KR100935250B1 - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 비트라인과 하부 단자 사이에 접지 금속층을 형성함으로써, 상기 비트라인과 하부 단자 사이의 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있어서, 소자의 동작 마진을 증가시킬 수 있는 동시에, 전압 변화에 따른 노이즈를 제거함으로써 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 반도체 소자는 반도체 기판 위에 형성되는 소정의 게이트 전극 및 커패시터; 상기 게이트 전극 및 커패시터가 매립되도록 반도체 기판의 상부에 증착되는 제 1 절연막; 비트라인 콘택이 형성될 부분을 노출시키면서, 상기 제 1 절연막의 상부 중 셀 영역에 형성되는 접지 금속층; 상기 접지 금속층이 매립되도록 상기 제 1 절연막의 상부 전체에 증착되는 제 2 절연막; 상기 게이트 사이의 반도체 기판을 노출시키도록 상기 제 1 절연막 및 제 2 절연막에 걸쳐 형성되는 비트라인 콘택에 매립됨으로써 형성되는 금속 플러그; 및 상기 금속 플러그의 상부에 형성되는 비트라인을 포함하여 구성된다.
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and in particular, by forming a ground metal layer between the bit line and the lower terminal, it is possible to reduce the parasitic capacitance between the bit line and the lower terminal, thereby increasing the operating margin of the device The present invention relates to a semiconductor device capable of improving the reliability of a device by removing noise caused by a voltage change, and a method of manufacturing the same. The semiconductor device of the present invention includes a predetermined gate electrode and a capacitor formed on the semiconductor substrate; A first insulating layer deposited on the semiconductor substrate to embed the gate electrode and the capacitor; A ground metal layer formed in a cell region of an upper portion of the first insulating layer while exposing a portion where a bit line contact is to be formed; A second insulating film deposited over the upper portion of the first insulating film so that the ground metal layer is buried; A metal plug formed by buried in a bit line contact formed over the first insulating film and the second insulating film to expose the semiconductor substrate between the gates; And a bit line formed on an upper portion of the metal plug.

비트라인, 기생 커패시턴스, 접지 금속층, 텅스텐Bitline, parasitic capacitance, ground metal layer, tungsten

Description

반도체 소자 및 이의 제조 방법{SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME} Semiconductor device and manufacturing method therefor {SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}             

도 1 내지 도 6은 본 발명에 의한 반도체 소자 제조 방법의 일례를 나타내는 공정 순서도이다.
1-6 is a process flowchart which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor element by this invention.

******주요부분의 설명************ Description of the main parts ******

100 : 반도체 기판 101 : 셀 영역100 semiconductor substrate 101 cell region

102 : 페리/로직 영역 103 : 게이트 전극 102: ferry / logic region 103: gate electrode

104 : 평판 커패시터 105 : 제 1 절연막 104: flat plate capacitor 105: first insulating film

106 : 접지 금속층 107 : 제 2 절연막 106: grounding metal layer 107: second insulating film

108 : 비트라인 콘택(금속 플러그) 109 : 비트라인
108: bit line contact (metal plug) 109: bit line

본 발명은 반도체 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 비트라인과 하부 단자 사이의 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있어서, 비트라인 커패시턴스(Cb)를 현저히 줄일 수 있으므로, 소자의 동작 마진을 증가시킬 수 있는 동시에, 전압 변화에 따른 노이즈를 제거함으로써 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 및 이의 제조 방법에 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. In particular, the parasitic capacitance between the bit line and the lower terminal can be reduced, so that the bit line capacitance Cb can be significantly reduced, thereby increasing the operating margin of the device. In addition, the present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can improve the reliability of the device by removing noise caused by voltage changes.

반도체 메모리 소자, 예컨대, DRAM 소자에 있어서는 메모리 셀에 저장된 데이터를 확실하게 감지하고 증폭하는 기능을 하는 센스 증폭기(sense amplifier)의 감도를 향상시키는 것이 중요하다. 센스 증폭기의 감도는 양단에 입력되는 전위차 ΔV( ΔV =(Vcc/2)/[1+ (Cb/Cs)], 상기 Vcc는 전원 전압이며, Cb는 비트라인 커패시턴스이며, Cs는 스토리지 커패시턴스이다)가 클수록 향상되는데, 상기 전위차(ΔV)를 크게 하려면 Cb/Cs의 비를 작게 해주어야 한다. In semiconductor memory devices, such as DRAM devices, it is important to improve the sensitivity of a sense amplifier that functions to reliably sense and amplify data stored in memory cells. The sensitivity of the sense amplifier is the potential difference ΔV (ΔV = (Vcc / 2) / [1+ (Cb / Cs)] inputted at both ends, wherein Vcc is a supply voltage, Cb is a bit line capacitance, and Cs is a storage capacitance. The larger the value is, the higher the potential difference ΔV should be.

이러한 센스 증폭기의 감도를 개선하는 방법중의 하나로 스토리지 커패시턴스(Cs)를 크게 하는 방법을 생각할 수 있으나, 상기 스토리지 커패시턴스(Cs)를 크게 하는 방법은 DRAM소자의 고집화로 인하여, 종래에 비하여 스토리지 커패시터 면적이 감소됨으로써 한계가 있었던 것이 사실이다. As one of the methods of improving the sensitivity of the sense amplifier, a method of increasing the storage capacitance Cs may be considered. However, the method of increasing the storage capacitance Cs is larger due to the higher integration of DRAM devices. It is true that there was a limit to this reduction.

이 때문에, 센스 증폭기의 감도를 개선함으로써, 소자의 동작 마진을 증가시키기 위해서는 비트 라인 커패시턴스(Cb)를 줄이는 것이 요구되나, 비트라인 커패시턴스는 비트라인 간의 커패시턴스, 비트라인과 상부 단자 사이의 커패시턴스 및 비트라인과 하부 단자와의 커패시턴스 등 여러 가지 커패시턴스가 복합적으로 작용하는 바, 이러한 복합적인 커패시턴스로 인하여, 상기 비트라인 커패시턴스(Cb)를 줄이는 것 또한 쉽지 않았던 것이 사실이다. For this reason, by improving the sensitivity of the sense amplifier, it is required to reduce the bit line capacitance Cb in order to increase the operating margin of the device, but the bit line capacitance is the capacitance between the bit lines, the capacitance between the bit lines and the upper terminals and the bits. Since various capacitances such as capacitance between the line and the lower terminal act in combination, it is also true that the bit line capacitance Cb was not easy due to the complex capacitance.                         

특히, MPDL 등 게이트 전극과 커패시터를 동시에 사용하는 메모리 소자에 있어서는 비트라인 하부의 커패시터 면적이 넓게 되므로, 비트라인과 하부 단자 사이의 커패시턴스가 크게 작용하며, 이에 따라, 이러한 비트라인과 하부 단자 사이의 기생 커패시턴스의 크기에 따라, 비트라인 커패시턴스(Cb)의 크기가 좌우된다. 즉, 이러한 메모리 소자에 있어서, 비트라인 커패시턴스(Cb)를 줄임으로써 센서 증폭기의 감도를 개선하고 소자의 동작 마진을 증가시키기 위해서는, 비트라인과 하부 단자 사이의 기생 커패시턴스 크기를 감소시키는 기술이 절실히 요구되었으나, 종래에는 이러한 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있는 방법이 제안되지 못하였던 것이 사실이며, 이에 따라, 비트라인 커패시턴스(Cb) 및 Cb/Cs의 비가 커지게 되어, 센서 증폭기의 감도 및 소자의 동작 마진이 저하되는 문제점 있었다. In particular, in a memory device using a gate electrode and a capacitor, such as an MPDL, the capacitor area under the bit line becomes wider, so that the capacitance between the bit line and the lower terminal acts greatly, and thus, between the bit line and the lower terminal. The size of the bit line capacitance Cb depends on the size of the parasitic capacitance. That is, in such a memory device, in order to improve the sensitivity of the sensor amplifier and increase the operating margin of the device by reducing the bit line capacitance (Cb), a technique for reducing the parasitic capacitance between the bit line and the lower terminal is urgently required. However, it is true that a method for reducing such parasitic capacitance has not been proposed in the related art, and accordingly, the ratio of the bit line capacitance Cb and Cb / Cs increases, resulting in the sensitivity of the sensor amplifier and the operating margin of the device. There was a problem of this degrading.

이러한 종래 기술의 문제점으로 인하여, 비트라인과 하부 단자의 기생 커패시턴스를 현저히 감소시켜, 비트라인 커패시턴스(Cb) 및 Cb/Cs의 비를 감소시키고, 이에 따라, 센서 증폭기의 감도 및 소자의 동작 마진을 증가시킬 수 있는 반도체 소자 및 이의 제조 방법이 절실히 요구되어 왔다.
Due to this problem of the prior art, the parasitic capacitance of the bit line and the lower terminal is significantly reduced, thereby reducing the ratio of the bit line capacitance Cb and Cb / Cs, thereby reducing the sensitivity of the sensor amplifier and the operating margin of the device. There is an urgent need for a semiconductor device capable of increasing and a method of manufacturing the same.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 비트라인과 하부 단자의 기생 커패시턴스를 현저히 감소시켜, 비트라인 커패시턴스(Cb) 및 Cb/Cs의 비를 감소시킬 수 있고, 이에 따라, 센서 증폭기의 감도 및 소자의 동작 마진을 증가시킬 수 있는 반도체 소자 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention can significantly reduce the parasitic capacitance of the bit line and the lower terminal, to reduce the ratio of the bit line capacitance (Cb) and Cb / Cs, in order to solve the problems of the prior art as described above, It is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same that can increase the sensitivity of the amplifier and the operating margin of the device.

상기와 같은 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 반도체 기판 위에 형성되는 소정의 게이트 전극 및 커패시터; 상기 게이트 전극 및 커패시터가 매립되도록 상기 반도체 기판의 상부에 증착되는 제 1 절연막; 비트라인 콘택이 형성될 부분을 노출시키면서, 상기 제 1 절연막의 상부 중 셀 영역에 형성되는 접지 금속층; 상기 접지 금속층이 매립되도록 상기 제 1 절연막의 상부 전체에 증착되는 제 2 절연막; 상기 게이트 전극 사이의 반도체 기판을 노출시키도록 상기 제 1 절연막 및 제 2 절연막에 걸쳐 형성되는 비트라인 콘택에 매립됨으로써 형성되는 금속 플러그; 및 상기 금속 플러그의 상부에 형성되는 비트라인을 포함하여 구성되는 반도체 소자를 제공한다. In order to solve the above object, the present invention is a predetermined gate electrode and a capacitor formed on a semiconductor substrate; A first insulating layer deposited on the semiconductor substrate to embed the gate electrode and the capacitor; A ground metal layer formed in a cell region of an upper portion of the first insulating layer while exposing a portion where a bit line contact is to be formed; A second insulating film deposited over the upper portion of the first insulating film so that the ground metal layer is buried; A metal plug formed by being embedded in a bit line contact formed over the first insulating film and the second insulating film so as to expose the semiconductor substrate between the gate electrodes; And a bit line formed on an upper portion of the metal plug.

또한, 본 발명은 소정의 캐퍼시터 및 게이트가 형성된 반도체 기판의 상부에, 상기 게이트 전극 및 캐퍼시터가 매립되도록 제 1 절연막을 증착하는 단계; 상기 제 1 절연막의 상부에 접지 금속층을 증착한 후, 상기 접지 금속층이 비트라인 콘택 형성부를 노출시키면서 셀영역에만 잔류하도록 패터닝하는 단계; 상기 접지 금속층이 패터닝된 결과물의 상부에, 상기 접지 금속층이 매립되도록 제 2 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 절연막이 형성된 결과물에 금속 플러그 및 비트라인을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the steps of depositing a first insulating film on the semiconductor substrate formed with a predetermined capacitor and the gate so that the gate electrode and the capacitor is embedded; Depositing a ground metal layer on the first insulating layer, and patterning the ground metal layer to remain in only a cell region while exposing a bit line contact forming portion; Forming a second insulating layer on the resultant of the patterned ground metal layer so as to embed the ground metal layer; And forming a metal plug and a bit line in the resultant product on which the second insulating film is formed.

상기 본 발명에 의한 반도체 소자 및 이의 제조 방법에 있어서는 커패시터와 게이트를 매립하도록 형성된 제 1 절연막의 상부에 접지 금속층이 형성되어 있는 바, 이와 같이, 제 2 절연막의 상부에 형성되는 비트라인과 하부 단자 즉, 상기 커 패시터 사이에 접지 금속층이 형성됨으로써, 커패시터의 면적이 넓게 되더라도, 비트라인과 하부 단자 사이의 기생 커패시턴스를 최소화할 수 있으며, 이에 따라, 센서 증폭기의 감도 및 소자의 동작 마진을 증가시킬 수 있는 동시에, 전압 변화에 따른 노이즈를 제거하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다. In the semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention, a ground metal layer is formed on an upper portion of a first insulating layer formed to fill a capacitor and a gate, and thus, a bit line and a lower terminal formed on the second insulating layer. That is, since the ground metal layer is formed between the capacitors, even if the area of the capacitor becomes large, parasitic capacitance between the bit line and the lower terminal can be minimized, thereby increasing the sensitivity of the sensor amplifier and the operating margin of the device. In addition, the reliability of the device can be improved by removing noise caused by voltage changes.

상기 본 발명에 의한 반도체 소자 및 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 접지 금속층은 일반적인 반도체 소자의 제조 공정 중, 접지를 위하여 사용되는 모든 금속을 이용하여 형성할 수 있으나, 특히, 텅스텐을 이용하여 형성함이 바람직하다. 이러한 텅스텐을 사용함으로써, 비트라인과 하부 단자 사이의 커패시턴스를 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있다. In the semiconductor device and the method of manufacturing the semiconductor device according to the present invention, the ground metal layer may be formed using all metals used for grounding in the manufacturing process of a general semiconductor device, in particular, formed using tungsten It is preferable to. By using such tungsten, it is possible to more effectively reduce the capacitance between the bit line and the lower terminal.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 반도체 소자의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명에 따라 최종 형성된 반도체 소자의 구조를 나타낸 단면도이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor device finally formed according to the present invention.

상기 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 반도체 소자는 반도체 기판(100) 위에 형성되는 소정의 게이트 전극(103) 및 평판 커패시터(104)와, 상기 게이트 전극(103) 및 커패시터(104)가 매립되도록 반도체 기판의 상부에 증착되는 제 1 절연막(105)과, 비트라인 콘택(108)이 형성될 부분을 노출시키면서, 상기 제 1 절연막(105)의 상부 중 셀 영역(101)에 형성되는 접지 금속층(106)과, 상기 접지 금속층(106)이 매립되도록 상기 제 1 절연막(105)의 상부 전체에 증착되는 제 2 절연막(107)과, 상기 게이트 전극(103) 사이의 반도체 기판을 노출시키도록 상기 제 1 절연막(105) 및 제 2 절연막(107)에 걸쳐 형성되는 비트라인 콘택(108)에 매 립됨으로써 형성되는 금속 플러그 및 상기 금속 플러그의 상부에 형성되는 비트라인(109) 등으로 구성된다.Referring to FIG. 6, a semiconductor device according to the present invention includes a predetermined gate electrode 103 and a plate capacitor 104 formed on the semiconductor substrate 100, and the gate electrode 103 and the capacitor 104 are embedded. The ground metal layer formed in the cell region 101 of the upper portion of the first insulating layer 105 while exposing the first insulating layer 105 to be deposited on the semiconductor substrate and the portion where the bit line contact 108 is to be formed. And a second insulating film 107 deposited over the upper portion of the first insulating film 105 so that the ground metal layer 106 is embedded, and the semiconductor substrate between the gate electrode 103 is exposed. And a bit plug 109 formed over the metal plug and a metal plug formed by being embedded in the bit line contact 108 formed over the first insulating film 105 and the second insulating film 107.

이러한 본 발명에 의한 반도체 소자의 일례에 있어서는, 우선, 반도체 기판의 상부에 게이트 전극(103) 및 평판 커패시터(104)가 형성된다. 이러한 게이트 전극(103) 및 평판 커패시터(104)는 종래 기술에 의한 반도체 소자와 마찬가지로 게이트 절연막 및 게이트 폴리 등을 순차 적층하고, 이를 패터닝함으로써 형성되며, 다만, 그 구체적인 구조는 소자의 종류에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 소자의 종류 등에 따른 상기 게이트 전극(103) 및 평판 커패시터(104)의 구체적인 구성은 당업자에게 극히 자명한 것으로, 당업자가 이의 구성을 용이하게 변경할 수 있다. In one example of the semiconductor element according to the present invention, first, the gate electrode 103 and the flat plate capacitor 104 are formed on the semiconductor substrate. The gate electrode 103 and the flat plate capacitor 104 are formed by sequentially stacking and patterning a gate insulating film, a gate poly, and the like, similarly to a semiconductor device according to the related art, but the specific structure thereof varies depending on the type of device. Can be. However, the specific configurations of the gate electrode 103 and the flat plate capacitor 104 according to the type of device are extremely obvious to those skilled in the art, and those skilled in the art can easily change the configuration thereof.

또한, 상기 본 발명에 의한 반도체 소자의 일례에서는 상기 게이트 전극(103) 및 평판 커패시터(104)가 매립되도록 제 1 절연막(105)이 형성되는 바, 이러한 절연막 역시 종래에 절연막으로 사용되던 산화막, 질화막 등을 모두 사용하여 형성될 수 있으며, 그 형성 두께 역시 소자의 집적도 및 이에 따른 패턴의 크기에 따라, 당업자가 이를 극히 용이하게 결정하여 형성할 수 있다. In addition, in one example of the semiconductor device according to the present invention, the first insulating film 105 is formed so that the gate electrode 103 and the flat plate capacitor 104 are buried. Such an insulating film also includes an oxide film and a nitride film, which are conventionally used as an insulating film. It can be formed using all, etc., the thickness of the formation can also be determined by those skilled in the art extremely easily depending on the degree of integration of the device and the size of the pattern accordingly.

한편, 상기 제 1 절연막(105)의 상부 중, 셀 영역(101)에는 비트라인 콘택(108)이 형성될 부분을 노출시키도록 패터닝된 접지 금속층(106)이 형성되는 바, 셀 영역(101)에 이와 같은 접지 금속층(106)이 형성됨으로써, 하부의 커패시터(104) 면적이 넓다고 하더라도, 이러한 하부 단자와 상기 접지 금속층(106)의 상부에 형성될 비트라인(109) 사이의 기생 커패시턴스를 현저히 감소시킬 수 있게 되며, 이에 따라, 소자의 동작 마진을 증가시킬 수 있다. Meanwhile, a patterned ground metal layer 106 is formed in the cell region 101 to expose a portion where the bit line contact 108 is to be formed in the cell region 101. The cell region 101 is formed on the first insulating layer 105. By forming such a ground metal layer 106 at the bottom, even if the area of the lower capacitor 104 is large, the parasitic capacitance between the lower terminal and the bit line 109 to be formed on the ground metal layer 106 is significantly reduced. As a result, the operating margin of the device can be increased.                     

상기한 바와 같이, 상기 접지 금속층(106)은 종래의 반도체 소자 제조에서 접지를 위해 사용되던 금속을 일반적으로 모두 사용하여 형성할 수 있으나, 비트라인과 하부 단자 사이의 기생 커패시턴스를 효과적으로 제거하기 위해서는 텅스텐을 사용하여 형성함이 특히 바람직하며, 이러한 접지 금속층(106)이 형성되지 않는 페리/로직 영역(102)과 상기 접지 금속층이 형성되는 셀 영역(101) 간의 단차를 최소화하기 위하여, 상기 접지 금속층의 증착 두께는 가능한 얇게 함이 바람직하다. As described above, the ground metal layer 106 may be formed using all the metals used for grounding in the conventional semiconductor device manufacturing, but in order to effectively remove the parasitic capacitance between the bit line and the lower terminal, It is particularly preferable to form the same using a metal, and in order to minimize the step between the ferry / logic region 102 in which the ground metal layer 106 is not formed and the cell region 101 in which the ground metal layer is formed, The deposition thickness is preferably as thin as possible.

또한, 본 발명에 의한 반도체 소자의 일례에 있어서, 상기 접지 금속층(106)의 상부에는 제 2 절연막(107)이 증착되는 바, 이러한 제 2 절연막(107) 역시 제 1 절연막(105)과 마찬가지로, 종래에 당업자에게 자명하게 알려진 절연 물질을 모두 사용하여 증착할 수 있으며, 그 증착 두께 역시 소자의 종류 및 패턴의 크기에 따라 당업자가 용이하게 결정할 수 있다. In addition, in an example of the semiconductor device according to the present invention, a second insulating film 107 is deposited on the ground metal layer 106, and the second insulating film 107 is also similar to the first insulating film 105. It is possible to deposit using all the insulating materials known to those skilled in the art in the prior art, the deposition thickness can also be easily determined by those skilled in the art according to the type of device and the size of the pattern.

그리고, 상기 제 1 절연막(105) 및 제 2 절연막(107)에 걸쳐서 게이트 전극(103) 사이의 반도체 기판을 노출시키는 비트라인 콘택(108)이 형성되는 바, 상기한 바와 같이 이러한 비트라인 콘택부에서는 접지 금속층(103)이 형성되지 않으므로, 종래 기술과 마찬가지 방법으로 상기 비트라인 콘택을 형성할 수 있으며, 또한, 통상의 공정에 따라, 이러한 비트라인 콘택을 매립하도록 금속 플러그(108)를 형성할 수 있다. The bit line contact 108 exposing the semiconductor substrate between the gate electrode 103 is formed over the first insulating film 105 and the second insulating film 107. As described above, the bit line contact portion is formed. In this case, since the ground metal layer 103 is not formed, the bit line contact may be formed in the same manner as in the prior art, and the metal plug 108 may be formed to fill the bit line contact according to a conventional process. Can be.

마지막으로, 본 발명에 의한 반도체 소자의 일례에 있어서, 상기 금속 플러그의 상부에는 비트라인(109)이 형성되는 바, 이러한 비트라인 역시, 일반적인 반도체 소자에서 사용되는 통상의 물질을 사용하여, 형성될 수 있다. Finally, in one example of the semiconductor device according to the present invention, a bit line 109 is formed on the metal plug, and the bit line may also be formed using a conventional material used in a general semiconductor device. Can be.                     

즉, 상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체 소자는 제 1 절연막(105)의 상부에 접지 금속층(106)이 형성됨을 특징으로 하고 있는 바, 이러한 접지 금속층에 의하여, 하부의 커패시터(104)의 면적이 넓게 되더라도, 하부 단자와 비트라인(109) 사이의 커패시턴스를 최소화할 수 있으며, 이에 따라, 비트라인 커패시턴스(Cb)를 감소시킬 수 있어서, 소자의 동작 마진 및 센스 증폭기의 감도를 증가시킬 수 있다. That is, as described above, the semiconductor device of the present invention is characterized in that the ground metal layer 106 is formed on the first insulating film 105, the area of the lower capacitor 104 by the ground metal layer. Even if this becomes wider, the capacitance between the lower terminal and the bit line 109 can be minimized, thereby reducing the bit line capacitance Cb, thereby increasing the operating margin of the device and the sensitivity of the sense amplifier. .

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법에 대한 바람직한 일례에 대해 상술하기로 한다. 도 1 내지 도 6은 본 발명에 의한 반도체 소자 제조 방법의 일례를 나타내는 공정 순서도이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail. 1-6 is a process flowchart which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor element by this invention.

본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법에 있어서는, 우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(103) 및 평판 커패시터(104) 등 소정의 하부 구조가 형성된 반도체 기판 상(100)에, 상기 게이트 전극 및 커패시터가 매립되도록 제 1 절연막(105)을 증착하고, 화학적기계적연마(CMP) 공정을 통하여 평탄화를 진행한다.In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, as shown in FIG. 1, the gate is formed on a semiconductor substrate 100 on which a predetermined substructure such as the gate electrode 103 and the flat plate capacitor 104 are formed. The first insulating layer 105 is deposited to bury the electrode and the capacitor, and planarization is performed through a chemical mechanical polishing (CMP) process.

그러고 나서, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제 1 절연막(105)상에 텅스텐을 사용하여 접지 금속층(106)을 증착한다. 이 때, 상기 접지금속층(106)으로 이용되는 텅스텐(W)의 두께는 가능한 얇게 형성하여, 이후에 텅스텐(W)이 제거될 페리/로직 영역(102)과, 텅스텐이 잔류할 셀 영역(101)과의 단차를 최소화하도록 한다.Then, as can be seen in FIG. 2, a ground metal layer 106 is deposited on the first insulating film 105 using tungsten. At this time, the thickness of the tungsten (W) used as the ground metal layer 106 is formed as thin as possible, so that the ferry / logic region 102 from which the tungsten (W) will be removed later, and the cell region 101 where the tungsten will remain Minimize the step with).

한편, 상기 접지 금속층(106)을 증착한 후에는 도 3a 및 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 페리/로직 영역(102)에서는 접지 금속층(106)이 제거되고, 셀영역(101)에만 접지 금속층(106)이 잔류하며, 셀영역(101) 중에서도 추후 공정에서 비트라인 콘택(108)이 형성될 부분에 있어서는 상기 접지 금속층(106) 하부의 제 1 절연막(105)이 노출되도록 상기 접지 금속층을 패터닝한다. On the other hand, after the ground metal layer 106 is deposited, as shown in FIGS. 3A and 3B, the ground metal layer 106 is removed from the ferry / logic region 102, and only the cell region 101 is grounded. The metal layer 106 remains, and in the portion of the cell region 101 where the bit line contact 108 is to be formed in a later process, the ground metal layer is exposed so that the first insulating layer 105 under the ground metal layer 106 is exposed. Pattern.

이러한 패터닝 공정은 반도체 소자에서 이용되는 일반적인 패턴 형성 방법에 따라, 감광막(미도시)을 이용한 사진, 식각 공정을 진행함으로써 이루어질 수 있으며, 이러한 방법으로 패터닝 함으로써, 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이, 셀 영역 중 비트라인 콘택(108)이 형성될 부분의 금속만이 제거된 형태의 금속 접지층(106)을 얻을 수 있다. The patterning process may be performed by performing a photo-etching process using a photoresist film (not shown) according to a general pattern formation method used in a semiconductor device, and by patterning in this manner, as shown in FIG. 3B, a cell The metal ground layer 106 may be obtained in which only the metal of the portion of the region where the bit line contact 108 is to be formed is removed.

한편, 상기 패터닝 공정을 진행한 후에는, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 접지 금속층(106)이 매립되도록 상기 제 1 절연막(105)의 상부에 제 2 절연막(107)을 증착하고, 평탄화한다. 이러한 제 2 절연막(107) 역시 제 1 절연막과 마찬가지로, 통상적인 절연물질을 모두 사용하여 증착할 수 있으며, 특히, 상기 제 2 절연막을 제 1 절연막과 같은 물질로 증착함이 제조 공정의 단순화, 제조 단가의 감소 등의 측면에서 유리하다. Meanwhile, after the patterning process is performed, as shown in FIG. 4, the second insulating film 107 is deposited on the first insulating film 105 so that the ground metal layer 106 is buried, and planarized. do. Like the first insulating film, the second insulating film 107 may be deposited using all conventional insulating materials. In particular, the second insulating film 107 may be deposited using the same material as the first insulating film to simplify and manufacture the manufacturing process. It is advantageous in terms of reduction in unit cost.

이후, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 감광막(미도시)을 이용한 사진 및 식각 공정을 통하여, 비트라인 콘택(108)이 형성될 영역을 정의하고, 이러한 감광막 패턴에 따라, 하부의 제 2 절연막(107) 및 제 1 절연막(105)을 식각 제거함으로써, 게이트 전극(103) 사이의 반도체 기판(100)을 노출시키는 비트라인 콘택(108)을 형성하고, 이러한 비트라인 콘택이 매립되도록 금속을 증착하여, 금속 플러그(108)를 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 5, a region in which the bit line contact 108 is to be formed is defined through a photolithography process using a photoresist film (not shown), and according to the photoresist pattern, a lower second insulating film By etching away the 107 and the first insulating film 105, a bit line contact 108 exposing the semiconductor substrate 100 between the gate electrode 103 is formed, and a metal is deposited so that the bit line contact is buried. Thus, the metal plug 108 is formed.

그리고 나서, 마지막으로 상기 금속 플러그(108)가 형성된 결과물의 상부에 비트라인(109)을 형성하면, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 최종적인 본 발명의 반도체 소자가 제조될 수 있다. Then, finally forming the bit line 109 on the top of the resultant metal plug 108, as can be seen in Figure 6, the final semiconductor device of the present invention can be manufactured.

상기 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 상기 커패시터(104)와 비트라인(109)의 사이에 접지 금속층(106)이 형성된 반도체 소자를 제조할 수 있는 바, 이러한 반도체 소자를 형성함으로써, 비트라인과 하부 단자 사이의 기생 커패시턴스 및 이에 따른 비트라인 커패시턴스(Cb)를 최소화할 수 있으며, 이에 따라, 소자의 동작 마진 및 신뢰도가 향상된 반도체 소자를 제조할 수 있다.
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a semiconductor device having a ground metal layer 106 formed between the capacitor 104 and the bit line 109 can be manufactured, and by forming such a semiconductor device, The parasitic capacitance between the bit line and the lower terminal and thus the bit line capacitance Cb may be minimized, thereby manufacturing a semiconductor device having improved operating margin and reliability.

상기 본 발명의 반도체 소자 및 이의 제조 방법에 따르면, 비트라인과 하부 단자의 기생 커패시턴스를 현저히 감소시켜, 비트라인 커패시턴스(Cb) 및 Cb/Cs의 비를 감소시킬 수 있고, 이에 따라, 센서 증폭기의 감도 및 소자의 동작 마진을 증가시킬 수 있으며, 또한, 전압 변화에 따른 노이즈 역시 제거할 수 있어서, 소자의 신뢰도를 현저히 향상시킬 수 있다. According to the semiconductor device of the present invention and a method of manufacturing the same, the parasitic capacitance of the bit line and the lower terminal can be significantly reduced, thereby reducing the ratio of the bit line capacitance Cb and Cb / Cs. The sensitivity and the operating margin of the device can be increased, and noise due to voltage change can also be removed, thereby significantly improving the reliability of the device.

Claims (4)

반도체 기판 위에 형성되는 소정의 게이트 전극 및 커패시터; A predetermined gate electrode and a capacitor formed on the semiconductor substrate; 상기 게이트 전극 및 커패시터가 매립되도록 상기 반도체 기판의 상부에 증착되는 제 1 절연막; A first insulating layer deposited on the semiconductor substrate to embed the gate electrode and the capacitor; 비트라인 콘택이 형성될 부분을 노출시키면서, 상기 제 1 절연막의 상부 중 셀 영역에 형성되는 접지 금속층; A ground metal layer formed in a cell region of an upper portion of the first insulating layer while exposing a portion where a bit line contact is to be formed; 상기 접지 금속층이 매립되도록 상기 제 1 절연막의 상부 전체에 증착되는 제 2 절연막; A second insulating film deposited over the upper portion of the first insulating film so that the ground metal layer is buried; 상기 게이트 사이의 반도체 기판을 노출시키도록 제 1 절연막 및 제 2 절연막에 걸쳐 형성되는 비트라인 콘택에 매립됨으로써 형성되는 금속 플러그; 및 A metal plug formed by being embedded in a bit line contact formed over a first insulating film and a second insulating film to expose the semiconductor substrate between the gates; And 상기 금속 플러그의 상부에 형성되는 비트라인을 포함하여 구성되는 반도체 소자.And a bit line formed on the metal plug. 제 1 항에 있어서, 상기 접지 금속층은 텅스텐을 이용하여 형성됨을 특징으로 하는 반도체 소자.The semiconductor device of claim 1, wherein the ground metal layer is formed of tungsten. 소정의 캐퍼시터 및 게이트가 형성된 반도체 기판의 상부에, 상기 게이트 및 캐퍼시터가 매립되도록 제 1 절연막을 증착하는 단계; Depositing a first insulating film on the semiconductor substrate on which a predetermined capacitor and a gate are formed so that the gate and the capacitor are embedded; 상기 제 1 절연막의 상부에 접지 금속층을 증착한 후, 상기 접지 금속층이 비트라인 콘택 형성부를 노출시키면서 셀영역에만 잔류하도록 패터닝하는 단계; Depositing a ground metal layer on the first insulating layer, and patterning the ground metal layer to remain in only a cell region while exposing a bit line contact forming portion; 상기 접지 금속층이 패터닝된 결과물의 상부에, 상기 접지 금속층이 매립되도록 제 2 절연막을 형성하는 단계; 및 Forming a second insulating layer on the resultant of the patterned ground metal layer so as to embed the ground metal layer; And 상기 제 2 절연막이 형성된 결과물에 금속 플러그 및 비트라인을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 반도체 소자의 제조 방법.And forming a metal plug and a bit line in the resultant product on which the second insulating film is formed. 제 3 항에 있어서, 상기 접지 금속층은 텅스텐을 이용하여 형성됨을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The method of claim 3, wherein the ground metal layer is formed of tungsten.
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