KR100479823B1 - Decoupling capacitor of semiconductor device and forming method thereof - Google Patents

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KR100479823B1 KR10-2002-0042459A KR20020042459A KR100479823B1 KR 100479823 B1 KR100479823 B1 KR 100479823B1 KR 20020042459 A KR20020042459 A KR 20020042459A KR 100479823 B1 KR100479823 B1 KR 100479823B1
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Abstract

본 발명은 반도체소자의 디커플링 캐패시터 및 그 형성방법에 관한 것으로, NMOS 트랜지스터를 이용하여 DRAM 내부 전압을 저장하는 디커플링 캐패시터 형성한 후 상기 NMOS 트랜지스터를 구성하는 게이트전극 상부의 마스크절연막패턴을 소정 두께 제거하여 트렌치를 형성한 후 도전층을 매립하여 랜딩플러그를 형성하고, 상기 랜딩플러그에 Vss를 연결하여 별도의 추가 공정 없이 디커플링 캐패시터의 정전용량을 증가시킴으로써 셀 효율을 향상시키고, 그에 따른 소자의 동작 특성 및 고집적화를 향상시킬 수 있는 기술이다. The present invention relates to a decoupling capacitor of a semiconductor device and a method of forming the same. The present invention provides a decoupling capacitor for storing DRAM internal voltages using an NMOS transistor, and then removes a predetermined thickness of a mask insulating film pattern on the gate electrode of the NMOS transistor. After the trench is formed, the conductive layer is embedded to form a landing plug, and Vss is connected to the landing plug to increase the capacitance of the decoupling capacitor without any additional process, thereby improving cell efficiency, and thus operating characteristics of the device and It is a technology that can improve high integration.

Description

반도체소자의 디커플링 캐패시터 및 그 형성방법{Decoupling capacitor of semiconductor device and forming method thereof}Decoupling capacitor of semiconductor device and forming method

본 발명은 반도체소자의 디커플링 캐패시터 및 그 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 NMOS 트랜지스터로 정전용량이 향상된 디커플링 캐패시터를 형성하여 DRAM의 전기적 동작 특성을 확보할 수 있는 반도체소자의 디커플링 캐패시터 및 그 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a decoupling capacitor of a semiconductor device and a method of forming the same. More specifically, a decoupling capacitor of a semiconductor device capable of securing electrical operation characteristics of a DRAM by forming a decoupling capacitor having improved capacitance from an NMOS transistor and a method of forming the same. It is about.

DRAM은 내부 전압(internal voltage)을 내부에서 생성하여 동작 시 사용하는 특징이 있다. DRAM is characterized by generating an internal voltage (internal voltage) to use in operation.

상기 내부 전압이 DRAM 동작 중에 사용되어 전류 소모가 많을 경우 레벨(level)이 불안정하게 된다. 이를 방지하기 위하여 NMOS 트랜지스터 형태의 디커플링 캐패시터(decoupling capacitor)를 이용하여 전하 소오스(source)를 충분히 보관하는 방법이 사용된다. When the internal voltage is used during DRAM operation and current consumption is high, the level becomes unstable. To prevent this, a method of sufficiently storing a charge source using a decoupling capacitor in the form of an NMOS transistor is used.

그러나 DRAM 소자가 고집적화 및 고속화되어 갈수록 짧은 시간에 많은 빈도로 많은 전류를 소모해야 하는 상황에 직면하였다. However, as DRAM devices become more integrated and higher in speed, they face a situation in which a large amount of current must be consumed in a short time.

따라서 DRAM 소자의 주변회로영역에는 상기 내부 전압을 충분히 보관할 수 있는 디커플링 캐패시터가 형성되고 있다. Therefore, a decoupling capacitor is formed in the peripheral circuit region of the DRAM device to sufficiently store the internal voltage.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 종래기술에 대하여 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in the prior art.

도 1 은 일반적인 DDR DRAM(double data rate dynamic random access memory)의 주변회로부를 도시한 개략도로서, DRAM 동작을 위한 구동회로부(11)보다 Vpp 동작 전압 및 Vcc 구동전압을 위한 디커플링 캐패시터(13, 15)가 더 넓은 영역을 차지하고 있다는 것을 알 수 있다. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a peripheral circuit portion of a general DDR double data rate dynamic random access memory (DRAM), and includes decoupling capacitors 13 and 15 for a Vpp operating voltage and a Vcc driving voltage than a driving circuit portion 11 for DRAM operation. It can be seen that occupies a wider area.

도 2a 및 도 2b 는 종래기술에 따른 디커플링 캐패시터의 평면도 및 단면도이고, 도 2c 는 종래기술에 의해 형성된 디커플링 캐패시터의 회로도로서, 반도체기판(21) 상부에 게이트절연막(23), 게이트전극(24) 및 마스크절연막패턴(25)의 적층구조 측벽에 제1절연막 스페이서(26) 및 제2절연막 스페이서(27)가 구비되어 있으며, 상기 게이트전극(24) 양측 반도체기판(21)에 소오스/드레인영역(22)이 구비되어 형성된 NMOS 트랜지스터 구조의 디커플링 캐패시터를 도시한다. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of a decoupling capacitor according to the prior art, and FIG. 2C is a circuit diagram of a decoupling capacitor formed by the prior art, and includes a gate insulating film 23 and a gate electrode 24 on the semiconductor substrate 21. And a first insulating layer spacer 26 and a second insulating layer spacer 27 on sidewalls of the stacked structure of the mask insulating layer pattern 25 and source / drain regions on the semiconductor substrate 21 on both sides of the gate electrode 24. 22 shows a decoupling capacitor of an NMOS transistor structure provided.

이때, 상기 구조는 게이트전극(24)의 가장자리에는 파워(Vpower)를 연결하기 위한 콘택플러그(29)가 구비되고, 소오스/드레인영역(22)에는 Vss 에 연결하기 위한 콘택플러그(29)가 구비되어 있으며, 한개의 캐패시터를 이룬다. In this structure, a contact plug 29 for connecting power (Vpower) is provided at the edge of the gate electrode 24, and a contact plug 29 for connecting to Vss is provided at the source / drain region 22. It consists of one capacitor.

그러나 상기한 바와 같이 종래기술에 따른 반도체소자의 디커플링 캐패시터 및 그 형성방법은, DRAM 소자의 주변회로영역에 내부 전압을 충분히 보관할 수 있는 디커플링 캐패시터를 형성하고 있으나, 반도체소자가 고속화되어 감에 따라 제한된 면적 내에서 고속 소자의 요구에 따른 노이즈 마진(noise margin)을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다. However, as described above, the decoupling capacitor and the method of forming the semiconductor device according to the prior art form a decoupling capacitor capable of sufficiently storing the internal voltage in the peripheral circuit region of the DRAM device, but as the semiconductor device becomes faster, it is limited. There is a problem that it is difficult to secure a noise margin due to the demand of a high speed device within an area.

본 명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, NMOS 트랜지스터로 디커플링 캐패시터를 형성한 후 상기 NMOS 트랜지스터를 구성하는 DRAM 내부 전압을 저장하는 디커플링 캐패시터 형성 시 NMOS 트랜지스터를 이용하여 제1디커플링 캐패시터를 형성한 후, 상기 NMOS 트랜지스터를 구성하는 게이트전극 상에 적층되어 있는 마스크절연막패턴에 랜딩플러그를 형성하여 상기 제1디커플링 캐패시터에 병렬로 연결되는 제2디커플링 캐패시터를 형성함으로써 면적의 증가없이 충분한 내부 전압을 저장할 수 있는 디커플링 캐패시터를 형성하여 DRAM의 DC 바이어스 레벨을 안정시키는 반도체소자의 디커플링 캐패시터 및 그 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems of the prior art, the first decoupling capacitor is formed by using the NMOS transistor when the decoupling capacitor is formed after the decoupling capacitor is formed of the NMOS transistor and stores the internal voltage of the DRAM constituting the NMOS transistor. After that, a landing plug is formed on a mask insulating film pattern stacked on the gate electrode of the NMOS transistor to form a second decoupling capacitor connected in parallel to the first decoupling capacitor, thereby storing sufficient internal voltage without increasing the area. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a decoupling capacitor of a semiconductor device and a method of forming the decoupling capacitor to stabilize the DC bias level of a DRAM.

이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자의 디커플링 캐패시터는, Decoupling capacitor of the semiconductor device according to the present invention for achieving the above object,

반도체기판 상부에 캐패시터의 유전체막으로 사용되는 게이트절연막과, 상기 게이트절연막 상부에 마스크절연막패턴이 적층되어 있는 게이트전극을 구비하여 이루어지는 제1디커플링 캐패시터와,A first decoupling capacitor comprising a gate insulating film used as a dielectric film of a capacitor on a semiconductor substrate, a gate electrode on which a mask insulating film pattern is stacked on the gate insulating film;

상기 게이트전극과, 상기 마스크절연막패턴과, 상기 마스크절연막패턴에 구비되는 랜딩플러그로 이루어지는 제2디커플링 캐패시터가 서로 병렬로 연결되어 구비되는 것을 특징으로 한다.The gate electrode, the mask insulating film pattern, and a second decoupling capacitor including a landing plug included in the mask insulating film pattern may be connected in parallel with each other.

이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자의 디커플링 캐패시터 형성방법은, 셀 영역, NMOS 영역 및 PMOS 영역으로 이루어진 반도체 기판 상부에 게이트 절연막, 마스크 절연막 패턴이 적층되어 있는 게이트 전극을 형성하는 단계와,상기 게이트 전극을 포함한 전체 표면 상부에 제 1 절연막 및 제 2 절연막을 형성하는 단계와,상기 NMOS 영역의 디커플링 캐패시터가 형성될 부분 및 PMOS 영역의 제 1 및 제 2 절연막을 식각하되, 상기 PMOS 영역 게이트 전극 측벽에 스페이서를 형성하는 단계와,상기 NMOS 영역의 제 1 및 제 2 절연막을 식각하여, 상기 NMOS 영역 게이트 전극 측벽에 스페이서를 형성하고, 상기 디커플링 캐패시터가 형성될 부분의 마스크 절연막을 소정 깊이 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와,상기 셀 영역의 제 2 절연막을 식각하는 단계와,상기 게이트 전극을 포함한 반도체 기판 전체 표면에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계와,상기 셀 영역의 소정 영역 및 NMOS 영역의 디커플링 캐패시터가 형성될 부분을 노출시키는 랜딩플러그 콘택홀을 형성하는 단계와,상기 랜딩플러그 콘택홀을 매립하는 다결정 실리콘층을 형성하는 단계와,상기 마스크 절연막층이 노출되도록 평탄화 식각하여 랜딩플러그를 형성하는단계와,상기 반도체 기판 전체 표면에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와,상기 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 셀 영역 및 NMOS 영역에 제 1 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계와,상기 제 1 및 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 PMOS 영역에 제 2 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계A method of forming a decoupling capacitor of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a gate electrode on which a gate insulating film, a mask insulating film pattern is laminated on a semiconductor substrate comprising a cell region, an NMOS region and a PMOS region; Forming a first insulating film and a second insulating film on the entire surface including the gate electrode, and etching the portion where the decoupling capacitor of the NMOS region is to be formed and the first and second insulating films of the PMOS region, wherein the PMOS region is etched. Forming a spacer on a sidewall of the gate electrode, etching the first and second insulating layers of the NMOS region to form a spacer on the sidewall of the NMOS region gate electrode, and forming a mask insulating layer of a portion where the decoupling capacitor is to be formed. Etching to form a trench, and etching the second insulating layer of the cell region Forming a first interlayer insulating film on an entire surface of the semiconductor substrate including the gate electrode, and forming a landing plug contact hole exposing a portion of the cell region and a portion where a decoupling capacitor of the NMOS region is to be formed. And forming a polycrystalline silicon layer filling the landing plug contact hole, forming a landing plug by planarizing etching to expose the mask insulating layer, and forming a second interlayer insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate. And etching the second interlayer insulating layer to form first bit line contact holes in the cell region and the NMOS region, and etching the first and second interlayer insulating layers to form a second bit line contact in the PMOS region. Forming holes

를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.

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이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 반도체소자의 디커플링 캐패시터 및 그 제조방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a decoupling capacitor of a semiconductor device and a method of manufacturing the same will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3a 내지 도 3j 는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조공정에 의한 공정 단면도이고, 도 4a 및 도 4b 는 본 발명에 따른 디커플링 캐패시터의 평면도 및 단면도이며, 도 4c 는 종래기술에 의해 형성된 디커플링 캐패시터의 회로도로서, 서로 연관지어 설명한다. 3A to 3J are cross-sectional views illustrating a semiconductor device manufacturing process according to the present invention. FIGS. 4A and 4B are plan and cross-sectional views of a decoupling capacitor according to the present invention, and FIG. 4C is a view of a decoupling capacitor formed by the prior art. As a circuit diagram, it demonstrates in association with each other.

먼저, 셀영역(Ⅰ)과 NMOS영역(Ⅱ)과 PMOS영역(Ⅲ)으로 이루어지는 반도체기판(31) 상부에 게이트절연막(도시안됨), 게이트전극용 도전층(도시안됨) 및 마스크절연막(도시안됨)의 적층구조를 형성한다. First, a gate insulating film (not shown), a gate electrode conductive layer (not shown), and a mask insulating film (not shown) are formed over the semiconductor substrate 31 including the cell region I, the NMOS region II, and the PMOS region III. A laminate structure of) is formed.

다음, 게이트전극 마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 적층구조를 식각하여 게이트절연막패턴(도시안됨), 게이트전극(33) 및 마스크절연막패턴(35)을 형성한다. Next, the stacked structure is etched by a photolithography process using a gate electrode mask to form a gate insulating film pattern (not shown), a gate electrode 33, and a mask insulating film pattern 35.

그 다음, 게이트 전극(33)을 포함한 전체표면 상부에 제1절연막(37)과 제2절연막(39)을 형성한다. (도 3a 참조)Next, a first insulating film 37 and a second insulating film 39 are formed over the entire surface including the gate electrode 33. (See Figure 3A)

다음, 전체표면 상부에 상기 NMOS영역(Ⅱ)에서 디커플링 캐패시터가 형성될 부분 및 PMOS영역(Ⅲ)을 노출시키는 제1감광막패턴(41)을 형성한다. Next, a first photoresist pattern 41 is formed on the entire surface of the NMOS region II to expose the portion where the decoupling capacitor is to be formed and the PMOS region III.

그 다음, 상기 제1감광막패턴(41)을 식각마스크로 상기 제2절연막(39) 및 제1절연막(37)을 식각하여 상기 NMOS영역(Ⅱ)의 게이트전극(33) 상부에 형성된 마스크절연막패턴(35)을 노출시키는 동시에 상기 PMOS영역(Ⅲ)의 게이트전극(33) 및 마스크절연막패턴(35)의 측벽에 제1절연막 스페이서(38)과 제2절연막 스페이서(40)를 형성한다. Subsequently, the second insulating layer 39 and the first insulating layer 37 are etched using the first photoresist layer pattern 41 as an etch mask to form a mask insulating layer pattern formed on the gate electrode 33 of the NMOS region II. The first insulating film spacer 38 and the second insulating film spacer 40 are formed on sidewalls of the gate electrode 33 and the mask insulating film pattern 35 of the PMOS region III at the same time as exposing the 35.

그 후, 상기 PMOS영역(Ⅲ)의 제2절연막 스페이서(40) 양측 반도체기판(31)에 p+ 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인영역(도시안됨)을 형성한다. (도 3b 참조)Thereafter, p + impurities are implanted into the semiconductor substrate 31 on both sides of the second insulating film spacer 40 of the PMOS region III to form a source / drain region (not shown). (See Figure 3b)

그 후, 상기 제1감광막패턴(41)을 제거한다.Thereafter, the first photoresist pattern 41 is removed.

다음, 전체표면 상부에 상기 NMOS영역(Ⅱ)을 노출시키는 제2감광막패턴(43)을 형성한다.Next, a second photoresist pattern 43 exposing the NMOS region II is formed over the entire surface.

그 다음, 상기 제2감광막패턴(43)을 식각마스크로 상기 제2절연막(39) 및 제1절연막(37)을 식각하여 상기 게이트전극(33) 및 마스크절연막패턴(35)의 측벽에 제1절연막 스페이서(38)과 제2절연막 스페이서(40)를 형성하고, 상기 디커플링 캐패시터가 형성될 부분의 마스크절연막패턴(35)을 소정 깊이 식각하여 트렌치(45)를 형성한다. Next, the second insulating layer 39 and the first insulating layer 37 are etched by using the second photoresist layer pattern 43 as an etch mask to form a first sidewall of the gate electrode 33 and the mask insulating layer pattern 35. The insulating film spacers 38 and the second insulating film spacers 40 are formed, and the trench 45 is formed by etching the mask insulating film pattern 35 in the portion where the decoupling capacitor is to be formed.

그 후, 상기 제2절연막 스페이서(40) 양측 반도체기판(31)에 n+불순물을 이온주입하여 소오스/드레인영역(도시안됨)을 형성한다. Thereafter, an n + impurity is ion-implanted into the semiconductor substrate 31 on both sides of the second insulating film spacer 40 to form a source / drain region (not shown).

다음, 상기 제2감광막패턴(43)을 제거한다. Next, the second photoresist pattern 43 is removed.

그 다음, 전체표면 상부에 상기 셀영역(Ⅰ)을 노출시키는 제3감광막패턴(47)을 형성한다. Next, a third photoresist pattern 47 for exposing the cell region I is formed on the entire surface.

다음, 상기 제3감광막패턴(47)을 식각마스크로 상기 제2절연막(39)을 제거한 후 저농도의 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인영역(도시안됨)을 형성한다. 이때, 상기 제2절연막(39)은 습식식각공정으로 제거한다. (도 3d 참조)Next, the second photoresist pattern 47 is removed using an etch mask, and then a low concentration of impurities are ion implanted to form a source / drain region (not shown). In this case, the second insulating layer 39 is removed by a wet etching process. (See FIG. 3D)

그 다음, 상기 제3감광막패턴(47)을 제거한다. Next, the third photoresist pattern 47 is removed.

다음, 상기 게이트 전극(33)을 포함한 반도체 기판 전체 표면에 제1층간절연막(49)을 형성한다. Next, a first interlayer insulating film 49 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate including the gate electrode 33.

그 다음, 상기 제1층간절연막(49) 상부에 셀영역(Ⅰ)의 소정 영역 및 NMOS영역(Ⅱ)의 디커플링 캐패시터가 형성될 부분을 노출시키는 제4감광막패턴(51)을 형성한다. (도 3e 참조)Next, a fourth photoresist pattern 51 is formed on the first interlayer insulating layer 49 to expose a predetermined region of the cell region I and a portion of the decoupling capacitor of the NMOS region II. (See Figure 3E)

다음, 상기 제4감광막패턴(51)을 식각마스크로 상기 셀영역(Ⅰ)의 제1층간절연막(49) 및 제1절연막(37)을 식각하여 상기 게이트전극(33) 및 마스크절연막패턴(35)의 측벽에 제1절연막 스페이서(38)를 형성하고, 상기 NMOS영역(Ⅱ)의 제1층간절연막(49)과 소정 두께의 마스크절연막패턴(35)을 식각하여 랜딩 플러그 콘택홀을 형성한다. (도 3f 참조)Next, the first interlayer insulating layer 49 and the first insulating layer 37 of the cell region I are etched using the fourth photoresist pattern 51 as an etch mask to form the gate electrode 33 and the mask insulating layer pattern 35. The first insulating film spacer 38 is formed on the sidewalls of the Ns, and the first interlayer insulating film 49 of the NMOS region II and the mask insulating film pattern 35 having a predetermined thickness are etched to form a landing plug contact hole. (See Figure 3f)

그 다음, 상기 제4감광막패턴(51)을 제거한다.Next, the fourth photoresist pattern 51 is removed.

다음, 상기 랜딩 플러그 콘택홀을 매립하는 도전층(53)을 형성한다. 이때, 상기 도전층(53)은 다결정 실리콘층으로 형성된 것이다. (도 3g 참조)Next, a conductive layer 53 filling the landing plug contact hole is formed. In this case, the conductive layer 53 is formed of a polycrystalline silicon layer. (See Figure 3g)

그 다음, 상기 도전층(53)을 평탄화식각하여 상기 셀영역(Ⅰ) 및 NMOS영역(Ⅱ)에 랜딩플러그(54, 55)를 형성한다. 이때, 상기 평탄화식각공정은 상기 마스크절연막패턴(35)을 연마장벽으로 이용하는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing, 이하 CMP 라 함)공정으로 실시된다. (도 3h 참조)Next, the conductive layer 53 is planarized to form landing plugs 54 and 55 in the cell region I and the NMOS region II. In this case, the planarization etching process is performed by a chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) process using the mask insulating film pattern 35 as a polishing barrier. (See Figure 3h)

다음, 전체표면 상부에 제2층간절연막(57)을 형성한다. Next, a second interlayer insulating film 57 is formed over the entire surface.

그 다음, 상기 제2층간절연막(57) 상부에 상기 셀영역(Ⅰ)에서 비트라인 콘택으로 예정되는 부분과 상기 NMOS영역(Ⅱ)에서 Vss를 연결하기 위한 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 제5감광막패턴(59)을 형성한다. Next, a fifth portion exposing a portion intended as a bit line contact in the cell region I and a portion intended as a contact for connecting Vss in the NMOS region II above the second interlayer insulating layer 57. The photosensitive film pattern 59 is formed.

다음, 상기 제5감광막패턴(59)을 식각마스크로 상기 제2층간절연막(57)을 식각하여 셀영역(Ⅰ)에 비트라인 콘택홀(60)과 NMOS영역(Ⅱ)에 Vss 연결용 콘택홀(61)을 형성한다. (도 3i 참조)Next, the second interlayer dielectric layer 57 is etched using the fifth photoresist pattern 59 as an etch mask to contact the bit line contact hole 60 in the cell region I and the Vss contact hole in the NMOS region II. Form 61. (See Figure 3i)

그 다음, 상기 제5감광막패턴(59)을 제거한다.Next, the fifth photoresist pattern 59 is removed.

그 후, 전체표면 상부에 상기 PMOS영역(Ⅲ)에서 비트라인 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 제6감광막패턴(67)을 형성한다. Thereafter, a sixth photoresist pattern 67 is formed on the entire surface of the PMOS region III to expose a portion intended for bit line contact.

다음, 상기 제6감광막패턴(67)을 식각마스크로 상기 제2층간절연막(57) 및 제1층간절연막(49)을 제거하여 제 2 비트라인 콘택홀을 형성한다. (도 3j 참조) Next, the second bit line contact hole is formed by removing the second interlayer insulating layer 57 and the first interlayer insulating layer 49 using the sixth photoresist pattern 67 as an etch mask. (See Figure 3j)

도 4a 및 도 4b 는 상기 NMOS영역(Ⅱ)에 형성된 디커플링 캐패시터를 도시하는 평면도 및 단면도로서, 게이트전극(33)의 양쪽 가장자리에는 파워연결용 콘택플러그(63)가 구비되고, 반도체기판(31)의 소오스/드레인영역(32)에 Vss 연결용 콘택플러그(65)가 구비된다.4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view showing a decoupling capacitor formed in the NMOS region II. A contact plug 63 for power connection is provided at both edges of the gate electrode 33, and the semiconductor substrate 31 is provided. A contact plug 65 for connecting Vss is provided in the source / drain region 32 of the.

여기서, 상기 반도체기판(31)과 게이트전극(33)은 전극으로 사용되고, 상기 게이트절연막패턴(34)은 유전체막으로 사용되어 제1디커플링 캐패시터로 형성되고, 상기 게이트전극(33)과 랜딩플러그(54)이 전극으로 사용되고, 상기 마스크절연막패턴(35)이 유전체막으로 사용되어 제2디커플링 캐패시터로 형성된다. In this case, the semiconductor substrate 31 and the gate electrode 33 are used as electrodes, and the gate insulating film pattern 34 is used as a dielectric film to form a first decoupling capacitor, and the gate electrode 33 and the landing plug ( 54 is used as an electrode, and the mask insulating film pattern 35 is used as a dielectric film to form a second decoupling capacitor.

상기한 구조는 도 4c 에 도시된 바와 같이 두개의 캐패시터가 병렬로 연결된 효과를 갖는다.  The above structure has the effect that two capacitors are connected in parallel as shown in FIG. 4C.

상기한 방법으로 형성된 디커플링 캐패시터의 소오스/드레인영역(32)과 랜딩플러그(54)는 Vss에 연결되고, 게이트전극(33)은 파워(Vpower)에 연결된다. The source / drain region 32 and the landing plug 54 of the decoupling capacitor formed by the above method are connected to Vss, and the gate electrode 33 is connected to power.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체소자의 디커플링 캐패시터 및 그 형성방법은, NMOS 트랜지스터를 이용하여 DRAM 내부 전압을 저장하는 디커플링 캐패시터 형성한 후 상기 NMOS 트랜지스터를 구성하는 게이트전극 상부의 마스크절연막패턴을 소정 두께 제거하여 트렌치를 형성한 후 도전층을 매립하여 랜딩플러그를 형성하고, 상기 랜딩플러그에 Vss를 연결하여 별도의 추가 공정 없이 디커플링 캐패시터의 정전용량을 증가시킴으로써 셀 효율을 향상시키고, 그에 따른 소자의 동작 특성 및 고집적화를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. As described above, the decoupling capacitor and the method of forming the semiconductor device according to the present invention are formed by using a NMOS transistor to form a decoupling capacitor for storing the internal voltage of the DRAM, and then forming a mask insulating film pattern on the gate electrode of the NMOS transistor. After forming a trench by removing a predetermined thickness to form a landing plug by embedding a conductive layer, and connecting Vss to the landing plug to increase cell capacitance without additional processing, thereby improving cell efficiency, and thus device There is an advantage to improve the operating characteristics and high integration of.

도 1 은 일반적인 DDR DRAM(double data rate dynamic random access memory)의 주변회로부를 도시한 개략도.1 is a schematic diagram showing a peripheral circuit portion of a typical double data rate dynamic random access memory (DDR DRAM).

도 2a 및 도 2b 는 종래기술에 따른 디커플링 캐패시터의 평면도 및 단면도.2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of a decoupling capacitor according to the prior art.

도 2c 는 종래기술에 의해 형성된 디커플링 캐패시터의 회로도.2C is a circuit diagram of a decoupling capacitor formed by the prior art.

도 3a 내지 도 3j 는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조공정에 의한 공정 단면도.3A to 3J are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도 4a 및 도 4b 는 본 발명에 따른 디커플링 캐패시터의 평면도 및 단면도.4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view of a decoupling capacitor according to the present invention.

도 4c 는 종래기술에 의해 형성된 디커플링 캐패시터의 회로도.4C is a circuit diagram of a decoupling capacitor formed by the prior art.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

11 : 구동회로부 13, 15 : 디커플링 캐패시터11: drive circuit part 13, 15: decoupling capacitor

21, 31 : 반도체기판 22, 32 : 소오스/드레인영역21 and 31: semiconductor substrates 22 and 32: source / drain regions

23, 34 : 게이트절연막 24, 33 : 게이트전극23, 34: gate insulating film 24, 33: gate electrode

25, 35 : 마스크절연막패턴 26, 38 : 제1절연막 스페이서25, 35: mask insulating film pattern 26, 38: first insulating film spacer

27, 40 : 제2절연막 스페이서 28, 65 : Vss 연결용 콘택플러그27, 40: second insulating film spacer 28, 65: contact plug for connecting Vss

29, 63 : 게이트파워연결용 콘택플러그 37 : 제1절연막29, 63: contact plug for gate power connection 37: first insulating film

39 : 제2절연막 41 : 제1감광막패턴39: second insulating film 41: first photosensitive film pattern

43 : 제2감광막패턴 45 : 트렌치43: second photosensitive film pattern 45: trench

47 : 제3감광막패턴 49 : 제1층간절연막47: third photosensitive film pattern 49: first interlayer insulating film

51 : 제4감광막패턴 53 : 도전층51: fourth photosensitive film pattern 53: conductive layer

54, 55 : 랜딩플러그 57 : 제2층간절연막54, 55: landing plug 57: second interlayer insulating film

59 : 제5감광막패턴 60 : 비트라인 콘택홀59: fifth photoresist pattern 60: bit line contact hole

61 : Vss 연결용 콘택홀 67 : 제6감광막패턴61: contact hole for connecting Vss 67: sixth photosensitive film pattern

Claims (2)

반도체기판 상부에 캐패시터의 유전체막으로 사용되는 게이트절연막과, 상기 게이트절연막 상부에 마스크절연막패턴이 적층되어 있는 게이트전극을 구비하여 이루어지는 제1디커플링 캐패시터와,A first decoupling capacitor comprising a gate insulating film used as a dielectric film of a capacitor on a semiconductor substrate, a gate electrode on which a mask insulating film pattern is stacked on the gate insulating film; 상기 게이트전극과, 상기 마스크절연막패턴과, 상기 마스크절연막패턴에 구비되는 랜딩플러그로 이루어지는 제2디커플링 캐패시터가 서로 병렬로 연결되어 구비되는 반도체소자의 디커플링 캐패시터.And a second decoupling capacitor comprising the gate electrode, the mask insulating film pattern, and a landing plug included in the mask insulating film pattern. 셀 영역, NMOS 영역 및 PMOS 영역으로 이루어진 반도체 기판 상부에 게이트 절연막, 마스크 절연막 패턴이 적층되어 있는 게이트 전극을 형성하는 단계;Forming a gate electrode having a gate insulating film and a mask insulating film pattern stacked on the semiconductor substrate including a cell region, an NMOS region, and a PMOS region; 상기 게이트 전극을 포함한 전체 표면 상부에 제 1 절연막 및 제 2 절연막을 형성하는 단계;Forming a first insulating film and a second insulating film on an entire surface including the gate electrode; 상기 NMOS 영역의 디커플링 캐패시터가 형성될 부분 및 PMOS 영역의 제 1 및 제 2 절연막을 식각하되, 상기 PMOS 영역 게이트 전극 측벽에 스페이서를 형성하는 단계;Etching portions of the NMOS region where the decoupling capacitor is to be formed and first and second insulating layers of the PMOS region, and forming spacers on sidewalls of the PMOS region gate electrode; 상기 NMOS 영역의 제 1 및 제 2 절연막을 식각하여, 상기 NMOS 영역 게이트 전극 측벽에 스페이서를 형성하고, 상기 디커플링 캐패시터가 형성될 부분의 마스크 절연막을 소정 깊이 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;Etching the first and second insulating layers of the NMOS region to form a spacer on sidewalls of the NMOS region gate electrode, and forming a trench by etching a mask insulating layer of a portion where the decoupling capacitor is to be formed to a predetermined depth; 상기 셀 영역의 제 2 절연막을 식각하는 단계;Etching a second insulating film of the cell region; 상기 게이트 전극을 포함한 반도체 기판 전체 표면에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming a first interlayer insulating film on an entire surface of the semiconductor substrate including the gate electrode; 상기 셀 영역의 소정 영역 및 NMOS 영역의 디커플링 캐패시터가 형성될 부분을 노출시키는 랜딩플러그 콘택홀을 형성하는 단계;Forming a landing plug contact hole exposing a portion where a decoupling capacitor of a predetermined region of the cell region and an NMOS region is to be formed; 상기 랜딩플러그 콘택홀을 매립하는 다결정 실리콘층을 형성하는 단계;Forming a polycrystalline silicon layer filling the landing plug contact hole; 상기 마스크 절연막층이 노출되도록 평탄화 식각하여 랜딩플러그를 형성하는단계;Forming a landing plug by planar etching to expose the mask insulating layer; 상기 반도체 기판 전체 표면에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming a second interlayer insulating film on an entire surface of the semiconductor substrate; 상기 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 셀 영역 및 NMOS 영역에 제 1 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계; 및Etching the second interlayer insulating layer to form first bit line contact holes in the cell region and the NMOS region; And 상기 제 1 및 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 PMOS 영역에 제 2 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계;Etching the first and second interlayer insulating layers to form second bit line contact holes in the PMOS region; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 디커플링 캐패시터 형성 방법. Decoupling capacitor forming method of a semiconductor device comprising a.
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