KR100304948B1 - Method for manufacturing semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래의 반도체 메모리장치 제조방법을 도시한 공정순서도.1 is a process flowchart showing a conventional method of manufacturing a semiconductor memory device.
제2도는 본 발명의 반도체 메모리장치 제조방법을 도시한 공정순서도.2 is a process flowchart showing a method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 반도체기판 2 : 게이트절연막1: semiconductor substrate 2: gate insulating film
3 : 게이트전극 S/D : 소오스 및 드레인영역3: gate electrode S / D: source and drain regions
4 : 평탄화층 5 : 식각저지층4: planarization layer 5: etch stop layer
6 : 스토리지노드 콘택 9 : 스토리지노드간 격리영역6: Storage node contact 9: Isolation area between storage nodes
13 : 제1도전층 14 : 제2도전층13: first conductive layer 14: second conductive layer
15 : CVD산화막 16 : 커패시터 유전체막15 CVD oxide film 16 capacitor dielectric film
17 : 커패시터 플레이트전극17: capacitor plate electrode
본 발명은 반도체 메모리장치 제조방법에 관한 것으로, 특히 이중구조의 커패시터 스토리지노드를 갖춘 반도체 메모리장치 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor memory device having a dual capacitor storage node.
제1도를 참조하여 종래의 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1, a conventional method of manufacturing a dynamic random access memory (DRAM) is as follows.
먼저, 제1(a)도에 도시된 바와 같이 반도체기판(1)상에 게이트절연막(2), 게이트전극(3), 소오스 및 드레인영역(S/D)으로 이루어진 셀트랜지스터를 형성한 후, 그 결과물 전면에 평탄화층(4)으로서, CVD(Chemical Vapor Deposition)산화막을 형성하고 이위에 질화막(5)을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, a cell transistor including a gate insulating film 2, a gate electrode 3, a source and a drain region S / D is formed on a semiconductor substrate 1, and then As a result, a CVD (Chemical Vapor Deposition) oxide film is formed as the planarization layer 4 on the entire surface, and the nitride film 5 is formed thereon.
이어서 제1(b)도에 도시된 바와 같이 상기 질화막(5) 및 평탄화층(4)을 선택적으로 식각하여 상기 셀트랜지스터의 소오스 또는 드레인영역을 노출시키는 스토리지노드 콘택(6)을 형성한 후, 상기 질화막(5)상부 및 상기 스토리지노드 콘택내에 스토리지노드 형성을 위한 제1도전층(7)으로서, 폴리실리콘층을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1 (b), the nitride film 5 and the planarization layer 4 are selectively etched to form a storage node contact 6 exposing the source or drain region of the cell transistor. As the first conductive layer 7 for forming a storage node on the nitride film 5 and in the storage node contact, a polysilicon layer is formed.
다음에 제1(c)도에 도시된 바와 같이 상기 결과물 전면에 산화막(8)을 형성한 후, 이를 사진식각공정에 의해 스토리지노드패턴으로 패터닝하여 스토리지노드 형성영역과 스토리지노드 격리영역(9)을 정의한 다음, 상기 산화막(8)을 마스크로 하여 상기 폴리실리콘층(7)을 식각한다.Next, as shown in FIG. 1 (c), an oxide film 8 is formed on the entire surface of the resultant and then patterned into a storage node pattern by a photolithography process to form the storage node forming region and the storage node isolation region 9. Next, the polysilicon layer 7 is etched using the oxide film 8 as a mask.
이어서 제1(d)도에 도시된 바와 같이 상기 결과물 전면에 스토리지노드 형성을 위한 제2도전층으로서, 폴리실리콘층을 형성한 후, 이를 에치백하여 상기 산화막(8)측벽에 도전층측벽(10)을 형성한 다음 상기 산화막을 습식식각을 이용하여 제거함으로서 제1도전층(7)과 제2도전층측벽(10)으로 이루어진 커패시터 스토리지노드를 형성한다. 이어서 상기 스토리지노드 전표면에 커패시터 유전체막(11)을 형성하고, 커패시터 유전체막(11) 전면에 커패시터 플레이트전극(12)을 형성함으로써 커패시터를 완성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1 (d), as a second conductive layer for forming a storage node on the entire surface of the resultant, a polysilicon layer is formed, and then etched back to form a conductive layer sidewall on the sidewall of the oxide film 8. 10) and then the oxide film is removed by wet etching to form a capacitor storage node including the first conductive layer 7 and the second conductive layer side wall 10. Subsequently, the capacitor dielectric layer 11 is formed on the entire surface of the storage node, and the capacitor plate electrode 12 is formed on the entire surface of the capacitor dielectric layer 11 to complete the capacitor.
상기 종래기술은 커패시터 용량을 증대시키는데 한계가 있다. 즉, DRAM셀의 크기가 작아짐에 따라 셀 커패시터가 차지하는 면적도 이에 비례하여 작아지는 만큼 메모리셀 동작이 이루어지기 위해서는 적은 면적에서도 충분한 커패시터 용량을 얻을 수 있어야 하는데 상술한 종래기술에 의해서는 커패시터 용량을 증대시키는데 한계가 따르게 된다.The prior art is limited in increasing capacitor capacity. In other words, as the size of the DRAM cell decreases, the area occupied by the cell capacitors also decreases in proportion to the size of the DRAM cell. Thus, in order for a memory cell operation to be performed, sufficient capacitor capacity must be obtained even in a small area. There is a limit to increasing.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 작은 면적내에서도 충분한 커패시터 용량을 얻는데 적당하도록 한 반도체 메모리장치 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor memory device that is suitable for obtaining sufficient capacitor capacity even in a small area.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 메모리장치 제조방법은 반도체기판상에 게이트절연막(2), 게이트전극(3), 소오스 및 드레인영역(S/D)으로 이루어진 트랜지스터를 형성하는 공정과, 상기 트랜지스터가 형성된 결과물 전면에 펑탄화층(4), 식각저지층(5), 제1도전층(13)을 차례로 형성하는 공정, 상기 제1도전층(13)과 식각저지층(5) 및 평탄화층(4)을 선택적으로 식각하여 상부에 경사부분(13A)을 가지는 스토리지노드 콘택(6)을 형성하는 공정, 상기 결과물 전면에 제2도전층(14)을 형성하는 공정, 상기 제2도전층(14) 및 제1도전층(13)을 선택적으로 식각하여 엣지영역이 경사진 스토리지노드패턴을 형성함과 동시에 스토리지노드간 격리영역(9)을 정의하는 공정, 상기 스토리지노드 콘택과 스토리지노드간 격리영역을 절연막으로 매몰시키는 공정, 상기 제1도전층이 일정두께 남도록 제2도전층(14) 및 제1도전층(13)을 선택적으로 식각하여 내부기둥(A)과 외부기둥(B)을 갖춘 커패시터 스토리지노드를 형성하는 공정, 상기 절연막(15)을 제거하는 공정, 상기 커패시터 스토리지노드 전표면에 커패시터 유전체막(16)을 형성하는 공정, 및 상기 커패시터 유전체막(16) 전면에 커패시터 플레이트전극(17)을 형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A semiconductor memory device manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a transistor comprising a gate insulating film (2), a gate electrode (3), a source and a drain region (S / D) on a semiconductor substrate; A process of forming a puncturing layer (4), an etch stop layer (5), and a first conductive layer (13) in order on the entire surface of the resultant formed transistor, the first conductive layer (13) and the etch stop layer (5) and planarization Selectively etching the layer 4 to form a storage node contact 6 having an inclined portion 13A thereon, forming a second conductive layer 14 on the entire surface of the resultant, the second conductive layer Selectively etching the 14 and first conductive layers 13 to form a storage node pattern having an inclined edge region, and defining an isolation region 9 between storage nodes, between the storage node contacts and the storage nodes. Embedding the isolation region with an insulating film; Selectively etching the second conductive layer 14 and the first conductive layer 13 so that the first conductive layer remains a predetermined thickness to form a capacitor storage node having an inner pillar A and an outer pillar B; Removing the insulating film 15, forming a capacitor dielectric film 16 on the entire surface of the capacitor storage node, and forming a capacitor plate electrode 17 over the capacitor dielectric film 16. It features.
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 반도체 메모리장치 제조방법을 공정순서에 따라 도시하였다.2 shows a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention according to the process sequence.
먼저, 제2(a)도에 도시된 바와 같이 반도체기판(1)상에 게이트절연막(2), 게이트전극(3), 소오스 및 드레인영역(S/D)으로 이루어진 셀트랜지스터를 형성한 후, 그 결과물 전면에 평탄화층(4)으로서, CVD(Chemical Vapor Deposition)산화막을 형성하고 이위에 식각저지층으로서 질화막(5)을 형성한다. 이어서 상기 질화막(5)상에 커패시터 스토리지노드 형성을 위한 제1도전층(13)으로서, 폴리실리콘층을 5000Å두께로 형성한다.First, as illustrated in FIG. 2A, a cell transistor including a gate insulating film 2, a gate electrode 3, a source, and a drain region S / D is formed on the semiconductor substrate 1. As a result, a CVD (Chemical Vapor Deposition) oxide film is formed as the planarization layer 4 on the entire surface, and the nitride film 5 is formed as an etch stop layer thereon. Subsequently, as the first conductive layer 13 for forming a capacitor storage node on the nitride film 5, a polysilicon layer is formed to a thickness of 5000 kPa.
다음에 제2(b)도에 도시된 바와 같이 상기 제1도전층1(4)과 질화막(5) 및 평탄화층(4)을 선택적으로 식각하여 상기 셀트랜지스터의 소오스 또는 드레인영역을 노출시키는 스토리지노드 콘택(6)을 형성하는바, 먼저 습식식각에 의해 상기 제1도전층(13) 상부에 경사부분(13A)을 형성한 후, 이어서 건식식각을 통해 제1도전층(13)의 나머지 부분 및 상기 질화막(5) 및 평탄화층(4)을 식각함으로써 스토리지노드 콘택(6)을 형성한다. 이어서 상기 결과물 전면에 스토리지노드 형성을 위한 제2도전층(14)으로서, 폴리실리콘층을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2 (b), the first conductive layer 1 (4), the nitride film 5, and the planarization layer 4 are selectively etched to expose the source or drain region of the cell transistor. The node contact 6 is formed. First, the inclined portion 13A is formed on the first conductive layer 13 by wet etching, and then the remaining portion of the first conductive layer 13 through dry etching. And forming the storage node contact 6 by etching the nitride film 5 and the planarization layer 4. Subsequently, a polysilicon layer is formed as a second conductive layer 14 for forming a storage node on the entire surface of the resultant.
다음에 제2(c)도에 도시된 바와 같이 사진식각공정에 의해 상기 제2도전층(14) 및 제1도전층(13)을 선택적으로 식각하여 커패시터 스토리지노드패턴을 형성함과 동시에 스토리지노드간 격리영역(9)을 정의한다. 이때, 먼저 상기 제2도전층(14) 및 제1도전층(13)상부를 습식식각에 의해 식각하여 스토리지노드 패턴 엣지부분에 경사영역(9A)을 형성한 후, 이어서 건식식각에 의해 제1도전층의 나머지를 식각함으로서 스토리지노드간 격리영역(9)을 형성한다. 이어서 상기 결과물 전면에 CVD산화막(15)을 형성한 후, 이를 에치백하여 스토리지노드 콘택영역(6)과 스토리지노드간 격리영역(9)을 산화막(15)에 의해 매몰시킨다.Next, as shown in FIG. 2 (c), the second conductive layer 14 and the first conductive layer 13 are selectively etched by a photolithography process to form a capacitor storage node pattern and at the same time a storage node. Liver isolation area 9 is defined. At this time, the second conductive layer 14 and the upper portion of the first conductive layer 13 are first etched by wet etching to form the inclined region 9A on the edge portion of the storage node pattern, and then the first by dry etching. By etching the rest of the conductive layer, an isolation region 9 between storage nodes is formed. Subsequently, after the CVD oxide film 15 is formed on the entire surface of the resultant material, the CVD oxide film 15 is etched back to bury the storage node contact region 6 and the isolation region 9 between the storage nodes with the oxide film 15.
이어서 제2(d)도에 도시된 바와 같이 상기 제2도전층(14)과 제1도전층(13)을 건식식각에 의해 선택적으로 식각하는바, 이때 스토리지노드 형성영역의 제1도전층(13)의 두께가 X만큼 남도록 식각을 행한다. 이어서 상기 남아 있는 CVD산화막(15)을 습식식각에 의해 제거함으로써 내부 스토리지노드기둥(A)와 외부 스토리지노드기둥(B)으로 이루어진 스토리지노드를 완성한다. 여기서, 상기 내부 스토리지노드기둥(A)의 두께는 스토리지노드 콘택 상부의 경사부분(13A)의 폭과 같게 되고, 외부 스토리지노드기둥(B)의 두께는 스토리지노드패턴 엣지부분의 경사영역(9A)의 폭과 같게 된다. 이어서 상기 스토리지노드 전표면에 커패시터 유전체막(16)을 형성하고, 커패시터 유전체막(16) 전면에 커패시터 플레이트전극(17)을 형성함으로써 커패시터를 완성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2D, the second conductive layer 14 and the first conductive layer 13 are selectively etched by dry etching. In this case, the first conductive layer of the storage node forming region ( The etching is carried out so that the thickness of 13) remains by X. Subsequently, the remaining CVD oxide film 15 is removed by wet etching, thereby completing a storage node including an internal storage node pillar A and an external storage node pillar B. Here, the thickness of the internal storage node pillar A is equal to the width of the inclined portion 13A on the upper portion of the storage node contact, and the thickness of the external storage node pillar B is the inclined region 9A of the edge portion of the storage node pattern. Is equal to the width of. Subsequently, the capacitor dielectric layer 16 is formed on the entire surface of the storage node, and the capacitor plate electrode 17 is formed on the entire surface of the capacitor dielectric layer 16 to complete the capacitor.
이상과 같이 종래의 커패시터 스토리지노드 구조가 외부 스토리지노드 기둥하나만으로 형상되는 것에 비하여 본 발명의 스토리지노드 구조는 내부 기둥 및 외부 기둥의 이중기둥으로 이루어지므로 셀커패시터 면적이 내부 스토리지노드 기둥의 면적만큼 증가하게 되어 셀커패시터 용량값이 커지게 된다. 따라서 본 발명의 커퍼시터 구조를 반도체 메모리장치에 적용할 경우 고집적화를 도모할 수 있게 된다.As described above, the structure of the storage node of the present invention is increased by the area of the inner storage node pillar since the structure of the storage node of the present invention is composed of the double pillar of the inner pillar and the outer pillar, whereas the conventional capacitor storage node structure is formed of only the outer storage node pillar. As a result, the cell capacitor capacity value is increased. Therefore, when the capacitor structure of the present invention is applied to a semiconductor memory device, high integration can be achieved.
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