(57)【要約】【課題】埋め込みゲート型トランジスタの電流駆動能力の低下を防止可能な半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置１００は、半導体基板１において素子分離領域５によって複数の活性領域５０が区画されると共に、前記半導体基板１内に埋め込まれたワード線８を有する半導体装置１００であって、前記ワード線８は、第一の溝部８ａ内にゲート絶縁膜７ａを介して埋め込まれた導電層８ｂからなり、前記素子分離領域５は、前記第一の溝部８ａよりも幅の狭い第二の溝部５ａに前記ゲート絶縁膜７ｂを介して埋め込まれた前記導電層５ｂからなることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板において素子分離領域によって複数の活性領域が区画されると共に、前記半導体基板内に埋め込まれたワード線を有する半導体装置であって、
前記ワード線は、第一の溝部内にゲート絶縁膜を介して埋め込まれた導電層からなり、
前記素子分離領域は、前記第一の溝部よりも幅の狭い第二の溝部に前記ゲート絶縁膜を介して埋め込まれた前記導電層からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第二の溝部が、前記第一の溝部よりも深く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記素子分離領域を成すゲート絶縁膜において、前記第二の溝部上部を覆う部分が、前記第二の溝部下部を覆う部分よりも膜厚が大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第二の溝部に埋め込まれた前記導電層の上面が、前記第一の溝部に埋め込まれた前記導電層の上面よりも深い位置にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体基板内において、隣接する前記第一の溝部同士の間に設けられたピラーの上部および隣接する前記第一の溝部と前記第二の溝部との間に設けられたピラーの上部に拡散層が形成され、
前記第二の溝部に埋め込まれた前記導電層の上面が前記拡散層の下面よりも深い位置にあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第二の溝部に埋め込まれた前記導電層の上面が、前記拡散層の下面よりも２０ｎｍ以上深い位置にあることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体基板の上面から、前記第二の溝部に埋め込まれた前記導電層の上面までの深さが、前記半導体基板の上面から前記第二の溝部底部までの深さの０．８倍以下であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体基板において素子分離領域によって複数の活性領域が区画されると共に、半導体基板内に埋め込まれたワード線を有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板に、第一の溝部と前記第一の溝部よりも幅の狭い第二の溝部とを形成する第一工程と、
ゲート絶縁膜を介して導電層を埋め込むことにより、前記第一の溝部にワード線を形成すると共に、前記第二の溝部に素子分離領域を形成する第二工程と、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９】
前記第一工程の前に第二の溝部上部を形成し、
前記第一工程において、前記第一の溝部を形成すると同時に、前記第二の溝部上部の底面をさらに深く掘り下げて第二の溝部下部を形成することにより、前記第一の溝部よりも深い第二の溝部を形成することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第一工程の前に、第二の溝部上部の内壁側面を覆うように上部ゲート絶縁膜を形成し、
前記第二工程において、前記第一の溝部内壁面および前記第二の溝部下部内壁面を覆うように前記ゲート絶縁膜をそれぞれ形成するとともに、前記上部ゲート絶縁膜の膜厚をさらに大きくして前記ゲート絶縁膜よりも厚くすることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第二工程の後に、前記第二の溝部に埋め込んだ前記導電層の上面を、前記第一の溝部に埋め込んだ前記導電層の上面よりも深い位置になるまでエッチバックすることを特徴とする、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第二工程の後に、前記半導体基板内において隣接する前記第一の溝部同士の間に設けられたピラーの上部および隣接する前記第一の溝部と前記第二の溝部との間に設けられたピラーの上部に拡散層を形成する工程と、
前記第二の溝部に埋め込んだ前記導電層の上面が前記拡散層の下面よりも深い位置に位置するように、前記エッチバックの量および／または前記拡散層の形成領域の深さを調整する工程を有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第二の溝部に埋め込まれた前記導電層の上面を、前記拡散層の下面よりも２０ｎｍ以上深い位置に位置するように、前記エッチバックの量および／または前記拡散層の形成領域の深さを調製することを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記半導体基板の上面から、前記第二の溝部に埋め込まれた前記導電層の上面までの深さを、前記半導体基板の上面から前記第二の溝部底部までの深さの０．８倍以下となるように、前記エッチバックの量を調製することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの素子の急速な微細化に伴い、ＭＯＳトランジスタのゲート長も短くなりつつある。また、多数のＭＯＳトランジスタをメモリセル領域に集積させることにより、隣接するＭＯＳトランジスタ同士の距離も短くなる。また、ゲート長が短くなればなるほど、ＭＯＳトランジスタの短チャネル効果によるトランジスタ特性の悪化が問題となる。
【０００３】
このようなＭＯＳトランジスタの短チャネル効果を抑制する手段の一つとして、埋め込みゲート型のＭＯＳトランジスタが提案されている。埋め込みゲート型のＭＯＳトランジスタによれば、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でき、最小加工寸法が６０ｎｍ以下の微細なＤＲＡＭも実現可能である。
埋め込みゲート型のＭＯＳトランジスタは、ゲート電極（ワード線）が、半導体基板に設けられた溝の内側にゲート絶縁膜を介して埋め込み形成されており、ワード線上面は半導体基板上面よりも溝内の深い位置（下面側）に位置するように形成されている。また、不純物拡散層がワード線の一方側および他方側に形成されており、ＭＯＳトランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能する。このような構成により、一方の不純物拡散層にドレイン電圧を印加するとともに、他方の不純物拡散層の電圧を保った状態でワード線にＯＮ電位を与えると、半導体基板内のワード線周囲の領域にチャネルが形成され、ＭＯＳトランジスタが動作する（特許文献１）。
【０００４】
また、素子分離用のワード線（素子分離領域）を、ＭＯＳトランジスタのワード線と同じ構造で形成する方法が知られている（特許文献２）。このような構造のＭＯＳトランジスタによれば微細な素子分離が可能となるため、半導体装置の高集積化を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１０８０１号公報
【特許文献２】特開２００８−３１５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＭＯＳトランジスタのワード線と素子分離用のワード線とが同じ構造である半導体装置は、ワード線と素子分離領域が同じ幅で形成されている。このため、ワード線は、ＭＯＳトランジスタの微細化に伴い、素子分離領域と同様に微細化する。
このため、ワード線の下面の曲率がＭＯＳトランジスタの微細化に伴って小さくなり、ＭＯＳトランジスタのサブスレッショルド係数が増加する。そのため、要求されるＯＦＦ電流を確保しようとしても、十分なＯＮ電流を得づらく、セル容量に十分な情報書き込みができない。また、ワード線の微細化に伴ってＭＯＳトランジスタの容量が低下するため、ＭＯＳトランジスタの電流駆動能力が低下する。
また、素子分離用のワード線の微細化に伴い、ＭＯＳトランジスタ同士の素子分離能力が低下する。このため、隣接するＭＯＳトランジスタ同士の情報が干渉しあいやすくなり、情報保持特性が劣化する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、本発明の半導体装置は、半導体基板において素子分離領域によって複数の活性領域が区画されると共に、前記半導体基板内に埋め込まれたワード線を有する半導体装置であって、前記ワード線は、第一の溝部内にゲート絶縁膜を介して埋め込まれた導電層からなり、前記素子分離領域は、前記第一の溝部よりも幅の狭い第二の溝部に前記ゲート絶縁膜を介して埋め込まれた前記導電層からなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板において素子分離領域によって複数の活性領域が区画されると共に、半導体基板内に埋め込まれたワード線を有する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板に、第一の溝部と前記第一の溝部よりも幅の狭い第二の溝部とを形成する第一工程と、前記第一の溝部と前記第二の溝部とに、それぞれゲート絶縁膜を介して導電層を埋め込むことにより、ワード線および素子分離領域とを形成する第二工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成の半導体装置によれば、ワード線が素子分離領域よりも広い幅で形成されるため、ＭＯＳトランジスタの微細化に伴うワード線の幅の縮小を防ぐことができる。そのため、ワード線の下面の曲率低下と、曲率低下に伴うサブスレッショルド係数の増加を防ぐことができる。そのため、ワード線にＯＦＦ電流を確保しつつ十分なＯＮ電流を得ることができ、容量の低下を抑えることができる。
また、ワード線の容量低下が抑えられるため、ＭＯＳトランジスタの電流駆動能力低下を防ぐことができる。
以上により、半導体装置の微細化に起因する情報保持特性の低下を防ぐことができる。
【００１０】
上記の構成の半導体装置の製造方法によれば、第一の溝部と前記第一の溝部よりも幅の狭い第二の溝部とを形成した後に、第一の溝部と前記第二の溝部とに、それぞれゲート絶縁膜を介して導電層を埋め込むことにより、素子分離領域よりも幅の広いワード線を形成できる。そのため、ＭＯＳトランジスタの微細化に伴うワード線下面の曲率低下と、曲率低下に伴うサブスレッショルド係数の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置を示す模式平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図３】図３は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図４】図４は、図３のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図５】図５は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図６】図６は、図５のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図７】図７は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図８】図８は、図７のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図９】図９は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図１０】図１０は、図９のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図１１】図１１は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図１２】図１２は、図１１のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図１３】図１３は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図１４】図１４は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図１５】図１５は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図１６】図１６は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図１７】図１７は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図１８】図１８は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図１９】図１９は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２０】図２０は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２１】図２１は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２２】図２２は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２３】図２３は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２４】図２４は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２５】図２５は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２６】図２６は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２７】図２７は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２８】図２８は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図２９】図２９は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３０】図３０は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３１】図３１は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３２】図３２は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３３】図３３は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３４】図３４は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３５】図３５は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３６】図３６は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３７】図３７は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３８】図３８は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図３９】図３９は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【図４０】図４０は、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための模式工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した一実施形態である半導体装置の一例について、図面を参照にして説明する。また、本実施形態では、例えば半導体装置としてＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）に、本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される原料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１３】
まず、本発明を適用した第一の実施形態である半導体装置（ＤＲＡＭ）１００の構成について説明する。本実施形態の半導体装置１００は、図１に示すメモリセル領域と、図示略の周辺回路領域とから構成されている。
以下、第一の実施形態である半導体装置１００を構成するメモリセルについて、図１，２を用いて説明する。
【００１４】
まず、図１を用いて、半導体装置１００のメモリセルの概略構成について説明する。
図１に示すように、半導体装置１００のメモリセルには、ビット線１２が、Ｘ方向に折れ線形状（湾曲形状）で延設され、Ｙ方向に所定の間隔で配置されている。
また、絶縁物からなるライン状の第一の素子分離領域５１が、Ｘ方向に延設されている。また、第一の素子分離領域５１により区画されたライン状の活性領域５０が、所定の間隔で形成されている。
【００１５】
また、ワード線８と第二の素子分離領域５が、活性領域５０と直交する方向（図１に示すＹ方向）に延設されている。なお、図１に示すワード線８および第二の素子分離領域５は、活性領域５０と直交するように形成されているが、斜めに交差するように形成されていても構わない。また、図１に示したワード線８、第二の素子分離領域５および活性領域５０の形状と配列は、これに限定されるべきものではなく、その他一般的なトランジスタで適用されている形状および配列としてもよい。
また、活性領域５０とワード線８とが交差する領域である領域５２は、１ビットの領域を示す。
【００１６】
また、ワード線８の幅は、第二の素子分離領域５の幅よりも大きく形成されている。また、第二の素子分離領域５は、隣接するトランジスタ間の素子分離領域として機能し、ワード線８は、メモリセルのゲート電極として機能する。
【００１７】
また、第一のコンタクトプラグ１１ａが、ワード線８同士の間と活性領域５０との交差する領域に形成されている。また、第二のコンタクトプラグ１１ｂが、ワード線８と第二の素子分離領域５の間と、活性領域５０との交差する部分に形成されている。
【００１８】
次いで、図２を用いて、半導体装置１００のメモリセル部の詳細な構成について説明する。図２は、第一の実施形態の半導体装置１００の一例を説明するための断面図であり、図１のＡ−Ａ’線における断面図である。なお、これらの図で示される各部の寸法等は、実際の半導体装置の寸法等とは異なる。
図２に示すように、本実施形態の半導体装置１００には、ＭＯＳトランジスタＴｒ１と、キャパシタ１５と、配線１６が形成されている。
【００１９】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１は、半導体基板１と、活性領域５０と、ワード線８および第二の素子分離領域５と、から概略構成されている。
【００２０】
半導体基板１としては、所定の濃度のＰ型不純物を含有するシリコン（Ｓｉ）などを用いることができる。また、第一の溝部８ａと、第一の溝部８ａよりも幅が狭くかつ深い第二の溝部５ａが、所定の間隔で半導体基板１の上面側に形成されている。なお、図２以降に示す第一の溝部８ａおよび第二の溝部５ａの下面は矩形となっているが、実際には、角部が丸みを帯びた形状となっている。
また、半導体基板１において活性領域５０が第二の溝部５ａにより区画形成されている。また、第一のピラー８ｅが、隣接する第一の溝部８ａ同士の間に形成されている。また、第二のピラー５ｅが、隣接する第一の溝部８ａと第二の溝部５ａとの間に設けられている。
【００２１】
ワード線８および第二の素子分離領域５は、活性領域５０を均等に区画するように形成されている。
ワード線８は、第一の溝部８ａに、たとえばシリコン酸化膜からなる第一のゲート絶縁膜７ａを介して導電層８ｂを埋め込むことによって形成されている。導電層５ｂおよび導電層８ｂは、たとえば金属膜の多層膜により構成されている。このような金属膜としては、窒化チタンとタングステン（Ｗ）等からなる積層膜を用いることができるが、材料はこれに限定されず、窒化タングステン（ＷＮ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）等の高融点金属を用いることができる。
【００２２】
また、ワード線８を成す導電層８ｂの上面８ｃは、半導体基板１の上面１ｂよりも深い位置に位置している。
また、ワード線８の下面８ｄは、図１に示した第一の素子分離領域５１の下面よりも１５０ｎｍ以上浅い位置に位置することが好ましい。
【００２３】
また、たとえばシリコン酸化膜からなる第一の絶縁膜９が、上面８ｃを覆い、かつ、第一の溝部８ａ内部を埋め込むように形成されている。また、第一の絶縁膜９は、半導体基板１の上面１ｂから突出するように形成されている。
【００２４】
第二の素子分離領域５は、ワード線８よりも深く、かつ狭い幅で形成されている以外は、ワード線８と同様の構成であり、第二の溝部５ａに第二のゲート絶縁膜７ｂを介して導電層５ｂを埋め込むことによって形成されている。なお、第二のゲート絶縁膜７ｂは、第一のゲート絶縁膜７ａと同じ材料で同時に形成されたものである。
また、第二の素子分離領域５を成す導電層５ｂの上面５ｃは、半導体基板１の上面１ｂよりも深い位置に位置している。また、第二の素子分離領域５の下面５ｄは、ワード線８の下面８ｄよりも深い位置に位置している。
【００２５】
また、第二の溝部５ａの下面５ｄは、図１に示した第一の素子分離領域５１の下面よりも５０ｎｍ以上浅い位置に位置することが好ましい。
また、下面５ｄは、下面８ｄよりも２０ｎｍ〜１００ｎｍ深い位置に位置することが好ましい。
また、第一の絶縁膜９が、導電層５ｂの上面５ｃを覆い、かつ、第二の溝部５ａ内部を埋め込むように形成されている。
【００２６】
第一の不純物拡散層１０ａおよび第二の不純物拡散層１０ｂは、例えばリン等のＮ型不純物が、第一のピラー８ｅおよび第二のピラー５ｅの上部にそれぞれ拡散されることによって形成されている。また、第一の不純物拡散層１０ａおよび第二の不純物拡散層１０ｂは、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のソース領域またはドレイン領域のいずれか一方として機能する。
【００２７】
また、第一の不純物拡散層１０ａと第二の不純物拡散層１０ｂとの電位差が閾値を超える際に、活性領域５０のうち、第一のゲート絶縁膜７ａを介してワード線８と接する領域が、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のチャネル領域として機能する。
【００２８】
第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂは、例えば、リンを含有した多結晶シリコンからなり、第一の絶縁膜９を貫通するように形成されている。また、第一のコンタクトプラグ１１ａは、第一の不純物拡散層１０ａと接続するように形成されている。また、第二のコンタクトプラグ１１ｂは、第二の不純物拡散層１０ｂと接続するように形成されている。
【００２９】
ビット線１２は、第一のコンタクトプラグ１１ａに接続するように形成されている。また、ビット線１２は、たとえば、窒化タングステン（ＷＮ）及びタングステン（Ｗ）からなる積層膜で形成されている。
また、第二の絶縁膜１３が、ビット線１２と第一の絶縁膜９との上面側を覆うように形成されている。また、第三のコンタクトプラグ１４が、第二の絶縁膜１３を貫通し、かつ、第二のコンタクトプラグ１１ｂに接続するように形成されている。
【００３０】
また、キャパシタ１５が、第三のコンタクトプラグ１４に接続するように形成されている。また、配線１６がキャパシタ１５に接続するように形成されている。
【００３１】
第一の実施形態の半導体装置１００によれば、ワード線８が第二の素子分離領域５よりも広い幅で形成されているため、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の微細化に伴うワード線８の幅の縮小を防ぐことができる。そのため、ワード線８にＯＦＦ電流を確保しつつ十分なＯＮ電流を得ることができ、容量の低下を抑えることができる。
また、ワード線８の容量低下が抑えられるため、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の電流駆動能力低下を防ぐことができる。
【００３２】
また、第二の素子分離領域５の下面５ｄが、ワード線８の下面８ｄよりも深い位置に形成されているため、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の微細化に伴う、素子分離能力低下を抑えることができる。このため、隣接するＭＯＳトランジスタＴｒ１同士の情報の干渉を防ぐことができ、接合リーク電流を抑えることができる。また、半導体装置１００の微細化に起因する情報保持特性の低下を防ぐことができる。
【００３３】
また、ワード線８の下面８ｄは、図１に示した第一の素子分離領域５１の下面よりも１５０ｎｍ以上浅い位置に位置していることにより、第一の素子分離領域５１の素子分離能力を十分に保持できる。そのため、隣接するＭＯＳトランジスタＴｒ１同士の情報の干渉を防ぐことができる。
【００３４】
また、第二の溝部５ａの下面５ｄが、図１に示した第一の素子分離領域５１の下面よりも５０ｎｍ以上浅い位置に位置することにより、第二の溝部５ａによる第一の素子分離領域５１の貫通を防ぐことができる。
また、下面５ｄが、下面８ｄよりも２０ｎｍ〜１００ｎｍ深い位置に位置することにより、第二の素子分離領域５による素子分離能力の効果を向上できる。
【００３５】
次に、第一の実施形態である半導体装置１００の製造方法の一例について図２〜図１８を用いて説明する。
第一の実施形態である半導体装置１００の製造方法は、半導体基板１に、第一の溝部８ａおよび第二の溝部５ａを形成する第一工程と、ワード線８および第二の素子分離領域５を形成する第二工程と、から概略構成されている。以下、各工程について詳細を説明する。
【００３６】
はじめに、ｐ型の半導体基板１に、フォトレジストを用いて形成したマスク（図示略）を用いてエッチングを行い、Ｘ方向に延在する図示しない凹部を形成する。次いで、前記凹部に絶縁膜を埋設することにより、第一の素子分離領域５１と、第一の素子分離領域５１により区画された活性領域５０とを形成する。
【００３７】
次いで、図３、図４に示すように第１犠牲マスク２を形成する。なお、図３は半導体装置１００の製造方法を説明するための平面模式図、図４は、図３のＡ−Ａ’線における断面図である。まず、たとえば膜厚１５０nmのシリコン窒化膜を、半導体基板１上を覆うように形成する。次いで、通常のリソグラフィー技術と通常のドライエッチング技術を用いて、Ｙ方向に延在し、活性領域５０に交差するライン状の第１犠牲マスク２を形成する。このとき、第１犠牲マスク２の幅Ｗは、最小加工寸法の６倍の間隔で、最小加工寸法のおおよそ３．５倍で形成する。
【００３８】
次いで、図５、図６に示すように、第２犠牲マスク３を形成する。まず、通常のＣＶＤ法により、最小加工寸法のおおよそ１．３倍の厚さのシリコン酸化膜を、半導体基板１上を覆うように形成する。次いで、前記シリコン酸化膜をサイドウオール状にエッチングし、Ｙ方向に延在する第２犠牲マスク３を形成する。このとき、第２犠牲マスク３のＸ方向の幅をＷ１とする。幅Ｗ１の制御は、シリコン酸化膜の厚さにより制御できる。
次いで、図７、図８に示すように、第１犠牲マスク２を選択的に除去する。この除去により、Ｙ方向に延在するライン状の第２犠牲マスク３のパターンが形成される。
【００３９】
次いで、図９、図１０に示すように、第二の溝部上部５ａ１を形成する。まず、通常のＣＶＤ法により、最小加工寸法のおおよそ１．２倍の厚さのシリコン窒化膜を、半導体基板１上を覆うように形成する。次いで、前記シリコン窒化膜をサイドウオール状にエッチングし、第３犠牲マスク４を形成する。このとき、第３犠牲マスク４の幅をＷ２とする。
次いで、ライン状に露出する活性領域５０および第一の素子分離領域５１をエッチングする。このエッチングにより、幅Ｗ３の第二の溝部上部５ａ１が形成される。このとき、Ｗ３がＷ１よりも小さい値になるように、ＷおよびＷ２の大きさを予め調整しておく。第二の溝部上部５ａ１の底面（下面）を下面５ｄとする。
【００４０】
次いで、図１１、図１２に示すように、フッ酸を用いたウエットエッチングにより、第２犠牲マスク３を選択的に除去する。このエッチングにより、第２犠牲マスク３に対応する箇所の活性領域５０および第一の素子分離領域５１がライン状に露出する。
【００４１】
次いで、図１３に示すように、第一の溝部８ａおよび第二の溝部下部５ａ２を形成する。まず、通常のドライエッチングにより、活性領域５０および第一の素子分離領域５１の露出した領域に、幅Ｗ１の第一の溝部８ａを形成する。このとき、第一の溝部８ａ形成と同時に第二の溝部上部５ａ１を追加エッチングし、第二の溝部上部５ａ１の底面（下面）５ｄをさらに深く掘り下げる。この追加エッチングにより掘り下げられた第二の溝部上部５ａ１の下部の溝を、第二の溝部下部５ａ２とする。以上により、第二の溝部上部５ａ１と第二の溝部下部５ａ２とからなる第二の溝部５ａが形成される。なお、第二の溝部５ａの下面５ｄは、第一の溝部８ａの下面８ｄよりも下面側に形成される。
【００４２】
このとき、第一の溝部８ａの下面８ｄは、第一の素子分離領域５１の下面側と半導体基板１との境界よりも１５０ｎｍ以上浅い位置に位置するように形成することが好ましい。
また、第二の溝部５ａは、第一の素子分離領域５１を貫通させないように下面５ｄの位置を調整することが好ましい。特に、下面５ｄを、第一の素子分離領域５１の下面側よりも５０ｎｍ以上、浅い位置に位置するよう、エッチング条件を調整することが好ましい。
また、下面５ｄを、下面８ｄに対して最大で１００ｎｍ、最小で２０ｎｍ、下面側に位置するように形成することが好ましい。
【００４３】
また、第一の溝部８ａの幅Ｗ１の大きさは特に制限されず、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の電流駆動能力の低下が問題にならない大きさであれば良い。また、幅Ｗ１は、図９に示した第２犠牲マスク３の幅Ｗ１と同じ値となるため、第２犠牲マスク３の幅で制御できる。また、第二の溝部５ａの幅Ｗ３の大きさは特に規定されず、Ｗ１より小さく、かつ、第一の溝部８ａ、第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂの幅を確保可能な値であればよい。また、幅Ｗ３は、Ｗ−２×Ｗ２となるため、第３犠牲マスク４の幅Ｗ２により制御できる。
【００４４】
次いで、図１４に示すように、通常の熱酸化法により、第二の溝部５ａの内壁および第一の溝部８ａの内壁を酸化し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる熱酸化膜を形成する。このシリコン酸化膜のうち、第一の溝部８ａ内壁を覆う部分を第一のゲート絶縁膜７ａ、第二の溝部５ａ内壁を覆う部分を第二のゲート絶縁膜７ｂとする。
【００４５】
次いで、図１５に示すように、ワード線８および第二の素子分離領域５を形成する。まず、第一の溝部８ａ内および第二の溝部５ａ内に、たとえば窒化チタン膜、タングステン膜を順次堆積させて、金属膜からなる導電層を形成する。
その後、通常のエッチバック技術により、第３犠牲マスク４をマスクとして導電層をエッチングし、第一の溝部８ａ内に第一のゲート絶縁膜７ａを介して埋め込まれた導電層８ｂからなるワード線８と、第二の溝部５ａ内に第二のゲート絶縁膜７ｂを介して埋め込まれた導電層５ｂからなる第二の素子分離領域５とを形成する。
【００４６】
また、この導電層のエッチングの際、導電層５ｂの上面５ｃおよび導電層８ｂの上面８ｃを、半導体基板１の上面１ｂから、たとえば５０ｎｍ程度下面側に位置するように、エッチングの条件を調整する。
【００４７】
次いで、図１６に示すように、第一の絶縁膜９を形成する。まず、プラズマＣＶＤ法により、第一の溝部８ａ内部の上面８ｃ上と、第二の溝部５ａ内部の導電層５ｂの上面５ｃ上とを埋め込むように、たとえば窒化シリコンからなる第一の絶縁膜９を６０ｎｍ程度の膜厚で堆積する。次いでＣＭＰ法により、第一の絶縁膜９表面を、第３犠牲マスク４が露出するまで研磨する。
【００４８】
次いで、図１７に示すように、第一の不純物拡散層１０ａおよび第二の不純物拡散層１０ｂを形成する。まず、熱燐酸を用いたウェットエッチング法により、第３犠牲マスク４のみを選択的に除去し、活性領域５０を露出させる。
次いで、活性領域５０表面に、例えば２．０×１０１３／ｃｍ２程度の濃度のリン等のｎ型不純物を、２５ｋｅＶの加速エネルギーでイオン注入する。次いで、９５０度で１０秒の熱処理を行い、ｎ型不純物を拡散させる。このｎ型不純物の拡散により、活性領域５０の表面近傍に不純物拡散層（第一の不純物拡散層１０ａ、第二の不純物拡散層１０ｂ）が形成される。
【００４９】
この不純物拡散層のうち、隣接するワード線８同士の間に形成された領域を第一の不純物拡散層１０ａ、第二の素子分離領域５とワード線８の間に形成された領域を第二の不純物拡散層１０ｂとする。以上により、ＭＯＳトランジスタＴｒ１が形成される。
また、第一の不純物拡散層１０ａは、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のソース領域またはドレイン領域のいずれか一方として機能し、第二の不純物拡散層１０ｂは、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のソース領域またはドレイン領域のいずれか他方として機能する。
【００５０】
次いで、図１８に示すように、第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂを形成する。まず、通常の選択エピタキシャル成長技術により、第一の不純物拡散層１０ａ上および第二の不純物拡散層１０ｂ上にエピ層を成長させる。
次いで、たとえば砒素などの不純物をエピ層に導入する。以上により、第一の不純物拡散層１０ａに接続する第一のコンタクトプラグ１１ａと、第二の不純物拡散層１０ｂに接続する第二のコンタクトプラグ１１ｂが形成される。
この後、図２に示すように、ビット線１２、第二の絶縁膜１３、第三のコンタクトプラグ１４、キャパシタ１５、配線１６を順次形成する。以上の工程により、本発明の実施形態である半導体装置１００が製造される。
【００５１】
第一の実施形態の半導体装置１００の製造方法によれば、第二の素子分離領域５と、第二の素子分離領域５よりも幅の大きいワード線８を形成することにより、ワード線８の下面８ｄの曲率低下と、サブスレッショルド係数の増加を防ぐことができる。このため、ワード線８において十分なＯＮ電流を得ることができ、セル容量に十分な情報を書き込むことができる。また、ワード線８の容量低下が防がれるため、ワード線８の容量低下を防ぐことができる。このため、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の電流駆動能力低下を防ぐことができる。
【００５２】
また、第二の素子分離領域５の下面５ｄを、ワード線８の下面８ｄよりも深い位置になるように形成することにより、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の素子分離能力の低下を抑えることができる。このため、隣接するＭＯＳトランジスタＴｒ１同士の情報の干渉を防ぐことができ、接合リーク電流を抑えることができる。
また、第二の溝部５ａの下面５ｄを、第一の素子分離領域５１の下面側よりも５０ｎｍ以上浅い位置に形成することにより、下面８ｄ下に第一の素子分離領域５１を１５０ｎｍ以上の厚さで残存させることができる。このため、第一の素子分離領域５１の素子分離能力の低下を防ぐことができるとともに、隣接するＭＯＳトランジスタＴｒ１同士の情報の干渉を防ぐことができる。
【００５３】
また、下面５ｄを、下面８ｄに対して最大で１００ｎｍ程度、最小で２０ｎｍ程度、下面側に位置するように形成することにより、第二の素子分離領域５による素子分離能力の効果を向上できる。
【００５４】
また、第一の溝部８ａの下面８ｄを、第一の素子分離領域５１の下面側と半導体基板１との境界よりも１５０ｎｍ以上、上面側に形成することにより、下面８ｄの下面側に第一の素子分離領域５１を１５０ｎｍ以上の厚さで残存させることができる。このため、第一の素子分離領域５１の素子分離能力を低下させることなく、ワード線８の素子分離能力の低下を防ぐことができる。そのため、隣接するＭＯＳトランジスタＴｒ１同士の情報の干渉を防ぐことができる。
【００５５】
以上により、隣接するＭＯＳトランジスタＴｒ１同士の情報の干渉を防ぐことができるとともに、情報保持特性を向上することができる。そのため、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の接合リーク電流を抑えることができ、半導体装置１００（ＤＲＡＭ）の微細化による情報保持特性の低下を防ぐことができる。
【００５６】
次に、第二の実施形態の半導体装置１００について、図１９を用いて説明する。図１９は、第二の実施形態の半導体装置１００を説明するための断面図であり、図１のＡ−Ａ’線における断面図である。なお、第二の実施形態の半導体装置１００は、第二のゲート絶縁膜７ｂの上部（第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1）が、第二のゲート絶縁膜７ｂの下部（第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２）よりも厚く形成されている点が、第１の実施形態の半導体装置１００と異なる。そのため、第１の実施形態に記載の構成と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
【００５７】
以下、第二のゲート絶縁膜７ｂについて説明する。
第二のゲート絶縁膜７ｂは第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1と第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２とから構成されている。
また、第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２は第一のゲート絶縁膜７ａと同時に形成されたものであり、第一のゲート絶縁膜７ａと第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２とは同じ膜厚で形成されている。
【００５８】
第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1は、第一のゲート絶縁膜７ａおよび第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２よりも膜厚のシリコン酸化膜からなり、第二の溝部上部５ａ1側面を覆うように形成されている。また、第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２は、第二の溝部下部５ａ２内壁面を覆うように形成されている。
このような構成により、第二の溝部５ａ内側の導電層５ｂは、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1を介して第二の不純物拡散層１０ｂと隣接している。ここで、第二の素子分離領域５の側面と第二の不純物拡散層１０ｂの重なっている部分を領域ｄとした場合、領域ｄの幅は１０ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましい。
【００５９】
第二の実施形態の半導体装置１００によれば、第二の溝部５ａ内側の導電層５ｂは、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1を介して第二の不純物拡散層１０ｂと領域ｄの部分で隣接している。このため、領域ｄにおける接合リーク電流、および、ＧＩＤＬ（Gate Induced Drain Leakage）を無視できる程度まで抑えることができる。
【００６０】
このため、ＧＩＤＬは、ワード線８の側面のみで発生し、第１の実施形態の半導体装置１００におけるＧＩＤＬの約半分まで抑えることができる。また、領域ｄの幅が１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内であることにより、ワード線８の側面で発生するＧＩＤＬの増加と、ワード線８の容量低下を防ぐことができる。このため、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の電流駆動能力の低下を防ぐことができる。
【００６１】
以上のように、第二の実施形態の半導体装置１００によれば、第１の実施形態の効果に加えて、接合リーク電流を低減できる。そのため、第二の素子分離領域５の素子分離用の領域としての機能を向上できる。そのため、セル容量に書き込まれた電荷の保持特性を向上することができる。
【００６２】
次に、第二の実施形態である半導体装置１００の製造方法の一例について図１９〜図２４を用いて説明する。
第二の実施形態である半導体装置１００の製造方法は、第二の溝部上部５ａ1を形成する工程と、第一の溝部８ａおよび第二の溝部下部５ａ２を形成する工程と、第一のゲート絶縁膜７ａおよび第二のゲート絶縁膜７ｂを形成する工程と、から概略構成されている。なお、第二の実施形態の半導体装置１００の製造方法は、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1を、第一のゲート絶縁膜７ａ及び第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２よりも厚く形成する工程のみが第１の実施形態と異なる。そのため、第１の実施形態に記載の工程と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
【００６３】
まず、図１２に示すように、第２犠牲マスク３を選択的に除去する工程までを、第一の実施形態と同様に行う。
次いで、図２０に示すように、第二の溝部上部５ａ1と第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1とを形成する。はじめに、半導体基板１上に第３犠牲マスク４を形成する。次いで、ライン状に露出する活性領域５０と第一の素子分離領域５１とをエッチングし、たとえば深さ１００nmの第二の溝部上部５ａ1を形成する。
【００６４】
次いで、熱酸化法により、第二の溝部上部５ａ1の内壁面および半導体基板１の露出面に、たとえば膜厚５ｎｍのシリコン酸化膜からなる熱酸化膜を形成する。次いで、第二の溝部上部５ａ1の下面５ｄが露出するまでエッチバックを行い、第二の溝部上部５ａ1の内壁側面を覆う第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1を形成する。
次いで、第２犠牲マスク３を選択的に除去し、活性領域５０および第一の素子分離領域５１をライン状に露出させる。
【００６５】
次いで、図２１に示すように、第一の溝部８ａおよび第二の溝部下部５ａ２を形成する。
まず、ドライエッチングにより、たとえば深さ１５０ｎｍの第一の溝部８ａを、活性領域５０および第一の素子分離領域５１の露出した領域に形成する。このときのエッチングにより、同時に、第二の溝部上部５ａ1を追加エッチングして底面（下面５ｄ）を掘り下げる。この追加エッチングにより掘り下げられた第二の溝部上部５ａ1の下部の溝部分を、第二の溝部下部５ａ２とする。第二の溝部下部５ａ２は、第一の溝部８ａと同じ深さとなる。
【００６６】
このエッチングにより、第二の溝部上部５ａ1と第二の溝部下部５ａ２とからなる深さ２５０ｎｍの第二の溝部５ａが形成される。第二の溝部５ａの下面５ｄは、第一の溝部８ａの下面８ｄよりもたとえば１００ｎｍ深い位置に形成される。また、このエッチングにより、第二の溝部５ａの内壁面のうち、第二の溝部上部５ａ1の内壁面のみが第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1により覆われ、第二の溝部下部５ａ２の内壁面は、半導体基板１が露出した状態となる。
【００６７】
次いで、図２２に示すように、熱酸化法により、第二の溝部下部５ａ２の内壁面および第一の溝部８ａの内壁面を酸化して、たとえば膜厚６ｎｍのシリコン酸化膜からなる熱酸化膜（第一のゲート絶縁膜７ａ、第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２）を形成する。
この熱酸化膜形成の際に、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1も同時に酸化されるため、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1の膜厚は８ｎｍ程度まで増加し、第一のゲート絶縁膜７ａ及び第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２よりも膜厚になる。以上により、第二の溝部上部５ａ1側面を覆う第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1と、第二の溝部下部５ａ２内壁面を覆う第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２とからなる第二のゲート絶縁膜７ｂが形成される。
【００６８】
次いで、第一の溝部８ａ内および第二の溝部５ａ内に導電層を埋め込み、ワード線８および第二の素子分離領域５を形成する。
次いで、図２３に示すように、第一の絶縁膜９を形成する。
【００６９】
次いで、図２４に示すように、第一の不純物拡散層１０ａおよび第二の不純物拡散層１０ｂを形成する。このような構成により、第二の素子分離領域５は、領域ｄにおいて第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1を介して第二の不純物拡散層１０ｂと隣接する。このとき、領域ｄの幅が１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲になるように、第二の不純物拡散層１０ｂ形成の際の不純物濃度や拡散させる領域を適宜調整することが好ましい。
【００７０】
次いで、図２４に示すように、第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂを形成する。この後、図１９に示すように、ビット線１２、第二の絶縁膜１３、第三のコンタクトプラグ１４、キャパシタ１５、配線１６を順次形成する。以上の工程により、第二の実施形態のである半導体装置１００が製造される。
【００７１】
第二の実施形態の半導体装置１００の製造方法によれば、第二の溝部上部５ａ1内壁側面に、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1を形成した後に、熱酸化法により、第二の溝部下部５ａ２の内壁面および第一の溝部８ａの内壁面を酸化して、第一の溝部８ａの内壁面を覆う第一のゲート絶縁膜７ａと、第二の溝部下部５ａ２の内壁面を覆う第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２とを形成することにより、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1を、第一のゲート絶縁膜７ａおよび第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２よりも厚く形成することができる。
【００７２】
このため、第二の溝部５ａ内側の導電層５ｂは、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1を介して第二の不純物拡散層１０ｂと領域ｄの部分で隣接し、領域ｄにおける接合リーク電流、および、ＧＩＤＬを無視できる程度まで抑えることができる。また、領域ｄの幅を１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内とすることにより、ワード線８の側面で発生するＧＩＤＬの増加と、ワード線８の容量低下を防ぐことができる。このため、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の電流駆動能力の低下を防ぐことができる。
【００７３】
以上により、第１の実施形態の効果に加えて、接合リーク電流を低減することができる。そのため、第二の素子分離領域５の素子分離用の領域としての機能を向上することができ、セル容量に書き込まれた電荷の保持特性を向上することができる。
【００７４】
次に、第三の実施形態の半導体装置１００について、図２５を用いて説明する。図２５は、第三の実施形態の半導体装置１００を説明するための断面図であり、図１のＡ−Ａ’線における断面図である。なお、第三の実施形態の半導体装置１００は、第１の実施形態の半導体装置１００と、第二の素子分離領域５の構成のみが異なっている。そのため、第１の実施形態の構成と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
【００７５】
以下、第二の素子分離領域５および、第二の素子分離領域５に関連する部分について説明する。
第二の素子分離領域５は、第二の溝部５ａに第二のゲート絶縁膜７ｂを介して導電層５ｂを埋め込むことによって形成されている。また、第二の素子分離領域５を成す導電層５ｂの上面５ｃは、不純物拡散層（第一の不純物拡散層１０ａ、第二の不純物拡散層１０ｂ）の下面１０ｃよりも深い位置に位置している。
【００７６】
また、上面５ｃと下面１０ｃとの高さの差を距離ｅとすると、距離ｅは２０ｎｍ以上であることが好ましい。また、半導体基板１の上面１ｂから、第二の溝部５ａに埋め込まれた導電層５ｂの上面５ｃまでの深さが、半導体基板１の上面１ｂから第二の溝部５ａの底部（下面５ｄ）までの深さの０．８倍以下であることが好ましい。
また、導電層８ｂの上面８ｃは、導電層５ｂの上面５ｃおよび不純物拡散層の下面１０ｃよりも浅い位置に位置している。
【００７７】
なお、第二の溝部５ａは、図２５においては第一の溝部８ａと同じ深さで形成されているが、第一の溝部８ａよりも深く形成されていることが特に好ましい。
また、第一の絶縁膜９が、上面８ｃおよび上面５ｃを覆い、かつ、第一の溝部８ａ内部および第二の溝部５ａ内部に埋め込まれるように形成されている。
【００７８】
第三の実施形態の半導体装置１００は、導電層５ｂの上面５ｃが、不純物拡散層（第一の不純物拡散層１０ａ、第二の不純物拡散層１０ｂ）の下面１０ｃよりも深い位置に位置するように形成されている。このため、導電層５ｂの側面と、不純物拡散層とが第二のゲート絶縁膜７ｂを介して重なることがない。このため、第一の不純物拡散層１０ａの側面と第二の素子分離領域５側面との間の電界強度の増大を抑えることができる。
【００７９】
また、導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃの高さの差（距離ｅ）が２０ｎｍ以上であることにより、導電層５ｂの側面と不純物拡散層とは十分に離間される。このため、更に効果的に、第一の不純物拡散層１０ａの側面と第二の素子分離領域５側面との間の電界強度の増大を抑えることができる。このため、第二の素子分離領域５の素子分離用の領域としての機能を向上させることができる。
また、半導体基板１の上面１ｂから導電層５ｂの上面５ｃまでの深さが、半導体基板１の上面１ｂから第二の溝部５ａの下面５ｄまでの深さの０．８倍以下で形成されていることにより、導電層５ｂの上面５ｃと、不純物拡散層の下面１０ｃとの高さの差が十分に確保される。
【００８０】
以上より、第三の実施形態の半導体装置１００は、第１の実施形態の半導体装置１００の効果に加えて、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の接合リーク電流を抑えることができる。このため、セル容量に書き込まれた電荷を十分保持することができる。
また、導電層８ｂの上面８ｃは、不純物拡散層の下面１０ｃよりも浅い位置に位置しているため、導電層８ｂ（ワード線８）は十分な厚さで形成されている。このため、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の電流駆動能力低下を防ぐことができる。
【００８１】
次に、第三の実施形態である半導体装置１００の製造方法の一例について図２５〜図３４を用いて説明する。
第三の実施形態である半導体装置１００の製造方法は、半導体基板１に、第一の溝部８ａおよび第二の溝部５ａを形成する工程と、第二の溝部５ａに埋め込んだ導電層５ｂの上面５ｃをエッチバックする工程と、から概略構成されている。以下、第１の実施形態に記載の工程と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
【００８２】
まず、図８に示すように、第２犠牲マスク３のパターンを形成する工程まで、第一の実施例と同様に行う。
次いで、図２６に示すように、半導体基板１上に第３犠牲マスク４を形成する。次いで、図２７に示すように、第２犠牲マスク３を選択的に除去し、活性領域５０および第一の素子分離領域５１をライン状に露出させる。
【００８３】
次いで、図２８に示すように、露出した活性領域５０および第一の素子分離領域５１をエッチングし、同じ深さの第一の溝部８ａと第二の溝部５ａとを同時に形成する。このとき、第二の溝部５ａの下面５ｄと、第一の溝部８ａの下面８ｄとは同じ高さとなる。
【００８４】
次いで、図２９に示すように、第一の溝部８ａの内壁面および第二の溝部５ａの内壁面を酸化し、第一のゲート絶縁膜７ａと第二のゲート絶縁膜７ｂとをそれぞれ形成する。
【００８５】
次いで、図３０に示すように、第一の溝部８ａおよび第二の溝部５ａに、導電層を埋め込み形成する。このとき、第一の溝部８ａ内の導電層８ｂの上面８ｃと、第二の溝部５ａ内の導電層５ｂの上面５ｃとが、半導体基板１の上面１ｂから、たとえば５０ｎｍ程度深い位置に位置されるよう、エッチング条件を調整する。
【００８６】
次いで、図３１に示すように、導電層５ｂの上面５ｃをエッチバックする。はじめに、たとえばシリコン窒化膜からなる第４犠牲マスク１９を、導電層５ｂの上面５ｃ、導電層８ｂの上面８ｃおよび第３犠牲マスク４を覆うように形成する。次いで、第４犠牲マスク１９をエッチバックし、導電層５ｂの上面５ｃを露出させる。次いで、第４犠牲マスク１９をマスクにしてエッチングを行い、導電層５ｂの上面５ｃをたとえば５０ｎｍ深く掘り下げる。このエッチングにより、導電層５ｂの上面５ｃは、導電層８ｂの上面８ｃよりも深い位置に形成される。
【００８７】
このとき、半導体基板１の上面１ｂから、第二の溝部５ａに埋め込まれた導電層５ｂの上面５ｃまでの深さが、半導体基板１の上面１ｂから第二の溝部５ａの下面５ｄまでの深さの０．８倍以下となるように、エッチング条件を調整することが好ましい。
【００８８】
次いで、図３２に示すように、第４犠牲マスク１９を除去し、導電層５ｂの上面５ｃと導電層８ｂの上面８ｃとを露出させる。
次いで、図３３に示すように、第一の絶縁膜９を、第一の溝部８ａと第二の溝部５ａとを埋め込むように形成する。次いでＣＭＰ法により、第一の絶縁膜９表面を第３犠牲マスク４が露出するまで研磨する。
【００８９】
次いで、図３４に示すように、第３犠牲マスク４を除去し、活性領域５０表面を露出させる。次いで、第一の不純物拡散層１０ａおよび第二の不純物拡散層１０ｂを形成する。このとき、不純物拡散層（第一の不純物拡散層１０ａ、第二の不純物拡散層１０ｂ）の下面１０ｃが、導電層５ｂの上面５ｃよりも浅く、かつ、導電層８ｂの上面８ｃよりも深い位置に位置するように、不純物の濃度や拡散の条件を調整する。
このように、不純物拡散層の下面１０ｃの位置が、導電層５ｂの上面５ｃよりも浅い位置になるように調整することにより、導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃとは、距離ｅだけ離間する。このとき、距離ｅは２０ｎｍ以上であることが好ましい。
その後、図２５に示すように、第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂを形成する。その後、ビット線１２、第二の絶縁膜１３、第三のコンタクトプラグ１４、キャパシタ１５、配線１６を順次形成することにより、第三の実施形態の半導体装置１００を形成する。
【００９０】
第三の実施形態の半導体装置１００の製造方法によれば、導電層５ｂの上面５ｃを、導電層８ｂの上面８ｃと、不純物拡散層の下面１０ｃよりも深い位置になるようにエッチバックすることにより、導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃとを離間することができる。
また、半導体基板１の上面１ｂから導電層５ｂの上面５ｃまでの深さを、半導体基板１の上面１ｂから第二の溝部５ａの下面５ｄまでの深さの０．８倍以下とすることにより、導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃの高さの差を十分に確保できる。また、導電層５ｂの膜厚制御により、容易に導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃの高さの差を調整することができる。
【００９１】
また、導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃの高さの差（距離ｅ）が２０ｎｍ以上になるように、エッチバックの条件もしくは不純物拡散層形成の条件を調整することにより、導電層５ｂの側面と、不純物拡散層（第一の不純物拡散層１０ａ、第二の不純物拡散層１０ｂ）とを十分に離間できる。このため、更に効果的に、第一の不純物拡散層１０ａの側面と第二の素子分離領域５側面との間の電界強度の増大を抑えることができる。よって、第二の素子分離領域５の素子分離用の領域としての機能を向上させることができる。
【００９２】
次に、第四の実施形態の半導体装置１００について、図４０を用いて説明する。図４０は、第四の実施形態の半導体装置１００を説明するための断面図であり、図１のＡ−Ａ’線における断面図である。なお、第四の実施形態の半導体装置１００は、第１の実施形態の半導体装置１００と、第二の素子分離領域５をなす導電層５ｂの上面５ｃの位置のみが異なっている。そのため、第１の実施形態の構成と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
【００９３】
以下、第二の素子分離領域５および、第二の素子分離領域５に関連する部分について説明する。
第二の溝部５ａは、第一の溝部８ａよりも深く形成されている。また、第二の素子分離領域５を成す導電層５ｂの上面５ｃは、不純物拡散層（第一の不純物拡散層１０ａ、第二の不純物拡散層１０ｂ）の下面１０ｃよりも深い位置に位置している。
【００９４】
また、導電層５ｂの上面５ｃと下面１０ｃとの高さの差を距離ｅとすると、距離ｅは２０ｎｍ以上であることが好ましい。また、半導体基板１の上面１ｂから、第二の溝部５ａに埋め込まれた導電層５ｂの上面５ｃまでの深さが、半導体基板１の上面１ｂから第二の溝部５ａの底部（下面５ｄ）までの深さの０．８倍以下であることが好ましい。また、導電層８ｂの上面８ｃは、導電層５ｂの上面５ｃおよび下面１０ｃよりも浅い位置に位置している。
また、第一の絶縁膜９が、導電層８ｂの上面８ｃと導電層５ｂの上面５ｃとを覆い、かつ、第一の溝部８ａ内部および第二の溝部５ａ内部に埋め込まれるように形成されている。
【００９５】
第四の実施形態の半導体装置１００は、導電層５ｂの上面５ｃが下面１０ｃよりも深い位置に位置するように形成されているため、第一の不純物拡散層１０ａの側面と第二の素子分離領域５側面との間の電界強度の増大を抑えることができる。
また、導電層５ｂの上面５ｃと下面１０ｃとの高さの差（距離ｅ）が２０ｎｍ以上であることにより、第一の不純物拡散層１０ａの側面と第二の素子分離領域５側面との間の電界強度の増大を抑えることができる。また、上面１ｂから導電層５ｂの上面５ｃまでの深さが、上面１ｂから下面５ｄまでの深さの０．８倍以下で形成されていることにより、導電層５ｂの上面５ｃと下面１０ｃとの高さの差が十分に確保される。
【００９６】
また、第二の素子分離領域５の下面５ｄが、ワード線８の下面８ｄよりも深い位置に位置するように形成されているため、第二の素子分離領域５の素子分離能力低下を抑えることができる。このため、隣接するＭＯＳトランジスタＴｒ１同士の情報の干渉を防ぐことができ、接合リーク電流を抑えることができる。また、半導体装置１００の微細化に起因する情報保持特性の低下を防ぐことができる。
以上より、第四の実施形態の半導体装置１００は、第１の実施形態の半導体装置１００の効果に加えて、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の接合リーク電流を抑えることができる。このため、セル容量に書き込まれた電荷を十分保持することができる。
【００９７】
次に、第四の実施形態である半導体装置１００の製造方法の一例について図３５〜図４０を用いて説明する。
第四の実施形態である半導体装置１００の製造方法は、半導体基板１に、第一の溝部８ａおよび第二の溝部５ａを形成する工程と、第二の溝部５ａに埋め込んだ導電層５ｂの上面５ｃをエッチバックする工程と、から概略構成されている。以下、第１の実施形態に記載の工程と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
【００９８】
まず、図１５に示すように、第一の溝部８ａ内および第二の溝部５ａ内に導電層を埋め込み形成するまで、第一の実施形態と同様に行う。図３５に、導電層５ｂと導電層８ｂとが形成された状態を示す。
次いで、図３６に示すように、半導体基板１上に第４犠牲マスク１９を形成する。次いで、第二の溝部５ａ上の第４犠牲マスク１９を選択的に除去し、第３犠牲マスク４と、導電層５ｂの上面５ｃとを露出させる。
【００９９】
次いで、第４犠牲マスク１９および第３犠牲マスク４をマスクにしたエッチングにより、導電層５ｂの上面５ｃをたとえば５０ｎｍ深く掘り下げる。このエッチングにより、導電奏５ｂの上面５ｃは、導電層８ｂの上面８ｃよりも深い位置に形成される。
この時、半導体基板１の上面１ｂから、第二の溝部５ａに埋め込まれた導電層５ｂの上面５ｃまでの深さが、半導体基板１の上面１ｂから第二の溝部５ａの底部（下面５ｄ）までの深さの０．８倍以下となるように、エッチング条件を調整することが好ましい。
次いで、図３７に示すように、第４犠牲マスク１９を除去し、導電層５ｂの上面５ｃと導電層８ｂの上面８ｃとを露出させる。
【０１００】
次いで、図３８に示すように、第一の絶縁膜９を、第一の溝部８ａおよび第二の溝部５ａを埋め込むように形成する。次いでＣＭＰ法により、第一の絶縁膜９表面を第３犠牲マスク４が露出するまで研磨する。
【０１０１】
次いで、図３９に示すように、第３犠牲マスク４を除去し、活性領域５０表面を露出させる。次いで、第一の不純物拡散層１０ａおよび第二の不純物拡散層１０ｂを形成する。このとき、不純物拡散層（第一の不純物拡散層１０ａ、第二の不純物拡散層１０ｂ）の下面１０ｃが、導電層５ｂの上面５ｃよりも浅く、かつ、導電層８ｂの上面８ｃよりも深い位置に位置するように、不純物の濃度や拡散の条件を調整する。
【０１０２】
このように、不純物拡散層の下面１０ｃの位置を導電層５ｂの上面５ｃよりも浅い位置に調整することにより、導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃとは、距離ｅだけ離間する。このとき、距離ｅは２０ｎｍ以上であることが好ましい。
【０１０３】
次いで、図４０に示すように、第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂを形成する。その後、ビット線１２、第二の絶縁膜１３、第三のコンタクトプラグ１４、キャパシタ１５、配線１６を順次形成することにより、第四の実施形態の半導体装置１００を形成する。
【０１０４】
第四の実施形態の半導体装置１００の製造方法によれば、第二の素子分離領域５の下面５ｄを、ワード線８の下面８ｄよりも深い位置になるように形成することにより、第二の素子分離領域５の素子分離能力低下を抑えることができる。このため、隣接するＭＯＳトランジスタＴｒ１同士の情報の干渉を防ぐことができ、接合リーク電流を抑えることができる。また、半導体装置１００の微細化に起因する情報保持特性の低下を防ぐことができる。
【０１０５】
また、導電層５ｂの上面５ｃを、不純物拡散層の下面１０ｃよりも深い位置に位置するように形成することにより、第一の不純物拡散層１０ａの側面と第二の素子分離領域５側面との間の電界強度の増大を抑えることができる。
また、導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃとの高さの差（距離ｅ）を２０ｎｍ以上とすることにより、第一の不純物拡散層１０ａの側面と第二の素子分離領域５側面との間の電界強度の増大を抑えることができる。また、上面１ｂから導電層５ｂの上面５ｃまでの深さを、上面１ｂから下面５ｄまでの深さの０．８倍以下で形成することにより、導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃの高さの差を十分に確保できる。また、導電層５ｂの膜厚制御により、容易に導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃとの高さの差を調整することができる。
【実施例】
【０１０６】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例１）
【０１０７】
実施例１として、第一の実施形態の半導体装置１００の製造方法について説明する。
まず、ｐ型の不純物が１．０×１０１７／ｃｍ３の濃度で含有されたシリコンからなる半導体基板１を準備した。次いで、ｐ型の半導体基板１の上面に、Ｘ方向の幅７５ｎｍの第一の素子分離領域５１および活性領域５０を形成した。また、第一の素子分離領域５１は３００ｎｍの深さで形成した。
次いで、図３、図４に示すように第１犠牲マスク２を形成した。まず、膜厚１５０nmのシリコン窒化膜を、半導体基板１上を覆うように形成した。次いで、リソグラフィー技術とドライエッチング技術により、４５０ｎｍ間隔で並ぶ、１７５ｎｍ幅のライン状の第１犠牲マスク２を形成した。
【０１０８】
次いで、図５、図６に示すように、第２犠牲マスク３を形成した。まず、ＣＶＤ法により、膜厚１００ｎｍのシリコン酸化膜を、半導体基板１上を覆うように形成した。次いで、前記シリコン酸化膜をサイドウオール状にエッチングし、第２犠牲マスク３を形成した。次いで、図７、図８に示すように、第１犠牲マスク２のみを選択的に除去した。
次いで、ＣＶＤ法により、半導体基板１上を覆うように膜厚６０ｎｍのシリコン窒化膜を形成した。次いで、前記シリコン窒化膜をサイドウオール状にエッチングし、第３犠牲マスク４を形成した。
【０１０９】
次いで、図９、図１０に示すように、ライン状に露出する活性領域５０および第一の素子分離領域５１をエッチングし、Ｘ方向の幅５５ｎｍ、深さ１００ｎｍの第二の溝部上部５ａ１を形成した。
次いで、図１１、図１２に示すように、第２犠牲マスク３を選択的に除去し、活性領域５０および第一の素子分離領域５１をライン状に露出させた。
【０１１０】
次いで、図１３に示すように、活性領域５０および第一の素子分離領域５１の露出した領域に、Ｘ方向の幅１００ｎｍ、深さ１５０ｎｍの第一の溝部８ａを形成した。このとき、同時に第二の溝部上部５ａ１は追加エッチングされ、第二の溝部上部５ａ１の底面（下面）５ｄがさらに深く掘り下げられた。この追加エッチングにより、深さ１５０ｎｍの第二の溝部下部５ａ２を形成した。以上により、第二の溝部上部５ａ１と第二の溝部下部５ａ２とからなる深さ２５０ｎｍの第二の溝部５ａを形成した。これにより、第二の溝部５ａの下面側の第一の素子分離領域５１の厚さは５０ｎｍ、第一の溝部８ａの下面側の第一の素子分離領域５１の厚さは１５０ｎｍとなった。また、複数の第一の溝部８ａは、それぞれ深さにばらつきが見られたが、全ての第二の溝部５ａよりも浅く形成された。また、第一の溝部８ａと第二の溝部５ａとの深さの差は、２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であった。
【０１１１】
次いで、図１４に示すように、熱酸化法により、第二の溝部５ａの内壁および第一の溝部８ａの内壁を酸化して、膜厚６ｎｍのシリコン酸化膜からなる、第一の溝部８ａ内壁を覆う第一のゲート絶縁膜７ａと、第二の溝部５ａ内壁を覆う第二のゲート絶縁膜７ｂとを形成した。
【０１１２】
次いで、図１５に示すように、ワード線８および第二の素子分離領域５を形成した。まず、第二の溝部５ａ内および第一の溝部８ａ内に膜厚５ｎｍの窒化チタン膜と、６０ｎｍの膜厚のタングステン膜とを順次積層した。次いで、導電層５ｂの上面５ｃおよび導電層８ｂの上面８ｃを、半導体基板１の上面１ｂから、５０ｎｍ程度下面側になるまでエッチバックした。
【０１１３】
次いで、図１６に示すように、膜厚６０ｎｍの窒化シリコンからなる第一の絶縁膜９を形成した。次いでＣＭＰ法により、第一の絶縁膜９表面を第３犠牲マスク４が露出するまで研磨した。
次いで、図１７に示すように、第一の不純物拡散層１０ａおよび第二の不純物拡散層１０ｂを形成した。まず、第３犠牲マスク４のみを選択的に除去し、活性領域５０を露出させた。次いで、活性領域５０表面に、２．０×１０１３／ｃｍ２の濃度のリンを、２５ｋｅＶの加速エネルギーでイオン注入した。次いで、９５０度で１０秒の熱処理を行い、リンを拡散させた。
【０１１４】
次いで、選択エピタキシャル成長技術により、第一の不純物拡散層１０ａ上および第二の不純物拡散層１０ｂ上にエピ層を成長させた。次いで、たとえば砒素などの不純物をエピ層に導入し、図１８に示すように、第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂを形成した。
この後、図２に示すように、ビット線１２、第二の絶縁膜１３、第三のコンタクトプラグ１４、キャパシタ１５、配線１６を順次形成することにより、半導体装置１００を製造した。
（実施例２）
【０１１５】
実施例２として、第二の実施形態の半導体装置１００の製造方法について説明する。なお、第１の実施例に記載の工程と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
【０１１６】
まず、図１２に示すように、第２犠牲マスク３を選択的に除去する工程までを、第一の実施例と同様に行った。
次いで、図２０に示すように、第二の溝部上部５ａ1と第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1とを形成した。はじめに、第３犠牲マスク４をマスクに、活性領域５０および第一の素子分離領域５１をエッチングし、Ｘ方向の幅５５ｎｍ、深さ１００ｎｍの第二の溝部上部５ａ1を形成した。
次いで、熱酸化法により、第二の溝部上部５ａ1の内壁面および半導体基板１の露出面に、膜厚５ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。次いで、第二の溝部上部５ａ1の下面５ｄが露出するまでエッチバックを行い、第二の溝部上部５ａ1の内壁側面を覆う第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1を形成した。次いで、第２犠牲マスク３を選択的に除去した。
【０１１７】
次いで、図２１に示すように、ドライエッチングにより、活性領域５０および第一の素子分離領域５１の露出した領域に、Ｘ方向の幅１００ｎｍ、深さ１５０ｎｍの第一の溝部８ａを形成した。この際、第二の溝部上部５ａ1は追加エッチングされて深さ１５０ｎｍの第二の溝部下部５ａ２が形成された。以上により、第二の溝部上部５ａ1と第二の溝部下部５ａ２とからなる深さ２５０ｎｍの第二の溝部５ａが形成された。これにより、第二の溝部５ａの下面５ｄは、第一の溝部８ａの下面８ｄよりも１００ｎｍ下面側に形成された。また、第二の溝部５ａの内壁面のうち、第二の溝部上部５ａ1の内壁面のみが第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1により覆われ、第二の溝部下部５ａ２の内壁面は、半導体基板１が露出した状態となった。
【０１１８】
次いで、図２２に示すように、熱酸化法により、第二の溝部下部５ａ２の内壁面および第一の溝部８ａの内壁面を酸化した。これにより、第二の溝部下部５ａ２の内壁面に、膜厚６ｎｍのシリコン酸化膜からなる第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２が形成された。また、第一の溝部８ａの内壁面に、膜厚６ｎｍのシリコン酸化膜からなる第一のゲート絶縁膜７ａが形成された。この熱酸化の際、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1も同時に酸化され、第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1の膜厚は８ｎｍまで増加した。これにより、第二の溝部５ａの内壁面のうち、第二の溝部上部５ａ1（上面１ｂから１５０ｎｍの範囲内）は膜厚８ｎｍの第二のゲート絶縁膜上部７ｂ1により覆われ、第二の溝部下部５ａ２（下面５ｄから１００ｎｍの範囲内）は膜厚６ｎｍの第二のゲート絶縁膜下部７ｂ２によって覆われた。
【０１１９】
次いで、図２３、図２４に示すように、ワード線８および第二の素子分離領域５、第一の不純物拡散層１０ａおよび第二の不純物拡散層１０ｂ、第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂを形成した後に、図１９に示すように、ビット線１２、第二の絶縁膜１３、第三のコンタクトプラグ１４、キャパシタ１５、配線１６を順次形成することにより、半導体装置１００を製造した。
（実施例３）
【０１２０】
実施例３として、第三の実施形態の半導体装置１００の製造方法について説明する。なお、第１の実施例に記載の工程と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
【０１２１】
まず、図８に示すように、第２犠牲マスク３のパターンを形成する工程まで、第一の実施例と同様に行った。
次いで、図２６に示すように、半導体基板１上に第２犠牲マスク３および第３犠牲マスク４を形成したのちに第２犠牲マスク３を選択的に除去した。次いで、図２７に示すように、第２犠牲マスク３を選択的に除去し、活性領域５０および第一の素子分離領域５１をライン状に露出させた。
【０１２２】
次いで、図２８に示すように、露出した活性領域５０および第一の素子分離領域５１をエッチングし、Ｘ方向の幅５５ｎｍ、深さ１５０ｎｍの第二の溝部５ａおよびＸ方向の幅１００ｎｍ、深さ１５０ｎｍの第一の溝部８ａを同時に形成した。
次いで、図２９に示すように、熱酸化法により、膜厚６ｎｍの第一のゲート絶縁膜７ａおよび第二のゲート絶縁膜７ｂを形成した。
【０１２３】
次いで、図３０に示すように、ワード線８および第二の素子分離領域５を形成した。また、導電層５ｂの上面５ｃおよび導電層８ｂの上面８ｃを、半導体基板１の上面１ｂから、５０ｎｍ程度下面側になるまでエッチバックした。
【０１２４】
次いで、導電層５ｂの上面５ｃ、導電層８ｂの上面８ｃおよび第３犠牲マスク４を覆うようにシリコン窒化膜からなる第４犠牲マスク１９を形成した。次いで、第４犠牲マスク１９をエッチバックし、導電層５ｂの上面５ｃを露出させた。次いで、図３１に示すように、第４犠牲マスク１９をマスクにしたエッチバックにより導電層５ｂの上面５ｃを５０ｎｍ深く掘り下げた。次いで、図３２に示すように、第４犠牲マスク１９を除去し、導電層５ｂの上面５ｃと導電層８ｂの上面８ｃとを露出させた。
【０１２５】
次いで、図３３に示すように、第一の絶縁膜９を形成した。次いで、図３４に示すように、第一の不純物拡散層１０ａおよび第二の不純物拡散層１０ｂを形成した。この際、不純物拡散層の下面１０ｃを、導電層８ｂの上面８ｃよりも下面側、かつ、導電層５ｂの上面５ｃよりも上面側に位置するように、不純物の濃度条件及び拡散条件を調整した。また、導電層５ｂの上面５ｃと不純物拡散層の下面１０ｃとの距離ｅが２０ｎｍ以上となるように、条件を調整した。
【０１２６】
次いで、第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂ、ビット線１２、第二の絶縁膜１３、第三のコンタクトプラグ１４、キャパシタ１５、配線１６を順次形成し、半導体装置１００を製造した。
（実施例４）
【０１２７】
実施例４として、第三の実施形態の半導体装置１００の製造方法について説明する。なお、第１の実施例に記載の工程と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
【０１２８】
まず、図１５に示すように導電層５ｂと導電層８ｂとを形成する工程まで、第一の実施例と同様に行った。
次いで、図３６に示すように、半導体基板１上に第４犠牲マスク１９を形成した。次いで、第二の溝部５ａ上の第４犠牲マスク１９を選択的に除去し、第３犠牲マスク４と、導電層５ｂの上面５ｃとを露出させた。
【０１２９】
次いで、導電層５ｂの上面５ｃを５０ｎｍ深く掘り下げた。また、半導体基板１の上面１ｂから、第二の溝部５ａに埋め込まれた導電層５ｂの上面５ｃまでの深さが、半導体基板１の上面１ｂから第二の溝部５ａの下面５ｄまでの深さの０．８倍以下となるように、エッチング条件を調整した。次いで、図３７に示すように、第４犠牲マスク１９を除去し、導電層５ｂの上面５ｃと導電層８ｂの上面８ｃとを露出させた。次いで、図３８に示すように、第一の絶縁膜９を形成した。次いでＣＭＰ法により、第一の絶縁膜９表面を第３犠牲マスク４が露出するまで研磨した。
【０１３０】
次いで、図３９に示すように、第３犠牲マスク４を除去し、活性領域５０表面を露出させた。次いで、第一の不純物拡散層１０ａと第二の不純物拡散層１０ｂとを形成した。このとき、不純物拡散層の下面１０ｃが、導電層５ｂの上面５ｃよりも２０ｎｍ以上浅く、かつ、導電層８ｂの上面８ｃよりも深い位置に位置するように、不純物の濃度や拡散の条件を調整した。
【０１３１】
次いで、図４０に示すように、第一のコンタクトプラグ１１ａおよび第二のコンタクトプラグ１１ｂを形成した。その後、ビット線１２、第二の絶縁膜１３、第三のコンタクトプラグ１４、キャパシタ１５、配線１６を順次形成することにより、半導体装置１００を形成した。
【符号の説明】
【０１３２】
１…半導体基板、５…第二の素子分離領域、５ａ…第二の溝部、５ａ1…第二の溝部上部、５ａ２…第二の溝部下部、５ｂ…導電層、５ｃ…上面、５ｄ…下面（底面）、５ｅ…第二のピラー、７ａ…第一のゲート絶縁膜、７ｂ…第二のゲート絶縁膜、７ｂ1…第二のゲート絶縁膜上部、７ｂ２…第二のゲート絶縁膜下部、８…ワード線、８ａ…第一の溝部、８ｂ…導電層、８ｃ…上面、８ｄ…下面、８ｅ…第一のピラー、９…第一の絶縁膜、１０ａ…第一の不純物拡散層、１０ｂ…第二の不純物拡散層、１０ｃ…下面、５０…活性領域、５１…第一の素子分離領域、１００…半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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