KR100228344B1 - Method of forming storage electrode of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
반도체 장치 제조방법.Semiconductor device manufacturing method.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
단차에 의한 페일을 제거하면서 제한된 면적에서 캐패시터의 유효 표면적을 극대화하기 위한 전하저장전극 형성방법을 제공하고자 함.It is intended to provide a method of forming a charge storage electrode for maximizing the effective surface area of a capacitor in a limited area while eliminating the stepped fail.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
하부 기판, 매몰 절연막, 상부 기판으로 형성된 기판의 소정두께의 상부 기판상에 소자분리막을 형성하고, 게이트 전극 및 제1 도전형의 소오스/드레인 영역을 형성한 후, 전체구조 상부에 층간절연막을 형성하고, 전하저장전극 마스크를 사용하여 상기 층간절연막, 상부 기판 및 소정 두께의 매몰 절연막을 선택식각하여 트렌치를 형성하되, 인접부위의 소오스/드레인 영역 일부를 함께 식각한 다음, 전하저장전극용 전도막의 증착 및 전면식각 공정에 의해 상기 트렌치 측벽에 스페이서 형태로 잔류시키는 것을 특징으로 하는 전하저장전극 형성방법을 제공하고자 함.A device isolation film is formed on the upper substrate having a predetermined thickness of the lower substrate, the buried insulating film, and the upper substrate, a source electrode and a drain region of the gate electrode and the first conductivity type are formed, and then an interlayer insulating film is formed over the entire structure. A trench is formed by selectively etching the interlayer insulating film, the upper substrate, and the buried insulating film having a predetermined thickness using a charge storage electrode mask, and a portion of the source / drain regions of the adjacent portions are etched together. To provide a method for forming a charge storage electrode, characterized in that the remaining in the form of a spacer on the trench sidewalls by the deposition and surface etching process.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
반도체 장치 제조 공정 중 전하저장전극 형성 공정에 이용됨.Used in the process of forming the charge storage electrode in the semiconductor device manufacturing process.
Description
본 발명은 반도체 소자 제조 공정중 캐패시터의 용량을 확보하기 위한 전하저장전극 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a charge storage electrode for securing the capacity of a capacitor during a semiconductor device manufacturing process.
일반적으로, 디램(DRAM)을 비롯한 범용의 반도체 소자가 고집적화되어감에 따라 단위 셀당 전하저장전극이 형성될 면적이 감소되고있어, 전하저장전극을 3차원 형상으로 형성하여 표면적을 극대화시키므로써, 단위 셀당 필요시되는 전하저장용량을 확보하는 기술은 현재 많은 연구 및 개발중에 있다.In general, the area in which charge storage electrodes are formed per unit cell is decreasing as general-purpose semiconductor devices such as DRAMs are highly integrated, thereby maximizing the surface area by forming the charge storage electrodes in a three-dimensional shape. Technology to secure the required charge storage capacity per cell is currently under a lot of research and development.
도1A 내지 1C는 종래기술에 따른 반도체 장치의 전하저장전극 형성 공정 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views of a charge storage electrode forming process of a semiconductor device according to the prior art.
먼저, 도1A는 하부 기판(1)/매몰 산화막(2)/상부 기판(3)의 적층 구조로 형성된 SOI(Silicon On Insulator) 기판의 소정두께의 상기 상부 기판(3)을 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon) 공정에 의해 열산화하여 소자간 절연막인 소자분리막(4)을 형성하고, 게이트 산화막(5) 및 게이트 전극(6)을 형성한 후, 소오스/드레인(Source/Drain) 영역(7)을 형성한 다음, 전체구조 상부에 층간절연막(8)을 형성한 것을 도시한 것이다.First, FIG. 1A shows the
이때, 소자간 절연을 위한 소자분리막(4)은 소정 두께의 상부 기판(3)을 산화하여 형성하되, 상기 상부 기판(3) 하부의 매몰 산화막(2)의 계면에까지 이르지 않도록 한다.In this case, the
이는, 상기 소자분리막(4)이 하부의 매몰 산화막(2)의 계면에 이르지 않음으로써 기존의 벌크 실리콘 기판에서와 같이 기판 전압을 잡아줄 수 있어 소자의 안정성을 확보할 수 있다.This is because the
한편, 상기 소자분리막(4)은 소자분리용 마스크를 사용한 식각 공정에 의해 소정 두께의 상부기판(3)을 식각하여 트랜치를 형성한 후, 전체구조 상부에 소자분리용 산화막을 증착한 다음, 전면 에치백하여 상기 트랜치 내부에 상기 소자분리용 산화막을 잔류시켜 소자분리막(4)을 형성할 수 있다.On the other hand, the
이어서, 도1B는 전하저장전극 콘택홀 형성용 마스크를 사용하여 상기 층간절연막(8)을 선택식각하여 소정부위의 상부 기판(3)이 노출되는 전하저장전극 콘택홀을 형성하고, 전체구조 상부에 전하저장전극용 제1 폴리실리콘막(9) 및 희생 산화막(10)을 형성한 후, 전자저장전극 형성용 마스크를 사용한 식각 공정에 의해 상기 희생 산화막(10) 및 전하저장전극용 제1 폴리실리콘막(9)을 선택식각한 다음, 전체구조 상부에 전하저장전극용 제2 폴리실리콘막을 형성하고, 마스크없이 전면 식각하여 상기 전하저장전극용 제1 폴리실리콘막(9) 및 희생 산화막(10) 측벽에 전하저장전극용 제2 폴리실리콘막 스페이서(11) 형태로 잔류시켜 원통형 전하저장전극(9, 11)을 형성한 것을 도시한 것이다.Subsequently, in FIG. 1B, the
마지막으로, 도1C는 상기 희생 산화막(10)을 습식제거하고 난 후, 전체구조 상부에 유전막(12) 및 플래이트 전극용 폴리실리콘막(13)을 형성한 것을 도시한 것이다.Finally, FIG. 1C shows that the
상기와 같은 종래기술에 의해 원통형 전하저장전극을 형성함으로써, 제한된 면적에서 원통의 높이를 증가시켜 전하저장전극의 유효 표면적을 넓힘으로써, 전하저장전극의 용량을 증대시킬 수 있으나, 원통형의 전하저장전극의 형성을 위해 도전막 형성 공정을 두 차례에 걸쳐 진행해야 하므로, 전체적인 소자 제작 공정이 복잡하며, 유효 표면적 증대를 위해 원통형으로 제작함으로써 원통의 높이만큼 타 지역에 비해 단차가 커지는 등의 문제점이 있었다.By forming the cylindrical charge storage electrode according to the prior art as described above, by increasing the height of the cylinder in a limited area to increase the effective surface area of the charge storage electrode, the capacity of the charge storage electrode can be increased, but the cylindrical charge storage electrode Since the conductive film forming process has to be performed twice in order to form, the overall device fabrication process is complicated, and by manufacturing the cylinder to increase the effective surface area, there is a problem such that the step height becomes larger than other regions by the height of the cylinder. .
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 단차에 의한 페일을 제거함과 동시에 비교적 간단한 공정으로 제한된 면적에서 캐패시터의 유효 표면적을 극대화하여 전하저장전극의 용량을 증대시키기 위한 반도체 장치의 전하저장전극 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention removes the fail due to the step and at the same time, the charge storage electrode of the semiconductor device for increasing the capacity of the charge storage electrode by maximizing the effective surface area of the capacitor in a limited area in a relatively simple process. The purpose is to provide a formation method.
도1A 내지 1C는 종래기술에 따른 반도체 장치의 전하저장전극 형성 공정 단면도,1A to 1C are cross-sectional views of a charge storage electrode forming process of a semiconductor device according to the prior art;
도2A 및 2B는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 전하저장전극 형성 공정 단면도,2A and 2B are cross-sectional views of a process of forming a charge storage electrode of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
도3A 내지 도3D는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 전하저장전극 형성 공정 단면도,3A to 3D are cross-sectional views of a charge storage electrode forming process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention;
도4A 내지 도4D는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 전하저장전극 형성 공정 단면도,4A to 4D are cross-sectional views of a charge storage electrode forming process of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention;
도5A 및 도5B는 도3C 및 도4C의 포토리쏘그래피 공정시 발생한 오정렬(Misalign)에 따른 전하저장전극 모양의 변이를 도시한 단면도.5A and 5B are cross-sectional views showing variations in the shape of charge storage electrodes due to misalignment occurring during the photolithography process of FIGS. 3C and 4C.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21, 41, 61 : 하부 기판 22, 42, 62 : 매몰 산화막21, 41, 61:
23, 43, 63 : 상부 기판 24, 44, 64 : 산화방지막23, 43, 63:
25, 45, 65 : 게이트 산화막 26, 46, 66 : 게이트 전극25, 45, 65:
27, 47, 67 : 소오스/드레인 영역 28, 48, 68 : 층간절연막27, 47, 67: source / drain
29, 49, 69 : 전하저장전극용 폴리실리콘막29, 49, 69: polysilicon film for charge storage electrode
30, 50, 70 : 유전막30, 50, 70: dielectric film
31, 51, 71 : 플래이트 전극용 폴리실리콘막31, 51, 71: polysilicon film for plate electrodes
60, 80 : 포토레지스트 패턴60, 80: photoresist pattern
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하부 기판, 매몰 절연막, 상부 기판으로 형성된 반도체 기판의 소정두께의 상부기판상에 소자분리막을 형성하는 단계; 소정부위의 반도체 기판상에 게이트 전극 및 제1 도전형의 불순물을 갖는 소오스/드레인 영역을 차례로 형성하는 단계; 전체구조 상부에 층간 절연막을 형성하는 단계; 전하저장전극 형성용 마스크를 사용하여 상기 층간 절연막, 상부 기판 및 소정 두께의 매몰 절연막을 선택식각하여 트렌치를 형성하되, 인접부위의 상기 소오스/드레인 영역의 일부를 함께 식각하는 단계; 및 전체구조 상부에 전하저장전극용 전도막을 형성하고, 마스크없이 전면 식각하여 상기 트렌치 측벽에 스페이서 형태로 잔류시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming an isolation layer on the upper substrate of a predetermined thickness of the semiconductor substrate formed of the lower substrate, the buried insulating film, the upper substrate; Sequentially forming a source / drain region having a gate electrode and a first conductivity type impurity on a semiconductor substrate at a predetermined portion; Forming an interlayer insulating film over the entire structure; Forming a trench by selectively etching the interlayer insulating film, the upper substrate, and the buried insulating film having a predetermined thickness using a mask for forming a charge storage electrode, and etching a portion of the source / drain region in an adjacent region together; And forming a conductive film for the charge storage electrode on the entire structure, and etching the entire surface without a mask to remain on the trench sidewalls in the form of a spacer.
또한, 본 발명은 하부 기판, 매몰 절연막, 상부 기판으로 형성된 반도체 기판의 소정두께의 상부기판상에 소자분리막을 형성하는 단계; 소정부위의 반도체 기판상에 게이트 전극 및 제1 도전형의 불순물을 갖는 소오스/드레인 영역을 차례로 형성하는 단계; 전체구조 상부에 층간절연막을 형성하는 단계; 전하저장전극 형성용 마스크를 사용하여 상기 층간절연막, 상부 기판 및 소정 두께의 매몰 절연막을 선택식각하여 트렌치를 형성하되, 인접부위의 상기 소오스/드레인 영역의 일부를 함께 식각하는 단계; 및 전체구조 상부에 전하저장전극용 전도막을 형성하고, 전하저장전극 형성용 마스크를 사용한 식각 공정에 의해 상기 전하저장전극용 전도막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention includes forming an isolation layer on the upper substrate of a predetermined thickness of the semiconductor substrate formed of the lower substrate, the buried insulating film, the upper substrate; Sequentially forming a source / drain region having a gate electrode and a first conductivity type impurity on a semiconductor substrate at a predetermined portion; Forming an interlayer insulating film on the entire structure; Forming a trench by selectively etching the interlayer insulating film, the upper substrate, and the buried insulating film having a predetermined thickness using a mask for forming a charge storage electrode, and etching a portion of the source / drain region in an adjacent region together; And forming a conductive film for the charge storage electrode on the entire structure, and patterning the conductive film for the charge storage electrode by an etching process using a mask for forming the charge storage electrode.
또한, 본 발명은 하부 기판, 매몰 절연막, 상부 기판으로 형성된 반도체 기판의 소정두께의 상부기판상에 소자분리막을 형성하는 단계; 소정부위의 반도체 기판상에 게이트 전극 및 제1 도전형의 불순물을 갖는 소오스/드레인 영역을 차례로 형성하는 단계; 전체구조 상부에 층간절연막을 형성하는 단계; 전하저장전극 형성용 마스크를 사용하여 상기 층간절연막, 상부 기판 및 소정 두께의 매몰 절연막을 선택식각하여 트렌치를 형성하되, 인접부위의 상기 소오스/드레인 영역의 일부를 함께 식각하는 단계; 및 전체구조 상부에 전하저장전극용 전도막을 형성하고, 전하저장전극 형성용 마스크 보다 소정크기만큼 큰 마스크를 사용한 식각 공정에 의해 상기 전하저장전극용 전도막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention includes forming an isolation layer on the upper substrate of a predetermined thickness of the semiconductor substrate formed of the lower substrate, the buried insulating film, the upper substrate; Sequentially forming a source / drain region having a gate electrode and a first conductivity type impurity on a semiconductor substrate at a predetermined portion; Forming an interlayer insulating film on the entire structure; Forming a trench by selectively etching the interlayer insulating film, the upper substrate, and the buried insulating film having a predetermined thickness using a mask for forming a charge storage electrode, and etching a portion of the source / drain region in an adjacent region together; And forming a conductive film for the charge storage electrode on the entire structure, and patterning the conductive film for the charge storage electrode by an etching process using a mask larger than a mask for forming the charge storage electrode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도2A 및 도2B는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 전하저장전극 형성 공정 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views of a charge storage electrode forming process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도2A는 하부 기판(21)/매몰 산화막(22)/상부 기판(23)의 적층 구조로 형성된 SOI(Silicon On Insulator) 기판의 소정두께의 상기 상부 기판(23)을 열산화하여 소자간 절연막인 소자분리막(4)을 형성하고, 게이트 산화막(25) 및 게이트 전극(26)을 형성한 후, 소오스/드레인(Source/Drain) 영역(27)을 형성한 다음, 전체구조 상부에 층간절연막(28)을 형성한 것을 도시한 것이다.First, FIG. 2A illustrates thermal oxidation of the
이때, 소자간 절연을 위한 소자분리막(24)은 소정 두께의 상부 기판(23)을 산화하여 형성하되, 상기 상부 기판(23) 하부의 매몰 산화막(22)의 계면에까지 이르지 않도록 한다.In this case, the
이는, 상기 소자분리막(24)이 하부의 매몰 산화막(22)의 계면에 이르지 않음으로써 기존의 벌크 실리콘 기판에서와 같이 기판 전압을 잡아줄 수 있어 소자의 안정성을 확보할 수 있다.This is because the
한편, 상기 소자분리막(24)은 소자분리용 마스크를 사용한 식각 공정에 의해 소정 두께의 상부기판(23)을 식각하여 트랜치를 형성한 후, 전체구조 상부에 소자분리용 산화막을 증착한 다음, 전면 에치백하여 상기 트랜치 내부에 상기 소자분리용 산화막을 잔류시켜 소자분리막(24)을 형성할 수 있다.In the meantime, the
이어서, 도2B는 전하저장전극 형성용 마스크를 상기 층간절연막(28), 상부 기판(23) 및 소정두께의 매몰 산화막(22)을 선택식각하여 트렌치를 형성하되, 소정부위의 상기 소오스/드레인 영역(27)이 함께 식각되도록하여 이후에 형성될 전하저장전극용 폴리실리콘막(29)과 전기적으로 연결되도록한 후, 전체구조 상부에 약 30Å 내지 1000Å 정도 두께의 전하저장전극용 폴리실리콘막(29)을 형성한 후, 마스크없이 전면 식각하여 상기 상부 기판(23), 매몰 산화막(22) 및 층간절연막(28)의 측벽에 스페이서 형태로 잔류시킨 다음, 전체구조 상부에 유전막(30) 및 플래이트 전극용 폴리실리콘막(31)을 형성한 것을 도시한 것이다.Next, in FIG. 2B, a trench is formed by selectively etching the
이때, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(29) 대신 비정질실리콘막 및 금속막을 대신 사용할 수 있고, 상기 폴리실리콘막, 비정질실리콘막 및 금속막 중 적어도 2개 이상의 막이 적층된 막을 사용할 수 있다.In this case, an amorphous silicon film and a metal film may be used instead of the
또한, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(29), 비정질실리콘막 및 금속막 중 어느 한 막 또는 상기 폴리실리콘막, 비정질실리콘막 및 금속막 중 적어도 2개 이상의 막이 적층된 막 상부에 반구형 폴리실리콘막을 형성하여 유효 표면적을 극대화할 수 있다.In addition, any one of the
한편, 상기 트렌치 형성을 위한 식각 공정은 이후에 형성될 전하저장전극용 폴리실리콘막(29)과 하부 기판(21)과의 절연을 위해 약 20Å 내지 3000Å 정도 두께 이상의 매몰 산화막(22)을 잔류시킨다.In the etching process for forming the trench, the buried
그리고, 상기 트렌치 형성을 위한 식각 공정시 식각장벽막으로 사용되는 마스크는 전하저장전극 형성용 마스크 대신 소자의 특성 저하를 일으키지 않는한 최대한 크게 제작하여 사용하는 것이 전하저장전극의 표면적 확보에 유익하며, 상기와 같이 최대한 크게 제작된 마스크를 사용하여 트렌치 형성을 위한 식각 공정을 진행하게 될 경우 소정부위의 소오스/드레인 영역(27) 뿐만 아니라, 소정부위의 소자분리막(24)도 함께 식각된다.In addition, the mask used as an etch barrier during the etching process for forming the trench is advantageously manufactured and used as large as possible without causing deterioration of the device instead of the mask for forming the charge storage electrode. When the etching process for forming the trench is performed using the mask fabricated as large as described above, not only the source /
또한, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(29) 형성 공정 이전에 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(29)과 상기 소오스/드레인 영역(27) 및 상기 상부 기판(23)이 단락되지 않도록 소정부위의 상기 상부 기판(23)에 대해 불순물 도핑 공정을 진행하거나, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막으로부터 불순물이 확산되어 도핑이 가능하게 하여 주어 상기 소오스/드레인 영역과는 옴성접촉(Ohmic Contact)이 되면서도 상부 기판과는 정류접촉(Rectifying Contact)이 되도록 한다.In addition, a predetermined portion of the
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 원통형 구조의 전하저장전극 형성을 위하여 하나의 전도막을 사용함으로써, 공정을 단축할 수 있으며 종래기술에 따른 원통 높이만큼의 단차 발생을 제거할 수 있어 후속 공정이 용이하게 된다.The present invention made as described above can shorten the process by using a single conductive film to form the charge storage electrode of the cylindrical structure and can eliminate the generation of steps by the height of the cylinder according to the prior art, so that subsequent processes are easy. .
또한, 종래기술에 따른 원통형 전하저장전극 형성 공정시 사용된 희생 산화막 제거시 전하저장전극 하부의 층간절연막이 함께 제거되는 것을 방지할 수 있으며, 스페이서 형성용 전하저장전극용 제2 폴리실리콘막 형성시 전하저장전극용 제1 폴리실리콘막과 연결되지 않거나 공정중 박리되는 것을 방지할 수 있다.In addition, when the sacrificial oxide film used in the cylindrical charge storage electrode forming process according to the prior art is removed, it is possible to prevent the interlayer insulating layer under the charge storage electrode from being removed together, and when forming the second polysilicon film for the charge storage electrode for spacer formation. It may be prevented from being connected to the first polysilicon film for the charge storage electrode or peeling off during the process.
도3A 내지 도3D는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 전하저장전극 형성 공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views of a charge storage electrode forming process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
먼저, 도3A는 하부 기판(41)/매몰 산화막(42)/상부 기판(43)의 적층 구조로 형성된 SOI(Silicon On Insulator) 기판의 소정두께의 상기 상부 기판(43)을 열산화하여 소자간 절연막인 소자분리막(44)을 형성하고, 게이트 산화막(45) 및 게이트 전극(46)을 형성한 후, 소오스/드레인(Source/Drain) 영역(47)을 형성한 다음, 전체구조 상부에 층간절연막(48)을 형성한 것을 도시한 것이다.First, FIG. 3A thermally oxidizes the
이때, 소자간 절연을 위한 소자분리막(44)은 소정 두께의 상부 기판(43)을 산화하여 형성하되, 상기 상부 기판(43) 하부의 매몰 산화막(42)의 계면에까지 이르지 않도록 한다.In this case, the
이는, 상기 소자분리막(44)이 하부의 매몰 산화막(42)의 계면에 이르지 않음으로써 기존의 벌크 실리콘 기판에서와 같이 기판 전압을 잡아줄 수 있어 소자의 안정성을 확보할 수 있다.This is because the
한편, 상기 소자분리막(44)은 소자분리용 마스크를 사용한 식각 공정에 의해 소정 두께의 상부기판(43)을 식각하여 트랜치를 형성한 후, 전체구조 상부에 소자분리용 산화막을 증착한 다음, 전면 에치백하여 상기 트랜치 내부에 상기 소자분리용 산화막을 잔류시켜 소자분리막(44)을 형성할 수 있다.In the meantime, the
이어서, 도3B는 전하저장전극 형성용 마스크를 사용하여 상기 층간절연막(48), 상부 기판(43) 및 소정두께의 매몰 산화막(42)을 선택식각하여 트렌치를 형성하되, 소정부위의 상기 소오스/드레인 영역(47)이 함께 식각되도록하여 이후에 형성될 전하저장전극용 폴리실리콘막(49)과 전기적으로 연결되도록한 후, 전체구조 상부에 약 30Å 내지 1000Å 정도 두께의 전하저장전극용 폴리실리콘막(49)을 형성한 것을 도시한 것이다.3B, a trench is formed by selectively etching the
이때, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(49) 대신 비정질실리콘막 및 금속막을 대신 사용할 수 있고, 상기 폴리실리콘막, 비정질실리콘막 및 금속막 중 적어도 2개 이상의 막이 적층된 막을 사용할 수 있다.In this case, an amorphous silicon film and a metal film may be used instead of the
또한, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(49), 비정질실리콘막 및 금속막 중 어느 한 막 또는 상기 폴리실리콘막, 비정질실리콘막 및 금속막 중 적어도 2개 이상의 막이 적층된 막 상부에 반구형 폴리실리콘막을 형성하여 유효 표면적을 극대화할 수 있다.The
한편, 상기 트렌치 형성을 위한 식각 공정은 이후에 형성될 전하저장전극용 폴리실리콘막(49)과 하부 기판(41)과의 절연을 위해 약 20Å 내지 3000Å 정도 두께 이상의 매몰 산화막(42)을 잔류시킨다.Meanwhile, in the etching process for forming the trench, the buried
그리고, 상기 트렌치 형성을 위한 식각 공정시 식각장벽막으로 사용되는 마스크는 전하저장전극 형성용 마스크 대신 소자의 특성 저하를 일으키지 않는한 최대한 크게 제작하여 사용하는 것이 전하저장전극의 표면적 확보에 유익하며, 상기와 같이 최대한 크게 제작된 마스크를 사용하여 트렌치 형성을 위한 식각 공정을 진행하게 될 경우 소정부위의 소오스/드레인 영역(47) 뿐만 아니라, 소정부위의 소자분리막(44)도 함께 식각된다.In addition, the mask used as an etch barrier during the etching process for forming the trench is advantageously manufactured and used as large as possible without causing deterioration of the device instead of the mask for forming the charge storage electrode. When the etching process for forming the trench is performed by using the mask fabricated as large as described above, not only the source /
또한, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(449) 형성 공정 이전에 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(49)과 상기 소오스/드레인 영역(47) 및 상기 상부 기판(43)이 단락되지 않도록 소정부위의 상기 상부 기판(43)에 대해 불순물 도핑 공정을 진행하거나, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막으로부터 불순물이 확산되어 도핑이 가능하게 하여 주어 상기 소오스/드레인 영역과는 옴성접촉(Ohmic Contact)이 되면서도 상부 기판과는 정류접촉(Rectifying Contact)이 되도록 한다.In addition, a predetermined portion of the
계속해서, 도3C는 전체구조 상부에 포토레지스트를 도포하고, 전하저장전극 형성용 마스크를 사용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 포토레지스트 패턴(60)을 형성한 다음, 상기 포토레지스트 패턴(60)을 식각마스크로 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(49)을 식각하여 전하저장전극 패턴을 형성한 것을 도시한 것이다.Subsequently, in FIG. 3C, a photoresist is applied over the entire structure, a
마지막으로, 도3D는 상기 포토레지스트 패턴(60)을 제거한 다음, 전체구조 상부에 유전막(50) 및 플래이트 전극용 폴리실리콘막(51)을 형성한 것을 도시한 것이다.Finally, FIG. 3D shows that the
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 상기 일실시예에서 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 상기 일실시예에 비해 트랜치 바닥면의 면적 만큼의 전하저장전극의 유효 표면적을 확대할 수 있다.The present invention as described above can achieve the same effect in the above embodiment, it is possible to enlarge the effective surface area of the charge storage electrode as much as the area of the trench bottom surface than in the above embodiment.
도4A 내지 도4D는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 전하저장전극 형성 공정 단면도이다.4A to 4D are cross-sectional views of a charge storage electrode forming process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
먼저, 도4A는 하부 기판(61)/매몰 산화막(62)/상부 기판(63)의 적층 구조로 형성된 SOI(Silicon On Insulator) 기판의 소정두께의 상기 상부 기판(63)을 열산화하여 소자간 절연막인 소자분리막(64)을 형성하고, 게이트 산화막(65) 및 게이트 전극(66)을 형성한 후, 소오스/드레인(Source/Drain) 영역(67)을 형성한 다음, 전체구조 상부에 층간절연막(68)을 형성한 것을 도시한 것이다.First, FIG. 4A illustrates thermally oxidizing the
이때, 소자간 절연을 위한 소자분리막(64)은 소정 두께의 상부 기판(63)을 산화하여 형성하되, 상기 상부 기판(63) 하부의 매몰 산화막(62)의 계면에까지 이르지 않도록 한다.At this time, the
이는, 상기 소자분리막(64)이 하부의 매몰 산화막(62)의 계면에 이르지 않음으로써 기존의 벌크 실리콘 기판에서와 같이 기판 전압을 잡아줄 수 있어 소자의 안정성을 확보할 수 있다.Since the
한편, 상기 소자분리막(64)은 소자분리용 마스크를 사용한 식각 공정에 의해 소정 두께의 상부기판(63)을 식각하여 트랜치를 형성한 후, 전체구조 상부에 소자분리용 산화막을 증착한 다음, 전면 에치백하여 상기 트랜치 내부에 상기 소자분리용 산화막을 잔류시켜 소자분리막(64)을 형성할 수 있다.In the meantime, the
이어서, 도4B는 전하저장전극 형성용 마스크를 사용하여 상기 층간절연막(68), 상부 기판(63) 및 소정두께의 매몰 산화막(62)을 선택식각하여 트렌치를 형성하되, 소정부위의 상기 소오스/드레인 영역(67)이 함께 식각되도록하여 이후에 형성될 전하저장전극용 폴리실리콘막(69)과 전기적으로 연결되도록한 후, 전체구조 상부에 약 30Å 내지 1000Å 정도 두께의 전하저장전극용 폴리실리콘막(69)을 형성한 것을 도시한 것이다.Subsequently, in FIG. 4B, a trench is formed by selectively etching the
이때, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(69) 대신 비정질실리콘막 및 금속막을 대신 사용할 수 있고, 상기 폴리실리콘막, 비정질실리콘막 및 금속막 중 적어도 2개 이상의 막이 적층된 막을 사용할 수 있다.In this case, an amorphous silicon film and a metal film may be used instead of the
또한, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(69), 비정질실리콘막 및 금속막 중 어느 한 막 또는 상기 폴리실리콘막, 비정질실리콘막 및 금속막 중 적어도 2개 이상의 막이 적층된 막 상부에 반구형 폴리실리콘막을 형성하여 유효 표면적을 극대화할 수 있다.In addition, any one of the
한편, 상기 트렌치 형성을 위한 식각 공정은 이후에 형성될 전하저장전극용 폴리실리콘막(69)과 하부 기판(61)과의 절연을 위해 약 20Å 내지 3000Å 정도 두께 이상의 매몰 산화막(62)을 잔류시킨다.Meanwhile, in the etching process for forming the trench, the buried
그리고, 상기 트렌치 형성을 위한 식각 공정시 식각장벽막으로 사용되는 마스크는 전하저장전극 형성용 마스크 대신 소자의 특성 저하를 일으키지 않는한 최대한 크게 제작하여 사용하는 것이 전하저장전극의 표면적 확보에 유익하며, 상기와 같이 최대한 크게 제작된 마스크를 사용하여 트렌치 형성을 위한 식각 공정을 진행하게 될 경우 소정부위의 소오스/드레인 영역(67) 뿐만 아니라, 소정부위의 소자분리막(64)도 함께 식각된다.In addition, the mask used as an etch barrier during the etching process for forming the trench is advantageously manufactured and used as large as possible without causing deterioration of the device instead of the mask for forming the charge storage electrode. When the etching process for forming the trench is performed using the mask fabricated as large as described above, not only the source /
또한, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(69) 형성 공정 이전에 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(69)과 상기 소오스/드레인 영역(67) 및 상기 상부 기판(63)이 단락되지 않도록 소정부위의 상기 상부 기판(63)에 대해 불순물 도핑 공정을 진행하거나, 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막으로부터 불순물이 확산되어 도핑이 가능하게 하여 주어 상기 소오스/드레인 영역과는 옴성접촉(Ohmic Contact)이 되면서도 상부 기판과는 정류접촉(Rectifying Contact)이 되도록 한다.In addition, a predetermined portion of the
계속해서, 도4C는 전체구조 상부에 포토레지스트를 도포하고, 인접 소자에 영향을 주지 않는 범위내에서 전하저장전극 형성용 마스크보다 소정 크기만큼 크게 제작된 마스크를 사용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 포토레지스트 패턴(80)을 형성한 다음, 상기 포토레지스트 패턴(80)을 식각마스크로 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(69)을 식각하여 전하저장전극 패턴을 형성한 것을 도시한 것이다.Subsequently, FIG. 4C shows a photoresist by applying a photoresist over the entire structure and using a photolithography process using a mask fabricated by a predetermined size larger than a mask for forming a charge storage electrode within a range that does not affect adjacent devices. After the
마지막으로, 도4D는 상기 포토레지스트 패턴(80)을 제거한 다음, 전체구조 상부에 유전막(70) 및 플래이트 전극용 폴리실리콘막(71)을 형성한 것을 도시한 것이다.Finally, FIG. 4D shows that the
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 상기 일실시예 및 다른 실시예에서와 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 전하저장전극 패턴 형성을 위해 전하저장전극 마스크보다 소정크기 만큼 크게 제작된 마스크의 공정 여유도 만큼의 전하저장전극의 유효 표면적을 확대할 수 있다.The present invention made as described above can achieve the same effect as in the embodiment and the other embodiment, the charge of the process margin of the mask fabricated by a predetermined size larger than the charge storage electrode mask for forming the charge storage electrode pattern The effective surface area of the storage electrode can be enlarged.
도5A 및 도5B는 본 발명의 다른 실시예 및 또 다른 실시예의 도3C 및 도4C의 포토리쏘그래피 공정시 발생한 오정렬(Misalign)에 따른 전하저장전극 모양의 변이를 도시한 단면도를 도시한 것으로, 전하저장전극 패턴 형성을 위한 각각의 마스크를 사용한 포토리쏘그래피 공정시 발생한 오정렬로 인하여 변형된 포토레지스트 패턴(60a, 80a)을 식각마스크로하여 상기 전하저장전극용 폴리실리콘막(49, 69)을 식각하게 될 경우 전하저장전극 콘택홀 바닥면의 전하저장전극용 폴리실리콘막(49, 69)의 연결이 끊어지는 현상(도면 부호, A)이 발생한 것을 도시한 것이다.5A and 5B are cross-sectional views showing variations of the shape of the charge storage electrode according to misalignment occurring during the photolithography process of FIGS. 3C and 4C of another embodiment and another embodiment of the present invention. The polysilicon layers 49 and 69 for the charge storage electrodes are formed by using the
이때, 상기와 같이 변형된 포토레지스트 패턴(60a, 80a)에 의해 전하저장전극 패턴간의 단락이 발생하게 되더라도 각각의 전하저장전극 패턴은 트렌치된 측면을 따라 소오스/드레인 영역(47, 67)을 통해 상호 연결된다.At this time, even if a short circuit between the charge storage electrode patterns occurs due to the
또한, 오정렬의 정도가 전하저장전극 패턴간의 거리보다 크지 않을 경우에는 인접 전하저장전극 패턴간의 단락 현상은 발생하지 않는다.In addition, when the degree of misalignment is not larger than the distance between the charge storage electrode patterns, a short circuit phenomenon between adjacent charge storage electrode patterns does not occur.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 소정깊이의 반도체 기판을 식각하여 트렌치를 형성한 다음, 트렌치 측벽에 원통형 전하저장전극을 형성함으로써, 종래의 원통형 전하저장전극에 비해 원통 높이만큼의 단차를 제거할 수 있어 후속 공정을 용이하게 실행할 수 있으며, 종래의 원통형 전하저장전극 형성을 위한 전하저장전극용 전도막을 한 번만 사용하여 공정을 단순화할 수 있어 비용 절감 및 수율 향상을 기대할 수 있다.According to the present invention formed as described above, by forming a trench by etching a semiconductor substrate having a predetermined depth, and forming a cylindrical charge storage electrode on the sidewalls of the trench, the height difference of the cylinder can be eliminated as compared with the conventional cylindrical charge storage electrode. Subsequent processes can be easily executed, and the process can be simplified by using the conductive film for the charge storage electrode for forming the cylindrical charge storage electrode only once, so that the cost reduction and the yield improvement can be expected.
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KR1019970002646A KR100228344B1 (en) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | Method of forming storage electrode of semiconductor device |
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KR1019970002646A KR100228344B1 (en) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | Method of forming storage electrode of semiconductor device |
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---|---|---|---|---|
US6544831B2 (en) | 1999-08-30 | 2003-04-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
1997
- 1997-01-29 KR KR1019970002646A patent/KR100228344B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6544831B2 (en) | 1999-08-30 | 2003-04-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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