KR100230350B1 - A semiconductor device and the manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 반도체 장치는 반도체 기판의 표면 영역에 형성된 불순물 도핑 영역과, 상기 반도체 기판 상에 적어도 하나의 액티브 영역을 한정하는 필드 절연막과, 상기 필드 절연막 상부에 형성된 비트라인, 상기 비트라인을 절연하는 비트라인 절연막 및 커패시터를 포함하는 셀 어레이영역과, 상기 비트라인 절연막 상에 형성되고 상기 불순물 도핑 영역과 전기적으로 연결된 스토리지 전극과, 상기 스토리지 전극 상에 형성된 유전막 및 상기 유전막 상에 형성된 플레이트 전극으로 이루어진 상기 커패시터과, 상기 셀 어레이 영역과 인접하고 비트라인 절연막이 연장되어 형성되고 상기 셀 어레이 영역의 표면에 비해 단차진 주변회로 영역과, 상기 주변회로 영역 전부를 커버하면서 형성되어 상기 단차를 보상하고, 상기 주변 회로 영역과 인접한 플레이트 전극의 일부 영역을 덮는 제1절연막 패턴과, 상기 제1절연막 패턴 위 및 상기 셀 어레이 영역 상부에 형성된 평탄화된 제2절연막을 포함한다. 본 발명에 의하면 글로벌단차영역에 단차를 보상할 수 있을 정도의 두께를 갖는 제1절연막 패턴이 형성되어 평탄도를 향상시킬 수 있다.The semiconductor device of the present invention is to insulate an impurity doped region formed in a surface region of a semiconductor substrate, a field insulating film defining at least one active region on the semiconductor substrate, a bit line formed over the field insulating film, and the bit line. A cell array region including a bit line insulating layer and a capacitor, a storage electrode formed on the bit line insulating layer and electrically connected to the impurity doped region, a dielectric layer formed on the storage electrode and a plate electrode formed on the dielectric layer The capacitor and the bit line insulating layer are formed to extend adjacent to the cell array region, and are formed to cover the periphery of the peripheral circuit region and the entire periphery of the peripheral circuit region compared to the surface of the cell array region to compensate for the step. Play adjacent to the peripheral circuit area A first insulating film covering the pattern portion of the electrode and the agent, over the first insulating film pattern and a planarized second insulating film formed above the cell array region. According to the present invention, the first insulating film pattern having a thickness sufficient to compensate for the step difference may be formed in the global step area to improve flatness.
Description
제1(a)도 및 제1(b)도는 종래 기술의 평탄화공정의 일예를 나타내는 공정 순서단면도이고,1 (a) and 1 (b) are process sequence cross-sectional views showing an example of the planarization process of the prior art,
제2도는 종래기술의 평탄화공정의 다른 예로서 그 일단면형상을 나타내고,2 shows one end face shape as another example of the prior art planarization process,
제3(a)도 내지 제3(c)도는 본 발명에 의한 평탄화공정의 실시예 1이고,3 (a) to 3 (c) is a first embodiment of the planarization process according to the present invention,
제4(a)도 내지 제4(c)도는 본 발명에 의한 실시예 2이고,4 (a) to 4 (c) is a second embodiment according to the present invention,
제5(a)도 내지 제5(c)도는 본 발명의 평탄화공정의 실시예 3이다.5 (a) to 5 (c) are Example 3 of the planarization process of this invention.
본 발명은 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 단차가 큰 패턴간의 거리가 멀리 이격되어 있는 경우의 글로벌(global)단차가 평탄화된 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a flattened global step and a method of manufacturing the same when a distance between patterns having a large step is far apart.
반도체 장치, 특히 다이나믹 랜덤 엑세스 메모리(Dynamic Random Access Memory; 이하 DRAM이라 칭함) 장치는 하나의 트랜지스터(Transistor)와 하나의 커패시터(Capacitor)로 이루어진 셀(cell)들의 격자(matrix)모양으로 배열되어 정보(data)를 저장하는 역할을 수행하는 셀어레이(cell array)영역과, 상기 셀 어레이를 구동하는 각 셀에 정보를 저장하거나 전송하는 역할을 수행하는 주변회로 영역으로 이루어져 있다.Semiconductor devices, in particular dynamic random access memory (DRAM) devices, are arranged in a matrix form of cells composed of one transistor and one capacitor. and a cell array area for storing data, and a peripheral circuit area for storing or transmitting information in each cell driving the cell array.
최근, 반도체 장치의 초고집적화로 셀 어레이 영역과 주변회로 영역사이의 수직 단차가 커지고 있는데, 이에 따라 셀 면적이 축소되면서 축적할 수 있는 셀커패시턴스 용량을 증가시키기 위해 셀 커패시터를 스택(stack)형으로 형성하거나, 셀 커패시터의 스토리지 노드(storage node)를 높이는 기술 등이 개발되어 이용되고 있다. 이와 같이 반도체 장치의 집적도가 증가될수록 셀 어레이 영역내에 형성되는 패턴들의 단차는 계속적으로 커지게 되며, 그와 더불어 단차가 큰 패턴사이에 거리가 멀리 이격되어 있는 글로벌 단차의 효율적인 평탄화 방법이 후속의 금속 배선공정의 불량 모드(mode)를 방지하는데 중요하다.Recently, the vertical integration between the cell array region and the peripheral circuit region is increasing due to the ultra-high integration of semiconductor devices. As a result, the cell capacitors are stacked in order to increase the cell capacitance capacity that can be accumulated as the cell area is reduced. A technique for forming or increasing a storage node of a cell capacitor has been developed and used. As the degree of integration of the semiconductor device increases, the step of the patterns formed in the cell array region is continuously increased. In addition, an efficient planarization method of the global step, in which the distance between the patterns having the large step distance is far apart, is a subsequent metal. It is important to prevent bad modes of the wiring process.
월간 반도체 월드(Semiconductor world) 제11월호 1989, 페이지 11에 의하면 BPSG(Borophospho Silicate Glass)막을 리플로우(reflow)시키는 공정기술에 의한 평탄화 방법을 소개하고 있으며, 이 평탄화 공정순서 단면도를 제1도에 도시하고 있다.According to the monthly semiconductor world November 11, 1989, page 11, a planarization method using a process technology for reflowing BPSG (Borophospho Silicate Glass) film is introduced. It is shown.
먼저, 제1(a)도를 참조하여 보면 하지층(100)상에 패턴구조물(1)을 형성한 후, 그 상부에 BPSG막(2)을 침적 형성한 다음, 제1(b)도에서 처럼 900℃, 30∼50분 동안 고온도에서 열처리하여 리플로우 함으로써 단차가 거의 없는 평탄한 막 표면이 만들어짐을 보이고 있다. 즉, 상기 종래기술에서는 패턴 구조물간 거리가 멀리 이결되지 않은 경우에 그 평탄도가 BPSG막의 리플로우 기술에 의해서 양호하게 유지될 수 있음을 보여주고 있다.First, referring to FIG. 1 (a), after the pattern structure 1 is formed on the underlying layer 100, the BPSG film 2 is deposited on the top, and then, in FIG. As shown in FIG. 1, the film is reflowed by heat treatment at a high temperature of 900 ° C. for 30 to 50 minutes to form a flat film surface having almost no step. In other words, the prior art shows that the flatness can be well maintained by the reflow technique of the BPSG film when the distance between the pattern structures is not far apart.
또, 국내공개특허 제776호(공개번호 91-15046)에는 앞서 기술한 종래 공정방법과 동일한 기술, 즉 BPSG막을 형성하여 리플로우시키는 공정을 2회에 걸쳐 수행하여 패턴단차를 평탄화하는 방법이 소개되고 있으며, 상기 방법에 의한 단면형상이 제2도에 도시되어 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 776 (Publication No. 91-15046) introduces a method of flattening a pattern step by performing the same technique as that of the conventional process described above, that is, performing a process of forming and reflowing a BPSG film twice. The cross-sectional shape by this method is shown in FIG.
그러나, 제2도에서 보인 바와 같이 하지층(200) 위에 단차가 있는 패턴 구조물(21)사이의 간격이 멀리 이격되어 있는 글로벌 단차인 경우에서는 BPSG막(22)의 리플로우 기술을 반복하는 것만으로는 단차피복성(stepcoverage)을 양호하게 할 수 없을 뿐 아니라 우수한 평탄도를 얻기 어려운 단점이 있다. 그러므로 종래 기술에 의하면 상기한 문제로 인하여 후속의 금속배선형성공정시 단차 부위에 걸쳐서 그 상부에 형성되는 금속배선에 나칭(notching)현상, 또는 단선현상이 발생하게 되어 반도체 장치의 공정수율 및 전기적 특성을 열화시킨다.However, as shown in FIG. 2, in the case where the gap between the pattern structures 21 with steps on the base layer 200 is a global step that is far apart, only the reflow technique of the BPSG film 22 is repeated. Not only does not improve step coverage, but also has a disadvantage in that it is difficult to obtain excellent flatness. Therefore, according to the related art, in the subsequent metal wiring forming process, a notching phenomenon or a disconnection phenomenon occurs in the metal wiring formed over the stepped portion, and thus the process yield and the electrical characteristics of the semiconductor device. Deteriorates.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하여 글로벌한 단차 사이에 우수한 평탄도를 갖는 반도체 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a semiconductor device having excellent flatness between global steps.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 반도체 장치를 제조하는 데 적합한 제조방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a manufacturing method suitable for manufacturing the semiconductor device.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 장치는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 표면 영역에 형성된 불순물 도핑 영역과, 상기 반도체 기판 상에 적어도 하나의 액티브 영역을 한정하는 필드 절연막과, 상기 필드 절연막 상부에 형성된 비트라인, 상기 비트라인을 절연하는 비트라인 절연막 및 커패시터를 포함하는 셀 어레이 영역과, 상기 비트라인 절연막 상에 형성되고 상기 불순물 도핑 영역과 전기적으로 연결된 스토리지 전극과, 상기 스토리지 전극 상에 형성된 유전막 및 상기 유전막 상에 형성된 플레이트 전극으로 이루어진 상기 커패시터과, 상기 셀어레이 영역과 인접하고 비트라인 절연막이 연장되어 형성하고 상기 셀어레이 영역의 표면에 비해 단차진 주변회로 영역과, 상기 주변 회로 영역 전부를 커버하면서 형성되어 상기 단차를 보상하고, 상기 주변 회로 영역과 인접한 플레이트 전극의 일부 영역을 덮는 제1절연막 패턴과, 상기 제1절연막 패턴 위 및 상기 셀 어레이 영역 상부에 형성되고 평탄화된 제2절연막을 포함한다.In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate, an impurity doped region formed in a surface region of the semiconductor substrate, a field insulating film defining at least one active region on the semiconductor substrate, and the field insulating film. A cell array region including a bit line formed thereon, a bit line insulating layer and a capacitor for insulating the bit line, a storage electrode formed on the bit line insulating layer and electrically connected to the impurity doped region, and on the storage electrode The capacitor comprising a formed dielectric film and a plate electrode formed on the dielectric film, a peripheral circuit region adjacent to the cell array region and formed with an extended bit line insulating layer, and having a step difference compared to a surface of the cell array region, and the peripheral circuit region. The stage is formed while covering And a first insulating layer pattern covering a portion of the plate electrode adjacent to the peripheral circuit region and a second insulating layer formed on the first insulating layer pattern and on the cell array region and planarized.
상기 셀 어레이 영역은 상기 반도체 기판의 리세스 영역에 형성되어 있을 수 있다.The cell array region may be formed in a recess region of the semiconductor substrate.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 기판의 표면 부위에 형성된 불순물 도핑영역과, 상기 반도체 기판 상에 형성된 액티브 영역을 한정하는 필드 절연막과, 상기 필드 절연막 상부에 형성된 비트라인과, 상기 비트라인을 절연하는 비트라인 절연막과, 스토리지 전극과 상기 스토리지 전극 상에 형성된 유전막과 상기 유전막 상에 형성된 플레이트 전극으로 구성되고 상기 불순물 도핑 영역과 전기적으로 접속되고 상기 비트라인 절연막 상에 형성된 커패시터를 포함하는 셀 어레이 영역과, 상기 셀 어레이 영역의 주변부에 형성되고 상기 비트라인 절연막이 연장되어 형성된 주변회로 영역으로 구성된 반도체 장치의 제조방법에 있어서, 상기 주변회로 영역의 상기 비트라인 절연막 상에 상기 주변회로 영역의 대부분을 피복함과 동시에 상기 주변회로영역으로 연장된 상기 플레이트 전극의 일부를 피복하는 제1절연막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1절연막 패턴 및 상기 플레이트 전극 상에 제2절연막을 형성하는 단계와, 상기 제2절연막을 열처리하여 리플로우시킴으로써 제2절연막의 표면을 평탄화하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an impurity doped region formed on a surface portion of a semiconductor substrate, a field insulating film defining an active region formed on the semiconductor substrate, a bit line formed over the field insulating film, and the bit. A bit line insulating film for insulating a line, a storage electrode, a dielectric film formed on the storage electrode, and a plate electrode formed on the dielectric film, the capacitor being electrically connected to the impurity doped region and formed on the bit line insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a cell array region and a peripheral circuit region formed at a periphery of the cell array region and formed with the bit line insulating film extending, wherein the peripheral circuit region is formed on the bit line insulating film of the peripheral circuit region. While covering most of Forming a first insulating layer pattern covering a portion of the plate electrode extending to the peripheral circuit region, forming a second insulating layer on the first insulating pattern and the plate electrode, and forming the second insulating layer Heat treating and reflowing to planarize the surface of the second insulating film.
상기 셀 어레이 영역은 상기 반도체 기판의 리세스 영역에 형성할 수 있다.The cell array region may be formed in a recess region of the semiconductor substrate.
상기한 본 발명에 의하면 평탄화공정에 앞서 글로벌 단차 영역에 단차를 보상할 수 있을 정도의 두께를 갖는 절연막 패턴을 형성시켜 글로벌 단차를 해소함으로써 글로벌 단차로 인한 종래 평탄화 기술의 문제점인 단차피복성 및 평탄도를 해결할 수 있다.According to the present invention, prior to the planarization process, an insulating film pattern having a thickness sufficient to compensate for the step difference is formed in the global step area, thereby eliminating the global step, thereby providing step coverage and flatness, which is a problem of the conventional planarization technology due to the global step. Can solve the problem.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[실시예 1]Example 1
본 발명의 실시예 1의 공정순서단면도를 제3도에 도시하고 있으며, 상기 제3도중에서 먼저 제3(a)도를 참조하면 반도체 기판, 또는 n 또는 p형의 불순물 도핑 영역이 구비된 하지층, 또는 n, 또는 p형의 불순물 도핑 영역과 소자분리층이 구비된 하지층(300)상에 x1또는 x2거리간격으로 이격되어 절연막과 도전층의 조합으로 구성된 전극, 예컨대, 게이트전극, 또는 워드라인(Word Line) 또는 비트라인(Bit Line), 또는 메모리 소자인 경우 메모리 셀 등의 패턴구조물(31)들이 형성되어 있고, 상기 패턴구조물(31)과 하지층(300) 상부전면에 제1절연막(32)을 침적시킨다.3 is a cross-sectional view of a process sequence of Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 3 (a) first of FIG. 3, a semiconductor substrate or a substrate having an n or p-type impurity doped region is provided. An electrode composed of a combination of an insulating film and a conductive layer spaced apart at an interval of x 1 or x 2 on a base layer 300 including a layer or an n- or p-type impurity doped region and an isolation layer In the case of a word line, a bit line, or a memory device, pattern structures 31, such as memory cells, are formed on the upper surface of the pattern structure 31 and the base layer 300. The first insulating film 32 is deposited.
이때, 상기 제1절연막(32)은 전극패턴 구조물(31)을 구성하는 절연막과 식각선택비가 큰 절연물질을 사용하게 되며, 예컨대 불순물이 도입된 절연막인 BPSG막 등이 이용될 수 있다. 이 단계에서 상기 BPSG막이 사용될 경우 고온의 리플로우공정을 추가할 수도 있다. 그 다음, 상기 제1절연막(32)상에 감광막을 도포한 다음, 글로벌 단차영역(제3(c)도에 표시된 패턴구조물 상단의 최종 BPSG막 두께(t1)보다 적어도 3배 이상되는 x2영역)에 상기 감광막을 패터닝하여 적당한 감광막 패턴(33)을 형성시킨다. 이때 상기 패턴구조물(31)과 감광막패턴(33)의 엣지(edge)간격은 패턴구조물(31) 형상 및 크기, 최종 BPSG막(24)의 두께에 따라 적절하게 가변화하여 감광막 패턴(33)이 형성된다. 상기 하지층(300)은 또한 상기 워드라인 또는 비트라인 등의 단독 또는 조합층으로 구성되고 절연막으로 도포되어 있을 수 있다.In this case, the first insulating layer 32 may be formed of an insulating layer constituting the electrode pattern structure 31 and an insulating material having a large etching selectivity. For example, a BPSG layer, which is an insulating layer into which impurities are introduced, may be used. In this step, when the BPSG film is used, a high temperature reflow process may be added. Next, a photoresist is applied on the first insulating layer 32, and then x 2 which is at least three times greater than the final BPSG film thickness t 1 of the upper end of the pattern structure shown in FIG. 3 (c). The photoresist is patterned to form an appropriate photoresist pattern 33. At this time, the edge gap between the pattern structure 31 and the photoresist pattern 33 is appropriately varied according to the shape and size of the pattern structure 31 and the thickness of the final BPSG film 24 so that the photoresist pattern 33 Is formed. The base layer 300 may also be composed of a single layer or a combination layer such as the word line or the bit line, and may be coated with an insulating film.
이어서, 제3(b)도를 참조하여 보면 상기 감광막 패턴(33)을 이용하여 제1절연막(32)을 이방성, 또는 등방성 식각하게 되면 글로벌 단차영역에 패턴단차를 보상하는 제1절연막 패턴(32')이 형성된다. 그 다음 계속해서 상기 패턴구조물(31), 하지층(300) 및 제1절연막 패턴(32') 상부전면에 제2절연막(34)을 침적 형성시킨다. 이때 상기 제2절연막(34)은 고온에서 리플로우 가능한 물질로 이루어지며, 예컨대 BPSG막이 그 대표적인 경우이다.Subsequently, referring to FIG. 3B, when the first insulating layer 32 is anisotropically or isotropically etched using the photoresist pattern 33, the first insulating layer pattern 32 compensates the pattern difference in the global step area. ') Is formed. Subsequently, a second insulating layer 34 is deposited on the upper surface of the pattern structure 31, the base layer 300, and the first insulating layer pattern 32 ′. At this time, the second insulating layer 34 is made of a material that can be reflowed at a high temperature. For example, the BPSG film is a typical case.
그 다음, 제3(c)도를 참고하여 보면 상기 제2절연막(34)을 800℃∼900℃정도의 고온에서 리블로우 공정을 수행한 후의 상부 전면층이 소망하는 양호한 평탄도가 획득됨을 나타내고 있다.Next, referring to FIG. 3 (c), the upper front layer after the reblowing process of the second insulating film 34 at a high temperature of about 800 ° C. to 900 ° C. shows that desired good flatness is obtained. have.
[실시예 2]Example 2
DRAM소자의 집적도가 증대됨에 따라 각 메모리 셀의 점유면적 축소가 요구되면서 셀캐패시터가 상대적인 축적용량을 확보하기 위하여 스택형 커패시터 형성기술이 이용되고 있다. 본 실시예는 상기한 DRAM 소자의 패턴 구조물 단차를 평탄화하는 공정순서 단면도인 제4도와 같이 수행하여 이루어진다.As the integration of DRAM devices increases, the reduction of the occupied area of each memory cell is required, and a stacked capacitor forming technology is used to secure a relative storage capacity of a cell capacitor. The present embodiment is performed as shown in FIG. 4, which is a cross-sectional view of a process sequence for flattening the stepped pattern structure of the DRAM device.
먼저, 제4(a)도를 참조하면, 반도체 기판(400) 상에는 액티브 영역을 한정하는 필드 절연막(41)가 형성되어 있고, 상기 반도체 기판(400)의 표면 영역에는 불순물 도핑 영역(42,43), 예컨대 n 또는 p형의 불순물 도핑 영역이 형성되어 있다. 그리고, 상기 필드 절연막(41)의 상부에는 비트라인(44)가 형성되어 있고, 상기 비트라인은 비트라인 절연막(61)에 의하여 절연되어 있다. 특히, 집적도가 증가함에 따라 셀커패시턴스 값을 높이기 위해서 스토리지 노드(45)가 높아져 비트라인 (Bit Line)(44)이 상기 스토리지 노드(45) 아래에 오는 구조를 갖게 되어 집적도의 증가에 따라 패턴구조물의 단차는 더욱 커지게 됨을 알 수 있다. 이 도면에서 커패시터 유전막(46) 및 플레이트 전극(47)은 스택형 커패시터의 필수 구성요소가 되며 도면에서와 같은 형상을 갖게 된다.First, referring to FIG. 4A, a field insulating film 41 defining an active region is formed on a semiconductor substrate 400, and impurity doped regions 42 and 43 are formed in a surface region of the semiconductor substrate 400. For example, an impurity doped region of n or p type is formed. A bit line 44 is formed on the field insulating layer 41, and the bit line is insulated by the bit line insulating layer 61. In particular, as the density increases, the storage node 45 is increased in order to increase the cell capacitance value, so that the bit line 44 has a structure that comes under the storage node 45 so that the pattern structure increases as the density increases. It can be seen that the step becomes larger. In this figure, the capacitor dielectric layer 46 and the plate electrode 47 become an essential component of the stacked capacitor and have the same shape as in the figure.
제4(b)도를 참조하면 상기한 패턴구조물 상단에 제1절연막(48)을 글로벌 단차(제4(a)도의 t4)을 어느 정도 보상할 수 있는 두께 (t4±(0∼5000Å))로 침적형성된다. 이때 필요한 경우 상기 제1절연막(48)을 열처리공정에 의해 리플로우 시킬 수도 있다. 그 다음 상기 제1절연막(48)상에 감광막을 도포하여 셀어레이부(A)외의 주변부(B)를 덮도록 포토리소그라피(photolithography)기술로 감광막 패턴(49)을 형성한다. 이때, 상기 감광막 패턴(49)이 셀어레이의 주변부(B)로 신장되는 셀커패시터의 플레이전극(47) 일단에 걸쳐서 셀어레이 주변부(B)를 덮게할 수도 있다. 이렇게 되면, 후에 형성되는 제1절연막 패턴(제4(c)도의 48')이 상기 플레이트 전극(47)의 일부 영역과 중첩되게 형성된다.Referring to FIG. 4 (b), the thickness of the first insulating film 48 at the top of the pattern structure can compensate to some extent the global step (t 4 in FIG. 4 (a)) (t 4 ± (0 to 5000 kPa). It is deposited as)). At this time, if necessary, the first insulating film 48 may be reflowed by a heat treatment process. Then, a photoresist film is coated on the first insulating layer 48 to form a photoresist pattern 49 by photolithography to cover the peripheral portion B other than the cell array portion A. FIG. In this case, the photoresist pattern 49 may cover the cell array peripheral portion B over one end of the play electrode 47 of the cell capacitor extending to the peripheral portion B of the cell array. In this case, a first insulating film pattern (48 'in FIG. 4C) to be formed later is formed to overlap with a portion of the plate electrode 47.
그 다음, 제4(c)도를 참조하면 상기 감광막 패턴(49)을 에칭 마스크(etching mask)로 하여 제1절연막(48)을 에칭하여 상기 플레이트 전극(47)의 일부 영역과 중첩되게 제1절연막 패턴(48')을 형성한 다음, 상기 구조물 상부 전면에 제2절연막(40)을 3,000Å∼5000Å정도 두께로 침적형성한 후 고온 열처리의 리플로우 공정을 거치면 도면과 같은 양호한 평탄도를 얻게 된다.Next, referring to FIG. 4C, the first insulating layer 48 is etched using the photoresist pattern 49 as an etching mask to overlap a portion of the plate electrode 47. After the insulating film pattern 48 'is formed, the second insulating film 40 is deposited to a thickness of about 3,000 kPa to 5000 kPa on the entire upper surface of the structure, and then subjected to a high temperature heat treatment reflow process to obtain good flatness as shown in the drawing. do.
[실시예 3]Example 3
본 실시예는 제2실시예와 같은 DRAM소자에 관한 것이나, 글로벌단차의 평탄도를 더욱 우수하게 하기 위하여 셀 어레이부를 리세스(Recess)시킨 DRAM소자의 평탄화 방법을 나타내며 첨부도면 제5도에 그공정순서 단면도가 도시되어 있다.This embodiment relates to the DRAM device as in the second embodiment, but shows a planarization method of the DRAM device in which the cell array unit is recessed in order to further improve the flatness of the global step. The process sequence cross section is shown.
먼저, 제5(a)도를 참조하여 보면, 반도체 기판(500) 상에는 액티브영역을 한정하는 필드 절연막(51)가 형성되어 있고, 상기 반도체 기판(400)의 표면 영역에는 불순물 도핑 영역(52), 예컨대 n 또는 p형의 불순물 도핑 영역이 형성되어 있다. 그리고, 상기 필드 절연막(51)의 상부에는 비트라인(53)이 형성되어 있고, 상기 비트라인(53)은 비트라인 절연막(63)에 의하여 절연되어 있다.First, referring to FIG. 5A, a field insulating film 51 defining an active region is formed on a semiconductor substrate 500, and an impurity doped region 52 is formed in a surface region of the semiconductor substrate 400. For example, an n or p type impurity doped region is formed. A bit line 53 is formed on the field insulating layer 51, and the bit line 53 is insulated by the bit line insulating layer 63.
특히, 실시예 2에서는 셀 어레이부(a)의 반도체 기판(500)은 t3두께 만큼 리세스시킨 다음 비트라인(53)과 스토리지노드(54), 유전막(55) 및 플레이트노드(56)로 구성된 셀 커패시터를 차례로 형성하여 셀들을 완성한다.In particular, in the second embodiment, the semiconductor substrate 500 of the cell array unit a is recessed by a thickness of t 3 , and then the bit line 53, the storage node 54, the dielectric film 55, and the plate node 56 are formed. The formed cell capacitors are sequentially formed to complete the cells.
그 다음, 제5(b)도에서 처럼 상기 셀이 완성된 구조물상에 제1절연막(57)을 실시예 2의 절연막(48)두께보다 상기 리세스된 반도체 기판두께(t3) 만큼 얇게 침적하여 형성시킨다. 여기서 리세스된 반도체 기판 두께(t3)가 실시예 2의 절연막(48) 두께 이상일 경우는 제1절연막(57)의 침적형성 및 패터닝을 예외적으로 생략할 수 있다. 또한 이때 상기 제1절연막(57)을 고온 열처리하여 리플로우시킬 수도 있다.Subsequently, as shown in FIG. 5 (b), the first insulating film 57 is deposited thinly by the recessed semiconductor substrate thickness t 3 than the thickness of the insulating film 48 of Example 2 on the structure where the cell is completed. To form. If the recessed semiconductor substrate thickness t 3 is greater than or equal to the thickness of the insulating film 48 of the second embodiment, deposition and patterning of the first insulating film 57 may be omitted. In this case, the first insulating layer 57 may be reflowed by high temperature heat treatment.
그 다음 상기 제1절연막(57)상에 감광막을 도포하여 셀어레이부(A)이외의 주변부(B)를 덮도록 포토리소그라피 기술로 감광막 패턴(58)을 형성한다. 이때 상기 감광막 패턴(58)이 셀어레이의 주변부(B)로 신장되는 셀커패시터의 플레이트 전극(56) 일단에 걸쳐 셀어레이 주변부(B)를 덮게 만들 수도 있다. 이렇게 되면, 후에 형성되는 제1절연막 패턴(제5(c)도의 57')이 상기 플레이트 전극(56)의 일부 영역과 중첩되게 형성된다.Next, a photosensitive film is coated on the first insulating layer 57 to form a photosensitive film pattern 58 by photolithography to cover the peripheral portion B other than the cell array portion A. FIG. In this case, the photoresist layer pattern 58 may cover the cell array peripheral portion B over one end of the plate electrode 56 of the cell capacitor extending to the peripheral portion B of the cell array. In this case, a first insulating film pattern (57 ′ in FIG. 5C) to be formed later is formed to overlap a portion of the plate electrode 56.
그 다음, 제5(c)도를 참조하면, 상기 감광막 패턴(58)을 에칭 마스크(etching mask)로 하여 제1절연막(57)을 에칭하여 상기 플레이트 전극(56)의 일부 영역과 중첩되게 제1절연막 패턴(57')을 형성한 다음, 상기 구조물 상부 전면에 제2절연막(59)을 3,000Å∼5000Å정도 두께로 침적형성한 후 고온 열처리의 리플로우 공정을 거치면 도면과 같은 양호한 평탄도를 얻게 된다. 여기서 상기 제2, 실시예 3의 도면중 N+액티브 영역(52)은 전송게이트 트랜지스터의 소오스영역이 된다.Next, referring to FIG. 5C, the first insulating layer 57 is etched using the photoresist pattern 58 as an etching mask to overlap a portion of the plate electrode 56. After the insulating film pattern 57 'is formed, the second insulating film 59 is deposited to a thickness of about 3,000 kPa to 5000 kPa on the entire upper surface of the structure, and then subjected to a high temperature heat treatment reflow process to obtain good flatness as shown in the drawing. You get In the drawings of the second and third embodiments, N + active region 52 becomes a source region of the transfer gate transistor.
따라서 상기한 본 발명에 의하면 글로벌 단차 영역에 단차를 보상할 수 있을 정도의 두께를 갖는 절연막 패턴을 형성시켜 글로벌 단차를 해소함으로써 글로벌단차로 인한 평탄화기술의 종래 문제점인 단차피복성 및 평탄도를 해결하여 반도체장치의 공정수율 및 전기특성을 크게 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention solves the step coverage and the flatness, which is a conventional problem of the planarization technology due to the global step by forming an insulating film pattern having a thickness enough to compensate for the step in the global step area. Therefore, the process yield and the electrical characteristics of the semiconductor device can be greatly improved.
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