KR100217920B1 - Fabricating method for bit line in semiconductor device - Google Patents

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    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/48Data lines or contacts therefor
    • H10B12/482Bit lines

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 비트라인 형성방법에 관한 것으로, 캐패시터 형성 공정시 미리 드레인 영역에 제 1 비트라인을 형성하고, 제 1 비트라인상에 포토레지스트 패턴을 형성한 후 SOG막을 도포하고, SOG막을 포토레지스트 패턴의 상부가 노출되도록 블랭켓 식각한 후 포토레지스트 패턴을 제거하고, 포토레지스트 패턴이 제거된 부분으로 제 1 비트라인에 접속되는 제 2 비트라인을 형성하므로 본 발명의 비트라인이 완성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a bit line of a semiconductor device, wherein a first bit line is formed in a drain region in advance during a capacitor formation process, a photoresist pattern is formed on the first bit line, and then an SOG film is applied to the semiconductor device. After the blanket is etched to expose the top of the photoresist pattern, the photoresist pattern is removed, and the bit line of the present invention is completed by forming a second bit line connected to the first bit line with the portion of the photoresist pattern removed. .

따라서, 본발명은 콘택홀의 사이즈가 좁고 깊이가 깊을 경우에도 미리 제 1 비트라인을 형성함에 의해 최종적으로 형성되는 콘택홀의 깊이를 줄일 수 있어 콘택홀의 형상불량으로 인한 소자의 결함요인을 제거할 수 있어 소자의 신뢰성 및 안정화를 이룰수 있다.Therefore, the present invention can reduce the depth of the finally formed contact hole by forming the first bit line even when the size of the contact hole is narrow and deep, thereby eliminating defects in the device due to poor shape of the contact hole. The reliability and stabilization of the device can be achieved.

Description

반도체 소자의 비트라인 형성방법Bit line formation method of semiconductor device

제1(a)도 내지 제1(e)도는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 도시한 소자의 단면도.1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views of devices shown for explaining the embodiments of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 실리콘 기판 2 : 필드 산화막1: silicon substrate 2: field oxide film

3 : 드레인 영역 3A 및 3B : 제 1 및 2 소오스 영역3: drain region 3A and 3B: first and second source region

4 : 게이트 산화막 5A 및 5B : 제 1 및 2 게이트 전극4: gate oxide films 5A and 5B: first and second gate electrodes

6 : 폴리층간 절연막 7 : 제 1 비트라인6 poly interlayer insulating film 7 first bit line

8A 및 8B : 제 1 및 2 전하저장전극 9A 및 9B : 제 1 및 2 유전체막8A and 8B: first and second charge storage electrodes 9A and 9B: first and second dielectric films

10A 및 10B : 제 1 및 2 플레이트 전극 11 : 포토레지스트 패턴10A and 10B: first and second plate electrodes 11: photoresist pattern

12 : SOG막 13 : 콘택홀12: SOG film 13: contact hole

70 : 제 2 비트라인70: second bit line

본 발명은 반도체 소자의 비트라인 형성방법에 관한 것으로, 특히 비트라인 형성 이전의 공정에서 미리 드레인 영역에 제 1 비트라인을 형성하므로써, 추후 비트라인 형성시 콘택홀의 단차비를 줄일 수 있는 반도체 소자의 비트라인 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a bit line of a semiconductor device, and more particularly, by forming a first bit line in a drain region in advance in a process before forming a bit line, thereby reducing the step difference ratio of a contact hole in a subsequent bit line formation. It relates to a bit line forming method.

반도체 소자가 고집적화됨에 따라 콘택홀의 사이즈는 점점 작아지고, 그 깊이는 깊어지게 된다. 이와 같은 콘택홀을 형성하기 위한 공정시 콘택홀이 완전히 개방되지 않는(not open contact) 현상이 발생하게 된다. 특히 DRAM 소자에서 트랜지스터와 캐패시터를 형성한 후 비트라인을 형성할 경우 콘택홀의 깊이는 깊고, 또한 오정렬(misalingn)로 인하여 비트라인과 게이트 전극이 쇼트되는 현상이 발생하여 소자의 신뢰성을 저하시키게 된다.As semiconductor devices are highly integrated, the size of contact holes becomes smaller and deeper. In the process of forming such a contact hole, a phenomenon in which the contact hole is not completely open (not open contact) occurs. In particular, when the bit line is formed after the transistor and the capacitor are formed in the DRAM device, the depth of the contact hole is deep and the misalignment causes short circuit between the bit line and the gate electrode, thereby degrading the reliability of the device.

따라서, 본 발명은 비트라인을 2차에 걸쳐 형성하므로써, 상기한 문제점을 해결할 수 있는 반도체 소자의 비트라인 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a bit line of a semiconductor device which can solve the above problems by forming the bit line over a second order.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 게이트, 소오스 및 드레인으로 이루진 트랜지스터가 형성된 실리콘 기판 상부에 폴리층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 트랜지스터의 소오스 및 드레인 영역이 각각 개방되도록 상기 폴리층간 절연막의 일부분을 식각하는 단계와, 상기 드레인 영역에 접속되는 제 1 비트라인을 형성하고, 상기 소오스 영역에 접속되는 캐패시터를 형성하는 단계와, 상기 제 1 비트라인상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴 및 상기 캐패시터를 포함한 전체 구조 상부에 SOG막을 도포한 후 상기 포토레지스트 패턴의 상부가 노출될 때까지 상기 SOG막을 전면 식각하는 단계와, 노출된 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 제 1 비트라인이 저면을 이루는 콘택홀이 형성되는 단계와, 상기 콘택홀을 포함한 상기 일부 식각된 SOG막상에 폴리실리콘 증착 및 패터닝공정으로 상기 제 1 비트라인에 접속되는 제 2 비트라인을 형성하여 상기 제 1 및 2 비트라인으로 된 비트라인을 완성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a poly interlayer insulating film on a silicon substrate on which a transistor including a gate, a source, and a drain is formed, and the source and drain regions of the transistor are respectively opened. Etching a portion, forming a first bit line connected to the drain region, forming a capacitor connected to the source region, forming a photoresist pattern on the first bit line; Applying an SOG film over the entire structure including the photoresist pattern and the capacitor, and then etching the entire SOG film until the upper portion of the photoresist pattern is exposed; and removing the exposed photoresist pattern to remove the first photoresist pattern. Forming a contact hole having a bottom of the bit line; And forming a second bit line connected to the first bit line by a polysilicon deposition and patterning process on the partially etched SOG film including the second bit line. do.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

제1(a)도 내지 제1(e)도는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 도시한 소자의 단면도이다.1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views of the elements shown for explaining the embodiments of the present invention.

본 발명의 실시예를 설명하기 위해 도시한 소자는 DRAM에서 이중 게이트(dual gate)구조이며, 캐패시터가 비트라인의 하부에 놓이는 구조의 소자이다.The device illustrated to describe an embodiment of the present invention is a device having a dual gate structure in DRAM and a structure in which a capacitor is disposed under the bit line.

제1(a)도를 참조하면, 실리콘 기판(1)의 선택된 영역에 필드 산화막(2)을 형성하고 액티브 영역을 확정하고, 액티브 영역의 실리콘 기판(1) 상부에 제 1 및 2 트랜지스터를 형성한다. 제 1 트랜지스터는 제 1 게이트 전극(5A)과 소오스 및 드레인 영역(3A 및 3)으로 구성되며, 제 1 게이트 전극(5A)과 실리콘 기판(1)사이에는 게이트 산화막(4)이 형성된다. 제 2 트랜지스터는 제 2 게이트 전극(5B)과 소오스 및 드레인 영역(3B 및 3)으로 구성되며, 제 2 게이트 전극(5B)과 실리콘 기판(1) 사이에는 게이트 산화막(4)이 형성된다. 일반적으로 이중 게이트 구조에서 드레인 영역(3)은 공통으로 사용된다. 제 1 및 2 트랜지스터를 포함한 실리콘 기판(1) 상에 폴리층간 절연막(6)을 형성하고, 콘택 마스크 공정을 통해 드레인 영역(3), 제 1 및 2 소오스 영역(3A 및 3B)의 일부분이 각각 노출되도록 한 후, 드레인 영역(3)에 접속되는 제 1 비트라인(7)을 형성한다. 제 1 비트라인(7)을 형성한 후, 일반적인 공정에 의해 제 1 및 2 소오스 영역(3A 및 3B)각각에 접속되는 제 1 및 2 캐패시터를 형성한다. 제 1 캐패시터는 제 1 소오스 영역(3A)에 접속되는 제 1 전하저장전극(8A), 제 1 유전체막(9A) 및 제 플레이트 전극(10A)으로 구성된다. 제 2 캐패시터는 제 2 소오스 영역(3B0에 접속되는 제 2 전하저장전극(8B), 제 2 유전체막(9B) 및 제 2 플레이트 전극(10B)으로 구성된다. 제 1 비트라인(7), 제 1 및 2 캐패시터를 포함한 전체구조상에 포토레지스트를 도포한 후, 비트라인 콘택 마스크를 사용한 리소그라피 공정으로 제 1 비트라인(7)상에 포토레지스트 패턴(11)을 형성한다.Referring to FIG. 1 (a), the field oxide film 2 is formed in the selected region of the silicon substrate 1, the active region is determined, and the first and second transistors are formed on the silicon substrate 1 in the active region. do. The first transistor is composed of a first gate electrode 5A and source and drain regions 3A and 3, and a gate oxide film 4 is formed between the first gate electrode 5A and the silicon substrate 1. The second transistor is composed of a second gate electrode 5B and source and drain regions 3B and 3, and a gate oxide film 4 is formed between the second gate electrode 5B and the silicon substrate 1. In general, the drain region 3 is commonly used in the double gate structure. A poly interlayer insulating film 6 is formed on the silicon substrate 1 including the first and second transistors, and a portion of the drain region 3 and the first and second source regions 3A and 3B are respectively formed through a contact mask process. After being exposed, a first bit line 7 is formed which is connected to the drain region 3. After the first bit line 7 is formed, first and second capacitors connected to the first and second source regions 3A and 3B, respectively, are formed by a general process. The first capacitor is composed of a first charge storage electrode 8A, a first dielectric film 9A, and a plate electrode 10A connected to the first source region 3A. The second capacitor includes a second charge storage electrode 8B, a second dielectric film 9B, and a second plate electrode 10B connected to the second source region 3B0. After the photoresist is applied over the entire structure including one and two capacitors, the photoresist pattern 11 is formed on the first bit line 7 by a lithography process using a bit line contact mask.

제1(b)도는 포토레지스트 패턴(11), 제 1 및 2 캐패시터를 포함한 전체구조상에 SOG막(12)을 도포한 상태의 단면도이다.FIG. 1B is a cross-sectional view of the SOG film 12 coated on the entire structure including the photoresist pattern 11 and the first and second capacitors.

제1(c)도는 SOG막(12)을 블랭켓 플라즈마(blanket plasma) 방식으로 포토레지스트 패턴(11)의 상부가 노출되는 시점까지 식각한 상태의 단면도이다.FIG. 1C is a cross-sectional view of the SOG film 12 being etched by a blanket plasma method until the upper portion of the photoresist pattern 11 is exposed.

제1(d)도는 노출된 포토레지트 패턴(11)을 제거하여 제 1 비트라인(7)이 저면을 이루는 콘택홀(13)을 형성한 상태의 단면도이다.FIG. 1D is a cross-sectional view of the contact hole 13 forming the bottom surface of the first bit line 7 by removing the exposed photoresist pattern 11.

제1(e)도는 콘택홀(13)을 포함한 전체 구조 상부에 폴리실리콘 증착 및 패턴닝 공정으로 제 1 비트라인(7)에 접속되는 제 2 비트라인(70)을 형성한 상태의 단면도이다. 이로 인하여, 제 1 및 2 비트라인(7 및 70)으로 본 발명의 비트라인이 완성된다.FIG. 1E is a cross-sectional view of the second bit line 70 connected to the first bit line 7 by polysilicon deposition and patterning on the entire structure including the contact hole 13. This completes the bit line of the present invention with the first and second bit lines 7 and 70.

한편, 상기한 본 발명의 실시예에서는 비트라인을 일 실시예로 하여 설명하였지만, 이와 유사한 공정 예를들어, 콘택홀이 깊은 금속배선 형성공적에도 본 발명의 원리를 적용할 수 있다.In the above-described embodiment of the present invention, the bit line is described as an embodiment, but a similar process may be applied, for example, to the metal hole forming hole having a deep contact hole.

DRAM에서 이중 게이트(dule gate)구조이며, 캐패시터가 비트라인의 하부에 놓이는 구조의 소자에서 비트라인을 데레인 영역에 접속하기 위해 형성되는 콘택홀의 깊이는 깊어지고, 이로 인하여 콘택홀 형성 공정시 콘택홀의 형상(profile)이 불량해질 가능성이 높고, 또한 오정렬시 게이트 전극과 쇼트될 가능성이 높다. 이를 해결하기 위해서 본 발명에서는 캐패시터 형성 공정시 미리 드레인 영역에 제 1 비트라인을 형성하고, 제 1 비트라인상에 포토레지스트 패턴을 형성한 후 SOG막을 도포하고, SOG막을 포토레지스트 패턴의 상부가 노출되도록 블랭켓 식각한 후 포토 레지스트 패턴을 제거하고, 포토레지스트 패턴이 제거된 부분으로 제 1 비트라인에 접속되는 제 2 비트라인을 형성하므로써 비트라인이 완성된다.In DRAM, a double gate structure, and a contact hole formed to connect a bit line to a drain region in a device having a capacitor under the bit line, have a deep depth, and thus, a contact during a contact hole forming process. There is a high possibility that the profile of the hole will be poor, and also a short circuit with the gate electrode upon misalignment. In order to solve this problem, in the present invention, during the capacitor formation process, the first bit line is formed in the drain region in advance, the photoresist pattern is formed on the first bit line, and then the SOG film is applied, and the top of the photoresist pattern is exposed. The bit line is completed by removing the photoresist pattern after the blanket etching as much as possible, and forming a second bit line connected to the first bit line with the portion where the photoresist pattern is removed.

따라서, 본 발명은 콘택홀의 사이즈가 좁고 깊이가 깊을 경우에도 미리 제 1 비트라인을 형성함에 의해 최종적으로 형성되는 콘택홀의 깊이를 줄일 수 있어 콘택홀의 형상 불량으로 인한 소자의 결함 요인을 제거할 수 있어 소자의 신뢰성 및 안정화를 이룰수 있다.Therefore, the present invention can reduce the depth of the finally formed contact hole by forming the first bit line even when the size of the contact hole is narrow and deep, thereby eliminating defect factors of the device due to poor shape of the contact hole. The reliability and stabilization of the device can be achieved.

Claims (3)

게이트, 소오스 및 드레인으로 이루어진 트랜지스터가 형성된 실리콘 기판 상부에 폴리층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 트랜지스터의 소오스 및 드레인 영역이 각각 개방되도록 상기 폴리층간 절연막의 일부분을 식각하는 단계와, 상기 드레인 영역에 접속되는 제 1 비트라인을 형성하고, 상기 소오스 영역에 접속되는 캐패시터를 형성하는 단계와, 상기 제 1 비트라인상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴 및 상기 캐패시터를 포함한 전체 구조 상부에 SOG막을 도포한 후 상기 포토레지스트 패턴의 상부가 노출될 때까지 상기 SOG막을 전면식각하는 단계와, 노출된 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 제 1 비트라인이 저면을 이루는 콘택홀이 형성되는 단계와, 상기 콘택홀을 포함한 상기 일부 식각된 SOG막상에 폴리실리콘 증착 및 패터닝공정으로 상기 제 1 비트라인에 접속되는 제 2 비트라인을 형성하여 상기 제 1 및 2 비트라인으로 된 비트라인을 완성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 비트라인 형성방법.Forming a poly interlayer insulating film on the silicon substrate on which a transistor including a gate, a source, and a drain is formed; etching a portion of the poly interlayer insulating film to open the source and drain regions of the transistor; Forming a first bit line to be connected, forming a capacitor connected to the source region, forming a photoresist pattern on the first bit line, and an overall structure including the photoresist pattern and the capacitor After the SOG film is coated on the top, the SOG film is etched until the top of the photoresist pattern is exposed, and the contact hole is formed to remove the exposed photoresist pattern to form a bottom surface of the first bit line. And poles on the partially etched SOG film including the contact holes. Forming a second bit line connected to the first bit line by a silicon deposition and patterning process to complete a bit line formed of the first and second bit lines. . 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트 패턴은 비트라인 콘택 마스크를 사용한 리소그라피 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 비트라인 형성방법.The method of claim 1, wherein the photoresist pattern is formed by a lithography process using a bit line contact mask. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트 패턴의 상부가 노출되도록 하는 상기 SOG막의 식각 공정은 블랭켓 플라즈마 방식으로 실시되는 것을 특징으로하는 반도체 소자의 비트라인 형성방법.The method of claim 1, wherein the etching of the SOG film to expose the upper portion of the photoresist pattern is performed by a blanket plasma method.
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