KR0151067B1 - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고집적 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 반도체기판 상에 층간절연막, 식각저지막 및 제1 도전층을 차례로 형성하는 공정과, 상기 제1 도전층 상에 소정 크기의 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 포토레지스트 패턴의 측벽에 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 스페이서를 식각마스크로 적용하여 상기 제1도전층, 식각저지막 및 층간절연막을 차례로 식각함으로써 콘텍트부를 형성하는 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 제거한 후 결과물 전면에 제2 도전층을 형성하는 공정과, 상기 제2 도전층을 이방성식각함으로써 스토리지전극을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 집적도 향상에 따른 포토리소그래픽 공정의 한계를 극복할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a highly integrated semiconductor device, comprising the steps of sequentially forming an interlayer insulating film, an etch stop film and a first conductive layer on a semiconductor substrate, and forming a photoresist pattern having a predetermined size on the first conductive layer. Forming a spacer on the sidewalls of the photoresist pattern, forming a contact portion by sequentially etching the first conductive layer, the etch stop layer, and the interlayer insulating layer by applying the spacer as an etch mask; And removing the photoresist pattern to form a second conductive layer on the entire surface of the resultant, and forming a storage electrode by anisotropically etching the second conductive layer. Therefore, it is possible to overcome the limitations of the photolithographic process due to the improved degree of integration.
Description
제1a도 내지 제1g도는 본 발명에 의한 고집적 반도체 메모리장치의 제조방법을 설명하기 위해 도시된 단면도들이다 .1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a highly integrated semiconductor memory device according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대해 부호의 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 반도체기판 10 : 층간절연막100 semiconductor substrate 10 interlayer insulating film
12 : 식각저지막 SE : 스토리지 전극12: etch stop SE: storage electrode
18 : 유전체막 PE : 플레이트 전극18: dielectric film PE: plate electrode
본 발명은 고집적 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 셀프-얼라인먼트(self-alignment)방법으로 형성되는 콘택트(contact)부를 구비하는 고집적 반도체 메모리장치의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a highly integrated semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a highly integrated semiconductor memory device having a contact portion formed by a self-alignment method.
반도체 제조기술의 발달과 메모리소자의 응용분야가 확장되어 감에 따라 대용량의 메모리소자 개발이 진척되고 있는데, 특히 1개의 메모리셀(memory cell)을 1개의 캐패시터(capacitor)와 1개의 트랜지스터(transitor)로 구성함으로써 고집적화에 유리한 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 괄목할 만한 발전이 이루어져 왔다.As the development of semiconductor manufacturing technology and the application field of memory devices are expanded, the development of large-capacity memory devices is progressing. In particular, one memory cell has one capacitor and one transistor. Significant developments in DRAM (Dynamic Random Access Memory), which is advantageous for high integration, have been made.
이 DRAM의 개발중 최근 256b DRAM을 위해 몇가지의 트렌치(trench)형 개패시터 셀 또는 스택(stack)형 캐패시터 셀이 개발되었는데, 이러한 캐패시터 셀의 형성방법은 복잡한 공정처리에도 불구하고 1.5V의 동작전압에서 0.5㎛2의 셀 크기에 대하여 평가해 본 결과 여전히 셀 캐패시턴스(capacitance)값이 부족한 문제점이 대두되고 있다.During the development of this DRAM, several trench type capacitor cells or stack type capacitor cells have been developed for 256b DRAM. The method of forming these capacitor cells is 1.5V despite the complicated process. As a result of evaluating a cell size of 0.5 μm 2, the problem of insufficient cell capacitance is still emerging.
더군다나, 충분한 얼라인먼트 마아진(margin)을 갖도록 한 캐패시터 셀의 레이아웃(layout)은 토포그래피(topography)상에서 큰 단차를 일으키는 원인이 될 뿐만 아니라 10F2이하로 셀을 감소시키기 어렵게 만들고 있다(여기에서, F는 최소 피쳐(feature)크기이다). 따라서, 포토리소그래피(photolithography) 공정상의 어려움이 또 다른 장애물로 등장하고 있다.Furthermore, the layout of capacitor cells with sufficient alignment margins not only causes large steps on topography, but also makes it difficult to reduce the cells below 10F 2 (where F Is the minimum feature size). Thus, difficulties in photolithography processes have emerged as another obstacle.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 셀프-얼라인먼트 방법으로 콘택트부를 형성함으로써 포토리소그래픽 공정의 한계 이하로 콘택트부를 형성할 수 있는 고집적 반도체장치의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a highly integrated semiconductor device capable of forming the contact portion below the limit of the photolithographic process by forming the contact portion by a self-alignment method in order to solve the problems of the prior art as described above. have.
상기한 목적을 달성하기 위한 , 본 발명에 의한 반도체 메모리장치의 제조방법은,A semiconductor memory device manufacturing method according to the present invention for achieving the above object,
반도체기판 상에 충간절연막, 식각저지막 및 제1도전층을 차례로 형성하는 공정;Sequentially forming an interlayer insulating film, an etch stop film, and a first conductive layer on the semiconductor substrate;
상기 제1 도전층 상에 소정 크기의 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정;Forming a photoresist pattern having a predetermined size on the first conductive layer;
상기 포토레지스트 패턴의 측벽에 스페이서를 형성하는 공정;Forming a spacer on sidewalls of the photoresist pattern;
상기 스페이서를 식각마스크로 적용하여 상기 제1 도전층, 식각저지막 및 층간절연막을 차례로 식각함으로써 콘택트부를 형성하는 공정;Forming a contact portion by sequentially etching the first conductive layer, the etch stop layer, and the interlayer insulating layer by applying the spacer as an etch mask;
상기 포토레지스트 패턴을 제거한 후 결과물 전면에 제2 도전층을 형성하는 공정;Removing the photoresist pattern and forming a second conductive layer on the entire surface of the resultant product;
상기 제2 도전층을 이방성식각함으로써 스토리지전극을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.And forming a storage electrode by anisotropically etching the second conductive layer.
본 발명에 의한 제조방법에 있어서, 상기 스페이서는 산화물로 형성되는 것이 바람직하다.In the production method according to the present invention, the spacer is preferably formed of an oxide.
본 발명에 의한 제조방법에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전층은 다결정실리콘으로 형성되는 것이 바람직하다.In the manufacturing method according to the present invention, the first and second conductive layers are preferably formed of polycrystalline silicon.
따라서, 본 발명에 의한 메모리장치의 제조방법에 의하면, 스토리지 전극를 트랜지스터의 소오스와 연결하기 위한 접촉장 형성 공정을 별도로 행하지 않아도 되므로, 집적도 향상에 따라 포토리소그래피 공정의 한계를 극복할 수 있다.Therefore, according to the method of manufacturing the memory device according to the present invention, the contact field forming process for connecting the storage electrode to the source of the transistor does not need to be performed separately, so that the limitation of the photolithography process can be overcome by improving the integration degree.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the present invention.
제1a도 내지 제1g도는 본 발명에 의한 고집적 반도체 장치의 제조방법의 일 부분을 나타낸 공정순서도이다.1A to 1G are process flowcharts showing a part of a method for manufacturing a highly integrated semiconductor device according to the present invention.
제1a도는 층간절연막(10), 식각저지막(12), 및 제1 도전층(14)의 형성공정을 도시한 것으로, 이는 트랜지스터(도시외어 있지 않음)가 형성되어 있는 반도체기판(100)상에, 예컨대 산화막을 소정의 두께로 침적함으로써 층간절연막(10)을 형성하는 공정, 상기 층간절연막(10)상에 후속되는 습식식각 공정 시 식각이 과도하게 진행되는 것을 방지하기 위한 식각저지막(12)을, 예컨대 질화막을 소정의 두께로 침적함으로써 형성하는 공정 및 상기 식각저지막(12) 상에 제1도전층(14)을, 예컨대 불순물이 도우핑된 다결정실리콘을 소정의 두께로 침적함으로써 형성하는 공정으로 진행한다.FIG. 1A illustrates a process of forming the interlayer insulating film 10, the etch stop film 12, and the first conductive layer 14, on a semiconductor substrate 100 on which transistors (not shown) are formed. For example, the step of forming the interlayer insulating film 10 by depositing an oxide film to a predetermined thickness, and the etch stop layer 12 to prevent excessive etching in the subsequent wet etching process on the interlayer insulating film 10. ) Is formed by, for example, depositing a nitride film to a predetermined thickness and by depositing a first conductive layer 14 on the etch stop film 12, for example, polycrystalline silicon doped with impurities to a predetermined thickness. Proceed to the process.
제1b도는 포토레지스트 패턴(PR)의 형성공정을 도시한 것으로, 이는 상기 제1 도전층(14)상에 포토레지스트 도포, 마스크 노광 및 현상 등의 공정을 거쳐서 스토리지전극이 형성될 부분의 포토레지스트가 제거되도록 원하는 크기의 포토레지스트 패턴(PR)을 형성하는 공정으로 진행한다.FIG. 1B illustrates a process of forming the photoresist pattern PR, which is a photoresist of a portion where a storage electrode is to be formed on the first conductive layer 14 through a process such as photoresist coating, mask exposure, and development. Proceeding to the process of forming a photoresist pattern (PR) of the desired size so that is removed.
제1c도는 스페이서(SP)의 형성공정을 도시한 것으로, 이는 상기 제1b도 공정 후 결과물 전면에 소정 두께의 산화막을 도포하고, 에치백(etch back)함으로써 도시된 바와 같은 스페이서(SP)를 형성하는 공정으로 진행한다.FIG. 1C illustrates a process of forming the spacer SP, which is formed by applying an oxide film having a predetermined thickness to the entire surface of the resultant after the process of FIG. 1B and etching back to form the spacer SP as shown. Proceed to the process.
제1d도는 콘택트부(CH)의 형성공정을 도시한 것으로, 이는 상기 스페이서(SP)를 식각마스크로 하여 상기 제1 도전층(14), 식각저지막(12) 및 층간절연막(10)을 연속적으로 에칭(etching)하여 스토리지전극이 형성될 부분의 콘택트부(CH)를 형성하는 공정으로 진행된다.FIG. 1D illustrates a process of forming the contact portion CH. The first conductive layer 14, the etch stop layer 12, and the interlayer insulating layer 10 are continuously formed using the spacer SP as an etch mask. The etching proceeds to the process of forming the contact portion CH of the portion where the storage electrode is to be formed.
이때, 상기 포토레지스트 패턴의 두께 및 상기 스페이서를 형성하기 위한 산화막의 두께를 조절함으로써 콘택트부의 크기를 조절할 수 있다.In this case, the size of the contact portion may be adjusted by adjusting the thickness of the photoresist pattern and the thickness of the oxide film for forming the spacer.
여기서, 상기 콘택트부(CH)는 스페이서에 의해 셀프-얼라인 되므로 종래 포토리소그래피 공정의 한계 이하까지도 형성 가능하다.Here, the contact portion CH is self-aligned by a spacer, so that the contact portion CH can be formed up to the limit of the conventional photolithography process.
제1e도는 제2 도전층(16)의 형성공정을 도시한 것으로, 이는 상기 제1d공정호 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고 나서 결과물 전면에 제2도전층(16)을, 예컨대 불순물이 도우핑된 다결정실리콘을 소정 두께로 침적함으로써 형성하는 공정으로 진행된다.FIG. 1E illustrates a process of forming the second conductive layer 16. The first conductive process of FIG. 1D removes the photoresist pattern, and then the second conductive layer 16, for example, a polycrystal doped with impurities, is formed on the entire surface of the resultant. It proceeds to the process of forming by depositing silicon to predetermined thickness.
이때, 상기 제2도전층은 상기 콘택트부를 완전히 매몰하도록 침적됨이 바람직하다.In this case, the second conductive layer is preferably deposited to completely bury the contact portion.
제1e도는 상기 제1e도 공정후 결과물 전면에 대하여 에치백함으로써, 스토리지전극(SE:14, 16)을 형성하는 공정을 나타낸 것으로, 이때 상기 에치 백 공정은 상기 스페이서(SP) 및 식각저지막(12)이 드러나도록 조절한다. 여기서, 상기 제1도전층(14)은 상기 콘택트부에 형성된 기둥모양의 제2도전층(16)과 상기 제1도전층(14)위에 형성된 실린더(cylinder) 모양의 제2도전층(16)을 연결시켜 스토리지전극(SE)을 형성하는 역할을 한다.FIG. 1E illustrates a process of forming the storage electrodes SE 14 and 16 by etching back the entire surface of the resultant after the process of FIG. 1E. In this case, the etch back process may be performed using the spacer SP and the etch stop layer. 12) to reveal. The first conductive layer 14 may include a pillar-shaped second conductive layer 16 formed on the contact portion and a cylinder-shaped second conductive layer 16 formed on the first conductive layer 14. It is connected to form a storage electrode (SE).
제1g도는 유전체막(18) 및 플레이트전극(PE)의 형성공정을 도시한 것으로, 이는 상기 제1f공정후 상기 스체이서를 습식식각으로 제거시킨 후 결과물 전면에 유전체막(18) 및 플레이트전극(PE) 예컨대 불순물이 도우핑된 다결정실리콘을 차례로 형성하는 공정으로 진행한다.FIG. 1g illustrates a process of forming the dielectric film 18 and the plate electrode PE, which are removed by the wet etching after the step 1f, and then the dielectric film 18 and the plate electrode are formed on the entire surface of the resultant. PE) For example, it proceeds to the process of forming polycrystalline silicon doped with impurities for example.
상기 스토리지 전극, 유전체막 및 플레이트 전극으로 이루어지는 캐패시터의 형성후 트랜지스터(도면에 도시되지 않음)를 형성하여 DRAM을 완성한다.After the formation of the capacitor consisting of the storage electrode, the dielectric film and the plate electrode, a transistor (not shown) is formed to complete the DRAM.
상술한 본 발명을 상기 DRAM의 제작에 적용하는데 그치지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 한정하는 범위내로 확장하여 적용할 수 있음은 물론이다.It goes without saying that the present invention described above is not limited to the production of the DRAM, but can be extended and applied within the scope of the technical idea of the present invention.
이상과 같이 본 발명에 의한 고집적 반도체장치의 제조방법은, 스토리지전극을 형성하기 위한 콘택트부 형성시 직접적인 식각공정 대신에 스페이서를 적용한 셀프=얼라인먼트 방법으로 식각공정을 실시함으로써, 집적도 향상에 따른 포토리소그래피 공정의 한계를 극복할 수 있다.As described above, the manufacturing method of the highly integrated semiconductor device according to the present invention is performed by a self-alignment method using a spacer instead of a direct etching process when forming a contact portion for forming a storage electrode, thereby performing photolithography according to an improvement in integration. The limitations of the process can be overcome.
또한, 포토레지스트 패턴의 측벽에 스페이서가 형성되기 때문에 스토리지전극의 단차조절이 용이하게 되어 유효면적 증가에 따른 높은 캐패시턴스값을 기대할 수 있게 된다.In addition, since the spacer is formed on the sidewall of the photoresist pattern, it is easy to adjust the step difference of the storage electrode, so that a high capacitance value can be expected as the effective area increases.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.
Claims (3)
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KR1019950019028A KR0151067B1 (en) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Semiconductor device manufacturing method |
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KR1019950019028A KR0151067B1 (en) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Semiconductor device manufacturing method |
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KR970003999A KR970003999A (en) | 1997-01-29 |
KR0151067B1 true KR0151067B1 (en) | 1998-10-01 |
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ID=19419424
Family Applications (1)
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KR1019950019028A KR0151067B1 (en) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Semiconductor device manufacturing method |
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