KR100228351B1 - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 분야1. Fields to which the invention described in the claims belong
반도체 메모리소자 제조.Semiconductor memory device manufacturing.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
구동트랜지스터의 게이트로 사용하는 도전층으로 워드라인을 형성함으로써 구동 트랜지스터의 길이가 제한되어 충분한 셀비를 확보할 수 없는 문제를 해결하기 위함.This is to solve the problem of not being able to secure sufficient cell ratio because the length of the driving transistor is limited by forming a word line with a conductive layer used as a gate of the driving transistor.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
구동트랜지스터 게이트 형성용 도전층과 다른 도전층으로 워드라인을 구성함으로써 워드라인과 구동트랜지스터를 중첩시켜 충분한 셀비와 안정된 셀 특성을 확보함.By forming a word line with a conductive layer different from the conductive layer for forming the driving transistor gate, the word line and the driving transistor are overlapped to secure sufficient cell ratio and stable cell characteristics.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
반도체 메모리 소자의 제조에 이용됨.Used in the manufacture of semiconductor memory devices.
Description
본 발명은 반도체 메모리소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 셀면적을 증가시키지 않고 공정마진 확보 및 셀비(cell ratio) 증대가 가능하도록 발명된 SRAM(static random access memory)셀 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.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, and more particularly, to a structure of a static random access memory (SRAM) cell and a method of manufacturing the same, which are capable of securing a process margin and increasing a cell ratio without increasing a cell area. It is about.
제1도에 나타낸 바와 같이 종래의 SRAM 셀은 억세스 트랜지스터의 게이트로 사용하는 제1폴리실리콘층을 워드라인(18)으로 사용하는 구조를 가진다. 이러한 셀구조에 있어서, 구동트랜지스터(13)는 보통 워드라인(18)과 워드라인(18) 사이에 수직적인 형태로 형성하는데, 이는 구동 트랜지스터의 길이를 제한하며, 이에 따라 셀비가 한정되게 된다. 상기와 같은 레이아웃상의 문제점은 안정된 특성을 갖는 SRAM셀을 구현할 수 없으며, 특히 작은 셀면적을 갖는 SRAM에 있어서 이러한 문제는 더욱 심각하다는데 있다.As shown in FIG. 1, a conventional SRAM cell has a structure in which a first polysilicon layer used as a gate of an access transistor is used as a word line 18. As shown in FIG. In this cell structure, the driving transistor 13 is usually formed vertically between the word line 18 and the word line 18, which limits the length of the driving transistor, thereby limiting the cell ratio. The layout problem as described above is that it is impossible to implement an SRAM cell having a stable characteristic, and this problem is particularly serious in an SRAM having a small cell area.
결국 종래의 SRAM셀 면적에서 최대한의 셀비를 확보하기 위해서는 구동트랜지스터의 길이를 최대한 길게 형성하는 레이아웃을 채택해야 하는데, 이러한 레이아웃은 구동트랜지스터의 엔드커패시턴스등(capacitance)의 감소, 노드콘택 저항감소, 상기 엔드 커패시터부위와 워드라인간의 단락등의 문제를 유발하는등 다른 여러 가지 측면을 취약하게 만드는 요소를 작용한다.As a result, in order to secure the maximum cell ratio in the conventional SRAM cell area, it is necessary to adopt a layout that forms the length of the driving transistor as long as possible. Such layout reduces the end capacitance of the driving transistor, decreases node contact resistance, and the like. It is a factor that makes other aspects vulnerable, causing problems such as short-circuit between the end capacitor and the word line.
본 발명은 SRAM셀에 있어서 구동트랜지스터와 겹쳐지도록 워드라인을 형성함으로써 구동트랜지스터의 길이를 증가시켜 셀비를 증대시킬 수 있도록 하는 SRAM셀구조 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an SRAM cell structure and a method of manufacturing the same, in which a word line is formed to overlap a driving transistor in an SRAM cell, thereby increasing the cell ratio by increasing the length of the driving transistor.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 메모리장치는 제1도전층으로 이루어진 게이트를 갖춘 구동트랜지스터와; 상기 구동트랜지스터 상부의 소정영역에 상기 구동트랜지스터와 중첩되어 형성된 제2도전층으로 이루어진 제2워드라인과, 상기 제1워드라인과 콘택을 통해 접속되는 제1도전층으로 이루어진 제1워드라인으로 구성된 워드라인;을 포함하여 이루어진다.A semiconductor memory device of the present invention for achieving the above object comprises a drive transistor having a gate consisting of a first conductive layer; A second word line including a second conductive layer formed to overlap the driving transistor in a predetermined area above the driving transistor, and a first word line including a first conductive layer connected to the first word line through a contact; It comprises a word line.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 메모리장치 제조방법은 반도체 기판상에 제1도전층을 형성하는 단계와, 상기 제1도전층을 패터닝하여 제1워드라인 및 구동트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계, 기판 전면에 층간절연막을 형성하는 단계, 상기 층간절연막을 선택적으로 식각하여 상기 제1워드라인의 소정부분을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 기판 전면에 제2도전층을 형성하는 단계, 및 상기 제2도전층을 패터닝하여 상기 콘택홀을 통해 제1워드라인과 접속되는 제2워드라인을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.In accordance with another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor memory device includes forming a first conductive layer on a semiconductor substrate, and patterning the first conductive layer to form a gate of a first word line and a driving transistor. Forming an interlayer insulating film over the entire surface of the substrate, selectively etching the interlayer insulating film to form a contact hole exposing a predetermined portion of the first word line, forming a second conductive layer over the entire surface of the substrate, and Patterning the second conductive layer to form a second word line connected to the first word line through the contact hole.
제1도는 종래의 SRAM셀 레이아웃.1 is a conventional SRAM cell layout.
제2도는 본 발명에 의한 SRAM셀 레이아웃.2 is a SRAM cell layout according to the present invention.
제3(a)도 내지 제3(e)도는 본 발명에 의한 SRAM셀 제조방법을 도시한 공정순서도.3 (a) to 3 (e) are process flowcharts showing the SRAM cell manufacturing method according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 게이트산화막 2 : 실리콘 기판1 gate oxide film 2 silicon substrate
3 : 필드산화막 3a : 구동트랜지스터 게이트3: field oxide film 3a: driving transistor gate
3b : 워드라인 4 : 스페이서3b: wordline 4: spacer
5 : 층간절연막 6 : 포토레지스트 패턴5: interlayer insulating film 6: photoresist pattern
7 : 콘택홀 8 : 폴리사이드층7: contact hole 8: polyside layer
8a : 워드라인8a: wordline
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
제2도에 본 발명에 의한 SRAM셀 레이아웃을 나타내었다.2 shows an SRAM cell layout according to the present invention.
본 발명에 의한 SRAM셀에 있어서, 제1도전층인 폴리실리콘층으로 이루어진 워드라인(3b)과 제2도전층인 폴리사이드층으로 이루어진 워드라인(8a)이 콘택(7)을 통해 서로 연결되어 SRAM셀의 워드라인을 구성하는바, 제2도전층인 폴리사이드층으로 이루어진 워드라인(8a) 부분은 구동트랜지스터(3a) 엣지부분의 상부에 겹쳐지도록 형성되어 있다.In the SRAM cell according to the present invention, a word line 3b made of a polysilicon layer as a first conductive layer and a word line 8a made of a polyside layer as a second conductive layer are connected to each other through a contact 7. The word line of the SRAM cell constitutes a word line, and the portion of the word line 8a made of the polyside layer as the second conductive layer is formed so as to overlap the upper portion of the edge portion of the driving transistor 3a.
즉, 종래에도 워드라인을 구동트랜지스터 게이트를 형성하는 제1도전층으로 같이 형성함으로써 워드라인과 구동트랜지스터가 동일 평면에 형성되어 서로 겹쳐질 수 없었으나, 상기한 바와 같이 본 발명의 경우에는 구동트랜지스터 엣지부분의 워드라인은 구동트랜지스터를 형성하는 제1도전층이 아닌 제2도전층으로 형성함으로써 구동트랜지스터 상부에 겹쳐지도록 형성할 수 있게 된다.That is, since the word line and the driving transistor are formed on the same plane and cannot overlap each other by forming the word lines together as the first conductive layer forming the driving transistor gate, in the case of the present invention, as described above, the driving transistor The word line of the edge portion may be formed to overlap the upper portion of the driving transistor by forming the second conductive layer instead of the first conductive layer forming the driving transistor.
따라서 구동트랜지스터 엣지부와 워드라인의 단락 문제를 해결할 수 있으며, 구동트랜지스터의 길이를 증가시킬 수 있어 셀비를 증대시킬 수 있다. 또한, 구동트랜지스터를 엔드커패시터가 형성되는 방향으로 평행이동하여 형성할 수 있으므로 충분한 노드콘택을 확보하여 노드콘택 저항을 낮출 수 있다. 그리고 노즈콘택에 형성되는 제3도전층과 억세스 트랜지스터 게이트간의 마진과 구동트랜지스터 엔드 커패시터 마진을 증대시킬 수 있으므로 안정된 셀 특성을 확보할 수 있게 된다.Accordingly, the shorting problem between the driving transistor edge portion and the word line can be solved, and the length of the driving transistor can be increased, thereby increasing the cell ratio. In addition, since the driving transistor can be formed by moving in parallel in the direction in which the end capacitor is formed, it is possible to secure a sufficient node contact to lower the node contact resistance. In addition, since the margin between the third conductive layer and the access transistor gate formed in the nose contact and the driving transistor end capacitor margin can be increased, stable cell characteristics can be secured.
제3(a)도 내지 제3(e)도를 참조하여 본 발명에 의한 SRAM셀 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 제3(a)도 내지 제3(e)도는 제2도의 A-A'선에 따른 단면구조를 나타낸 것이다.Referring to FIGS. 3 (a) to 3 (e), the SRAM cell manufacturing method according to the present invention will be described as follows. 3 (a) to 3 (e) show the cross-sectional structure along the line AA ′ of FIG. 2.
먼저, 제3(a)도와 같이 필드산화막(3)에 의해 활성영역과 소자분리영역으로 구분된 반도체기판(100)상에 게이트산화막(1)을 형성하고, 기판전면에 제1도전층으로서, 폴리실리콘층(3)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3 (a), a gate oxide film 1 is formed on a semiconductor substrate 100 divided into an active region and an element isolation region by a field oxide film 3, and as a first conductive layer on the front surface of the substrate, The polysilicon layer 3 is formed.
이어서 제3(b)도와 같이 상기 폴리실리콘층(3a,3b)을 패터닝하여 억세스 트랜지스터의 게이트 및 워드라인(3b)과 구동트랜지스터의 게이트(3a)를 형성하고, 이 게이트들 측면에 스페이서(4)를 형성한 후, 소오스 및 드레인영역 형성을 위한 이온주입을 실시한다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (b), the polysilicon layers 3a and 3b are patterned to form gates and word lines 3b of the access transistors and gates 3a of the driving transistors. ), And ion implantation is performed to form the source and drain regions.
다음에 제3(c)도와 같이 기판 전면에 충간절연막(5)으로서, 예컨대 산화막을 형성한 후, 상기 산화막상에 콘택영역(7) 형성을 위한 소정의 포토레지스트패턴(6)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 3C, an oxide film is formed on the entire surface of the substrate, for example, and then a predetermined photoresist pattern 6 for forming the contact region 7 is formed on the oxide film.
다음에 제3(d)도와 같이 상기 포토레지스트패턴(6)을 마스크로 하여 상기 산화막(5)을 식각하여 상기 워드라인(3b)을 노출시키는 콘택홀(7)을 형성한 후, 그 전면에 제2도전층(8)으로서, 예컨대 폴리실리콘과 텅스텐실리사이드로 이루어진 폴리사이드층을 형성한다.Next, as shown in FIG. 3 (d), the oxide layer 5 is etched using the photoresist pattern 6 as a mask to form a contact hole 7 exposing the word line 3b, and then over the entire surface thereof. As the second conductive layer 8, for example, a polyside layer made of polysilicon and tungsten silicide is formed.
이어서 제3(e)도와 같이 상기 폴리사이드층(8)을 패터닝하여 상기 콘택홀(7)을 통해 억세스 트랜지스터영역의 워드라인(3b)과 접속되는 구동트랜시스터 엣지부위의 워드라인(8a)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (e), the polyside layer 8 is patterned, so that the word line 8a of the driving transistor edge portion connected to the word line 3b of the access transistor region through the contact hole 7 is formed. Form.
상기한 바와 같이 구동트랜지스터 엣지부에 형성되는 워드라인(8a)을 구동트랜지스터를 구성하는 제1도전층이 아닌 제2도전층인 폴리사이드층으로 형성함으로써 워드라인을 구동트랜지스터 상부에 겹쳐지게 형성할 수 있게 된다. 이에 따라 구동트랜지스터의 길이를 충분히 늘일 수 있어 원하는 셀비를 확보할 수 있게 된다.As described above, the word line 8a formed at the edge of the driving transistor is formed of a polyside layer, which is a second conductive layer instead of the first conductive layer constituting the driving transistor, so that the word line is formed to overlap the upper portion of the driving transistor. It becomes possible. As a result, the length of the driving transistor can be sufficiently increased to secure a desired cell ratio.
또한, 상기 제1도전층인 폴리실리콘으로 이루어진 워드라인(3b)과 제2도전층인 폴리사이드로 이루어진 워드라인(8a)을 서로 접속시키는 콘택홀(7)은 기존의 제2도전층 콘택형성용 마스크, 즉 비트라인 콘택 및 Vss콘택 형성용 마스크를 사용하여 셀내에 형성하는 것으로 별도의 마스크 공정을 필요로 하지 않으므로 공정수를 증가시키고 공정을 복잡하게 하는 일은 없다.In addition, a contact hole 7 connecting the word line 3b made of polysilicon, which is the first conductive layer, and the word line 8a made of polyside, which is the second conductive layer, are connected to each other. It is formed in the cell by using a mask for forming a bit line contact and a Vss contact, so that a separate mask process is not required. Therefore, the number of processes is not increased and the process is not complicated.
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 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.
본 발명의 의하면, SRAM셀에 있어서 구동트랜지스터의 길이를 셀면적을 변화시키지 않으면서 충분히 늘일 수 있어 원하는 셀비를 확보할 수 있으며, 구동트랜지스터를 엔드커패시터가 형성되는 방향으로 평행이동하여 형성할 수 있으므로 충분한 노드콘택을 확보하여 노드콘택 저항을 낮출 수 있다. 그리고 노드콘택에 형성되는 제3도전층과 억세스 트랜지스터 게이트간의 마진과 구동트랜지스터 엔드 커패시터 마진을 증대시킬 수 있으므로 안정된 셀 특성을 확보할 수 있게 된다.According to the present invention, the length of the driving transistor in the SRAM cell can be lengthened sufficiently without changing the cell area to secure a desired cell ratio, and the driving transistor can be formed by moving in parallel in the direction in which the end capacitor is formed. By securing sufficient node contact, the node contact resistance can be lowered. In addition, since the margin between the third conductive layer and the access transistor gate formed in the node contact and the driving transistor end capacitor margin can be increased, stable cell characteristics can be secured.
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