KR101419894B1 - DRAM including micro-electro mechanical system and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
디램 소자 및 이의 제조 방법에서, 상기 디램 소자는 기판 상에 콘택 플러그가 구비된다. 상기 콘택 플러그 상부면과 연결되고, 상기 기판과 평행한 방향으로 연장되고, 양 단부가 기판 방향으로 낮아지는 수평 블레이드 형상의 도전성 빔이 구비된다. 상기 도전성 빔과 이격되고, 상기 도전성 빔을 기계적으로 이동시키기 위한 신호가 인가되는 워드 라인이 구비된다. 또한, 상기 도전성 빔의 이동에 의해 상기 도전성 빔의 접촉부와 전기적으로 단락 또는 개방되는 커패시터들을 포함한다. 상기 디램 소자는 워드 라인에 의해 도전성 빔이 이동하게 되며, 상기 도전성 빔의 양 단부가 기판 방향으로 낮아지는 형상을 가짐으로써 상기 커패시터와의 전기적 접촉이 용이하다.
In a DRAM device and a manufacturing method thereof, the DRAM device is provided with a contact plug on a substrate. A conductive beam in the form of a horizontal blade connected to the upper surface of the contact plug, extending in a direction parallel to the substrate, and having both ends lowered toward the substrate. A word line spaced apart from the conductive beam and to which a signal for mechanically moving the conductive beam is applied. And capacitors electrically short-circuiting or opening with the contact portion of the conductive beam by movement of the conductive beam. In the DRAM device, the conductive beam is moved by the word line, and both ends of the conductive beam are lowered in the direction of the substrate, so that electrical contact with the capacitor is easy.
Description
본 발명은 디램 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전기적 기계적 소자를 포함하는 디램 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a DRAM and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a DRAM including an electromechanical element and a method of manufacturing the same.
메모리 소자 중에서 디램은 셀을 선택하기 위한 MOS 트랜지스터와 커패시터를 단위 셀로 하고 있으며, 상기 커패시터에 저장되어있는 전하에 의해 상기 셀의 데이터를 구분한다. Among the memory elements, the DRAM has a MOS transistor for selecting a cell and a capacitor as a unit cell, and distinguishes the data of the cell by the charge stored in the capacitor.
통상적인 구조의 디램 셀의 경우, 상기 커패시터에 저장되어 있는 전하가 MOS 트랜지스터의 소오스 영역의 PN 정션을 통해 계속적으로 누설되므로, 상기 셀에 주기적으로 리프래시(reflash)라고 하는 전하 보상 동작을 수행하여야 한다. 상기 리프래시 동작을 수행함으로써 상기 디램은 전력 소모가 매우 커진다. 또한, 상기 리프래시 주기를 늘리기 위해서는 상기 커패시터의 커패시턴스가 매우 커져야 한다. In the case of a conventional DRAM cell, since the charge stored in the capacitor continuously leaks through the PN junction of the source region of the MOS transistor, a charge compensation operation called reflashing is periodically performed on the cell do. By performing the refresh operation, the power consumption of the DRAM becomes very high. Further, in order to increase the refresh period, the capacitance of the capacitor must be very large.
그러나, 좁은 수평 면적 내에 높은 커패시턴스를 갖도록 커패시터를 형성하는 것이 용이하지 않다. 또한, 셀 내에 포함되는 MOS 트랜지스터의 게이트 선폭이 감소됨으로써, 게이트의 저항이 증가되는 등의 문제가 발생된다.However, it is not easy to form a capacitor so as to have a high capacitance within a narrow horizontal area. Further, the gate line width of the MOS transistor included in the cell is reduced, thereby increasing the resistance of the gate.
따라서, 데이터 보유시간이 증가되고, 리프래시가 요구되지 않거나 또는 리프래시 주기가 긴 디램 소자가 요구되고 있다. Therefore, there is a demand for a DRAM device in which a data retention time is increased, no refresh is required, or a refresh cycle is long.
본 발명의 목적은 데이터 보유 특성이 우수한 신규한 구조의 디램 소자를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a novel structure of a DRAM device having excellent data retention characteristics.
본 발명의 다른 목적은 상기한 디램 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the above-described DRAM device.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디램 소자는, 기판 상에는 콘택 플러그가 구비된다. 상기 콘택 플러그 상부면과 연결되고, 상기 기판과 평행한 방향으로 연장되고, 양 단부가 기판 방향으로 낮아지는 수평 블레이드 형상의 도전성 빔이 구비된다. 상기 도전성 빔과 이격되고, 상기 도전성 빔을 기계적으로 이동시키기 위한 신호가 인가되는 워드 라인이 구비된다. 또한, 상기 도전성 빔의 이동에 의해 상기 도전성 빔의 접촉부와 전기적으로 단락 또는 개방되는 커패시터들을 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a substrate; A conductive beam in the form of a horizontal blade connected to the upper surface of the contact plug, extending in a direction parallel to the substrate, and having both ends lowered toward the substrate. A word line spaced apart from the conductive beam and to which a signal for mechanically moving the conductive beam is applied. And capacitors electrically short-circuiting or opening with the contact portion of the conductive beam by movement of the conductive beam.
본 발명의 일 실시예로, 상기 기판 상에 상기 콘택 플러그의 저면과 전기적으로 연결되는 비트 라인이 구비될 수 있다. In one embodiment of the present invention, a bit line may be provided on the substrate and electrically connected to the bottom surface of the contact plug.
본 발명의 일 실시예로, 상기 워드 라인 및 커패시터는 상기 도전성 빔의 저면 아래에 위치하고, 상부면이 노출되도록 배치될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the word line and the capacitor are located below the bottom surface of the conductive beam, and the top surface is exposed.
본 발명의 일 실시예로, 상기 도전성 빔의 저면과 상기 커패시터의 상부면 사이의 갭은 상기 도전성 빔의 저면과 상기 워드 라인 상부면 사이의 갭 보다 더 좁다. In one embodiment of the present invention, the gap between the bottom surface of the conductive beam and the top surface of the capacitor is narrower than the gap between the bottom surface of the conductive beam and the top surface of the word line.
본 발명의 일 실시예로, 상기 콘택 플러그의 양 측에는 상기 워드 라인 및 커패시터가 상기 콘택 플러그를 중심으로 서로 대칭하도록 각각 2개가 배치될 수 있다. In an embodiment of the present invention, two contact plugs may be disposed on both sides of the contact plug such that the word lines and the capacitors are symmetrical with respect to the contact plug.
본 발명의 일 실시예로, 상기 커패시터는 제1 전극 패턴, 유전막 및 제2 전극 패턴이 순차적으로 증착된 스택형 커패시터일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the capacitor may be a stacked capacitor in which a first electrode pattern, a dielectric layer, and a second electrode pattern are sequentially deposited.
본 발명의 일 실시예로, 상기 커패시터의 제1 전극 패턴은 비트 라인과 수직한 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖고, 상기 제2 전극 패턴은 고립된 패턴 형상을 가질 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first electrode pattern of the capacitor has a line shape extending in a direction perpendicular to the bit line, and the second electrode pattern may have an isolated pattern shape.
본 발명의 일 실시예로, 상기 콘택 플러그 및 커패시터 상에는 상부면이 상기 워드 라인과 동일한 평면에 위치하는 제1 및 제2 도전성 패드가 각각 더 구비될 수 있다. In an embodiment of the present invention, first and second conductive pads, each having a top surface positioned on the same plane as the word line, may be further provided on the contact plug and the capacitor.
본 발명의 일 실시예로, 상기 도전성 빔이 상하 이동하기 위한 공간이 마련되도록 하면서 상기 기판 상에 형성된 셀들을 덮는 절연막과, 상기 절연막 상에 구비되는 상부 비트 라인과, 상기 절연막 및 상부 비트 라인 상에는 상기 기판에 형성된 셀들과 동일한 구조의 콘택 플러그, 도전성 빔, 워드 라인 및 커패시터를 포함하는 상부 셀들이 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising: an insulating film covering a cell formed on a substrate with a space for moving the conductive beam up and down; an upper bit line provided on the insulating film; And upper cells including a contact plug, a conductive beam, a word line, and a capacitor having the same structure as the cells formed in the substrate.
본 발명의 일 실시예로, 기판의 일 측에 셀에 신호를 인가하기 위한 페리 회 로 영역이 구비되고, 상기 페리 회로 영역의 기판에는 선택 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터와 연결되는 배선이 구비될 수 있다. In one embodiment of the present invention, a ferroelectric circuit region for applying a signal to a cell is provided on one side of a substrate, and a substrate connected to the selection transistor and the selection transistor may be provided on the substrate of the ferrite circuit region .
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디램 소자의 제조 방법으로, 기판 상에 커패시터를 형성한다. 상기 커패시터의 측방과 이격되도록 콘택 플러그를 형성한다. 상기 커패시터와 콘택 플러그의 사이에 워드 라인을 형성한다. 다음에, 상기 콘택 플러그 상부면과 연결되고, 상기 커패시터 및 워드 라인 상에 위치하면서 상기 기판과 평행한 방향으로 연장되는 블레이드 형상을 갖고, 양 단부가 기판 방향으로 낮아지는 형상을 갖는 도전성 빔을 형성한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a capacitor on a substrate; And a contact plug is formed to be spaced apart from the side of the capacitor. A word line is formed between the capacitor and the contact plug. Next, a conductive beam is formed which has a shape of a blade connected to the upper surface of the contact plug and extending in a direction parallel to the substrate while being positioned on the capacitor and the word line, and having both ends lowered toward the substrate do.
본 발명의 일 실시예로, 상기 기판 상에 비트 라인을 형성한다. 상기 비트 라인을 덮는 제1 층간 절연막을 형성한다. In one embodiment of the present invention, a bit line is formed on the substrate. A first interlayer insulating film covering the bit line is formed.
본 발명의 일 실시예로, 상기 커패시터를 형성하기 위하여, 상기 제1 층간 절연막 상에 제1 전극막, 유전막 및 제2 전극막을 순차적으로 형성한다. 이 후, 상기 제2 전극막, 유전막 및 제1 전극막을 패터닝하여 라인 형상을 갖는 제1 전극 패턴, 유전막 패턴 및 제2 예비 전극 패턴을 형성한다. 다음에, 상기 제2 예비 전극 패턴이 상기 제1 전극 패턴의 연장 방향과 수직한 방향으로 절단되도록 패터닝하여 고립된 형상의 제2 전극 패턴을 형성한다. In one embodiment of the present invention, a first electrode layer, a dielectric layer, and a second electrode layer are sequentially formed on the first interlayer insulating layer to form the capacitor. Then, the second electrode film, the dielectric film, and the first electrode film are patterned to form a first electrode pattern having a line shape, a dielectric film pattern, and a second preliminary electrode pattern. Next, the second preliminary electrode pattern is patterned so as to be cut in a direction perpendicular to the extending direction of the first electrode pattern to form an isolated second electrode pattern.
상기 제2 전극 패턴을 형성하기 위한 패터닝 공정은 상기 워드 라인을 형성하는 공정과 동시에 수행될 수 있다. The patterning process for forming the second electrode pattern may be performed simultaneously with the process for forming the word line.
본 발명의 일 실시예로, 상기 커패시터 상부면 및 상기 콘택 플러그 상부면과 각각 접촉하는 고립된 형상의 제1 및 제2 도전성 패턴을 형성한다. In one embodiment of the present invention, first and second conductive patterns of isolated shape are formed which contact the upper surface of the capacitor and the upper surface of the contact plug, respectively.
본 발명의 일 실시예로, 상기 커패시터 상부면 및 상기 콘택 플러그 상부면을 노출시키면서, 상기 커패시터 및 콘택 플러그 사이를 매립하는 층간 절연막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of exposing the capacitor upper surface and the upper surface of the contact plug may further include forming an interlayer insulating film for embedding between the capacitor and the contact plug.
본 발명의 일 실시예로, 상기 커패시터 상부면 및 상기 콘택 플러그 상부면을 노출시키면서, 상기 커패시터 및 콘택 플러그 사이를 매립하는 층간 절연막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of exposing the capacitor upper surface and the upper surface of the contact plug may further include forming an interlayer insulating film for embedding between the capacitor and the contact plug.
본 발명의 일 실시예로, 상기 도전성 빔을 형성하기 위하여, 상기 콘택 플러그를 노출시키고, 상기 층간 절연막 및 워드 라인 상에서는 제1 두께를 갖고, 상기 커패시터 상에서는 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 갖는 희생막 패턴을 형성한다. 상기 콘택 플러그 상부면과 접촉하면서 상기 희생막 패턴 표면을 따라 도전막을 형성한다. 상기 도전막을 패터닝하여 도전성 빔을 형성한다. 다음에, 상기 도전성 빔 아래의 희생막 패턴을 제거한다.In one embodiment of the present invention, a sacrificial layer is formed on the capacitor, exposing the contact plug to form the conductive beam, having a first thickness on the interlayer dielectric and the word line, and a second thickness on the capacitor that is less than the first thickness Thereby forming a film pattern. A conductive film is formed along the sacrificial pattern surface while contacting the upper surface of the contact plug. The conductive film is patterned to form a conductive beam. Next, the sacrificial film pattern under the conductive beam is removed.
본 발명의 일 실시예로, 상기 희생막 패턴을 형성하기 위하여, 상기 콘택 플러그를 노출시키면서 상기 층간 절연막 및 워드 라인을 덮는 제1 희생막 패턴을 형성한다. 다음에, 상기 콘택 플러그를 노출시키면서 상기 제1 희생막 패턴 및 상기 커패시터를 덮는 제2 희생막 패턴을 형성한다. In one embodiment of the present invention, to form the sacrificial pattern, a first sacrificial pattern is formed covering the interlayer insulating layer and the word line while exposing the contact plug. Next, the first sacrificial film pattern and the second sacrificial film pattern covering the capacitor are formed while exposing the contact plug.
본 발명의 일 실시예로, 상기 희생막 패턴을 형성하기 위하여, 상기 콘택 플러그를 노출시키면서 상기 층간 절연막, 워드 라인 및 커패시터를 덮는 제1 희생막 패턴을 형성한다. 다음에, 상기 콘택 플러그를 노출시키면서 상기 제1 희생막 패턴 상에 층간 절연막 및 워드 라인을 덮는 제2 희생막 패턴을 형성한다. In one embodiment of the present invention, to form the sacrificial pattern, a first sacrificial film pattern is formed covering the interlayer insulating film, the word line, and the capacitor while exposing the contact plug. Next, a second sacrificial film pattern covering the interlayer insulating film and the word line is formed on the first sacrificial film pattern while exposing the contact plug.
본 발명의 일 실시예로, 상기 희생막 패턴을 형성하기 위하여, 상기 콘택 플러그를 노출시키면서 상기 층간 절연막, 워드 라인 및 커패시터를 덮는 예비 희생막 패턴을 형성한다. 상기 커패시터 상에 위치하는 예비 희생막 패턴의 일부를 제거한다. In one embodiment of the present invention, a preliminary sacrificial film pattern is formed to cover the interlayer insulating film, the word line, and the capacitor while exposing the contact plug, in order to form the sacrificial film pattern. Thereby removing a portion of the preliminary sacrificial film pattern located on the capacitor.
본 발명의 일 실시예로, 상기 기판의 일 측에 셀에 신호를 인가하기 위한 페리 회로 영역이 구비되고, 상기 페리 회로 영역의 기판에는 선택 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터와 연결되는 배선을 형성한다. In one embodiment of the present invention, a ferrite circuit region for applying a signal to the cell is provided on one side of the substrate, and a selection transistor and a wiring connected to the selection transistor are formed on the substrate of the ferrite circuit region.
설명한 것과 같이 본 발명의 디램 소자는 통상적인 MOS 트랜지스터 대신에 기계적 동작을 하는 스위칭 소자가 사용됨으로써 커패시터의 전하 누설이 매우 감소된다. 때문에, 작은 커패시턴스를 갖는 커패시터를 사용하더라도 셀에서의 데이터 구분이 가능하다. 또한, 상기 기계적 동작을 하는 스위칭 소자에서 도전성 빔의 양단부가 기판 방향으로 낮아지는 형상을 가지므로, 상기 도전성 빔과 커패시터 사이의 거리가 상대적으로 감소된다. 때문에, 상기 도전성 빔과 커패시터가 접촉할 때 상기 도전성 빔과 워드 라인이 서로 접촉됨으로써 발생되는 불량이 감소될 수 있다. As described, the DRAM device of the present invention uses a switching element that performs a mechanical operation instead of a conventional MOS transistor, so that the charge leakage of the capacitor is greatly reduced. Therefore, even if a capacitor having a small capacitance is used, data classification in a cell is possible. Further, in the switching device performing the mechanical operation, since both ends of the conductive beam are lowered toward the substrate, the distance between the conductive beam and the capacitor is relatively reduced. Therefore, when the conductive beam and the capacitor are in contact with each other, the defect caused by the contact between the conductive beam and the word line can be reduced.
본 발명의 디램 소자는 상기 커패시터의 전하 누설이 거의 없어, 전원 공급이 중단되더라도 셀에 저장된 데이터가 변화하지 않는 비휘발성을 가질 수 있다. The DRAM device of the present invention may have nonvolatility such that the charge stored in the cell does not change even if the power supply is interrupted because there is little charge leakage of the capacitor.
본 발명의 디램 소자는 반도체 물질 상에 형성되지 않아도 되므로, 기판의 선택이 다양해지며 각 셀들을 복층으로 구성하기에 용이하다.Since the DRAM device of the present invention does not have to be formed on the semiconductor material, the selection of the substrate becomes various and it is easy to construct each cell in a multi-layered structure.
또한, 본 발명의 디램 소자를 제조하는데 있어 통상적인 MOS 트랜지스터를 제조하기 위한 이온주입 공정 및 소자 분리 공정 등과 같은 복잡한 공정들이 요구되지 않는다. 때문에, 본 발명의 디램 소자는 보다 간단한 공정으로 제조될 수 있다. Further, complicated processes such as an ion implantation process and a device isolation process for fabricating a conventional MOS transistor in manufacturing the DRAM device of the present invention are not required. Therefore, the DRAM device of the present invention can be manufactured by a simpler process.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서, 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. In the present invention, like reference numerals have been used for similar elements while explaining each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the present invention, the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 대상체, 기판, 각 층(막), 영역, 전극 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 전극, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 대상체나 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다. In the present invention, it is to be understood that each layer (film), region, electrode, pattern or structure may be formed on, over, or under the object, substrate, layer, Means that each layer (film), region, electrode, pattern or structure is directly formed or positioned below a substrate, each layer (film), region, or pattern, , Other regions, other electrodes, other patterns, or other structures may additionally be formed on the object or substrate.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, But should not be construed as limited to the embodiments set forth in the claims.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
실시예 1Example 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a DRAM device according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 페리 회로 영역 및 셀 영역이 구분되는 기판(100)이 마련된다. Referring to FIG. 1, a
상기 기판(100)은 상부 표면이 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 기판(100)은 단결정 실리콘 기판 또는 SOI 기판 등으로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 상기 기판(100)은 단결정 실리콘 기판으로 이루어진다. The upper surface of the
상기 페리 회로 영역의 기판(100)에는 소자 분리 패턴(102a)이 구비된다. 상기 소자 분리 패턴(102a)은 셸로우 트렌치 소자 분리 공정을 통해 형성된다. 한편, 상기 셀 영역의 기판(100)에도 페리 회로의 기판과 동일한 형태의 소자 분리 패턴이 구비될 수 있다. 그러나, 상기 셀 영역의 기판에 형성된 소자 분리 패턴은 액티브 영역과 소자 분리 영역을 구분하는 역할을 수행하는 것이 아니라, 페리 회로 영역의 소자 분리 패턴(102a)을 형성할 때 디싱 불량을 감소시키기 위한 더미 패턴(102b)으로써 사용된다. A
상기 페리 회로 영역의 기판 상에는 게이트 절연막(도시안됨), 게이트 전극(106) 및 소오스/드레인 영역(118)으로 이루어지는 MOS 트랜지스터가 구비된다. 상기 MOS 트랜지스터는 페리 회로들을 구성하는 스위칭 소자로써 제공된다. 상기 게이트 전극(106) 상에는 하드 마스크 패턴(108)이 구비되고, 상기 게이트 전극(106) 및 하드 마스크 패턴(108) 양측에는 스페이서(116)가 구비된다. 상기 게이트 절연막은 열산화 공정으로 형성된 실리콘 산화물로 이루어지고, 상기 하드 마스크 패턴(108)은 실리콘 질화물로 이루어진다. A MOS transistor composed of a gate insulating film (not shown), a
또한, 상기 셀 영역의 기판(100) 상에는 비트 라인 구조물(110)이 구비된다. 상기 비트 라인 구조물(110)은 절연막 패턴(도시안됨), 도전막 패턴(104) 및 하드 마스크 패턴(108)을 포함한다. 이 중에서, 상기 도전막 패턴(104)이 비트 라인으로 써 제공된다. 상기 비트 라인 구조물(110)은 제1 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는다. In addition, a
상기 비트 라인 구조물(110)은 상기 셀 영역의 MOS 트랜지스터의 게이트 절연막(도시안됨), 게이트 전극(106) 및 하드 마스크 패턴(108)과 동일한 물질로 이루어지며, 동일한 적층 구조를 갖는다. 즉, 상기 비트 라인으로 사용되는 도전막 패턴(104)은 상기 게이트 전극(106)과 동일한 물질로 이루어지며, 동일한 두께를 갖는다. The
상기 셀 영역의 비트 라인(104) 및 상기 페리 회로 영역의 상기 게이트 전극(106)은 저저항을 갖는 금속 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 비트 라인(104) 및 게이트 전극(106)은 텅스텐, 텅스텐 질화물 및 텅스텐 실리사이드 중에서 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 비트 라인(104) 및 게이트 전극(106)은 폴리실리콘 및 텅스텐 실리사이드가 적층된 형상을 갖는다.The
상기 비트 라인 구조물(110) 및 MOS 트랜지스터를 덮는 제1 층간 절연막(114)이 구비된다. 상기 제1 층간 절연막(114) 상에는 제2 층간 절연막(134)이 구비된다. And a first
셀 영역에 위치하는 상기 제2 층간 절연막(134) 및 제1 층간 절연막(114)을 관통하면서 상기 비트 라인 구조물(110) 내의 도전막 패턴(104)과 접촉하는 제1 콘택 플러그(136)가 구비된다. 또한, 페리 회로 영역에 위치하는 제2 층간 절연막(134) 및 제1 층간 절연막(114)을 관통하면서 MOS 트랜지스터의 소오스/드레 인(118)과 접촉하는 제2 콘택 플러그(138)가 구비된다. A
상기 제1 및 제2 콘택 플러그(136, 138)는 금속 물질로 이루어진다. 또한, 상기 제1 및 제2 콘택 플러그(136, 138)의 표면에는 베리어 금속 물질(도시안됨)이 포함된다. 본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 콘택 플러그(136, 138)는 티타늄/티타늄 질화막으로 이루어지는 베리어 금속막(도시안됨)과 텅스텐으로 이루어진다. The first and second contact plugs 136 and 138 are made of a metal material. In addition, a barrier metal material (not shown) is included on the surfaces of the first and second contact plugs 136 and 138. In this embodiment, the first and second contact plugs 136 and 138 are made of a barrier metal film (not shown) made of a titanium / titanium nitride film and tungsten.
상기 제1 콘택 플러그(136) 상에는 제1 도전성 패드(144)가 구비된다. 상기 제1 도전성 패드(144)들 사이에는 제3 층간 절연막(154)이 구비된다.A first
상기 제1 도전성 패드(144)는 상기 제1 콘택 플러그(136)의 높이를 상승시키는 것과 동일한 기능을 한다. The first
상기 제1 도전성 패드(144)와 연결되고, 기판과 평행한 방향으로 연장되는 수평 블레이드 형상의 도전성 빔(164)이 구비된다. 상기 도전성 빔의 양 단부는 상기 기판을 향하는 방향으로 양 단부가 기판 방향으로 낮아지는 형상을 갖는다. 상기 도전성 빔(164)은 수평 블레이드 형상을 갖는 부위가 상기 제3 층간 절연막(154) 상부면과 서로 이격된다. And a horizontal blade-shaped
구체적으로, 상기 도전성 빔(164)은 상기 제1 도전성 패드(144)와 접촉하는 엔코부(164a, Anchor), 상기 엔코부(164a)로부터 상기 기판(100)과 평행한 방향으로 연장되는 블레이드부(164b) 및 상기 블레이드부(164b)의 양 단에 위치하고 상기 기판(100)을 향하는 방향으로 상대적으로 낮은 단차를 갖는 접촉부(164c)를 포함한다. Specifically, the
도시된 것과 같이, 상기 도전성 빔(164)의 블레이드부(164b)는 상,하부면이 다소 굴곡을 가질 수 있다. 그러나, 이와는 달리, 상기 블레이드부(164b)의 상,하부면이 평탄한 형상을 가질 수도 있다. As shown, the
상기 도전성 빔(164)은 전위차에 의해 기계적으로 이동하는 도전 물질로 이루어져야 한다. 또한, 탄성 및 복원력을 갖는 물질로 이루어져야 한다. 상기 도전성 빔(164)으로 사용될 수 있는 물질은 티타늄 질화막, 탄소 나노튜브, 티타늄 등으로 이루어질 수 있다. 상기 도전성 빔(164)은 하나의 층으로 이루어질 수도 있고 2가지 이상의 물질이 적층된 형상을 가질 수도 본 실시예에서, 상기 도전성 빔(164)은 티타늄 질화막으로 이루어진다. The
상기 도전성 빔(164)과 이격되면서 상기 도전성 빔(164)을 기계적으로 이동시키기 위한 신호가 인가되는 워드 라인(146)이 구비된다. 상기 워드 라인(146)은 상기 도전성 빔(164)의 블레이드부(164b) 아래에 위치한다. 또한, 상기 워드 라인(146)은 제3 층간 절연막(154)의 사이에 위치한다. A
또한, 상기 워드 라인(146)의 상부면은 상기 제1 도전성 패드(144)의 상부면과 동일 평면에 위치한다. 상기 워드 라인(146)은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는다. In addition, the upper surface of the
상기 워드 라인(146)은 금속 물질을 포함한다. 또한, 상기 워드 라인(146)은 상기 제1 도전성 패드(144)와 동일한 적층 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 상기 워드 라인(146)은 텅스텐 및 티타늄 질화막이 적층된다. The
상기 도전성 빔(164)이 기계적으로 이동함으로써 상기 도전성 빔(164)과 전기적으로 단락 또는 개방되는 커패시터(152)들이 구비된다.
구체적으로, 상기 제1 층간 절연막(114) 상에서, 상기 도전성 빔(164)의 가장자리 아래 부위에 커패시터(152)들이 구비된다. 상기 커패시터(152)들은 상기 커패시터는 제1 전극 패턴(126), 유전막 패턴(128) 및 제2 전극 패턴(130a)이 적층된 형상을 갖는다. 상기 제2 전극 패턴(130a)은 위치적으로는 상부에 구비되지만 기능적으로는 하부 전극으로써 제공된다. 즉, 상기 제2 전극 패턴(130a)은 상기 도전성 빔(164)과 전기적으로 연결됨으로써 전하를 제공받게 된다. 또한, 상기 제1 전극 패턴(126)은 위치적으로는 하부에 구비되지만, 기능적으로는 상부 전극으로써 제공된다. Specifically, on the first
상기 커패시터의 제2 전극 패턴(130a)의 상부면은 상기 도전성 빔(164)의 기계적 이동을 통해 상기 도전성 빔(164)과 전기적으로 단락되어야 한다. The upper surface of the
상기 제1 전극 패턴(126)은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는다. 따라서, 상기 제2 방향을 따라 배치되는 각 셀의 커패시터의 상부 전극이 전기적으로 연결된다. The
상기 제1 전극 패턴(126)은 금속을 포함하는 물질들이 적층된 형상을 갖는다. 예를들어, 상기 제1 전극 패턴(126)은 금속막 및 내열성 금속막이 적층된 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 전극 패턴(126)은 텅스텐 패턴 및 티타늄 질화막 패턴이 적층된 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 텅스텐 패턴 하부면에는 베리어 금속으로써, 티타늄/티타늄 질화막 패턴이 개재될 수 있다. The
상기 커패시터(152)의 커패시턴스를 증가시키기 위하여, 상기 유전막 패턴(128)은 고유전율을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를들어, 상기 유전막 패 턴(128)은 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈륨 산화물 등과 같은 물질로 이루어질 수 있으며, 이들은 단독으로 사용하거나 2 이상을 적층하여 사용할 수도 있다. 본 실시예에서, 상기 유전막 패턴(128)은 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물 및 지르코늄 산화물이 적층된 형상을 갖는다. In order to increase the capacitance of the
상기 제2 전극 패턴(130a)은 금속 물질을 포함한다. 예를들어, 상기 제2 전극 패턴(130a)은 티타늄 질화막 패턴 및 텅스텐 패턴이 적층된 형상을 가질 수 있다. The
상기 커패시터(152)는 제2 층간 절연막(134)에 의해 둘러싸여 있을 수 있다. The
상기 제2 전극 패턴(130a) 상에는 제2 도전성 패드(148)가 구비된다. 도시된 것과 같이, 상기 제2 도전성 패드(148)의 상부면은 상기 워드 라인(146) 및 제1 도전성 패드(144)의 상부면과 동일한 평면에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 제2 도전성 패드(148)는 제3 층간 절연막(154)들에 둘러싸여 있을 수 있다. A second
상기 도전성 빔(164)과 직접적으로 접촉되는 부위인 제2 도전성 패드(148)의 상부면은 상기 도전성 빔(164)과 동일한 물질로 이루어진다. 본 실시예에서, 상기 도전성 빔(164)이 티타늄 질화물로 이루어지므로, 상기 제2 도전성 패드(148)의 상부면에도 티타늄 질화물이 구비된다. The upper surface of the second
설명한 것과 같이, 상기 제1 도전성 패드(144), 제2 도전성 패드(148), 워드 라인(146)의 상부면은 동일한 평면 상에 위치하고, 그 사이에는 상기 제3 층간 절연막(154)이 구비된다. The upper surfaces of the first
상기 도전성 빔(164)의 단부는 상기 커패시터와 접촉하는 상기 제2 도전성 패드(148)와 대향하게 위치한다. 또한, 상기 도전성 빔(164)의 단부는 기판(100) 방향으로 낮아지는 형상을 갖는다. 그러므로, 상기 도전성 빔(164)과 상기 제2 도전성 패드(148) 상부면 사이의 갭은 상기 도전성 빔(164)과 상기 워드 라인(146) 사이의 갭보다 좁다. The end of the
따라서, 상기 도전성 빔(164)은 상기 워드 라인(146)에 인가되는 신호에 의해 상기 제2 도전성 패드(148)와 용이하게 접촉될 수 있다. 또한, 상기 도전성 빔(164)과 제2 도전성 패드(148)가 접촉될 때에도 상기 도전성 빔(164)과 워드 라인(146) 사이에는 충분하게 갭이 유지될 수 있다. 그러므로, 상기 도전성 빔(164)과 워드 라인(146)이 접촉되는 불량을 방지할 수 있다. Accordingly, the
한편, 상기 페리 회로 영역의 제2 층간 절연막(134) 상에는 상기 제2 콘택 플러그(138)들과 전기적으로 접촉하는 배선(150)들이 구비된다. 상기 배선(150)들은 상기 워드 라인(146), 제1 및 제2 도전성 패드(144, 148)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 배선(150)들 사이에는 제3 층간 절연막(154)이 구비된다. On the other hand, wirings 150 that are in electrical contact with the second contact plugs 138 are provided on the second
설명한 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디램 소자의 셀은 워드 라인(146)과, 상기 워드 라인(146)에 의해 기계적으로 이동하는 도전성 빔(164), 상기 도전성 빔(164)과 연결되는 비트 라인(104) 및 상기 도전성 빔(164)의 이동에 의해 상기 도전성 빔(164)과 단락 또는 개방되는 커패시터(152)를 포함한다. A cell of a DRAM device according to an embodiment of the present invention includes a
또한, 상기 도전성 빔(164)과 상기 워드 라인(146) 사이의 갭이 상대적으로 넓게 유지되므로, 상기 도전성 빔(164)의 이동에 의해 상기 커패시터(152)와 상기 도전성 빔(164)이 단락될 때 상기 도전성 빔(164)과 워드 라인(146)이 서로 쇼트되는 것을 방지할 수 있다. In addition, since the gap between the
본 실시예에 따른 디램 소자는 상기 도전성 빔(164)이 커패시터(152)와 접촉 또는 비접촉함으로써 상기 커패시터(152)에 데이터를 기록하거나 읽어낸다. The DRAM device according to the present embodiment writes or reads data to or from the
또한, 본 실시예에 다른 디램 소자는 대기 상태에서 스위칭 소자와 커패시터(152)가 비접촉된 상태를 유지하므로, 상기 커패시터(152)에 저장된 전하의 누설이 매우 감소된다. 때문에, 리프래시 동작을 수행하지 않아도 되거나 또는 리프래시 주기를 매우 증가시킬 수 있다. Further, in the DRAM device according to the present embodiment, since the switching device and the
또한, 상기 커패시터(152)에 저장된 전하의 누설이 감소되기 때문에 상기 커패시터(152)의 정전 용량을 감소시킬 수 있다. 즉, 정전 용량이 감소되더라도 상기 커패시터(152)에 저장된 전하에 의해 셀에 저장된 데이터를 보다 용이하게 구분할 수 있다. 이와같이, 상기 커패시터(152)의 정전 용량을 감소시킬 수 있으므로, 상기 커패시터(152)는 하부 전극이 실린더 형상을 갖지 않고, 상, 하부 전극이 적층된 구조를 갖더라도 우수한 동작 특성을 가질 수 있다. Also, since the leakage of the charge stored in the
도 2 내지 도 15는 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 제조하기 위한 하나의 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 2 to 15 are cross-sectional views for explaining one method for fabricating the DRAM device according to the first embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 페리 회로 영역 및 셀 영역이 구분되는 기판(100)을 마련한다. 상기 기판(100)은 단결정 실리콘 기판 또는 SOI 기판을 포함한다. 본 실시예에서는 단결정 실리콘 기판(100)을 사용한다. Referring to FIG. 2, a
상기 페리 회로 영역의 기판(100)에 셸로우 트렌치 소자 분리 공정을 수행하 여, 소자 분리 패턴(102a)을 형성한다. 즉, 페리 회로 영역에서 소자 분리 영역에 해당하는 부위를 선택적으로 식각하여 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치 내부에 절연 물질을 채워넣고 연마함으로써 소자 분리 패턴(102a)을 형성한다. The
그런데, 상기 페리 회로 영역의 기판(100)에만 소자 분리 패턴(102a)을 형성하는 경우에, 상기 소자 분리 패턴(102a)을 형성할 때 상기 셀 영역의 기판(100)이 푹 파여지는 디싱(dishing) 현상이 발생될 수 있다. 또한, 페리 회로 영역의 소자 분리 패턴(102a)의 상부면에도 디싱 현상이 발생될 수 있다. When the
때문에, 상기 페리 회로 영역의 소자 분리 패턴(102a)을 형성하는 공정에서 상기 셀 영역에도 더미 패턴(102b)을 함께 형성한다. 즉, 상기 페리 회로 영역에 트렌치를 형성할 때 상기 셀 영역에도 일정 간격으로 트렌치를 형성하고, 절연 물질 증착 및 연마를 수행함으로써 상기 트렌치 내부에 더미 패턴(102b)을 형성한다. Therefore, a
상기 더미 패턴(102b)을 형성함으로, 기판이 국부적으로 과도하게 파여지는 디싱 현상을 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 더미 패턴(102b)은 페리 회로 영역의 소자 분리 패턴(102a)과는 달리 전기적으로 소자들을 분리시키는 역할을 하지는 않는다. 그러므로, 상기 페리 회로 영역에 소자 분리 공정을 수행할 때 상기 디싱이 거의 발생되지 않는 경우에는, 상기 셀 영역의 기판 더미 패턴(102b)을 형성하지 않을 수도 있다. By forming the
도시하지는 않았지만, 상기 기판(100)으로써 SOI 기판을 사용하는 경우에는 별도의 트렌치 소자 분리 공정이 요구되지 않는다. 즉, 상기 페리 회로 영역에 위치하는 실리콘을 패터닝하는 것만으로 소자 분리 영역이 정의된다.Although not shown, when an SOI substrate is used as the
도 3을 참조하면, 상기 기판(100) 상에 절연막, 도전막 및 하드 마스크막을 형성한다. Referring to FIG. 3, an insulating film, a conductive film, and a hard mask film are formed on the
상기 페리 회로 영역에 형성되는 절연막은 게이트 절연막으로 사용될 수 있다. 상기 게이트 절연막은 기판을 열산화시켜 형성된 실리콘 산화물일 수 있다. The insulating film formed in the ferrier circuit region may be used as a gate insulating film. The gate insulating film may be silicon oxide formed by thermally oxidizing the substrate.
상기 도전막은 후속 공정을 통해, 상기 셀 영역에서는 비트 라인으로 형성되고, 페리 회로 영역에서는 게이트 전극으로 형성된다. 상기 도전막이 비트 라인으로 사용되기 위해서는 저저항을 갖는 물질로 형성되어야 한다. 때문에, 상기 도전막은 금속 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 상기 도전막은 폴리실리콘 및 텅스텐 실리사이드의 적층 구조를 갖는다. 그러나, 이와는 달리, 폴리실리콘 및 금속 물질의 적층 구조 또는 금속 물질만으로 형성될 수도 있다. The conductive film is formed as a bit line in the cell region through a subsequent process, and as a gate electrode in the ferrier circuit region. In order to use the conductive film as a bit line, it must be formed of a material having a low resistance. Therefore, it is preferable that the conductive film includes a metal material. In this embodiment, the conductive film has a laminated structure of polysilicon and tungsten silicide. Alternatively, however, it may be formed of a laminated structure of a polysilicon and a metal material or a metal material alone.
이 후, 상기 하드 마스크막을 패터닝함으로써 하드 마스크 패턴(108)을 형성한다. 상기 셀 영역 상에 형성되는 하드 마스크 패턴(108)은 제1 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖도록 한다. 또한, 상기 페리 회로 영역의 하드 마스크 패턴(108)은 게이트 전극이 형성될 부위에 형성된다. 상기 하드 마스크 패턴(108)은 실리콘 질화물을 화학기상 증착법에 의해 증착시킨 후 사진 식각 공정을 통해 패터닝하여 형성할 수 있다. Thereafter, the
상기 하드 마스크 패턴(108)을 식각 마스크로 사용하여 상기 도전막을 식각한다. 이로써, 상기 셀 영역에는 절연막(도시안됨), 비트 라인(104) 및 하드 마스크 패턴(108)이 적층된 비트 라인 구조물(110)이 형성된다. 또한, 상기 페리 회로 영역에는 게이트 절연막(도시안됨), 게이트 전극(106) 및 하드 마스크 패턴(108)이 적층된 게이트 구조물(112)이 형성된다. The conductive film is etched using the
상기 비트 라인 구조물(110) 및 게이트 구조물(112)이 형성된 기판 상에 스페이서용 절연막(도시안됨)을 형성한다. 상기 스페이서용 절연막은 실리콘 질화물을 증착시켜 형성할 수 있다. 이 후, 상기 스페이서용 절연막을 이방성 식각함으로써 상기 비트 라인 구조물(110) 및 게이트 구조물(112)의 측벽에 스페이서(116)를 형성한다.An insulating film (not shown) for a spacer is formed on the substrate on which the
다음에, 상기 게이트 구조물(112)의 양측의 기판 표면 아래에 불순물을 주입함으로써 소오스/드레인(118)을 형성한다. Next, the source /
상기 스페이서(116)를 형성하기 이 전에, 상기 게이트 구조물(112) 양측의 기판 표면 아래에 저농도의 불순물을 주입하는 공정을 수행함으로써, LDD 구조의 소오스/드레인을 형성할 수도 있다. The source / drain of the LDD structure may be formed by performing a process of implanting impurities at a low concentration below the surface of the substrate on both sides of the
도 4를 참조하면, 상기 게이트 구조물(112) 및 비트 라인 구조물(110)을 덮는 제1 층간 절연막(114)을 형성한다. 상기 제1 층간 절연막(114)은 실리콘 산화물을 화학기상 증착 공정을 통해 형성하고 상부면을 평탄화함으로써 형성할 수 있다. Referring to FIG. 4, a first
상기 제1 층간 절연막(114) 상에 커패시터로 사용되기 위한 제1 전극막(120), 유전막(122) 및 제2 전극막(124)을 형성한다. 상기 제1 및 제2 전극막(120, 124)은 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유전막(122)은 고유전율을 갖는 금속 산화물을 포함할 수 있다. A first electrode layer 120, a dielectric layer 122, and a second electrode layer 124 are formed on the first
구체적으로, 상기 제1 전극막(120)으로써 베리어 금속막(120a), 텅스텐막(120b) 및 티타늄 질화막(120c)을 형성한다. 상기 베리어 금속막(120a)은 티타늄 /티타늄 질화막을 증착시켜 형성할 수 있다. Specifically, the barrier metal layer 120a, the tungsten layer 120b, and the titanium nitride layer 120c are formed as the first electrode layer 120. The barrier metal layer 120a may be formed by depositing a titanium / titanium nitride layer.
상기 유전막(122)으로써 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈륨 산화물 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2 이상을 적층시켜 형성될 수 있다. 예를들어, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물을 순차적으로 적층함으로써 상기 유전막을 형성할 수 있다. 이와같이, 고유전율을 갖는 유전막을 사용함으로써 커패시터의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다. As the dielectric layer 122, aluminum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, or the like can be used. These may be used alone or may be formed by stacking two or more of them. For example, the dielectric film can be formed by sequentially stacking aluminum oxide, zirconium oxide, and aluminum oxide. In this way, the capacitance of the capacitor can be increased by using a dielectric film having a high dielectric constant.
또한, 상기 제2 전극막(124)으로써 티타늄 질화막(124a) 및 텅스텐막(124b)을 형성한다. The titanium nitride film 124a and the tungsten film 124b are formed as the second electrode film 124.
즉, 상기 유전막(122)과 접촉하면서, 실질적으로 상, 하부 전극의 기능을 하는 물질로는 티타늄 질화막(120c, 124a)이 사용될 수 있다. 이와같이, 고유전율을 갖는 금속 산화물로 유전막(122)을 형성하고, 상기 티타늄 질화막(120c, 124a)을 상,하부 전극으로 사용하는 경우, 커패시터의 누설전류가 감소되고 보다 양호한 전기적 특성을 보인다. That is, the titanium nitride films 120c and 124a may be used as materials that substantially function as the upper and lower electrodes while being in contact with the dielectric film 122. [ Thus, when the dielectric film 122 is formed of a metal oxide having a high dielectric constant and the titanium nitride films 120c and 124a are used as the upper and lower electrodes, the leakage current of the capacitor is reduced and better electrical characteristics are exhibited.
도 5를 참조하면, 상기 제2 전극막(124) 상에 제1 마스크 패턴(도시안됨)을 형성한다. 상기 제1 마스크 패턴은 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는다. Referring to FIG. 5, a first mask pattern (not shown) is formed on the second electrode film 124. The first mask pattern has a line shape extending in a second direction perpendicular to the first direction.
상기 제1 마스크 패턴을 이용하여 상기 제2 전극막(124), 유전막(122) 및 제1 전극막(120)을 순차적으로 식각함으로써 제1 방향으로 연장되는 라인 형상의 예비 커패시터(132)를 형성한다. 상기 예비 커패시터(132)는 제1 전극 패턴(126), 유전막 패턴(128) 및 예비 제2 전극 패턴(130)이 적층된 형상을 갖는다. 라인 형상을 갖는 상기 예비 커패시터(132)들 사이에 하나의 제1 콘택 플러그 및 2개의 비트 라인이 구비될 수 있도록, 상기 예비 커패시터(132)들은 충분히 이격되어 있다. 이 후, 상기 제1 마스크 패턴을 제거한다. The second electrode film 124, the dielectric film 122, and the first electrode film 120 are sequentially etched using the first mask pattern to form a line-shaped
도 6을 참조하면, 상기 예비 커패시터(132)들 사이 부위를 매립하는 절연막을 형성한다. 상기 절연막은 실리콘 산화물을 화학기상 증착 공정을 통해 증착시켜 형성할 수 있다. 이 후, 상기 예비 제2 전극 패턴(130)의 상부면이 노출되도록 상기 절연막을 연마함으로써 제2 층간 절연막(134)을 형성한다. Referring to FIG. 6, an insulating film for burying a portion between the
다음에, 상기 제2 층간 절연막(134) 상에, 상기 비트 라인(104)의 상부면을 노출시키는 콘택홀 및 상기 소오스/드레인(118)의 상부면을 노출시키는 콘택홀을 형성하기 위한 제2 마스크 패턴(도시안됨)을 형성한다. 즉, 상기 제2 마스크 패턴은 상기 셀 영역에서는 상기 예비 커패시터(132) 사이에 위치하는 제2 층간 절연막(134)의 일부 영역을 노출하고, 상기 페리 회로 영역에서는 상기 소오스/드레인(118)과 대향하는 부위의 제2 층간 절연막(134)의 일부 영역을 노출한다. Next, on the second
상기 제2 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 제2 층간 절연막(134) 및 제1 층간 절연막(114)을 순차적으로 식각한다. 또한, 비트 라인 구조물(110)에 포함된 하드 마스크 패턴(108)을 식각한다. 상기 공정을 통해, 상기 셀 영역에는 저면에 비트 라인(104)이 노출되는 제1 콘택홀을 형성하고, 상기 페리 회로 영역에는 저면에 소오스/드레인(118)에 해당되는 기판이 노출되는 제2 콘택홀을 형성한다. The second
상기 설명한 것과는 달리, 상기 제1 및 제2 콘택홀은 별도의 식각 공정을 통 해 형성될 수도 있다. 그러나, 상기 제1 및 제2 콘택홀을 별도의 식각 공정을 통해 형성하는 경우에는 마스크 패턴을 형성하는 공정도 2회에 걸쳐 수행되어야 하므로 공정이 다소 복잡하게 된다. Unlike the above description, the first and second contact holes may be formed through a separate etching process. However, when the first and second contact holes are formed through separate etching processes, the process for forming the mask pattern must be performed twice, which complicates the process.
이 후, 상기 제1 및 제2 콘택홀에 도전 물질을 증착하고 평탄화함으로써 상기 셀 영역에는 제1 콘택 플러그(136)를 형성하고, 상기 페리 회로 영역에는 제2 콘택 플러그(138)를 형성한다. 상기 제1 및 제2 콘택 플러그(136, 138)는 금속 물질을 포함한다. Thereafter, conductive material is deposited and planarized in the first and second contact holes to form a
구체적으로, 상기 제1 및 제2 콘택홀의 측벽 및 저면에 베리어 금속막(도시안됨)을 형성한다. 상기 베리어 금속막은 티타늄/티타늄 질화막을 증착시켜 형성할 수 있다. 상기 베리어 금속막 상에 상기 제1 및 제2 콘택홀의 내부를 채우도록 텅스텐막(도시안됨)을 증착한다. 이 후, 상기 제2 층간 절연막(134) 및 상기 예비 제2 전극 패턴의 표면이 노출되도록 상기 텅스텐막을 연마함으로써 상기 제1 및 제2 콘택 플러그(136, 138)를 형성한다. Specifically, a barrier metal film (not shown) is formed on the sidewalls and bottom surfaces of the first and second contact holes. The barrier metal film may be formed by depositing a titanium / titanium nitride film. A tungsten film (not shown) is deposited on the barrier metal film to fill the inside of the first and second contact holes. Thereafter, the first and second contact plugs 136 and 138 are formed by polishing the tungsten film so that the surfaces of the second
도 7을 참조하면, 상기 제1 콘택 플러그(136), 제2 콘택 플러그(138), 제2 예비 전극 패턴(130) 및 제2 층간 절연막(134) 상에 워드 라인을 형성하기 위한 도전막(도시안됨)을 형성한다. 상기 도전막은 금속 물질을 포함한다. 7, a conductive film (not shown) for forming a word line on the
상기 도전막은 2층으로 적층된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 도전막에서 상기 제1 및 제2 콘택 플러그(136, 138), 제2 예비 전극 패턴(130)과 직접적으로 접하는 부위(즉, 하층막)는 접착 특성을 향상시키고 접촉 저항을 감소시키기 위하여 상기 제1 및 제2 콘택 플러그(136, 138), 제2 예비 전극 패턴(130)의 상부면과 동일한 금속 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 도전막에서 하층막은 텅스텐막으로 형성될 수 있다. It is preferable that the conductive film has a structure in which two layers are stacked. Specifically, a portion of the conductive film directly contacting the first and second contact plugs 136 and 138 and the second preliminary electrode pattern 130 (that is, a lower layer film) improves the adhesion property and decreases the contact resistance The first and second contact plugs 136 and 138 and the second
한편, 상기 도전막에서의 상층막의 일부분은 후속 공정에서 형성되는 도전성 빔과 직접적으로 접하게 된다. 때문에, 상기 도전성 빔과의 접촉 특성을 향상시키기 위하여 상기 도전막에서의 상층막은 상기 도전성 빔과 동일한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 상기 도전막에서의 상층막은 티타늄 질화물로 형성된다. On the other hand, a portion of the upper layer film in the conductive film is in direct contact with the conductive beam formed in the subsequent process. Therefore, it is preferable that the upper layer film in the conductive film is formed of the same material as the conductive beam in order to improve the contact property with the conductive beam. In this embodiment, the upper film in the conductive film is formed of titanium nitride.
상기 도전막 상에 워드 라인, 제1 콘택 플러그(136)와 접속하는 제1 도전성 패드, 예비 커패시터(132)와 접속하는 제2 도전성 패드 및 상기 페리 회로 영역의 제2 콘택 플러그(138)와 접속하는 배선들을 패터닝하기 위한 마스크로 사용되는 제2 하드 마스크 패턴(142)을 형성한다. 상기 제2 하드 마스크 패턴(142)은 실리콘 질화물로 형성될 수 있다. A first conductive pad connected to the word line, the
구체적으로, 상기 워드 라인을 패터닝하기 위한 제2 하드 마스크 패턴(142)은 상기 제1 콘택 플러그(136)와 커패시터 사이에 위치하면서 상기 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는다. 상기 제1 도전성 패드를 형성하기 위한 제2 하드 마스크 패턴(142)은 상기 제1 콘택 플러그(136)와 대향하면서 고립된 패턴 형상을 갖는다. 상기 제2 도전성 패드를 형성하기 위한 제2 하드 마스크 패턴(142)은 상기 예비 제2 전극 패턴(130)과 대향하면서 고립된 패턴 형상을 갖는다. In detail, the second
도시된 것과 같이, 상기 제2 도전성 패드를 형성하기 위한 제2 하드 마스크 패턴(142)은 상기 예비 제2 전극 패턴(130)보다 좁은 선폭을 갖도록 형성할 수도 있다. 그러나, 이와는 달리, 상기 제2 하드 마스크 패턴(142)은 상기 예비 제2 전극 패턴(130)과 동일한 선폭을 갖도록 형성할 수도 있다.As shown in the figure, the second
또한, 상기 페리 회로 영역에 형성되는 제2 하드 마스크 패턴(142)은 상기 제2 콘택 플러그(138)와 대향하는 형상을 갖는다. In addition, the second
도 8을 참조하면, 상기 제2 하드 마스크 패턴(142)을 식각 마스크로 사용하여 상기 도전막을 식각한다. 상기 식각 공정을 통해, 상기 셀 영역에는 제1 도전성 패드(144), 워드 라인(146) 및 제2 도전성 패드(148)가 각각 형성되고, 상기 페리 회로 영역에는 배선(150)이 형성된다. Referring to FIG. 8, the conductive film is etched using the second
계속하여, 상기 셀 영역에 노출되어 있는 상기 예비 제2 전극 패턴(130)을 식각함으로써 고립된 형상을 갖는 제2 전극 패턴(130a)을 형성한다. 즉, 상기 제2 방향으로 연장되는 라인 형상의 예비 제2 전극 패턴(130)의 일부분을 제거함으로써 고립된 형상을 가지는 제2 전극 패턴(130a)들이 형성된다. Subsequently, the preliminary
따라서, 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는 제1 전극 패턴(126), 유전막 패턴(128) 및 고립된 형상을 가지는 제2 전극 패턴(130a)을 포함하는 커패시터(152)가 완성된다. 그러므로, 상기 제2 방향으로 배치되어 있는 각 커패시터(152)들은 상기 제1 전극 패턴(126)을 서로 공유하게 된다. Thus, the
이와같이, 상기 제1 도전성 패드(144), 워드 라인(146) 및 제2 도전성 패드(148)는 동일한 증착 공정 및 패터닝 공정을 통해 형성되므로, 동일한 물질로 이루어진다. Since the first
도 9를 참조하면, 상기 제2 하드 마스크 패턴(142) 사이의 갭 부위를 채우도 록 절연막을 형성한다. 이 후, 상기 제2 하드 마스크 패턴(142)의 상부면이 노출되도록 상기 절연막을 연마함으로써 제3 층간 절연막(154)을 형성한다. Referring to FIG. 9, an insulating film is formed to fill the gap between the second
상기 제3 층간 절연막(154)을 형성한 후, 남아있는 상기 제2 하드 마스크 패턴(142)을 제거한다. After the third
도 10을 참조하면, 상기 제3 층간 절연막(154), 워드 라인(146), 제1 및 제2 도전성 패드(144, 148) 및 상기 배선(150)들 상에 제1 희생막(156)을 형성한다. 상기 제1 희생막(156)은 이 후에 형성되는 도전막과 식각 선택비를 갖는 물질을 증착시켜 형성한다. 10, a first
상기 제1 희생막(156)으로 사용될 수 있는 물질의 예로는 폴리실리콘, 실리콘 산화물 등을 들 수 있다. 상기 제1 희생막(156)으로 실리콘 산화물이 형성될 경우에는 상기 제3 층간 절연막(154)에 비해 구조가 치밀하지 않아서 상기 제3 층간 절연막(154)보다 빠르게 식각될 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다. Examples of the material that can be used as the first
상기 제1 희생막(156)의 두께는 도전성 빔과 상기 워드 라인(146) 사이의 갭과 도전성 빔과 상기 제2 도전성 패드(148) 사이의 갭의 차이가 된다. 즉, 상기 도전성 빔과 상기 워드 라인(146) 사이의 갭은 상기 도전성 빔과 상기 제2 도전성 패드(148) 사이의 갭과 비교할 때 상기 제1 희생막(156)의 두께만큼 더 넓다. The thickness of the first
도 11을 참조하면, 상기 제2 도전성 패드(148) 상에 형성되어 있는 상기 제1 희생막(156)의 일부를 식각 공정을 통해 제거함으로써 제1 예비 희생막 패턴(156a)을 형성한다. Referring to FIG. 11, a portion of the first
즉, 상기 식각 공정을 통해, 후속 공정에서 형성되는 도전성 빔에서 접촉부 해당하는 부분의 상기 제1 희생막(156)을 식각하여 상기 제1 예비 희생막 패턴(156a)을 형성한다.That is, through the etching process, the first
도 12를 참조하면, 상기 제1 예비 희생막 패턴(156a) 및 상기 제2 도전성 패드(148)를 덮는 제2 희생막(158)을 형성한다. 상기 제2 희생막(158)은 이 후에 형성되는 도전막과의 식각 선택비를 갖는 물질을 증착시켜 형성한다. 상기 제2 희생막(158)은 상기 제1 예비 희생막 패턴(156a)과 동일한 물질로 형성할 수도 있고, 상기 제1 예비 희생막 패턴(156a)과 다른 물질로 형성할 수도 있다. 예를들어, 상기 제1 예비 희생막 패턴(156a)은 실리콘 산화물로 형성되고, 상기 제2 희생막(158)은 폴리실리콘막으로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 12, a second
상기 제2 희생막(158)의 두께는 후속 공정에서 형성되는 도전성 빔의 접촉부와 상기 제2 도전성 패드(148) 상부면 간의 갭과 동일하다. The thickness of the second
도 13을 참조하면, 상기 제2 희생막(158) 및 제1 예비 희생막 패턴(156a)의 일부분을 순차적으로 식각함으로써 상기 제1 도전성 패드(144)의 상부면을 노출시키는 개구(160)를 형성한다. 또한, 상기 식각 공정을 통해, 상기 제1 도전성 패드(144)의 상부면을 노출시키는 제1 희생막 패턴(156b) 및 제2 희생막 패턴(158a)이 형성된다. Referring to FIG. 13, the second
상기 개구(160)는 상기 제1 도전성 패드(144)를 노출시키는 콘택홀 형상을 가질 수도 있다. 또는, 상기 개구(160)는 저면에 상기 제2 방향으로 배치된 제1 도전성 패드(144)들을 노출시키는 트렌치 형상을 가질 수도 있다. 본 실시예에서는, 상기 개구(160)가 상기 제2 방향으로 연장되는 트렌치 형상을 갖는 것으로 설명한 다. The
도 14를 참조하면, 상기 개구(160)를 채우면서 상기 제2 희생막 패턴(158a) 상에 도전성 빔을 형성하기 위한 도전막(도시안됨)을 형성한다. 상기 도전막은 전위차에 의해 기계적으로 이동하는 물질로 이루어져야 한다. 또한, 탄성 및 복원력을 갖는 물질로 이루어져야 한다. 따라서, 상기 도전막으로 사용될 수 있는 물질은 티타늄 질화막, 탄소 나노튜브, 티타늄 등을 포함하며, 이들은 단층으로 형성되거나 또는 2 이상의 물질이 적층될 수도 있다. 본 실시예에서는 티타늄 질화막을 사용한다. Referring to FIG. 14, a conductive film (not shown) for forming a conductive beam on the second
이 후, 상기 도전막을 패터닝함으로써 상기 워드 라인(146) 및 상기 제2 도전성 패드(148)와 대향하는 도전성 빔(164)을 형성한다. 이 때, 상기 도전성 빔(164)의 가장자리 부위는 상기 제2 도전성 패드(148) 상부와 대향하는 부위까지 연장되도록 한다. 상기 도전성 빔(164)은 상기 비트 라인(104)과 서로 대향하도록 형성되며 고립된 패턴 형상을 갖는다.Thereafter, the conductive film is patterned to form a
상기 공정을 통해 형성된 도전성 빔(164)은 상기 제1 도전성 패드(144)와 접촉되는 엔코부(164a), 상기 기판(100)과 평행한 방향으로 연장되는 블레이드부(164b) 및 상기 블레이드부(164b) 양단에 구비되고 상기 기판 방향으로 낮아지는 형상을 갖는 접촉부(16c)를 포함한다. The
도시된 것과 같이, 상기 제3 층간 절연막(154) 및 워드 라인(146)과 상기 도전성 빔(164) 사이에는 제1 및 제2 희생막 패턴(156a, 158a)이 개재되어 있다. 반면에, 상기 제2 도전성 패드(148) 및 상기 도전성 빔(164) 사이에는 제2 희생막 패 턴(158a)만이 개재되어 있다. 때문에, 상기 도전성 빔(164)의 양 단부는 상기 기판(100) 방향으로 낮아지는 형상을 갖게된다. As shown in the figure, first and second
도 15를 참조하면, 상기 제1 및 제2 희생막 패턴(156a, 158a)을 제거함으로써 디램 소자를 완성한다. Referring to FIG. 15, the first and second
상기 제1 및 제2 희생막 패턴(156a, 158a)이 동일한 물질로 형성된 경우에는 1회의 식각 공정으로 상기 제1 및 제2 희생막 패턴(156a, 158a)을 제거할 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 및 제2 희생막 패턴(156a, 158a)이 서로 다른 물질로 형성된 경우에는 2회의 식각 공정을 통해 상기 제1 및 제2 희생막 패턴(156a, 158a)을 제거할 수 있다. If the first and second
상기 제1 및 제2 희생막 패턴(156a, 158a)의 제거는 습식 식각 공정을 통해 수행되는 것이 바람직하다. 그러나, 등방성 건식 식각 등을 통해 상기 제1 및 제2 희생막 패턴(156a, 158a)을 제거할 수도 있다. The removal of the first and second
상기 제1 및 제2 희생막 패턴(156a, 158a)이 제거되면, 상기 도전성 빔(164)과 상기 워드 라인(146) 및 상기 도전성 빔(164)과 제2 도전성 패드(148)가 서로 이격된다. When the first and second
또한, 상기 도전성 빔과 상기 워드 라인 사이의 갭(d1)은 상기 도전성 빔(164)과 제2 도전성 패드(148) 사이의 갭(d2)보다 더 넓다. The gap d1 between the conductive beam and the word line is wider than the gap d2 between the
상기 도전성 빔(164)의 접촉부(164c)는 상기 워드 라인(146)에 인가되는 전압에 따라 상기 제2 도전성 패드(148)와 접촉하거나 또는 비접촉하게 된다. 상기 도전성 빔(164)이 상기 제2 도전성 패드(148)와 접촉하면, 상기 비트 라인(106)을 통해 인가되는 전기적 신호가 커패시터(152)에 전달되거나 또는 커패시터(152)에 저장된 데이터가 상기 비트 라인(106)을 통해 출력될 수 있다. The
설명한 것과 같이, 본 실시예의 방법에 의하면, 페리 회로 영역에는 MOS 트랜지스터가 구비되고 셀 영역에는 기계적 동작을 하는 스위칭 소자가 구비되는 디램 소자를 제조할 수 있다. 특히, 상기 페리 회로 영역에 MOS트랜지스터를 형성하기 위한 패터닝 공정과 셀 영역의 비트 라인 형성 공정을 동시에 수행한다. 또한, 상기 페리 회로 영역의 금속 배선 공정과 상기 기계적 동작을 하는 스위칭 소자가 동시에 형성된다. 때문에, 간단한 공정을 통해 디램 소자를 제조할 수 있다. As described above, according to the method of this embodiment, it is possible to manufacture a DRAM device in which a MOS transistor is provided in the ferrier circuit area and a switching device that performs a mechanical operation in the cell area. Particularly, the patterning process for forming the MOS transistor in the ferrier circuit region and the bit line forming process for the cell region are simultaneously performed. Further, the metal wiring process of the ferrite circuit region and the switching device performing the mechanical operation are simultaneously formed. Therefore, the DRAM device can be manufactured through a simple process.
도 16 및 17은 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 제조하기 위한 다른 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 16 and 17 are cross-sectional views for explaining another method for manufacturing the DRAM device according to the first embodiment of the present invention.
이하에서 설명하는 디램 소자의 제조 방법은 도전성 빔을 형성하기 위한 일련의 단계를 제외하고는 상기에서 설명된 제조 방법과 동일하다. 그러므로, 이하에서는 상기에 설명된 제조 방법과 다른 부분에 한하여 설명한다. 또한, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다. The manufacturing method of the DRAM device described below is the same as the manufacturing method described above except for a series of steps for forming the conductive beam. Therefore, the following description will be given only to the parts different from the manufacturing method described above. The same reference numerals are used for the same components.
도 2 내지 도 10을 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 도 10에 도시된 구조를 형성한다. The same process as described with reference to Figs. 2 to 10 is performed to form the structure shown in Fig.
도 16을 참조하면, 제1 희생막(156)을 덮는 제2 희생막(도시안됨)을 형성한다. 상기 제2 희생막은 이 후에 형성되는 도전막과의 식각 선택비를 갖는 물질을 증착시켜 형성한다. 상기 제2 희생막은 상기 제1 희생막(156)과 다른 물질로 형성 되는 것이 바람직하다. 예를들어, 상기 제1 희생막(156)은 실리콘 산화물로 형성하고, 상기 제2 희생막은 폴리실리콘막으로 형성할 수 있다. 상기 제2 희생막의 두께는 제2 도전성 패드(148)와 후속 공정에 의해 형성되는 도전성 빔의 갭과 동일하다. Referring to FIG. 16, a second sacrificial layer (not shown) is formed to cover the first
다음에, 상기 제2 희생막에서 제2 도전성 패드(148)와 대향하는 부위를 선택적으로 식각함으로써 제2 예비 희생막 패턴(170)을 형성한다. Next, a second preliminary
상기 공정을 수행하면, 상기 제2 도전성 패드(148) 상에는 제1 희생막(156)만이 덮혀있게 되고, 제3 층간 절연막(154) 및 워드 라인(146) 상에는 제1 희생막(156) 및 제2 예비 희생막 패턴(170)이 덮혀있게 된다. Only the first
도 17을 참조하면, 상기 제2 예비 희생막 패턴(170) 및 제1 희생막(156)의 일부분을 순차적으로 식각함으로써 상기 제1 도전성 패드(144)의 상부면을 노출시키는 개구(160)를 형성한다. 또한, 상기 식각 공정을 통해, 상기 제1 도전성 패드(144)의 상부면을 노출시키는 제1 희생막 패턴(157) 및 제2 희생막 패턴(170a)이 형성된다. 17, an
이 후, 도 14 및 도 15를 참조로 설명한 것과 동일한 방법으로 도전성 빔(164)을 형성하고, 상기 제1 및 제2 희생막 패턴(157, 170a)을 제거한다. 이로써, 도 1에 도시된 디램 소자를 완성한다. Thereafter, the
도 18 내지 도 20은 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 제조하기 위한 다른 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 18 to 20 are cross-sectional views for explaining another method for manufacturing the DRAM device according to the first embodiment of the present invention.
이하에서 설명하는 디램 소자의 제조 방법은 도전성 빔을 형성하기 위한 일련의 단계를 제외하고는 상기 도 2 내지 도 16을 참조로 설명한 제조 방법과 동일하다. 그러므로, 이하에서는 상기에 설명된 제조 방법과 다른 부분에 한하여 설명한다. 또한, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다. The manufacturing method of the DRAM device described below is the same as the manufacturing method described with reference to FIGS. 2 to 16 except for a series of steps for forming the conductive beam. Therefore, the following description will be given only to the parts different from the manufacturing method described above. The same reference numerals are used for the same components.
도 2 내지 도 9를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 도 9에 도시된 구조를 형성한다. The same process as described with reference to Figs. 2 to 9 is performed to form the structure shown in Fig.
도 18을 참조하면, 상기 제3 층간 절연막(154), 워드 라인(146), 제1 및 제2 도전성 패드(144, 148) 및 상기 배선(150)들 상에 예비 희생막(180)을 형성한다. 상기 예비 희생막(180)은 이 후에 형성되는 도전막과의 식각 선택비를 갖는 물질을 증착시켜 형성한다. 18, a preliminary
상기 예비 희생막(180)으로 사용될 수 있는 물질의 예로는 폴리실리콘, 실리콘 산화물 등을 들 수 있다. 상기 예비 희생막(180)으로 실리콘 산화물이 형성될 경우에는 상기 제3 층간 절연막(154)에 비해 구조가 치밀하지 않아서 상기 제3 층간 절연막(154)보다 빠르게 식각될 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다. Examples of the material that can be used as the preliminary
상기 예비 희생막(180)의 두께는 후속에서 형성되는 도전성 빔과 상기 워드 라인(146) 사이의 갭과 동일하다. 그러므로, 상기 예비 희생막(180)은 상기 도 10을 참조로 설명한 공정에서의 제1 희생막보다 더 두껍게 형성되어야 한다. The thickness of the preliminary
도 19를 참조하면, 상기 예비 희생막(180) 상에 상기 제2 도전성 패드(148) 상부를 선택적으로 노출시키는 식각 마스크 패턴(도시안됨)을 형성한다. 상기 식각 마스크 패턴은 포토레지스트 패턴으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 19, an etch mask pattern (not shown) for selectively exposing the upper portion of the second
상기 식각 마스크 패턴을 사용하여 상기 제2 도전성 패드(148) 상에 위치하는 상기 예비 희생막(180)을 부분적으로 식각함으로써, 희생막(180a)을 형성한다. 상기 식각 공정은 습식 식각 또는 건식 식각을 통해 수행될 수 있다. The
이 때, 상기 예비 희생막(180)의 일부 두께만 식각되기 때문에, 완성된 상기 희생막(180a)은 상기 제2 도전성 패드(148) 상에서 상대적으로 얇은 두께를 갖게된다. At this time, since only a part of the thickness of the preliminary
이 후, 상기 식각 마스크 패턴을 제거한다. Thereafter, the etching mask pattern is removed.
도 20을 참조하면, 상기 희생막(180a)의 일부분을 순차적으로 식각함으로써 상기 제1 도전성 패드(144)의 상부면을 노출시키는 개구(160)를 형성한다. 또한, 상기 식각 공정을 통해, 상기 제1 도전성 패드(144)의 상부면을 노출시키는 희생막 패턴(180b)이 형성된다. Referring to FIG. 20, an
이 후, 도 14 및 도 15를 참조로 설명한 것과 동일한 방법으로 도전성 빔(164)을 형성하고, 상기 희생막 패턴(180b)을 제거한다. 상기 희생막 패턴(180b)은 하나의 물질로 이루어져있으므로, 1회의 식각 공정을 통해 제거할 수 있다. 상기 공정들을 수행함으로써, 도 1에 도시된 디램 소자를 완성한다. Thereafter, the
도 21 내지 도 23은 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 제조하기 위한 다른 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.21 to 23 are cross-sectional views for explaining another method for manufacturing the DRAM device according to the first embodiment of the present invention.
이하에서 설명하는 디램 소자의 제조 방법은 도전성 빔을 형성하기 위한 일련의 단계를 제외하고는 도 2 내지 도 15를 참조로 설명한 제조 방법과 동일하다. 그러므로, 이하에서는 상기에 설명된 제조 방법과 다른 부분에 한하여 설명한다. 또한, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다. The manufacturing method of the DRAM device described below is the same as the manufacturing method described with reference to Figs. 2 to 15 except for a series of steps for forming a conductive beam. Therefore, the following description will be given only to the parts different from the manufacturing method described above. The same reference numerals are used for the same components.
도 2 내지 도 9를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 도 9에 도시된 구조를 형성한다. The same process as described with reference to Figs. 2 to 9 is performed to form the structure shown in Fig.
도 21을 참조하면, 상기 제3 층간 절연막(154), 워드 라인(146), 제1 및 제2 도전성 패드(144, 148) 및 상기 배선(150)들 상에 예비 희생막(190)을 형성한다. 상기 예비 희생막(190)은 폴리실리콘을 증착시켜 형성한다. 상기 예비 희생막(190)의 두께는 후속 공정에서 형성되는 도전성 빔과 상기 워드 라인(146) 사이의 갭과 동일하다. 그러므로, 상기 예비 희생막(190)은 상기 도 10을 참조로 설명한 공정에서의 제1 희생막보다 더 두껍게 형성되어야 한다. 21, a preliminary
도 22를 참조하면, 상기 예비 희생막(190) 상에 상기 제2 도전성 패드(148) 상부를 선택적으로 노출시키는 하드 마스크 패턴(도시안됨)을 형성한다. 상기 하드 마스크 패턴은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 22, a hard mask pattern (not shown) for selectively exposing the upper portion of the second
상기 하드 마스크 패턴에 의해 노출된 부위를 산화시켜 상기 예비 희생막(190)의 일부 영역에 실리콘 산화막(192)을 형성한다. 상기 실리콘 산화막 아래에는 상기 예비 희생막(190)이 일부 두께만큼 남아있도록 한다.The portion exposed by the hard mask pattern is oxidized to form a
상기 산화 공정을 통해 상기 예비 희생막(190)은 상기 제2 도전성 패드(148) 상에서 상대적으로 얇은 두께를 갖는 희생막(190a)이 된다. Through the oxidation process, the preliminary
도 23을 참조하면, 상기 실리콘 산화막(192) 및 하드 마스크 패턴을 선택적으로 제거한다. 상기 제거 공정은 습식 식각을 통해 수행되는 것이 바람직하다. 상 기 희생막(190a)은 상기 제2 도전성 패드(148) 상에서 상대적으로 낮은 두께를 갖게된다.Referring to FIG. 23, the
다음에, 상기 희생막(190a)의 일부분을 순차적으로 식각함으로써 상기 제1 도전성 패드(144)의 상부면을 노출시키는 개구(160)를 형성한다. 또한, 상기 식각 공정을 통해, 상기 제1 도전성 패드(144)의 상부면을 노출시키는 희생막 패턴(190b)이 형성된다. Next, an
이 후, 도 14 및 15를 참조로 설명한 것과 동일한 방법으로 도전성 빔(164)을 형성하고, 상기 희생막 패턴(190b)을 제거한다. 상기 희생막 패턴(190b)은 하나의 물질로 이루어져있으므로, 1회의 식각 공정을 통해 제거할 수 있다. 상기 공정들을 수행함으로써, 도 1에 도시된 디램 소자를 완성한다. Thereafter, the
실시예 2Example 2
도 24는 본 발명의 실시예 2에 따른 디램 소자를 나타내는 단면도이다. 24 is a cross-sectional view showing a DRAM device according to a second embodiment of the present invention.
이하에서 설명하는 실시예 2의 디램 소자는 셀들이 기판 위로 반복 적층된 것을 제외하고는 실시예 1의 디램 소자와 동일하다. The DRAM device of the second embodiment described below is the same as the DRAM device of the first embodiment except that the cells are repeatedly stacked over the substrate.
즉, 디램 셀 내에 MOS 트랜지스터가 구비되지 않으므로, 반도체 기판 뿐 아니라 절연막 상에도 셀을 구성할 수 있다. 따라서, 기판 상에는 실시예 1의 디램 셀들이 구비되고, 상기 디램 셀들을 덮는 절연막 상에도 동일한 구조의 디램 셀들이 구비된다. 도 16을 참조로 하여, 실시예 2에 따른 디램 소자를 상세하게 설명한다. That is, since the MOS transistor is not provided in the DRAM cell, the cell can be formed not only on the semiconductor substrate but also on the insulating film. Therefore, the DRAM cells of the first embodiment are provided on the substrate, and DRAM cells having the same structure are provided on the insulating film covering the DRAM cells. Referring to Fig. 16, a description will be given in detail of a DRAM device according to a second embodiment.
도 24를 참조하면, 표면이 반도체 물질로 이루어진 기판(100) 상에 페리 회로 및 디램 셀이 구비된다. 상기 페리 회로 및 디램 셀은 실시예 1의 디램 소자와 동일한 구성을 갖는다. 특히, 상기 디램 셀에서 도전성 빔(164)은 양 단부가 기판 방향으로 낮아지는 수평 블레이드를 갖는다. Referring to FIG. 24, a ferrite circuit and a DRAM cell are provided on a
상기 기판 상에 형성되는 절연막에는 MOS 트랜지스터를 형성할 수 없다. 때문에, 상기 MOS 트랜지스터를 포함하는 페리 회로들은 상기 기판에 모두 형성되어야 한다. 그러므로, 상기 기판의 페리 회로 영역에는 기판 위로 적층되는 디램 셀들을 구동하기 위한 페리 회로들까지 형성되어 있다. A MOS transistor can not be formed in the insulating film formed on the substrate. Therefore, the ferry circuits including the MOS transistor must be formed on the substrate. Therefore, the ferrier circuit region of the substrate is formed with ferrier circuits for driving the DRAM cells stacked on the substrate.
상기 실시예 1의 디램 셀에서, 제3 층간 절연막(154) 및 배선(150)들 상에 위치하고, 상기 도전성 빔(164)의 상, 하부 및 측부에 빈 공간(161)을 생성시키는 제4 층간 절연막(204)이 구비된다. 즉, 상기 제4 층간 절연막(204)은 상기 도전성 빔(164)이 상, 하로 이동할 수 있도록 하는 공간(161)이 마련되도록 상기 도전성 빔(164) 주변에는 형성되어 있지 않다. In the DRAM cell of the first embodiment, a fourth
상기 제4 층간 절연막(204)은 미세한 기공(206)을 갖거나 미세한 패턴들을 포함하는 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 기공(206) 및 패턴들 간격은 식각액이 침투할 수 있을 정도의 사이즈를 갖는다. 구체적으로, 상기 기공(206) 및 패턴들 간격은 10 내지 50nm인 것이 바람직하다. The fourth
상기 제4 층간 절연막(204) 상에 제5 층간 절연막(208)이 구비된다. 상기 제5 층간 절연막(208)은 상기 제4 층간 절연막(204)에 포함된 기공(206) 및 패턴들 사이를 매립하지 않거나 일부분만을 매립하는 형상을 갖는다. A fifth
상기 제5 층간 절연막(208) 상에는 2층 비트 라인 구조물(214)이 구비된다. 상기 2층 비트 라인 구조물(214)은 2층 비트 라인(210) 및 2층 하드 마스크 패턴(212)이 적층된 구조를 갖는다. 즉, 기판 상에 위치하는 비트 라인 구조물(214)과는 달리, 상기 2층 비트 라인(210) 아래에 별도의 절연막 패턴이 구비되지 않는다. A two-layer
상기 2층 비트 라인 구조물(214) 상에 2층 콘택 플러그(218), 2층 제1 도전성 패드(222), 2층 워드 라인(224), 2층 커패시터(220) 및 2층 제2 도전성 패드(226)가 구비된다. 상기 2층 콘택 플러그(218), 2층 제1 도전성 패드(222), 2층 워드 라인(224), 2층 커패시터(220) 및 2층 제2 도전성 패드(226)는 기판 상에 형성되어 있는 제1 콘택 플러그(136), 제1 도전성 패드(144), 워드 라인(146), 커패시터(152) 및 제2 도전성 패드(148)와 동일한 구조를 갖는다. A two-
또한, 상기 2층 비트라인 구조물(214) 및 상기 제5 층간 절연막(208) 상에는 기판(100) 상에 형성되어 있는 제1 내지 제3 층간 절연막(114, 134, 154)과 동일한 구조의 2층 제1 내지 제3 층간 절연막(216, 228, 230)이 구비된다.On the two-layer
즉, 상기 제5 층간 절연막(208) 상에는 상기 기판(100) 상에 형성된 셀과 동일한 형상의 2층 셀들이 구비된다. 한편, 상기 제5 층간 절연막(208) 상에는 페리 회로를 형성하기 위한 MOS 트랜지스터들은 구비되지 않는다. That is, two-layer cells having the same shape as the cell formed on the
도시되지는 않았지만, 상기 2층 셀들 상에는 상기 제4 층간 절연막(204) 및 제5 층간 절연막(208)과 동일한 구조를 갖는 2층 제4 및 제5 층간 절연막이 구비될 수 있다. 또한, 상기 2층 제5 층간 절연막 상에, 상기 2층 셀들과 동일한 구조를 갖는 3층 셀들이 구비될 수 있다. 이와같이, 기판 상에 형성된 것과 동일한 구조의 셀들이 복수 층으로 적층될 수 있다. Although not shown, two-layered fourth and fifth interlayer insulating films having the same structure as the fourth
도 25 및 도 26은 본 발명의 실시예 2에 따른 디램 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.25 and 26 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예 2에 따른 디램 소자에서 기판 상에 페리 회로들 및 셀들을 형성하는 방법은 실시예1의 디램 소자 제조 방법과 매우 유사하다. 그러므로, 중복되는 설명은 생략한다. The method of forming the ferrier circuits and the cells on the substrate in the DRAM device according to the second embodiment of the present invention is very similar to the method of manufacturing the DRAM device of the first embodiment. Therefore, redundant description will be omitted.
먼저 도 4 내지 도 14를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행함으로써 도 14에 도시된 구조를 완성한다.First, the structure shown in Fig. 14 is completed by performing the same process as described with reference to Fig. 4 to Fig.
도 25를 참조하면, 상기 도전성 빔(164) 및 제2 희생막 패턴(158a) 상에 제3 희생막(200)을 추가적으로 더 형성한다. 상기 제3 희생막(200)은 상기 제2 희생막 패턴(158a)과 동일한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 25, a third
상기 제3 희생막(200)은 후속 공정을 통해 제거되어, 상기 도전성 빔(164)과 상기 도전성 빔(164) 상에 위치하는 층간 절연막 사이의 공간을 생성시킨다. 즉, 상기 제3 희생막(200)의 두께를 조절함으로써 상기 도전성 빔(164)과 상부에 형성되는 층간 절연막 사이의 간격을 조절할 수 있다. The third
상기 도전성 빔(164)의 상부, 측벽 부위 및 하부에만 상기 제2 희생막 패턴(156) 및 제3 희생막(200)이 남아있도록 상기 제2 희생막 패턴(156) 및 제3 희생막을 패터닝한다. 이로써, 제1 내지 제3 희생막 패턴이 적층된 희생막 구조물이 형성된다. 상기 희생막 구조물은 상기 도전성 빔(164) 및 그 주변을 덮는 고립된 형 상을 갖게된다. 또한, 상기 희생막 구조물이 형성되지 않는 부위에는 제3 층간 절연막(154), 제2 도전성 패드(148) 및 배선(150)이 노출된다. The second
도 26을 참조하면, 상기 희생막 구조물, 제3 층간 절연막(154), 제2 도전성 패드(148) 및 배선(150) 상에 제4 층간 절연막(204)을 형성한다. 상기 제4 층간 절연막(204)은 미세한 기공(206)을 갖거나 미세한 패턴들을 포함하는 절연 물질로 형성될 수 있다. 상기 기공(206) 및 패턴들 간격은 식각액이 침투할 수 있을 정도의 사이즈를 갖는다. 구체적으로, 상기 기공 및 패턴들 간격은 10 내지 50nm인 것이 바람직하다. Referring to FIG. 26, a fourth
예를들어, 상기 제4 층간 절연막(204)은 셀프 어셈블리 블록 공중합체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제4 층간 절연막(204)은 20nm 정도의 간격을 갖는 반복 패턴 형상이거나 또는 20nm의 홀들을 형상을 가질 수 있다. 상기 셀프 어셈블리 블록 공중합체는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸 메타 크릴레이트(polymethylmethacrylate,PMMA) 등을 포함한다.For example, the fourth
상기 제4 층간 절연막(204)이 형성된 구조물에 상기 희생막 구조물을 식각하기 위한 식각액을 공급한다. 상기 식각액은 상기 제4 층간 절연막(204)에 포함된 기공(206) 및 패턴 간격을 통해 공급됨으로써 상기 희생막 구조물이 제거된다. An etchant for etching the sacrificial film structure is supplied to a structure having the fourth
상기와 같이 희생막 구조물이 제거됨으로써 도전성 빔(164)과 상기 워드 라인(146) 및 제2 도전성 패드(148)가 서로 이격된다. 또한, 상기 도전성 빔(164)과 상기 제4 층간 절연막(204) 사이도 서로 이격된다. 이와같이, 상기 도전성 빔(164)의 상,하부 및 측부에 공간(161)이 생성됨으로써, 상기 도전성 빔(164)은 상기 워 드 라인(146)의 전압에 따라 상, 하로 이동된다. As described above, the sacrificial film structure is removed so that the
다시 도 24를 참조하면, 상기 제4 층간 절연막(204) 상에 제5 층간 절연막(208)을 형성한다. 상기 제5 층간 절연막(208)은 상기 제4 층간 절연막(204)에 포함되는 기공(206) 또는 패턴 간격 채우지 않거나 또는 일부만 채워지게 형성된다. 즉, 상기 제5 층간 절연막(208)은 스텝커버러지 특성이 양호하지 않은 증착 공정을 통해 절연물질을 증착시켜 형성한다. 상기 제5 층간 절연막(208)은 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. Referring again to FIG. 24, a fifth
상기 제5 층간 절연막(208)은 2층에 형성되는 셀들의 기판으로써 기능한다. 이와같이, 본 실시예의 디램 셀들은 절연막 상에 형성되기 때문에 반도체 물질막을 형성하는 공정이 요구되지 않는다. 따라서, 복층으로 셀들을 용이하게 적층시킬 수 있다.The fifth
상기 제5 층간 절연막(208) 상에 2층 비트 라인 구조물(214)을 형성한다. 상기 2층 비트 라인 구조물(214)은 도전막 및 하드 마스크막을 형성한 후 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 그러므로, 상기 2층 비트 라인 구조물(214)은 2층 비트 라인(210) 및 2층 하드 마스크 패턴(212)이 적층된 형상을 갖는다. 또한, 상기 2층 비트 라인 구조물(214)은 상기 기판(100)상에 형성된 비트 라인 구조물(110)과 동일한 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는다. A two-layer
상기 제5 층간 절연막(208) 상에는 페리 회로를 이루는 MOS 트랜지스터들이 형성되지 않는다. 때문에, 도시된 것과 같이, 상기 제5 층간 절연막(208) 상에는 게이트 구조물이 형성되지 않으며, 디램 셀들만이 형성된다. MOS transistors constituting a ferrier circuit are not formed on the fifth
다음에, 상기 실시예 1의 도 6 내지 도 15를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행함으로써 2층 콘택 플러그(218), 2층 제1 도전성 패드(222), 2층 워드 라인(224), 2층 커패시터(220), 2층 제2 도전성 패드(226), 2층 도전성 빔(232), 2층 제1 내지 제3 층간 절연막(216, 228, 230)을 형성한다. Next, a two-
이로써, 2층 구조를 갖는 디램 소자가 완성된다. Thereby, a DRAM device having a two-layer structure is completed.
도시되지는 않았지만, 상기 2층 제3 층간 절연막(230) 상에 상기 설명한 것과 동일한 공정들을 반복하여 수행함으로써 2층 이상으로 적층되는 디램 셀들을 형성할 수 있다. Although not shown, the same processes as those described above are repeatedly performed on the two-layered third
실시예 3Example 3
도 27은 본 발명의 실시예 3에 따른 디램 소자를 나타내는 단면도이다. FIG. 27 is a cross-sectional view showing a DRAM device according to a third embodiment of the present invention. FIG.
실시예 3에 따른 디램 소자의 셀들은 상기 실시예 1과 동일한 구성을 갖는다. 다만, 실시예 3의 디램 소자의 페리 회로는 스위칭 소자로써 MOS 트랜지스터 대신에 기계적 스위치 소자를 사용한다. The cells of the DRAM device according to the third embodiment have the same configuration as those of the first embodiment. However, the ferry circuit of the third embodiment uses a mechanical switching element instead of the MOS transistor as the switching element.
도 27을 참조하면, 페리 회로 영역 및 셀 영역이 구분되는 기판(300)이 마련된다. 본 실시예에 따른 디램 소자는 페리 회로 영역에 MOS 트랜지스터 대신 기계적 스위치 소자가 형성되므로, 상기 기판이 반도체 물질로 이루어지지 않아도 상관없다. 따라서, 상기 기판(300)은 적어도 상부 표면이 절연 물질을 포함한다. Referring to FIG. 27, a
상기 셀 영역의 기판(300) 상에는 실시예 1과 동일한 구성의 디램 셀이 구비된다. 다만, 본 실시예에서, 기판(300) 상에 형성되는 비트 라인 구조물(306)은 최 하부에 절연막 패턴이 구비되지 않을 수도 있다. A DRAM cell having the same structure as that of the first embodiment is provided on the
상기 셀 영역의 기판은 실시예 1과 동일한 구성의 디램 셀이 구비되므로, 이하에서는 페리 회로 영역의 기판에 위치하는 페리 회로들에 대해서만 설명한다. Since the substrate of the cell region is provided with a DRAM cell having the same configuration as that of Embodiment 1, only the ferrier circuits located on the substrate of the ferrier circuit region will be described below.
상기 페리 회로 영역의 기판 상에는 제1 배선(308)들이 구비된다. 상기 제1 배선들(308)은 페리 회로 영역의 기계적 스위칭 소자를 통해 외부 전기적 신호를 인가하거나 또는 상기 기계적 스위칭 소자를 통해 신호를 출력한다. 상기 제1 배선(308)들은 상기 비트 라인 구조물(306)과 동일한 적층 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 배선(308)들을 덮는 제1 및 제2 층간 절연막(310, 322)이 구비된다. First and second
상기 제1 및 제2 층간 절연막(310, 322) 내에는 상기 제1 배선(308)들과 전기적으로 연결되는 제2 콘택 플러그(326)들이 구비된다. 상기 제2 콘택 플러그(326)는 셀 영역에 위치하는 제1 콘택 플러그(324)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. Second contact plugs 326 electrically connected to the
상기 제2 콘택 플러그(326) 상에는 상기 디램 셀의 스위칭 소자와 동일한 구성을 갖는 스위칭 소자가 구비된다. On the
구체적으로, 상기 제2 콘택 플러그(326) 상에 제3 도전성 패드(334)가 구비되고, 상기 제3 도전성 패드(334)들 사이에는 제3 층간 절연막(340)이 구비된다. 상기 제3 도전성 패드(334)와 연결되고, 기판(300)과 평행하도록 측방으로 연장되는 수평 블레이드 형상의 제2 도전성 빔(342b)이 구비된다. 특히, 상기 제2 도전성 빔(342b)은 양 단부가 기판 방향으로 낮아지는 수평 블레이드 형상을 갖는다. Specifically, a third
또한, 상기 제2 도전성 빔(342b)과 이격되면서 상기 제2 도전성 빔(342b) 아래에 위치하고 상기 제2 도전성 빔(342b)을 기계적으로 이동시키기 위한 신호가 인가되는 도전성 라인(336)이 구비된다. Also provided is a
상기 제2 도전성 빔(342b)이 하강할 때 상기 제2 도전성 빔(342b)의 가장자리 부위와 접촉되는 제2 배선(338)이 구비된다. 상기 제2 배선(338)은 상기 제2 도전성 빔(342b)의 구동에 따라 상기 제1 배선(308)과 전기적으로 연결되거나 또는 절연된다. And a
이와같이, 페리 회로 영역에 기계적 스위칭 소자를 형성하는 경우, 기판(300)이 반도체 물질로 이루어지지 않아도 된다. 그러므로, 도시하지는 않았지만, 상기 기판에 형성된 것과 동일한 형상으로 수직 방향으로 적층된 디램 소자를 용이하게 구현할 수 있다. In this manner, when the mechanical switching element is formed in the ferrier circuit region, the
도 28은 본 발명의 실시예 3에 따른 디램 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.28 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a DRAM device according to a third embodiment of the present invention.
실시예 3에 따른 디램 소자의 셀들은 상기 실시예1과 동일한 구성을 가지므로, 셀들을 형성하기 위한 공정은 거의 동일하다. 다만, 실시예 3의 디램 소자의 페리 회로는 스위칭 소자로써 MOS 트랜지스터 대신에 기계적 스위치 소자를 사용하므로, 페리 회로를 형성하기 위해 수행되는 공정에서 차이가 있다. Since the cells of the DRAM device according to the third embodiment have the same configuration as that of the first embodiment, the processes for forming the cells are almost the same. However, the ferrier circuit of the third embodiment uses a mechanical switching element instead of the MOS transistor as the switching element, so that there is a difference in the process performed to form the ferrier circuit.
도 28을 참조하면, 페리 회로 영역 및 셀 영역이 구분되는 기판(300)이 마련된다. 상기 기판(300)은 적어도 표면이 절연 물질로 이루어진다. Referring to FIG. 28, a
상기 기판(300) 상에 도전막 및 하드 마스크 패턴(304)을 형성한다. 상기 셀 영역 상에 형성되는 하드 마스크 패턴(304)은 제1 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖도록 한다. 또한, 상기 페리 회로 영역의 하드 마스크 패턴(304)은 제1 배선 부위에 형성된다. A conductive film and a
상기 하드 마스크 패턴(304)을 식각 마스크로 사용하여 상기 도전막을 식각함으로써, 상기 셀 영역에 비트 라인(302)과 페리 회로 영역에 제1 배선(308)을 각각 형성한다. The conductive film is etched using the
상기 비트 라인(302) 및 제1 배선(308)을 덮는 제1 층간 절연막(310)을 형성한다. 상기 셀 영역의 제1 층간 절연막(310) 상에 비트 라인(302)과 수직한 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖고, 제1 전극 패턴(312), 유전막(314) 및 제2 예비 전극 패턴이 적층된 예비 커패시터들을 형성한다. 이 후, 상기 예비 커패시터들 사이에 제2 층간 절연막(322)을 형성한다. A first
상기 제2 층간 절연막(322)에 상기 비트 라인(302)과 접속하는 콘택홀 및 상기 제1 배선(308)과 접속하는 콘택홀들을 형성한다. 이 후, 상기 콘택홀들 내에 도전물질을 매립함으로써 상기 비트 라인(302)과 연결되는 제1 콘택 플러그(324) 및 상기 제1 배선(308)과 연결되는 제2 콘택 플러그(326)를 형성한다. A contact hole to be connected to the bit line 302 and contact holes to be connected to the
다음에, 상기 제1 및 제2 콘택 플러그(324, 326)와 상기 제2 층간 절연막(322) 상에 도전막 및 하드 마스크 패턴을 증착한다, 그리고, 상기 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전막을 패터닝함으로써 상기 셀 영역에 제1 도전성 패드(328), 제2 도전성 패드(332) 및 워드 라인(330)과, 상기 페리 회로 영 역에 제3 도전성 패드(334), 도전성 라인(336) 및 제2 배선(338)을 각각 형성한다. 상기 도전막의 상부면에는 후속 공정에서 도전성 빔으로 사용되는 물질과 동일한 물질을 증착시키는 것이 바람직하다. Next, a conductive film and a hard mask pattern are deposited on the first and second contact plugs 324 and 326 and the second
구체적으로, 상기 실시예 1에서와 같이, 상기 제1 및 제2 도전성 패드(328, 332)는 상기 제1 콘택 플러그(324) 및 제2 예비 전극 패턴 상에 고립된 형상을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 워드 라인(330)은 상기 예비 커패시터와 제1 콘택 플러그 사이에서 상기 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖도록 형성된다. Specifically, as in the first embodiment, the first and second
한편, 상기 제3 도전성 패드(334)는 상기 제2 콘택 플러그(326) 상에서 고립된 형상을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 제2 배선(338)은 신호 전달을 위한 패턴 형상을 갖도록 형성된다. On the other hand, the third
또한, 상기 제2 도전성 패드(332)를 형성한 후, 상기 제2 예비 전극 패턴을 식각함으로써 고립된 형상을 갖는 제2 전극 패턴(316)을 형성한다. 상기 공정을 수행함으로써, 셀에 포함되는 커패시터가 완성된다. After the second
다시 도 27을 참조하면, 상기 형성된 패턴들 사이의 갭 부위를 매립하는 제3 층간 절연막(340)을 형성한다. 상기 제3 층간 절연막(340)을 형성한 후 상기 하드 마스크 패턴을 제거하고, 상기 제3 층간 절연막(340) 표면을 다소 식각하여 상부면이 평탄하게 되도록 한다.Referring again to FIG. 27, a third
상기 제3 층간 절연막(340)과 각 패턴들 표면 상에 제1 예비 희생막 패턴 및 제2 희생막을 순차적으로 형성한다. 상기 제1 예비 희생막 패턴 및 제2 희생막의 일부분을 식각함으로써 상기 제1 도전성 패드(328) 및 제3 도전성 패드(334)를 노 출시키는 개구를 형성한다. 상기 개구가 형성됨으로써, 제1 희생막 패턴 및 제2 희생막 패턴이 각각 형성된다. A first preliminary sacrificial layer pattern and a second sacrificial layer are sequentially formed on the third
상기 개구를 채우면서 상기 제1 및 제2 희생막 패턴 상에 도전성 빔을 형성하기 위한 도전막을 형성한다. 이 후, 상기 도전막을 패터닝함으로써 상기 제1 콘택 플러그(324)와 전기적으로 연결되는 제1 도전성 빔(342a) 및 상기 제2 콘택 플러그(326)와 전기적으로 연결되는 제2 도전성 빔(342b)을 각각 형성한다. 상기 제1 및 제2 도전성 빔(342a, 342b)은 양 단부가 기판 방향으로 낮아지는 형상을 갖는다. 상기 제1 및 제2 도전성 빔(342a, 342b)으로 사용될 수 있는 물질의 예는 실시예 1에서 설명한 것과 동일하다. Thereby forming a conductive film for forming a conductive beam on the first and second sacrificial film patterns while filling the openings. Thereafter, the conductive film is patterned to form a first conductive beam 342a electrically connected to the
이 후, 상기 제1 및 제2 희생막 패턴을 제거함으로써 셀 영역 및 페리 영역에 기계적 스위칭 동작을 하는 소자를 형성한다. Thereafter, by removing the first and second sacrificial film patterns, a device that performs a mechanical switching operation in the cell region and the ferry region is formed.
설명한 것과 같이, 페리 회로 및 셀에 각각 기계적 스위칭 동작을 하는 소자를 채용할 수 있다. 즉, 상기 페리 회로에서는 제2 도전성 빔의 이동에 따라 제2 배선 및 제1 배선이 단락 또는 개방됨으로써 스위칭 동작이 수행된다. 또한, 상기 디램 셀들은 실시예 1에서와 동일하게 동작함으로써 커패시터에 데이터를 저장할 수 있다. As described, it is possible to employ elements that perform mechanical switching operations on the ferrier circuit and the cell, respectively. That is, in the ferrier circuit, the second wiring and the first wiring are short-circuited or opened according to the movement of the second conductive beam, thereby performing the switching operation. In addition, the DRAM cells operate in the same manner as in the first embodiment to store data in the capacitor.
상기 설명한 것과 같이, 본 발명의 따른 디램 소자는 셀에 포함되는 커패시터에서의 전하 누설이 매우 감소됨으로써 데이터 보유 능력이 향상된다. 때문에, 리프래시 동작이 요구되지 않으며, 커패시터에 저장된 데이터가 변하지 않게 되어 비휘발성 소자로 기능할 수 있다.As described above, the DRAM device according to the present invention improves the data retention ability by greatly reducing the charge leakage in the capacitor included in the cell. Therefore, the refresh operation is not required, and the data stored in the capacitor does not change and can function as a nonvolatile element.
그러므로, 기존의 디램 소자를 사용하는 다양한 전자제품 및 통신 기기들에도 사용될 수 있을 뿐 아니라, 비휘발성 소자를 사용하는 전자제품 및 저장 매체에도 사용될 수 있다. 또한, 전력 소모의 감소가 요구되는 다양한 전자제품 및 통신 제품에 사용될 수 있다. Therefore, the present invention can be used not only in various electronic products and communication devices using conventional DRAM devices, but also in electronic products and storage media using nonvolatile devices. It can also be used in a variety of electronic and communications products where a reduction in power consumption is desired.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a DRAM device according to a first embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 15는 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 제조하기 위한 하나의 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 2 to 15 are cross-sectional views for explaining one method for fabricating the DRAM device according to the first embodiment of the present invention.
도 16 및 17은 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 제조하기 위한 다른 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 16 and 17 are cross-sectional views for explaining another method for manufacturing the DRAM device according to the first embodiment of the present invention.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 제조하기 위한 다른 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 18 to 20 are cross-sectional views for explaining another method for manufacturing the DRAM device according to the first embodiment of the present invention.
도 21 내지 도 23은 본 발명의 실시예 1에 따른 디램 소자를 제조하기 위한 다른 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.21 to 23 are cross-sectional views for explaining another method for manufacturing the DRAM device according to the first embodiment of the present invention.
도 24는 본 발명의 실시예 2에 따른 디램 소자를 나타내는 단면도이다. 24 is a cross-sectional view showing a DRAM device according to a second embodiment of the present invention.
도 25 및 도 26은 본 발명의 실시예 2에 따른 디램 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.25 and 26 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention.
도 27은 본 발명의 실시예 3에 따른 디램 소자를 나타내는 단면도이다. FIG. 27 is a cross-sectional view showing a DRAM device according to a third embodiment of the present invention. FIG.
도 28은 본 발명의 실시예 3에 따른 디램 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.28 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a DRAM device according to a third embodiment of the present invention.
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