを埋め込むように設けられている。
これにより、埋め込み絶縁膜２４は、ダミーゲート用電極８５の上面８５ａを覆うと共に、半導体基板１３の表面１３ａから突出している。
埋め込み絶縁膜２４の上面２４ａは、平坦な面とされており、マスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して略面一とされている。
【０１６８】
第２の実施の形態の半導体装置によれば、素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２と、該素子形成領域Ｒと隣り合う位置に配置された素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２とを、第２の方向において分離する第２の素子分離領域１７の構成の一部として、ゲート電極２２とは独立して電位を変化させることの可能なダミーゲート用電極８５を設けることにより、第２の不純物拡散領域２８とダミーゲート用電極８５との間の電位差を小さくして、接合リーク電流を減少させることが可能となる。
これにより、半導体装置８０がＤＲＡＭの場合、ＤＲＡＭの記憶保持特性を向上させることができる。
【０１６９】
また、上記構成とされた第２の実施の形態の半導体装置８０は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
具体的には、ゲート電極用溝１８の配設ピッチを狭くした場合において、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のうち、一方のトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他方のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を動作させることができると共に、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を抑制できる。
【０１７０】
図２０は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの概略構成を示す断面図である。図２０に示す切断面は、図１９に示すメモリセルアレイの切断面に対応している。図２０において、図１９に示す第２の実施の形態の半導体装置８０と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図２０では、第２の実施の形態の変形例の半導体装置９０の一例としてＤＲＡＭを挙げる。
【０１７１】
図２０を参照するに、第２の実施の形態の変形例の半導体装置９０に設けられたメモリセルアレイ９１は、先に説明した第２の実施の形態の半導体装置８０のメモリセルアレイ８１に設けられた第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａを、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａよりも半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出させ、第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａと第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａとの間に段差６２を設けた以外は、メモリセルアレイ８１と同様に構成される。
【０１７２】
第２の実施の形態の変形例の半導体装置によれば、第１の不純物拡散領域２７と接合され、かつ第１の不純物拡散領域２７の底部２７Ａから半導体基板１３の裏面１３ｂ側に突出した第３の不純物拡散領域２９と、を有することにより、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｌ」を蓄積させ、第１のトランジスタ１９−１と電気的に接続された下部電極５７に「Ｈ」を蓄積させた状態を形成し、この状態で第１のトランジスタ１９−１に対応するゲート電極２２（ワード線）のオン/オフを繰り返した際、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起され、かつ第１の不純物拡散領域２７にトラップされなかった電子ｅ−（図示せず）を、第３の不純物拡散領域２９の底部２９Ａでトラップすることが可能となる。
つまり、第１の実施の形態の半導体装置１０の構成と比較して、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−（図示せず）をトラップする確立を向上させることができる。
【０１７３】
これにより、第１のトランジスタ１９−１のチャネルに誘起された電子ｅ−が、第２のトランジスタ１９−２と電気的に接続された下部電極５７に蓄積されているＨ情報を破壊してＬ状態に変化させることがなくなるため、隣接する一方のセルの動作状態により他の一方のセルの蓄積状態が変化するディスターブ不良の発生を精度良く抑制できる。
【０１７４】
また、第２の実施の形態の変形例の半導体装置９０は、第２の実施の形態の半導体装置８０と同様な効果を得ることができる。
具体的には、第２の素子分離領域１７の構成の一部として、ゲート電極２２とは独立して電位を変化させることの可能なダミーゲート用電極８５を設けることにより、第２の不純物拡散領域２８とダミーゲート用電極８５との間の電位差を小さくして、接合リーク電流を減少させることが可能となるので、半導体装置８０がＤＲＡＭの場合、ＤＲＡＭの記憶保持特性を向上させることができる。
【０１７５】
また、上記第２の実施の形態の変形例の半導体装置９０は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
具体的には、ゲート電極用溝１８の配設ピッチを狭くした場合において、第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２のうち、一方のトランジスタを動作させた際、その動作状態が該トランジスタに隣接する他方のトランジスタに干渉することがなくなるため、独立して第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２を動作させることができる。
【０１７６】
図２１Ａ〜図２１Ｃ、図２２Ａ〜図２２Ｃ、図２３Ａ〜図２３Ｃ、及び図２４は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に設けられたメモリセルアレイの製造工程を示す図である。
【０１７７】
図２１Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図２１Ｂは、図２１Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図２１Ｃは、図２１Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図２２Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図２２Ｂは、図２２Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図２２Ｃは、図２２Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図２３Ａは、メモリセルアレイが形成される領域の平面図であり、図２３Ｂは、図２３Ａに示す構造体のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図２３Ｃは、図２３Ａに示す構造体のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【０１７８】
また、図２１Ａ、図２２Ａ、及び図２３Ａに示すＡ−Ａ線は、図１に示すＡ−Ａ線に対応している。また、図２４は、断面図であり、図１９に示す半導体装置８０の切断面に対応している。
【０１７９】
主に、図２１Ａ〜図２１Ｃ、図２２Ａ〜図２２Ｃ、図２３Ａ〜図２３Ｃ、及び図２４を参照して、第２の実施の形態に係る半導体装置８０（具体的には、メモリセルアレイ８１）の製造方法について説明する。
【０１８０】
始めに、第１の実施の形態で説明した図５Ａ〜図５Ｃに示す工程から図９Ａ〜図９Ｃに示す工程と同様な処理を行なうことで、図９Ａ〜図９Ｃに示す構造体と同様な構造体（具体的には、図９Ａ及び図９Ｂに示す構造体から符号１７（第２の素子分離領域１７）を削除した構造体）を形成する。
【０１８１】
次いで、図２１Ａ〜図２１Ｃに示す工程では、エッチバック後の第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａがゲート電極用溝１８の底面１８ｃに対して略面一となるように、図９Ｂに示す第２の素子分離用絶縁膜５５を選択的にエッチバックする。これにより、ゲート電極用溝１８の下部を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜５５が形成される。
半導体基板１３の表面１３ａを基準としたときのエッチバック後の第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａの深さＤ４は、ゲート電極用溝１８の深さＤ３と略等しい。
【０１８２】
次いで、図２２Ａ〜図２２Ｃに示す工程では、第２の素子分離用溝５４の上部に露出された半導体基板１３にｎ型不純物がイオン注入されないように、第２の素子分離用溝５４を埋め込むホトレジスト（図示せず）を形成する。
次いで、第１の実施の形態で説明した図１０Ａ〜図１０Ｃに示す工程と同様な手法により、各々のゲート電極用溝１８の底部に第１の不純物拡散領域２７を形成する。その後、ホトレジスト（図示せず）を除去する。
【０１８３】
次いで、図２３Ａ〜図２３Ｃに示す工程では、各々のゲート電極用溝１８の第１及び第２の側面１８ａ，１８ｂ、及び底面１８ｃと、第２の素子分離用溝５４の上部の内面（第２の素子分離用絶縁膜５５の上面５５ａも含む）と、を覆うようにゲート絶縁膜２１を形成する。
【０１８４】
次いで、ゲート絶縁膜２１が形成されたゲート電極用溝１８及び第２の素子分離用溝５４を埋め込むように、ゲート電極２２及びダミーゲート用電極８５の母材となる導電膜を形成し、その後、上面２２ａ及び８５ａが半導体基板１３の表面１３ａよりも低くなるように、該導電膜をエッチバックすることで、ゲート電極用溝１８に配置されるゲート電極２２と、第２の素子分離用溝５４に配置されるダミーゲート用電極８５と、を一括形成する。
上記ゲート電極２２及びダミーゲート用電極８５の母材となる導電膜としては、例えば、窒化チタン膜と、タングステン膜と、を順次積層させたＴｉＮ／Ｗ積層膜を用いることができる。各々のゲート電極２２は、メモリセルのワード線を構成する。
【０１８５】
次いで、ゲート電極２２の上面２２ａ、及びダミーゲート電極８５の上面８５ａを覆うと共に、ゲート電極用溝１８、第２の素子分離用溝５４、及び溝状の開口部２６Ａ，２６Ｂを埋め込む、埋め込み絶縁膜２４を形成する。
具体的には、ＨＤＰ法により形成された絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））、或いはＳＯＧ法により形成された塗布系の絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））により、ゲート電極用溝１８の上部、第２の素子分離用溝５４の上部、及び開口部２６Ａ，２６Ｂを埋め込む。
【０１８６】
次いで、ＣＭＰ法により、マスク絶縁膜２６の上面２６ａよりも上方に成膜された絶縁膜を除去する。これにより、ゲート電極用溝１８、第２の素子分離用溝５４、及び開口部２６Ａ，２６Ｂを埋め込む絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜））よりなり、かつマスク絶縁膜２６の上面２６ａに対して面一とされた上面２４ａを有した埋め込み絶縁膜２４を形成する。
【０１８７】
次いで、図２４に示す工程では、第１の実施の形態で説明した図１２Ａ〜図１２Ｃ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｃ、図１６、図１７、及び図１８に示す工程の処理を順次行なうことで、図２４に示すように、メモリセルアレイ８１を備えた第２の実施の形態の半導体装置８０が製造される。
【０１８８】
第２の実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２と、該素子形成領域Ｒと隣り合う位置に配置された素子形成領域Ｒに形成された第１及び第２のトランジスタ１９−１，１９−２とを、第２の方向において分離する第２の素子分離領域１７の構成の一部として、ゲート電極２２とは独立して電位を変化させることの可能なダミーゲート用電極８５を形成することにより、第２の不純物拡散領域２８とダミーゲート用電極８５との間の電位差を小さくして、接合リーク電流を減少させることが可能となる。
これにより、半導体装置８０がＤＲＡＭの場合、ＤＲＡＭの記憶保持特性を向上させることができる。
【０１８９】
また、上記第２の実施の形態の半導体装置８０の製造方法は、第１の実施の形態の半導体装置１０の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【０１９０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１９１】
図２５は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る半導体装置に適用可能なメモリセルアレイのレイアウトの他の例を示す平面図である。図２５において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
上記第１及び第２の実施の形態で説明した半導体装置１０，６０，８０，９０は、図２５に示すような活性領域１６及びビット線３４がジグザグ形状とされたレイアウトにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１９３】
１０，６０，８０，９０…半導体装置、１１，６１，８１，９１…メモリセルアレイ、１３…半導体基板、１３ａ…表面、１３ｂ…裏面、１４…第１の素子分離領域、１６…活性領域、１７，８２…第２の素子分離領域、１８…ゲート電極用溝、１８ａ…第１の側面、１８ｂ…第２の側面、１８ｃ，２８ｂ…底面、１９−１…第１のトランジスタ、１９−２…第２のトランジスタ、２１…ゲート絶縁膜、２１Ａ…上部、２２…ゲート電極、２２ａ，２４a，２６ａ，２８a，２９ａ，３６ａ，３８ａ，４２ａ，５２ａ，５５ａ，５９ａ，７１ａ，８５ａ…上面、２４…埋め込み絶縁膜、２６…マスク絶縁膜、２６Ａ，２６Ｂ，３２，６６ａ，７３ａ…開口部、２７…第１の不純物拡散領域、２７Ａ，２９Ａ…底部、２８…第２の不純物拡散領域、２９…第３の不純物拡散領域、３３…ビット線コンタクトプラグ、３４…ビット線、３６…キャップ絶縁膜、３７…サイドウォール膜、３８…層間絶縁膜、４１…コンタクト孔、４２…容量コンタクトプラグ、４４…容量コンタクトパッド、４６，６６…シリコン窒化膜、４８…キャパシタ、５１…第１の素子分離用溝、５２…第１の素子分離用絶縁膜、５４…第２の素子分離用溝、５５…第２の素子分離用絶縁膜、５６，６２…段差、５７…下部電極、５８…容量絶縁膜、５９…上部電極、６５…パッド酸化膜、７１…不純物拡散領域、７３…ホトレジスト、８５…ダミーゲート用電極、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…深さ、Ｒ…素子形成領域、Ｗ１…幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延在するように半導体基板の表面側に設けられ、底面及び対向する第１及び第２の側面を有するゲート電極用溝と、
ゲート絶縁膜を介して、前記ゲート電極用溝の下部を埋め込むように配置されたゲート電極と、
前記ゲート電極用溝の上部を埋め込むように配置され、前記ゲート電極の上面を覆う埋め込み絶縁膜と、
前記ゲート電極用溝の底部に設けられた第１の不純物拡散領域と、
前記第１の側面に配置された前記ゲート絶縁膜の上部を覆うように、前記半導体基板に設けられた第２の不純物拡散領域と、
少なくとも前記第２の側面に配置された前記ゲート絶縁膜を覆うように、前記半導体基板に設けられ、前記第１の不純物拡散領域と接合された第３の不純物拡散領域と、
を有し、
前記第１の不純物拡散領域の底部と前記第３の不純物拡散領域の底部との間には、段差が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の不純物拡散領域の底部は、前記第３の不純物拡散領域の底部から前記半導体基板の裏面側に突出することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第３の不純物拡散領域の底部は、前記第１の不純物拡散領域の底部から前記半導体基板の裏面側に突出することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の側面が対向するように、隣り合う位置に前記ゲート電極用溝を２つ設け、
前記第３の不純物拡散領域を、前記半導体基板のうち、２つの前記ゲート電極用溝の間に配置された部分全体に設けたことを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の方向と交差する第２の方向に延在するように前記半導体基板に内設され、複数の素子形成領域を有した活性領域を区画する第１の素子分離領域と、
前記第１の方向に延在するように前記半導体基板に内設され、前記活性領域を複数の前記素子形成領域に区画する第２の素子分離領域と、
を有することを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の不純物拡散領域の深さ、及び前記第３の不純物拡散領域の深さは、前記第１及び第２の素子分離領域の深さよりも浅いことを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の素子分離領域は、前記半導体基板に形成され、前記第２の方向に延在する第１の素子分離用溝、及び該第１の素子分離用溝を埋め込む第１の素子分離用絶縁膜よりなることを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２の素子分離領域は、前記半導体基板に形成され、前記第１の方向に延在する第２の素子分離用溝、及び該第２の素子分離用溝を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜よりなることを特徴とする請求項５ないし７のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２の素子分離領域は、前記半導体基板に形成され、前記第１の方向に延在する第２の素子分離用溝、該第２の素子分離用溝の下部を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜、及びゲート絶縁膜を介して第２の素子分離用絶縁膜上に位置する前記第２の素子分離用溝に設けられたダミー用ゲート電極を有することを特徴とする請求項５ないし７のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第３の不純物拡散領域と電気的に接続され、かつ前記ゲート電極と交差する方向に延在するビット線を設けたことを特徴とする請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記埋め込み絶縁膜上に設けられた層間絶縁膜と、
前記第２の不純物拡散領域の上面と接触するように、前記埋め込み絶縁膜及び前記層間絶膜に内設されたコンタクトプラグと、
前記層間絶縁膜上に設けられ、前記コンタクトプラグの上面と接触する容量コンタクトパッドと、
前記容量コンタクトパッド上に設けられたキャパシタと、
を有することを特徴とする請求項１ないし１０のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１２】
半導体基板に、底面及び対向する第１及び第２の側面を有し、かつ第１の方向に延在するゲート電極用溝を形成する工程と、
前記ゲート電極用溝の底面に、前記半導体基板とは異なる導電型の不純物をイオン注入することで、前記ゲート電極用溝の底部に第１の不純物拡散領域を形成する工程と、
前記第１の不純物拡散領域を形成後、ゲート絶縁膜を介して、前記ゲート電極用溝の下部を埋め込むようにゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の上面を覆うと共に、前記ゲート電極用溝の上部を埋め込むように埋め込み絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の側面に配置された前記ゲート絶縁膜の上部を覆うように、前記半導体基板に第２の不純物拡散領域を形成する工程と、
少なくとも前記第２の側面に配置された前記ゲート絶縁膜を覆い、かつ前記第１の不純物拡散領域と接合され、さらに前記第１の不純物拡散領域の底部との間に段差が形成されるように、前記半導体基板に第３の不純物拡散領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第３の不純物拡散領域は、該第３の不純物拡散領域の底部の位置が前記第１の不純物拡散領域の底部の位置よりも浅くなるように形成することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第３の不純物拡散領域は、該第３の不純物拡散領域の底部の位置が前記第１の不純物拡散領域の底部の位置よりも深くなるように形成することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ゲート電極用溝を形成する工程では、前記第２の側面が対向するように、隣り合う位置に前記ゲート電極用溝を２つ形成し、
前記第３の不純物拡散領域を形成する工程では、前記半導体基板のうち、２つの前記ゲート電極用溝の間に配置された部分全体に、前記第３の不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項１２ないし１４のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ゲート電極用溝を形成する前に、前記半導体基板に、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する第１の素子分離用溝を形成する工程、及び該第１の素子分離用溝を第１の素子分離用絶縁膜で埋め込む工程により、複数の素子形成領域を有した活性領域を区画する第１の素子分離領域を形成することを特徴とする請求項１２ないし１５のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の素子分離領域を形成後、前記半導体基板に、前記第１の方向に延在する第２の素子分離用溝を形成する工程、及び該第２の素子分離用溝を第２の素子分離用絶縁膜で埋め込む工程により、前記素子形成領域を区画する第２の素子分離領域を形成し、
前記ゲート電極用溝を形成する工程では、前記第２の素子分離領域間に、前記第２の素子分離用溝よりも深さの浅い２つの前記ゲート電極用溝を形成し、
前記ゲート電極を形成する工程では、ゲート絶縁膜を介して、２つの前記ゲート電極用溝の下部に前記ゲート電極を形成することを特徴とする請求項１６項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の素子分離領域を形成後、前記半導体基板に、前記第１の方向に延在する第２の素子分離用溝を形成する工程、該第２の素子分離用溝の下部を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜を形成する工程、及びゲート絶縁膜を介して前記第２の素子分離用絶縁膜上に位置する前記第２の素子分離用溝にダミー用ゲート電極を形成する工程を含む工程により、前記素子形成領域を区画する第２の素子分離領域を形成し、
前記ゲート電極用溝を形成する工程では、前記第２の素子分離領域間に、前記第２の素子分離用溝よりも深さの浅い２つの前記ゲート電極用溝を形成し、
前記ゲート電極を形成する工程では、前記ゲート電極、及び前記ダミー用ゲート電極を一括形成することを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記埋め込み絶縁膜を形成する工程では、前記ダミー用ゲート電極上に位置する前記第２の素子分離用溝も埋め込むように、前記埋め込み絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第１及び第３の不純物拡散領域は、前記第１及び第３の不純物拡散領域の深さが前記第２の素子分離領域の深さよりも浅くなるように形成することを特徴とする請求項１７ないし１９のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記第２の不純物拡散領域を形成する工程では、前記埋め込み絶縁膜を形成後、前記半導体基板に、前記半導体基板とは異なる導電型の不純物をイオン注入することで、前記第２の不純物拡散領域を形成すると共に、前記２つのゲート電極用溝間に位置する前記半導体基板に、前記第３の不純物拡散領域の一部となる不純物拡散領域を形成し、
前記第３の不純物拡散領域を形成する工程では、前記不純物拡散領域が形成された前記２つのゲート電極用溝間に位置する前記半導体基板に、前記半導体基板とは異なる導電型の不純物をイオン注入することで、前記第３の不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項１２ないし１９のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第２の不純物拡散領域を形成する工程では、前記埋め込み絶縁膜を形成後、前記半導体基板のうち、前記第２の不純物拡散領域の形成位置に対応する部分のみに、前記半導体基板とは異なる導電型の不純物をイオン注入することで、前記第２の不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項１２ないし１９のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第３の不純物拡散領域の上方に、前記ゲート電極と交差する方向に延在し、かつ前記第３の不純物拡散領域と電気的に接続されたビット線を形成する工程を有することを特徴とする請求項１２ないし２２のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記埋め込み絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記埋め込み絶縁膜及び前記層間絶膜に、前記第２の不純物拡散領域の上面と接触するコンタクトプラグを形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に設けられ、前記コンタクトプラグの上面と接触する容量コンタクトパッドを形成する工程と、
前記容量コンタクトパッド上にキャパシタを形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項１２ないし２３のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
第１の方向に延在するように半導体基板の表面側に設けられ、底面及び対向する第１及び第２の側面を有するゲート電極用溝と、
ゲート絶縁膜を介して、前記ゲート電極用溝の下部を埋め込むように配置されたゲート電極と、
前記ゲート電極用溝の上部を埋め込むように配置され、前記ゲート電極の上面を覆う埋め込み絶縁膜と、
前記ゲート電極用溝の底部に設けられた第１の不純物拡散領域と、
前記第１の側面に配置された前記ゲート絶縁膜の上部を覆うように、前記半導体基板に設けられた第２の不純物拡散領域と、
少なくとも前記第２の側面に配置された前記ゲート絶縁膜を覆うように、前記半導体基板に設けられ、前記第１の不純物拡散領域と接合された第３の不純物拡散領域と、
を有し、
前記第１の不純物拡散領域の底部と前記第３の不純物拡散領域の底部との間には、段差が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の不純物拡散領域の底部は、前記第３の不純物拡散領域の底部から前記半導体基板の裏面側に突出することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第３の不純物拡散領域の底部は、前記第１の不純物拡散領域の底部から前記半導体基板の裏面側に突出することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の側面が対向するように、隣り合う位置に前記ゲート電極用溝を２つ設け、
前記第３の不純物拡散領域を、前記半導体基板のうち、２つの前記ゲート電極用溝の間に配置された部分全体に設けたことを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の方向と交差する第２の方向に延在するように前記半導体基板に内設され、複数の素子形成領域を有した活性領域を区画する第１の素子分離領域と、
前記第１の方向に延在するように前記半導体基板に内設され、前記活性領域を複数の前記素子形成領域に区画する第２の素子分離領域と、
を有することを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の不純物拡散領域の深さ、及び前記第３の不純物拡散領域の深さは、前記第１及び第２の素子分離領域の深さよりも浅いことを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の素子分離領域は、前記半導体基板に形成され、前記第２の方向に延在する第１の素子分離用溝、及び該第１の素子分離用溝を埋め込む第１の素子分離用絶縁膜よりなることを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２の素子分離領域は、前記半導体基板に形成され、前記第１の方向に延在する第２の素子分離用溝、及び該第２の素子分離用溝を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜よりなることを特徴とする請求項５ないし７のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２の素子分離領域は、前記半導体基板に形成され、前記第１の方向に延在する第２の素子分離用溝、該第２の素子分離用溝の下部を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜、及びゲート絶縁膜を介して第２の素子分離用絶縁膜上に位置する前記第２の素子分離用溝に設けられたダミー用ゲート電極を有することを特徴とする請求項５ないし７のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第３の不純物拡散領域と電気的に接続され、かつ前記ゲート電極と交差する方向に延在するビット線を設けたことを特徴とする請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記埋め込み絶縁膜上に設けられた層間絶縁膜と、
前記第２の不純物拡散領域の上面と接触するように、前記埋め込み絶縁膜及び前記層間絶膜に内設されたコンタクトプラグと、
前記層間絶縁膜上に設けられ、前記コンタクトプラグの上面と接触する容量コンタクトパッドと、
前記容量コンタクトパッド上に設けられたキャパシタと、
を有することを特徴とする請求項１ないし１０のうち、いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１２】
半導体基板に、底面及び対向する第１及び第２の側面を有し、かつ第１の方向に延在するゲート電極用溝を形成する工程と、
前記ゲート電極用溝の底面に、前記半導体基板とは異なる導電型の不純物をイオン注入することで、前記ゲート電極用溝の底部に第１の不純物拡散領域を形成する工程と、
前記第１の不純物拡散領域を形成後、ゲート絶縁膜を介して、前記ゲート電極用溝の下部を埋め込むようにゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の上面を覆うと共に、前記ゲート電極用溝の上部を埋め込むように埋め込み絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の側面に配置された前記ゲート絶縁膜の上部を覆うように、前記半導体基板に第２の不純物拡散領域を形成する工程と、
少なくとも前記第２の側面に配置された前記ゲート絶縁膜を覆い、かつ前記第１の不純物拡散領域と接合され、さらに前記第１の不純物拡散領域の底部との間に段差が形成されるように、前記半導体基板に第３の不純物拡散領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第３の不純物拡散領域は、該第３の不純物拡散領域の底部の位置が前記第１の不純物拡散領域の底部の位置よりも浅くなるように形成することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第３の不純物拡散領域は、該第３の不純物拡散領域の底部の位置が前記第１の不純物拡散領域の底部の位置よりも深くなるように形成することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ゲート電極用溝を形成する工程では、前記第２の側面が対向するように、隣り合う位置に前記ゲート電極用溝を２つ形成し、
前記第３の不純物拡散領域を形成する工程では、前記半導体基板のうち、２つの前記ゲート電極用溝の間に配置された部分全体に、前記第３の不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項１２ないし１４のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ゲート電極用溝を形成する前に、前記半導体基板に、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する第１の素子分離用溝を形成する工程、及び該第１の素子分離用溝を第１の素子分離用絶縁膜で埋め込む工程により、複数の素子形成領域を有した活性領域を区画する第１の素子分離領域を形成することを特徴とする請求項１２ないし１５のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の素子分離領域を形成後、前記半導体基板に、前記第１の方向に延在する第２の素子分離用溝を形成する工程、及び該第２の素子分離用溝を第２の素子分離用絶縁膜で埋め込む工程により、前記素子形成領域を区画する第２の素子分離領域を形成し、
前記ゲート電極用溝を形成する工程では、前記第２の素子分離領域間に、前記第２の素子分離用溝よりも深さの浅い２つの前記ゲート電極用溝を形成し、
前記ゲート電極を形成する工程では、ゲート絶縁膜を介して、２つの前記ゲート電極用溝の下部に前記ゲート電極を形成することを特徴とする請求項１６項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の素子分離領域を形成後、前記半導体基板に、前記第１の方向に延在する第２の素子分離用溝を形成する工程、該第２の素子分離用溝の下部を埋め込む第２の素子分離用絶縁膜を形成する工程、及びゲート絶縁膜を介して前記第２の素子分離用絶縁膜上に位置する前記第２の素子分離用溝にダミー用ゲート電極を形成する工程を含む工程により、前記素子形成領域を区画する第２の素子分離領域を形成し、
前記ゲート電極用溝を形成する工程では、前記第２の素子分離領域間に、前記第２の素子分離用溝よりも深さの浅い２つの前記ゲート電極用溝を形成し、
前記ゲート電極を形成する工程では、前記ゲート電極、及び前記ダミー用ゲート電極を一括形成することを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記埋め込み絶縁膜を形成する工程では、前記ダミー用ゲート電極上に位置する前記第２の素子分離用溝も埋め込むように、前記埋め込み絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第１及び第３の不純物拡散領域は、前記第１及び第３の不純物拡散領域の深さが前記第２の素子分離領域の深さよりも浅くなるように形成することを特徴とする請求項１７ないし１９のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記第２の不純物拡散領域を形成する工程では、前記埋め込み絶縁膜を形成後、前記半導体基板に、前記半導体基板とは異なる導電型の不純物をイオン注入することで、前記第２の不純物拡散領域を形成すると共に、前記２つのゲート電極用溝間に位置する前記半導体基板に、前記第３の不純物拡散領域の一部となる不純物拡散領域を形成し、
前記第３の不純物拡散領域を形成する工程では、前記不純物拡散領域が形成された前記２つのゲート電極用溝間に位置する前記半導体基板に、前記半導体基板とは異なる導電型の不純物をイオン注入することで、前記第３の不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項１２ないし１９のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第２の不純物拡散領域を形成する工程では、前記埋め込み絶縁膜を形成後、前記半導体基板のうち、前記第２の不純物拡散領域の形成位置に対応する部分のみに、前記半導体基板とは異なる導電型の不純物をイオン注入することで、前記第２の不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項１２ないし１９のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第３の不純物拡散領域の上方に、前記ゲート電極と交差する方向に延在し、かつ前記第３の不純物拡散領域と電気的に接続されたビット線を形成する工程を有することを特徴とする請求項１２ないし２２のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記埋め込み絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記埋め込み絶縁膜及び前記層間絶膜に、前記第２の不純物拡散領域の上面と接触するコンタクトプラグを形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に設けられ、前記コンタクトプラグの上面と接触する容量コンタクトパッドを形成する工程と、
前記容量コンタクトパッド上にキャパシタを形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項１２ないし２３のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２２Ｃ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２２Ｃ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−２４８６８６（Ｐ２０１２−２４８６８６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９３６０（Ｐ２０１１−１１９３６０）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（５００１７４２４７）エルピーダメモリ株式会社 (2,599)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（５００１７４２４７）エルピーダメモリ株式会社 (2,599)
【Ｆターム（参考）】
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