KR0144323B1 - Semiconductor Memory Device Manufacturing Method - Google Patents
Semiconductor Memory Device Manufacturing MethodInfo
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- KR0144323B1 KR0144323B1 KR1019930025164A KR930025164A KR0144323B1 KR 0144323 B1 KR0144323 B1 KR 0144323B1 KR 1019930025164 A KR1019930025164 A KR 1019930025164A KR 930025164 A KR930025164 A KR 930025164A KR 0144323 B1 KR0144323 B1 KR 0144323B1
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Abstract
본 발명은 반도체 메모리장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 적층구조의 커패시터에 있어서의 적층막의 하층에 집중되는 기계적강도를 향상시키고 콘택흘의 종횡비를 개선시키기 위해 반도체기판상에 게이트전극과 소오스 및 드레인영역으로 이루어진 메모리셀 트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 메모리셀 트랜지스터 상부에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막상에 식각저지막을 형성하는 단계와, 상기 식각저지막상에 임시막과 도전층을 교대로 적층하여 최상층이 임시막이 되는 다층구조의 적층막을 형성하는 단계와, 상기 절연막이 노출되도록 건식식각 공정으로 적층막을 선택적으로 제거하여 소정의 적층막패턴을 형성하는 단계와, 상기 적층막패턴 측면에 도전성측벽을 형성하는 단계와, 상기 도전성측벽을 마스크로 이용하여 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 메모리셀 트랜지스터의 소오스(또는 드레인)영역을 노출시키는 콘택흘을 형성하는 단계와, 상기 콘택흘 내측면과 상기 도전성측벽 및 상기 적층구조막상에 상층도전막을 형성하는 단계와, 상기 상층도전막 및 상기 적층막을 커패시터 스토리지노드패턴으로 패터닝하는 단계 그리고 상기 적층막중 임시막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리장치 제조방법을 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, wherein a gate electrode, a source, and a drain are formed on a semiconductor substrate in order to improve the mechanical strength concentrated in the lower layer of the laminated film and improve the aspect ratio of the contact flow. Forming a memory cell transistor comprising a region, forming an insulating film on the memory cell transistor, forming an etch stop film on the insulating film, and alternately forming a temporary film and a conductive layer on the etch stop film Forming a multilayer film having a multilayer structure in which the uppermost layer becomes a temporary film, selectively removing the laminated film by a dry etching process so that the insulating film is exposed, and forming a predetermined laminated film pattern; Forming sidewalls and using the conductive sidewalls as a mask; Selectively etching the insulating film to form a contact flow exposing a source (or drain) region of the memory cell transistor, forming an upper conductive film on an inner surface of the contact flow, the conductive side wall, and the laminated structure film; And patterning the upper conductive layer and the stacked layer into a capacitor storage node pattern, and removing the temporary layer from the stacked layer.
Description
제l도는 종래기술에 의한 반도체 메모리장치의 커패시터 제조방법을 도시한 공정순서도1 is a process flowchart showing a capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device according to the prior art.
제2도는 종래기술에 의한 반도체 메모리장치의 커패시터 제조방법을 도시한 공정순서도2 is a process flowchart showing a capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device according to the prior art.
제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 메모리장치의 커패시터 제조 방법을 도시한 공정순서도 제4도는 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 메모리장치의 커패시터 단면 구조도3 is a process flowchart showing a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a capacitor structure of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
제5도는 제3도의 공정순서도중의 일부 확대도5 is an enlarged view of a part of the process flow chart of FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100:반도체기판 31:필드산화막100: semiconductor substrate 31: field oxide film
32:소오스 및 드레인영역 33:게이트전극32: source and drain region 33: gate electrode
34:절연막 35:식각저지막34: insulating film 35: etch stop film
36:제1임시막 37:제1도전층36: first temporary film 37: first conductive layer
38:제2임시막 39,41,43:포토레지스트패턴38: second temporary film 39, 41, 43: photoresist pattern
40:도전성측벽 42:상층 도전막40: conductive side wall 42: upper conductive film
44:커패시터 스토리지노드 45:커패시터 유전막44: capacitor storage node 45: capacitor dielectric film
46:커패시터 플레이트전극46: capacitor plate electrode
본 발명은 반도체 메모리장치 제조방법에 관한 것으로, 특히 다층의 적층 구조로 된 스토리지노드를 갖춘 커패시터 제조방법에 관한 것이다. 반도체장치의 발전에 따라 하나의 반도체칩상에 높은 집적도로서, 많은 소자들을 집적시키는 작업이 활발하게 진행되어 오고 있다. 특히, DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 메모리셀에 있어서는 소자 크기를 최소로 하기 위해 여러 가지 다양한 셀 구조가 제안되어 왔다. 고집적화를 위해 칩상에서 차지하는 면적을 최소화시킨다는 관점에서 메 모리셀은 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터로 구성하는 것이 바람직하다. 이와같이 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터로 구성된 메모리셀에 있어서, 신호전하는 트랜지스터 (스위칭 트랜지스터)에 연결되는 커패시터의 스토리지노드(storage node)에 저장된다. 따라서, 반도체 메모리 장치의 고집적화로 인해 메모리셀 크기가 작아지게 되면, 이에따라 커패시터 크기도 작아지게 되므로 스토리지노드에 저장할 수 있는 신호전하의 수도 감소되게 된다 그러므로 원하는 신호를 오동작하는 일없이 전달하기 위해서는 신호전달에 필요한 커패시터용량 확보를 위해 메모리셀의 커패시터 스토리지노드가 어떤 정해진 값 이상의 표면적을 가져야 한다. 따라서 메모리셀 크기의 축소화를 위해서는 커패시터의 스토리지노드가 반도체기판상의 제한된 영역내에서 상대적으로 큰 표면적을 가져야만 한다. 이와같이 커패시터 스토리지노드의 표면적을 증대시키기 위해 제안된 여러 가지 메모리셀 구조중에서 스택 커패시터는 고집적화에 유리하면서도 소프트에러 (soft error)의 영향을 적게 받는다는 장점을 가지는 커패시터 구조이다. 또한 스택구조의 커패시터를 갖춘 메모리셀은 대량생산에 적합하고 공정이 비교적 용이하다는 장점도 가지고 있다. 커패시터 용량을 증대시키기 위한 스택 커패시터 구조의 하나로서 Ema등이 『IEDM pp.592-595,1988』에 발표된 핀(Fin)구조 커패시터를 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제1도 (a)에 도시된 바와같이 반도체기판(100)상에 게이트전극(1)과 소오스 및 드레인(2)으로 이루어진 메모리셀 트랜지스터를 형성한 후, 제1도 (b)에 도시된 바와같이 상기 메모리셀 트랜지스터 상부에 질화막(3)을 도포하고 계속해서 제1도 (c)에 도시된 바와같이 제1산화막(4), 제1폴리실리콘층(5), 제2산화막(6)을 차례로 형성한 다음, 상기 제2산화막(6), 제1폴리실리콘층(5), 제1산화막(4)을 선택적으로 식각하여 콘택흘을 형성한다. 다음에 제1도(b)에 도시된 바와같이 상기 결과물 전면에 제2폴리실리콘층(7)을 증착한 후 제1도(e)에 도시된 바와같이 상기 제2폴리실리콘층(7), 제2산화막(6), 제1폴리실리콘층(5)을 선택적으로 식각함으로써 핀 형태의 커패시터 스토리지노드를 형성한다 이어서, 제1도 (f)에 도시된 바와같이 상기 제2산화막 및 제1산화막을 습식식각에 의해 제거한 후, 제1도 (g)에 도시된 바와같이 상기 형성된 커패시터 스토리지노드 전표면에 커패시터 유전체막(8)을 형성한 다음 계속해서 상기 커패시터 유전체막(8)전면에 커패시터 플레이트전극(9)을 형성함으로써 반도체 메모리장치의 커패시터를 완성한다. 상술한 핀 구조의 스토리지노드를 갖춘 커패시터에 있어서, 적층된 핀수가 증가할수록 각 적층막과 연결되어 이들을 지지하는 역할을 하는 중심부의 폴리실리콘층의 기계적강도가 약해져서 결함이 발생할 소지가 커지게 된다. 또한 적층된 핀수가 증가할수록 메모리셀 트랜지스터와 커패시터를 연결 하기 위한 콘택흘의 종횡비(Aspect radio)가 커지게 되므로 적층구조의 커패시터 스토리지노드를 이루는 최상층 도전층인 폴리실리콘 지지막의 피복성이 악화되게 된다. 이와같은 문제점을 해결하기 위해 H. Gotou등은 메모리셀 트랜지스터의 소오스 및 드레인에 접속된 전도성 베이스층을 형성하고 그 한쪽 모서리로부터 핀형태의 적층막을 전도성측벽으로 연결시킴으로써 측벽에 의하여 적층막들이 지지될 수 있도록 한 기술을 고안하였다. (미국특허 5,126,810) 상기 기술을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제2도 (a)에 도시된 바와같이 반도체기판(100)상에 일반적인 MOS트랜지스터 제조공정에 의해 게이트전극(11)과 소오스 및 드레인영역 (12)으로 이루어진 메모리셀 트랜지스터를 형성한 후, 상기 메모리셀 트랜지스터가 형성된 기판 전면에 층간절연막(13)과 식각저지막(14), 및 버퍼층 (15)을 CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 차례로 형성한다. 이어서, 상기 버퍼층(15), 식각저지막(14), 층간절연막(13)을 선택적으로 식각하여 상기 트랜지스터의 소오스(또는 드레인)영역(12)이 노출되도록 콘택흘을 형성한 후, 결과물 전면에 다층의 폴리실리콘층(16, 18, 20)과 다층의 산화막(17,19,21)을 교대로 번갈아 적층한다. 이어서, 제2도 (b)에 도시된 바와같이 상기 교대로 적층된 다층의 폴리실리콘층(16,18,20)과 다층의 산화막(17,19,21)을 선택적으로 식각하여 소정의 패턴을 형성한다. 다음에 제2도 (c)에 도시된 바와같이 상기 결과물 전면에 폴리실리콘층을 증착한 후 이방성식각을 행하여 폴리실리콘측벽(22)을 형성한다. 이와같이 형성된 폴리실리콘측벽(22)은 상기 다층의 산화막(17,19,21)을 개재하여 적층된 다층의 폴리실리콘층(16,18,20)을 지지함과 동시에 전기적인 통로의 역할을 하게된다. 이어서, 제2도 (d)에 도시된 바와같이 상기 결과물 전면에 포토레지스트(23)를 도포한 후 통상의 사진식각공정을 통해 패터닝하여 상기 형성된 폴리실리콘측벽(22)중 일측을 노출시킨 다음, 노출된 일측의 폴리실리콘 측벽(22)을 식각해낸다. 다음에 제2도 (e)에 도시된 바와같이 상기 포토레지스트패턴을 제거하고 상기 버퍼층(15)을 제거한 후 습식식각에 의해 상기 다층의 산화막(17,19,21)을 제거하면, 다층의 폴리실리콘층(16,18,20)과 이를 지지하는 폴리실리콘측벽(22)으로 이루어지는 커패시터 스토리지노드가 완성된다. 이어서, 제2도 (f)에 도시된 바와같이 상기 커패시터 스토리지노드 전표면에 커패시터 유전체막(24)을 형성한 후, 유전체막(24)전면에 도전물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 커패시터 플레이트전극(26)을 형성하여 커패시터를 완성한다. 상기 종래기술에 있어서는 트랜지스터와 커패시터를 연결하기 위한 콘택홀 바로위의 전도성 베이스층(폴리실리콘층(16))의 측벽에 하중이 집중되므로 역시 적층구조의 스토리지노드의 기계적강도가 취약해지는 경향이 있으며, 폴리실리콘측벽 형성을 위한 이방성식각시의 식각정도를 상측의 적층막이 식각되는 것을 방지하기 위하여 정밀하게 조절해야 하는 등의 공정상의 난점을 가진다. 븐 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 적층구조의 커패시터 스토리지노드에 있어서의 기계적강도와 적층구조 최상층의 단차피복성을 향상시키는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 메모리장치 제조방법은 반도체기판상에 게이트전극과 소오스 및 드레인영역으로 이루어진 메모리셀 트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 메모리셀 트랜지스터 상부에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막상에 식각저지막을 형성하는 단계와, 상기 식각저지막상에 임시막과 도전층을 교대로 적층하여 최상층이 임시막이 되는 다층구조의 적층막을 형성하는 단계와, 상기 절연막이 노출되도록 건식식각공정으로 적층막을 선택적으로 제거하여 소정의 적층막패턴을 형성하는 단계와, 상기 적층막패턴 측면에 도전성측벽을 형성하는 단계와, 상기 도전성측벽을 마스크로 이용하여 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 메모리셀 트랜지스터의 소오스(또는 드레인)영역을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 콘택흘 내측면과 상기 도전성측벽 및 상기 적층구조막상에 상층도전막을 형성하는 단계와, 상기 상층도전막 및 상기 적층막을 커패시터 스토리지노드패턴으로 패터닝하는 단계 그리고 상기 적층막중 임시막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 제4도에 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 메모리장치의 적층커패시터 구조를 도시하였다. 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 메모리장치는 제4도에 도시된 바와같이 커패시터와 메모리셀 트랜지스터의 전기적 접속을 위해 메모리셀 트랜지스터의 소오스(또는 드레인)(32)상에 형성된 콘택흘을 갖추고 상기 메모리셀 트랜지스터상에 절연막(34)을 포함하고 있으며, 상기 콘택흘 상부 엣지부분의 절연막(34)상에 형성된 도전성측벽 (40)을 포함하고 있다. 그리고 이 도전성측벽(40)의 측면에 연결되며 콘택홀 외측방향으로 수평으로 연장된 도전층(37)과, 상기 콘택흘의 내측면 및 상기 도전성 측벽을 따라 형성되어 상기 트랜지스터의 소오스(또는 드레인)에 연결되는 상층 도전막(42)을 포함하며, 상기 도전성측벽(40)과 도전층(37)과 상층 도전막(42)에 의해 스토리지노드를 형성하고 있다. 상기 도전성측벽의 측면에 연결되는 도전층(37)은 제4도에 나타낸 실시예에서는 단층으로 구성하였으나 이를 다층으로 구성하여 커패시터 용량을 증대시킬 수도 있다. 이와같이 본 발명의 반도체 메모리장치의 커패시터 스토리지노드는 상기 도전성측벽(40)과 상층 도전막(42)에 의해 도전성 적층막을 지지함으로써 적층막의 하중이 집중되는 콘택홀 주위의 스토리지노드 부위의 기계적 강도를 향상시킬 수 있게 된다. 다음에 제3도를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 메모리장치 제조방법을 설명한다. 먼저, 제3도 (a)에 도시된 바와같이 필드산화막(31)에 의해 활성영역과 소자 분리영역으로 분리된 반도체기판(100)에 일반적인 MOS트랜지스터 제조공정을 통해 게이트전극(33), 소오스 및 드레인영역(32)을 형성하여 트랜지스터을 완성한다. 이어서, 상기 트랜지스터가 형성된 반도체기판상에 제1절연막(34)으로서 예컨대 산화막을 형성한 후 이위에 식각저지막(35), 제1임시막(36), 제1도전층(37), 제2임시막(38)을 차례로 형성한다. 상기 식각저지막(35)으로서는 예컨대 질화막을 저압화학기상증착(LPCVD;Low Pressure Chemical Vapor Deposition)법 또는 플라즈마 화학 기상증착(PICVD;Plasms Enhanced CVD)법을 이용하여 500∼1000Å두께로 형성하고 상기 제1 및 제2임시막(36,38)으로서는 폴리이미드 등의 유기성 절연막이나SOG(Spin On Glass), 실리콘산화막 등의 무기성 절연막을 이용하는바, 유기성 절연막이나 SOG는 회전도포법으로 형성하며 무기성절연막은 화학기상증착법에 의해 형성한다. 상기 제1 및 제2임시막(36,38)은 500∼1500Å두께로 형성한다. 상기 제1도전층(37)은 비정질실리콘막 또는 폴리실리콘막 등의 실리콘막을 SIH4나 Si2H6와 PH3의 흔합가스를 이용하여 LPCVD법에 의해 540∼620℃에서 500∼1500Å두께로 형성한다. 븐 발명의 일실시예에서는 상기 임시막(36,38)과 도전층(37)의 적층구조를 도전층을 단층으로 형성하였으나 상기 적층구조를 다층으로 형성하는 것도 가능하며, 다층으로 형성할수록 더욱 큰 커패시터 용량을 얻을 수 있게 된다. 다음에 제3도 (b)에 도시된 바와같이 상기 제2임시막(38)상에 포토레지스트를 도포한 후 이를 통상의 사진식각공정을 통해 패터닝하여 소정패턴의 포토레지스트패턴 (39)을 형성한다. 이와같이 형성된 포토레지스트패턴(39)을 마스크로 이용하여 상기 제2임시막(38), 제1도전층(37), 제1임시막(36), 및 식각저지막(35)을 차례로 식각하여 제거한다. 이때 식각가스로서 CF4 또는 CHF3 등의 F를 포함하는 가스와 HCI 또는 Cl2 등의 Cl을 포함하는 가스를 이용하여 예컨대 RIE(Reactive Iout Etching)등의 방법에 의해 식각한다. 이어서, 제3도 (c)에 도시된 바와같이 상기 포토레지스트패턴을 제거한 후 결과물 전면에 도전성 실리콘막을 LPCVD법으로 540∼620℃에서 200∼2000Å두께로 형성한 다음 에치백공정을 행하여 상기 적층구조막의 측면에 도전성측벽(40)을 형성한다. 다음에 제3도 (d)에 도시된 바와같이 제3도 (b)에서 사용한 마스크를 이용하여 포토레지스트패턴(41)을 다시 형성하고 이 포토레지스트패턴(41) 과 상기 형성된 도전성측벽(40)을 마스크로 이용하여 상기 제1절연막(34)인 산화막을 선택적으로 식각하여 상기 트랜지스터 소오스(또는 드레인)영역이 노출되도록 콘택홀을 형성한다. 이때, 상기 적층구조막의 최상층막인 제2임시막(38)이 SOG나 CVD산화막등과 같은 산화막계통일 경우에는 상기한 바와같이 포토레지스트패턴을 형성하여 이 포토레지스트패턴과 도전성측벽을 마스크로 이용하여 산화막(34)을 식각하여 콘택홀을 형성하나, 상기 제2임시막(38)이 유기성 절연막일 경우에는 포토레지스트패턴을 형성하지 않고 도전성측벽(40)을 마스크로 하여 산화막(34)을 식각해도 무방하다. 한편, 본 발명의 다른 실시예로서 상기 임시막과 도전층이 적층되어 형성된 적층구조를 최상층이 도전층이 되도록 형성하는 것도 가능한데, 이 경우에는 상기 콘택흘 형성시 별도의 포토레지스트 마스크 필요없이 적층구조 최상층의 도전층과 상기 도전성측벽을 마스크로 이용하여 상기 제1절연막(34)을 선택적으로 식각하여 콘택홀을 형성한다. 이어서, 제3도 (e)에 도시된 바와같이 콘택홀이 형성된 결과물 전면에 제2도전층(42)으로서 도전성 실리콘막을 500∼1500Å두께로 형성하여 상기 도전성측벽(40)과메모리셀 트랜지스터의 소오스(또는 드레인)을 전기적으로 연결시킨다. 다음에 제3도 (f)에 도시된 바와같이 소정의 커패시터 스토리지노드패턴 형성용 마스크를 적용하여 패터닝 형성한 포토레지스트패턴(43)을 이용하여 상기 제2도전층(42), 제2임시막(38), 제1도전층(37)까지 선택적으로 식각하여 제1임시막(36)을 노출시킨다. 이어서, 제3도 (g)에 도시된 바와같이 상기 포토레지스트패턴을 제거한 후, 상기 제2임시막 및 제1임시막을 습식식각에 의해 제거함으로서 제1도전층(37)과 도전성측벽(40) 및 제2도전층(42)으로 이루어진 커패시터 스토리지노드(44)를 형성한다. 이때 임시막이 산화막계통일 경우에는 HF등과 같이 F를 포함하는 수용액을 이용하고 임시막이 유기성 절연막일 경우에는 현상액 또는 하이드라이진 하이드레이트와 폴릴아민과의 흔합액 등을 이용한 습식식각에 의해 제거한다. 상기와 같이 형성된 다층구조의 커패시터 스토리지노드 전표면에 커패시터 유전체막(45)으로서 예컨대 실리콘질화막과 산화막의 적층막을 형성한 후 그 전면에 도전성 실리콘막을 LPCVD법으로 540∼620℃에서 2000Å정도의 두께로 증증착하여 커패시터 플레이트전극(46)을 형성함으로써 반도체 메모리장치의 커패시터를 완성한다. 이상 상술한 바와같이 본 발명은 커패시터 스토리지노드의 도전성 적층막을 도전성측벽과 이 도전성측벽에 연결된 상층도전막에 의해 지지하도록 함으로써 적층막의 하층에 집중되는 콘택흘 주위의 도전층의 기계적강도를 향상시킬 수 있으며, 도전성측벽을 통하여 콘택홀의 종횡비를 개선시킴에 따라 도전막의 피복성을 향상시키게 된다. 또한, 상기 제3도 (e)의 I부분을 확대한 도면인 제4도 도시된 바와같이 상기 도전성측벽 형성시 과도한 에치백에 의해 상층임시막(제2임시막)과 도전성측벽 사이에 수직적 오정렬이 발생할지라도 상층도전막에 의해 연결이 되므로 공정상의 여유가 확보되어 그 실시가 용이하게 된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a capacitor having a storage node having a multilayered stacked structure. BACKGROUND With the development of semiconductor devices, work of integrating many devices with a high degree of integration on one semiconductor chip has been actively performed. In particular, in memory cells of DRAM (Dynamic Random Access Memory), various various cell structures have been proposed to minimize device size. In view of minimizing the area occupied on the chip for high integration, the memory cell is preferably composed of one transistor and one capacitor. As described above, in a memory cell composed of one transistor and one capacitor, signal charges are stored in a storage node of a capacitor connected to a transistor (switching transistor). Therefore, when the memory cell size is reduced due to the high integration of the semiconductor memory device, the capacitor size is also reduced, thereby reducing the number of signal charges that can be stored in the storage node. Therefore, in order to deliver a desired signal without malfunctioning, the signal is transmitted. The capacitor storage node of the memory cell must have a surface area above a certain value to secure the required capacitor capacity. Therefore, in order to reduce the size of the memory cell, the storage node of the capacitor must have a relatively large surface area within a limited area on the semiconductor substrate. As described above, among the various memory cell structures proposed to increase the surface area of the capacitor storage node, the stack capacitor is advantageous in that it is advantageous for high integration and has the advantage of being less susceptible to soft errors. In addition, memory cells with stacked capacitors have the advantage of being suitable for mass production and relatively easy to process. As one of the stacked capacitor structures for increasing the capacitor capacity, Ema et al. Describe the fin structure capacitors published in [IEDM pp.592-595,1988] with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1A, a memory cell transistor including a gate electrode 1, a source, and a drain 2 is formed on a semiconductor substrate 100, and then shown in FIG. 1B. As described above, the nitride film 3 is coated on the memory cell transistor, and the first oxide film 4, the first polysilicon layer 5, and the second oxide film 6 are continued as shown in FIG. ) Is formed sequentially, and then the contact oxide is formed by selectively etching the second oxide film 6, the first polysilicon layer 5, and the first oxide film 4. Next, as shown in FIG. 1 (b), the second polysilicon layer 7 is deposited on the entire surface of the resultant, and then the second polysilicon layer 7 as shown in FIG. 1 (e), A pinned capacitor storage node is formed by selectively etching the second oxide film 6 and the first polysilicon layer 5. Next, as shown in FIG. 1 (f), the second oxide film and the first oxide film are formed. After removal by wet etching, a capacitor dielectric film 8 is formed on the entire surface of the formed capacitor storage node as shown in FIG. 1 (g), and then a capacitor plate is formed on the entire surface of the capacitor dielectric film 8. The capacitor 9 of the semiconductor memory device is completed by forming the electrode 9. In the capacitor having the storage node of the above-described fin structure, as the number of stacked pins increases, the mechanical strength of the polysilicon layer in the center, which is connected to and supports each stacked layer, becomes weak, and thus the possibility of defects increases. In addition, as the number of stacked pins increases, the aspect ratio of contact gaps for connecting the memory cell transistors and capacitors increases, so that the coating property of the polysilicon support layer, which is the uppermost conductive layer of the capacitor storage node of the stacked structure, is deteriorated. . In order to solve this problem, H. Gotou et al. Formed a conductive base layer connected to the source and drain of a memory cell transistor and connected the pinned laminate films to the conductive side walls from one edge thereof to support the stacked films by the sidewalls. We devised a technique to help. (US Pat. No. 5,126,810) The technique is described with reference to FIG. 2 as follows. First, as shown in FIG. 2A, a memory cell transistor including a gate electrode 11, a source and a drain region 12 is formed on a semiconductor substrate 100 by a general MOS transistor manufacturing process. The interlayer insulating film 13, the etch stop film 14, and the buffer layer 15 are sequentially formed on the entire surface of the substrate on which the memory cell transistor is formed by using a chemical vapor deposition (CVD) method. Subsequently, the buffer layer 15, the etch stop layer 14, and the interlayer insulating layer 13 are selectively etched to form a contact flow so that the source (or drain) region 12 of the transistor is exposed, and then over the entire surface of the resultant. The multilayer polysilicon layers 16, 18 and 20 and the multilayer oxide films 17, 19 and 21 are alternately stacked. Subsequently, as shown in FIG. 2 (b), a predetermined pattern is selectively etched by selectively etching the multilayer polysilicon layers 16, 18 and 20 and the multilayer oxide layers 17, 19 and 21 that are alternately stacked. Form. Next, as shown in FIG. 2 (c), a polysilicon layer is deposited on the entire surface of the resultant and then anisotropically etched to form a polysilicon sidewall 22. The polysilicon side wall 22 formed as described above supports the multi-layered polysilicon layers 16, 18, and 20 via the multi-layer oxide layers 17, 19, and 21, and serves as an electrical passage. . Subsequently, as shown in FIG. 2 (d), the photoresist 23 is applied to the entire surface of the resultant, and then patterned through a conventional photolithography process to expose one side of the formed polysilicon side wall 22. The exposed polysilicon sidewall 22 is etched. Next, as shown in FIG. 2E, when the photoresist pattern is removed, the buffer layer 15 is removed, and the multilayer oxide layers 17, 19, 21 are removed by wet etching, the multilayer poly A capacitor storage node consisting of the silicon layers 16, 18, and 20 and the polysilicon sidewalls 22 supporting it is completed. Subsequently, as shown in FIG. 2 (f), after the capacitor dielectric layer 24 is formed on the entire surface of the capacitor storage node, a conductive material is deposited on the entire surface of the dielectric layer 24, and then patterned. Form 26 to complete the capacitor. In the prior art, since the load is concentrated on the sidewall of the conductive base layer (polysilicon layer 16) directly above the contact hole for connecting the transistor and the capacitor, the mechanical strength of the stacked storage node also tends to be weak. In addition, the etching degree of the anisotropic etching for forming the polysilicon side wall has to be precisely adjusted to prevent the upper layer layer from being etched. The invention is to solve the above-mentioned problems, and its object is to improve the mechanical strength and the step coverage of the uppermost layer of the stacked structure in the capacitor storage node of the stacked structure. A semiconductor memory device manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a memory cell transistor consisting of a gate electrode, a source and a drain region on a semiconductor substrate, forming an insulating film on the memory cell transistor; Forming an etch stop layer on the insulating layer, alternately stacking a temporary film and a conductive layer on the etch stop layer, forming a multilayer film having a multi-layer structure in which a top layer becomes a temporary film, and dry etching to expose the insulating film Selectively removing the laminated film to form a predetermined laminated film pattern, forming a conductive side wall on the side of the laminated film pattern, and selectively etching the insulating film using the conductive side wall as a mask to form the memory cell. Forming a contact hole exposing the source (or drain) region of the transistor; Forming an upper conductive film on the inner surface of the contact layer, the conductive side wall, and the laminated structure film, patterning the upper conductive film and the laminated film with a capacitor storage node pattern, and removing the temporary film from the laminated film. Characterized in that it comprises a step. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; 4 illustrates a stacked capacitor structure of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. A semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention has a contact channel formed on a source (or drain) 32 of a memory cell transistor for electrical connection between a capacitor and a memory cell transistor as shown in FIG. An insulating film 34 is included on the memory cell transistor, and a conductive side wall 40 formed on the insulating film 34 of the upper edge portion of the contact hole. And a conductive layer 37 connected to the side surface of the conductive side wall 40 and extending horizontally in a direction outside the contact hole, and formed along the inner side surface of the contact flow and the conductive side wall. An upper conductive film 42 connected to the upper and lower conductive films 42 is formed, and the storage node is formed by the conductive side wall 40, the conductive layer 37, and the upper conductive film 42. The conductive layer 37 connected to the side surface of the conductive side wall is composed of a single layer in the embodiment shown in FIG. 4, but may be formed in multiple layers to increase the capacitor capacity. As described above, the capacitor storage node of the semiconductor memory device of the present invention supports the conductive laminated film by the conductive side wall 40 and the upper conductive film 42 to improve the mechanical strength of the storage node around the contact hole where the load of the stacked film is concentrated. You can do it. Next, a method of manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, the gate electrode 33, the source, and the semiconductor substrate 100 are separated by the field oxide film 31 into the active region and the device isolation region. The drain region 32 is formed to complete the transistor. Subsequently, an oxide film is formed as a first insulating film 34 on the semiconductor substrate on which the transistor is formed, and then the etch stop film 35, the first temporary film 36, the first conductive layer 37, and the second film are disposed thereon. The temporary film 38 is formed in sequence. As the etch stop layer 35, for example, a nitride film is formed to a thickness of 500 to 1000 mm by using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method or a plasma enhanced CVD (PICVD) method. As the first and second temporary films 36 and 38, an organic insulating film such as polyimide or an inorganic insulating film such as spin on glass (SOG) or silicon oxide film is used. The organic insulating film or SOG is formed by a rotation coating method and is inorganic. The insulating film is formed by chemical vapor deposition. The first and second temporary films 36 and 38 are formed to have a thickness of 500 to 1500 kPa. The first conductive layer 37 is formed of a silicon film such as an amorphous silicon film or a polysilicon film with a thickness of 500 to 1500 kPa at 540 to 620 ° C by LPCVD using a mixed gas of SIH4, Si2H6 and PH3. In the embodiment of the present invention, the laminate structure of the temporary films 36 and 38 and the conductive layer 37 is formed as a single layer, but the laminate structure may be formed in multiple layers. Capacitor capacity can be obtained. Next, as shown in FIG. 3B, a photoresist is applied on the second temporary film 38, and then patterned through a conventional photolithography process to form a photoresist pattern 39 having a predetermined pattern. do. The second temporary film 38, the first conductive layer 37, the first temporary film 36, and the etch stop layer 35 are sequentially removed by using the formed photoresist pattern 39 as a mask. do. At this time, by using a gas containing F, such as CF4 or CHF3 and a gas containing Cl, such as HCI or Cl2, the etching gas is etched by a method such as Reactive Iout Etching (RIE). Subsequently, after removing the photoresist pattern as shown in FIG. A conductive side wall 40 is formed on the side of the film. Next, as shown in FIG. 3 (d), the photoresist pattern 41 is formed again using the mask used in FIG. 3 (b), and the photoresist pattern 41 and the formed conductive side wall 40 are formed. The oxide layer, which is the first insulating layer 34, is selectively etched using the mask as a mask to form a contact hole to expose the transistor source (or drain) region. At this time, when the second temporary film 38, which is the top layer film of the laminated structure film, is an oxide film system such as SOG or CVD oxide film, a photoresist pattern is formed as described above, and the photoresist pattern and the conductive side wall are used as a mask. The oxide film 34 is etched to form a contact hole. However, when the second temporary film 38 is an organic insulating film, the oxide film 34 is etched using the conductive side wall 40 as a mask without forming a photoresist pattern. You can do it. On the other hand, as another embodiment of the present invention, it is also possible to form a laminated structure formed by stacking the temporary film and the conductive layer so that the uppermost layer becomes the conductive layer. The first insulating layer 34 is selectively etched using the uppermost conductive layer and the conductive side wall as a mask to form a contact hole. Subsequently, as shown in FIG. 3E, a conductive silicon film is formed to a thickness of 500-1500 Å as the second conductive layer 42 on the entire surface of the contact hole formed therein, so that the source of the conductive side wall 40 and the memory cell transistors are formed. (Or drain) is electrically connected. Next, as shown in FIG. 3 (f), the second conductive layer 42 and the second temporary film are formed using the photoresist pattern 43 formed by patterning a predetermined capacitor storage node pattern forming mask. (38) and selectively etch the first conductive layer 37 to expose the first temporary film 36. Subsequently, after removing the photoresist pattern as shown in FIG. 3 (g), the first conductive layer 37 and the conductive side wall 40 are removed by wet etching the second and first temporary films. And a capacitor storage node 44 formed of the second conductive layer 42. In this case, when the temporary film is an oxide film system, an aqueous solution containing F, such as HF, is used, and when the temporary film is an organic insulating film, it is removed by wet etching using a developer or a mixture of hydrazine hydrate and polyylamine. A capacitor dielectric film 45, for example, a silicon nitride film and an oxide film, is formed on the entire surface of the capacitor storage node having the multilayer structure formed as described above, and then a conductive silicon film is formed on the front surface thereof at a thickness of about 2000 kPa at 540 to 620 캜. The capacitor plate electrode 46 is formed by evaporation to complete the capacitor of the semiconductor memory device. As described above, the present invention can improve the mechanical strength of the conductive layer around the contact flow concentrated in the lower layer of the laminated film by supporting the conductive laminated film of the capacitor storage node by the conductive side wall and the upper conductive film connected to the conductive side wall. As the aspect ratio of the contact hole is improved through the conductive side wall, the coating property of the conductive film is improved. In addition, as shown in FIG. 4, which is an enlarged view of part I of FIG. 3 (e), vertical misalignment between the upper temporary film (second temporary film) and the conductive side wall is caused by excessive etch back when the conductive side wall is formed. Even if this occurs, it is connected by the upper conductive film, so that a margin in the process is secured and the implementation thereof is easy.
Claims (8)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019930025164A KR0144323B1 (en) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Semiconductor Memory Device Manufacturing Method |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1019930025164A KR0144323B1 (en) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Semiconductor Memory Device Manufacturing Method |
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KR0144323B1 true KR0144323B1 (en) | 1998-07-01 |
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KR1019930025164A KR0144323B1 (en) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Semiconductor Memory Device Manufacturing Method |
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1993
- 1993-11-24 KR KR1019930025164A patent/KR0144323B1/en not_active IP Right Cessation
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