JPH11330399A - ダイナミックramセルキャパシタの製造方法 - Google Patents
ダイナミックramセルキャパシタの製造方法Info
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Abstract
アンダーカットの発生を防止し、後続洗浄工程等でスト
レージノードが倒れることが防止できるDRAMセルキ
ャパシタの製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、セルトランジスタを含めて半
導体基板100上に絶縁層が形成され、絶縁層がエッチ
ングされてストレージノードコンタクトホール110d
〜110fが形成され、コンタクトホールに第1導電層
で満たしてストレージノードコンタクトプラグ122a
〜122dが形成され、絶縁層の一部厚さをエッチング
して突出された形態のコンタクトプラグ122a〜12
2dが形成され、突出された形態のコンタクトプラグを
含め絶縁層上に第2導電層が形成され、第2導電層をパ
ターニングして突出された形態のコンタクトプラグと電
気的に接続されるストレージノード124eが形成され
ることを特徴とする。
Description
本発明は、DRAMセルキャパシタ(cel
l capacitor)の製造方法に係り、より具体的にはスト
レージノード(storage node)形成のための過エッチン
グ(over etch)工程時発生されるアンダーカット(und
er cut)によるストレージノードの倒れることを防止す
るDRAMセルキャパシッタの製造方法に関する。
DRAMが高集積化されることにより、
セルキャパシタのストレージノードのキャパシタンスを
増加させるため高誘電体薄膜製造技術及びストレージノ
ードの構造変形等の方法が試されている。しかし、この
ような方法等は色々技術的な制約を有する。
トレージノードの高さを増加させて所望のキャパシタン
スを得る方法が使用されている。図1は、従来のDRA
Mのストレージノードの構造を示した断面図である。
ドの構造は、活性領域と非活性領域を定義して半導体基
板2内に素子隔離膜4が形成されている。半導体基板2
上に複数個のゲート電極6〜11が形成されている。ゲ
ート電極6〜11を覆うように酸化膜12が形成されて
いる。ゲート電極6〜11の間の酸化膜12を突き抜い
て活性領域の半導体基板2と電気的に接続されるように
導電膜パッド14〜16が形成されている。導電膜パッ
ド14〜16を含めて酸化膜12上に他の酸化膜18及
びシリコン窒化膜20が順次に形成されている。シリコ
ン窒化膜20及びその下部の酸化膜18をエッチングし
て形成されたストレージノードコンタクトホール22
a、22bを満たして導電膜パッド14〜16と各々電
気的に接続されるようにストレージノード24a、24
bが形成されている。
のストレージノードの製造方法において、ストレージノ
ード形成のための過エッチング工程時、図1に示された
ように、ストレージノード24a、24bが誤整列(mi
s-align)された場合、コンタクトホール22a、22
bの入口に参照番号25に示したように、アンダーカッ
トが発生される。
れるストレス(stress)及び後続洗浄工程等によりスト
レージノード24a、24bが倒れる(fall down)問
題点が発生される。又、セルキャパシタンスを増加させ
るためストレージノード24a、24bの表面にHSG
(HemiSpherical Grain)を成長させる場合、アンダー
カット部位にもHSGが成長されることによりコンタク
トフェイル(contact fail)等の問題点が発生される。
本発明の目的はストレージノードを形成
するための過エッチング工程時アンダーカットが防止で
き、従ってストレージノードの倒れることが防止できる
DRAMセルキャパシタの製造方法を提供することにあ
る。
ための本発明によると、DRAMセルキャパシタの製造
方法は、ゲート電極が形成された半導体基板上にゲート
電極を含めて絶縁層を形成する段階と、絶縁層をエッチ
ングしてゲート電極の間の半導体基板が露出されるよう
にストレージノードコンタクトホールを形成する段階
と、ストレージノードコンタクトホールに第1導電層で
満たしてストレージノードコンタクトプラグを形成する
段階と、絶縁層の一部厚さをエッチングしてコンタクト
プラグの一部を露出させて突出された(protrusive)形
態のコンタクトプラグを形成する段階と、突出された形
態のコンタクトプラグを含めて絶縁層上に第2導電層を
形成する段階と、第2導電層をパターニングして突出さ
れた形態のコンタクトプラグと電気的に接続されるスト
レージノードを形成する段階とを含む。
ると、ゲート電極が形成された半導体基板上にゲート電
極を含めて第1絶縁層を形成する段階と、第1絶縁層を
突き抜いてゲート電極の間の半導体基板と電気的に接続
されるように導電膜パッドを形成する段階と、導電膜パ
ッドを含めて第1絶縁層上に第2絶縁層を形成する段階
と、第2絶縁層をエッチングして導電膜パッドの上部表
面の一部が露出されるようにストレージノードコンタク
トホールを形成する段階と、ストレージノードコンタク
トホールに第1導電層で充填してストレージノードコン
タクトプラグを形成する段階と、第2絶縁層の一部厚さ
をエッチングして突出された形態のコンタクトプラグを
形成する段階と、突出された形態のコンタクトプラグを
含めて絶縁層上に第2導電層を形成する段階と、第2導
電層をパターニングして突出された形態のコンタクトプ
ラグと電気的に接続されるストレージノードを形成する
段階とを含む。
2絶縁層は、酸化膜と酸化膜間にシリコン窒化膜が形成
された多層膜であって、このシリコン窒化膜は、第2絶
縁層エッチング時、エッチング停止層として使用され
る。この方法の望ましい実施形態において、第1導電層
は第2導電層と同様エッチング率及び第2導電層のエッ
チング率より低いエッチング率いずれか一つを有する。
1導電層は、ポリシリコン、タングステン、そしてTi
Nのいずれか一つであって、第2導電層はポリシリコン
である。この方法の望ましい実施形態において、突出さ
れた形態のコンタクトプラグは、ストレージノードコン
タクトプラグ上の第2導電層の厚さマージンを増加させ
る。
る新たなDRAMセルキャパシタの製造方法は、突出形
態のストレージノードコンタクトプラグを形成した後ス
トレージノードを形成することにより、ストレージノー
ド形成のための過エッチング工程時ストレージノードコ
ンタクトホールの入口に発生されるアンダーカットが防
止でき、従って、アンダーカット部位に加えられるスト
レス及び後続洗浄工程等によりストレージノードが倒れ
ることが防止できる。
発明の実施形態を詳細に説明する。図2は、本発明の実
施形態によるストレージノードコンタクトプラグ122
a〜122d形成後のDRAMの平面図である。図2を
参照すれば、本発明の実施形態によるストレージノード
コンタクトプラグ122a〜122d形成後のDRAM
は、非活性領域102内の複数個の活性領域101a〜
101cと、複数個のゲートライン103〜108を含
む。
a〜112fと、複数個のストレージノードコンタクト
プラグ122a〜122dと、ビットライン116a、
116bを含む。図3は、図2のA−A’ラインを従っ
て切開されたDRAMの断面図であり、図4は、図2の
B−B’ラインを従って切開されたDRAMの断面図で
ある。
製造方法は先ず、半導体基板100上に活性領域101
cと非活性領域を定義して半導体基板100内に素子隔
離膜102が形成される。半導体基板100上に複数個
のゲート電極103〜108が形成される。活性領域1
01cのゲート電極105、106の両側半導体基板1
00内にソース/ドレーン領域(図示せず)が形成されて
セルトレンジスタが形成される。セルトレンジスタを含
めて半導体基板100上に平坦な上部表面を有する第1
絶縁層109が形成される。第1絶縁層109をエッチ
ングしてゲート電極105、106両側のソース/ドレ
ーン領域が露出されるようにストレージノードパッドコ
ンタクトホール110d、110f及びビットラインパ
ッドコンタクトホール110eが各々形成される。
リシリコン膜等の導電膜に満たして各々ストレージノー
ドパッド112d、112f及びビットラインパッド1
12eが形成される。パッド112d〜112fを含め
て第1絶縁層109上に第2絶縁層120が形成され
る。第2絶縁層120は例えば、酸化膜114と酸化膜
118間に酸化膜とエッチング選択比を有する絶縁膜1
17が挿入された多層膜である。この際、酸化膜とエッ
チング選択比を有する絶縁膜117は例えば、シリコン
窒化膜(SiN)117である。
120内にさらに具体的に、シリコン窒化膜117下部
の酸化膜114内にビットライン116a、116bが
形成される。
fの上部表面の一部が露出されるように第2絶縁層12
0がエッチングされてストレージノードコンタクトホー
ル121d、121fが形成される。ストレージノード
コンタクトホール121d、121fが第1導電層に満
たしてストレージノードコンタクトプラグ122c、1
22dが形成される。
ドを形成するための第2導電層のエッチング率以下のエ
ッチング率を有する物質で形成される。即ち、第1導電
層は、第2導電層のエッチング率と同じかそのよりは低
いエッチング率を有する物質で形成される。第1導電層
は例えば、ポリシリコン又はタングステン(W)又はチ
タン窒化膜(TiN)等である。
ジノード形成後のDRAMの平面図である。図5を参照
すると、ストレージノード形成後のDRAMは、ストレ
ージノードコンタクトプラグ122a〜122dとオー
バラップされるように形成されたストレージノード12
4a〜124fを含む。図6は、図4のA−A’ライン
に従って切開されたDRAMの断面図であって、図7
は、図4のB−B’ラインに従って切開されたDRAM
の断面図である。
トプラグ122c、122dが形成された後、第2絶縁
層120の一定厚さが前面エッチングされて突出された
形態のコンタクトプラグが形成される。第2絶縁層12
0のエッチングは湿式エッチング方法又は乾式エッチン
グ方法に遂行される。この際、第2絶縁層120内のシ
リコン窒化膜117がエッチング停止層(etch stoppin
g layer)として使用され、これにより、シリコン窒化
膜117下部の酸化膜114が保護される。突出された
コンタクトプラグの高さは500 〜1500 の範囲
を有する。
膜118が500 〜1500 厚さ範囲内に形成され
る。突出された形態のコンタクトプラグを含めてシリコ
ン窒化膜117上に第2導電層が形成される。第2導電
層は8000 〜10000の厚さ範囲内に形成され
る。突出された形態のコンタクトプラグにより、ストレ
ージノードコンタクトプラグ122a〜122d上の第
2導電層の厚さマージンを有する。第2導電層は例え
ば、ポリシリコン層である。第2導電層がストレージノ
ード形成のためのマスクを使用してパターニングされ
て、ストレージノード124e、124fが形成され
る。ここで、ストレージノード124e、124fが誤
整列された場合を示している。
グによる第2導電層の厚さマージンは、ストレージノー
ド124e、124f形成時、過エッチングマージンを
増加させる。従って、ストレージノード124e、12
4fが誤整列された場合にもシリコン窒化膜117と共
にストレージノードコンタクトプラグ122c、122
d内部までのエッチングを防止する。
ノードコンタクトプラグ122b、122c両側の第2
絶縁層とオーバラップマージンが相対的に足りない断面
の場合、突出された形態のコンタクトプラグによる過エ
ッチングマージンの増加によりストレージノード形成工
程が安定化される。一方、突出された形態のコンタクト
プラグの上部表面又は突出された表面全体にTiSi等
のようなシリサイド膜(図示せず)をさらに形成して後続
ストレージノード形成時、過エッチングマージンが増加
できることもある。
コンタクトプラグを形成した後ストレージノードを形成
することにより、ストレージノード形成のための過エッ
チング工程時ストレージノードコンタクトホールの入口
に発生されるアンダーカットが防止できて、従って、ア
ンダーカット部位に加えられるストレス及び後続洗浄工
程等によりストレージノードが倒れることが防止でき
る。
示した断面図である。
ンタクトプラグ形成後のDRAMの平面図である。
RAMの断面図である。
RAMの断面図である。
成後のDRAMの平面図である。
RAMの断面図である。
RAMの断面図である。
ド 101a〜101c 活性領域 109 第1絶縁層 116a,116b ビットライン 120 第2絶縁層 122a〜122d ストレージノードコンタクトプラ
グ
Claims (9)
- 【請求項1】 ゲート電極が形成された半導体基板上に
前記ゲート電極を含めて絶縁層を形成する段階と、 前記絶縁層をエッチングして前記ゲート電極間の半導体
基板が露出されるようにストレージノードコンタクトホ
ールを形成する段階と、 前記ストレージノードコンタクトホールに第1導電層で
充填してストレージノードコンタクトプラグを形成する
段階と、 前記絶縁層の一定厚さをエッチングして前記コンタクト
プラグの一部を露出させて突出された形態のコンタクト
プラグを形成する段階と、 前記突出された形態のコンタクトプラグを含めて絶縁層
上に第2導電層を形成する段階と、 前記第2導電層をパターニングして前記突出された形態
のコンタクトプラグと電気的に接続されるストレージノ
ードを形成する段階とを含むことを特徴とするDRAM
セルキャパシタの製造方法。 - 【請求項2】 前記第1導電層は、前記第2導電層と同
一のエッチング率及び前記第2導電層のエッチング率よ
り低いエッチング率のいずれか一つを有することを特徴
とする請求項1に記載のDRAMセルキャパシタの製造
方法。 - 【請求項3】 前記第1導電層は、ポリシリコン、タン
グステン、そしてTiNのいずれか一つであって、前記
第2導電層はポリシリコンであることを特徴とする請求
項1に記載のDRAMセルキャパシタの製造方法。 - 【請求項4】 前記突出された形態のコンタクトプラグ
は、前記ストレージノードコンタクトプラグ上の第2導
電層の厚さマージンを増加させることを特徴とする請求
項1に記載のDRAMセルキャパシタの製造方法。 - 【請求項5】 ゲート電極が形成された半導体基板上に
前記ゲート電極を含めて第1絶縁層を形成する段階と、 前記第1絶縁層を突き抜いて前記ゲート電極間の半導体
基板と電気的に接続されるように導電膜パッドを形成す
る段階と、 前記導電膜パッドを含めて第1絶縁層上に第2絶縁層を
形成する段階と、 前記第2絶縁層をエッチングして前記導電膜パッドの上
部表面の一部が露出されるようにストレージノードコン
タクトホールを形成する段階と、 前記ストレージノードコンタクトホールに第1導電層で
満たしてストレージノードコンタクトプラグを形成する
段階と、 前記第2絶縁層の一部厚さをエッチングして突出された
形態のコンタクトプラグを形成する段階と、 前記突出された形態のコンタクトプラグを含めて絶縁層
上に第2導電層を形成する段階と、 前記第2導電層をパターニングして前記突出された形態
のコンタクトプラグと電気的に接続されるストレージノ
ードを形成する段階とを含むことを特徴とするDRAM
セルキャパシタの製造方法。 - 【請求項6】 前記第2絶縁層は、酸化膜と酸化膜との
間にシリコン窒化膜が形成された多層膜であって、この
シリコン窒化膜は前記第2絶縁層エッチング時エッチン
グ停止層として使用されることを特徴とする請求項5に
記載のDRAMセルキャパシタの製造方法。 - 【請求項7】 前記第1導電層は、第2導電層のような
エッチング率及び前記第2導電層のエッチング率より低
いエッチング率のいずれか一つを有することを特徴とす
る請求項5に記載のDRAMセルキャパシタの製造方
法。 - 【請求項8】 前記第1導電層は、ポリシリコン、タン
グステン、そしてTiNのいずれか一つであって、前記
第2導電層はポリシリコンであることを特徴とする請求
項5に記載のDRAMセルキャパシタの製造方法。 - 【請求項9】 前記突出された形態のコンタクトプラグ
は、前記ストレージノードコンタクトプラグ上の第2導
電層の厚さマージンを増加させることを特徴とする請求
項5に記載のDRAMセルキャパシタの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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