KR19980025635A - Semiconductor Memory Device Manufacturing Method - Google Patents

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KR19980025635A
KR19980025635A KR1019960043856A KR19960043856A KR19980025635A KR 19980025635 A KR19980025635 A KR 19980025635A KR 1019960043856 A KR1019960043856 A KR 1019960043856A KR 19960043856 A KR19960043856 A KR 19960043856A KR 19980025635 A KR19980025635 A KR 19980025635A
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한석빈
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문정환
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    • H01L28/90Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
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Abstract

본 발명은 반도체 메모리 소자에 관한 것으로 특히 정전용량 증대 및 공정 단순화에 적당한 반도체 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor memory devices, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor memory device suitable for increasing capacitance and simplifying a process.

이와 같은 본 발명 반도체 메모리 소자 제조방법은 반도체 기판상에 제1절연막 및 제2절연막을 차례로 형성하는 단계; 상기 제2절연막 및 제1절연막을 선택적으로 식각하여 노드콘택홀을 형성하는 단계; 상기 노드콘택홀을 포함한 제2절연막 전면에 제1도전층을 형성한 후 커패시터 영역에만 남도록 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 제1도전층을 포함한 제2절연막 전면에 절연층을 형성한 후 노드 콘택홀 상측의 제1도전층 상측면을 제외한 노드 콘택홀 양측면 상의 제1도전층 상측면만이 노출되도록 절연층을 패터닝하여 절연층홀을 형성하는 단계; 상기 절연층홀의 측면으로 측벽 스페이서 형상의 제2도전층을 형성하여 제1, 제2도전층으로 이루어진 스토리지 노드를 형성하는 단계; 그리고, 상기 절연층을 제거하고 스토리지 노드 표면에 유전막 및 플레이트 노드를 형성하는 단계를 포함한다.Such a method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention comprises the steps of sequentially forming a first insulating film and a second insulating film on a semiconductor substrate; Selectively etching the second insulating layer and the first insulating layer to form a node contact hole; Forming a first conductive layer on the entire surface of the second insulating layer including the node contact hole and patterning the remaining conductive layer only in the capacitor region; After the insulating layer is formed on the entire surface of the second insulating layer including the patterned first conductive layer, only the upper surface of the first conductive layer on both sides of the node contact hole except the upper surface of the first conductive layer on the upper side of the node contact hole is exposed. Patterning to form an insulating layer hole; Forming a storage node including first and second conductive layers by forming a second conductive layer having a sidewall spacer shape on a side surface of the insulating layer hole; And removing the insulating layer and forming dielectric and plate nodes on the surface of the storage node.

Description

반도체 메모리 소자 제조방법Semiconductor Memory Device Manufacturing Method

본 발명은 반도체 메모리 소자에 관한 것으로 특히 정전용량 증대 및 공정단순화에 적당한 반도체 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor memory devices, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor memory device suitable for increasing capacitance and simplifying process.

반도체 소자의 발전에 따라 하나의 반도체 칩상에 많은 소자들을 집적시키는 작업이 활발히 진행되어 오고 있다.BACKGROUND With the development of semiconductor devices, the work of integrating many devices on one semiconductor chip has been actively performed.

특히 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 메모리셀에 있어서는 소자크기를 최소로 하기 위해서 여러가지 다양한 셀 구조가 제안되고 있다.In particular, in memory cells of DRAM (Dynamic Random Access Memory), various various cell structures have been proposed to minimize the device size.

일반적으로 DRAM 메모리셀은 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터로 구성된다.Generally, a DRAM memory cell is composed of one transistor and one capacitor.

이와 같이 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터로 구성된 메모리셀에 있어서, 신호전하는 트랜지스터(스위칭 트랜지스터)에 연결되는 커패시터의 스토리지 노드(Storage Node)에 저장된다.As described above, in a memory cell including one transistor and one capacitor, signal charges are stored in a storage node of a capacitor connected to a transistor (switching transistor).

따라서 반도체 메모리 소자의 고집적화로 인해 메모리셀의 크기가 작아지면 이에 따라 커패시터의 크기도 작아지게 되므로 스토리지 노드에 저장할 수 있는 전하의 수도 감소하게 된다.Therefore, when the size of the memory cell is reduced due to the high integration of the semiconductor memory device, the size of the capacitor is also reduced, thereby reducing the number of charges that can be stored in the storage node.

그러므로 원하는 신호를 오동작하는 일없이 전달하기 위해서는 신호전달에 필요한 커패시터 용량확보를 위해 메모리셀의 커패시터 스토리지 노드가 어떤 정해진 값 이상의 표면적을 가져야 한다.Therefore, in order to deliver the desired signal without malfunctioning, the capacitor storage node of the memory cell must have a surface area above a certain value in order to secure the capacitor capacity required for signal transmission.

따라서 메모리셀 크기의 축소화를 위해서는 커패시터의 스토리지 노드가 반도체 기판의 제한된 영역내에 상대적으로 큰 표면적을 가져야 한다.Therefore, in order to reduce the size of the memory cell, the storage node of the capacitor must have a relatively large surface area within a limited area of the semiconductor substrate.

그러므로 커패시터의 형태가 평판(Parallel Plate) 구조에서 핀(FIN) 또는 필라(Pillar) 구조 등을 이용하게 되었다.Therefore, the form of the capacitor is to use the fin (PIN) or pillar (Pillar) structure in the parallel plate structure.

이하에서 종래의 반도체 메모리 소자 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional method of manufacturing a semiconductor memory device will be described.

도 1a 내지 도 1d는 종래 반도체 메모리 소자의 제조공정을 나타낸 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional semiconductor memory device.

먼저, 도 1a에 나타낸 바와 같인 반도체 기판(1)상에 제1산화막(2)과 식각저지층으로써 질화막(3)을 차레로 형성한 다음 질화막(3)과 제1산화막(2)을 선택적으로 제거하여 노드콘택홀(4)을 형성한다. 이때, 노드콘택홀(4)은 반도체 기판(1)의 불순물 확산영역(5) 형성위치에 형성된다.First, the nitride film 3 is sequentially formed as the first oxide film 2 and the etch stop layer on the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 1A. The nitride film 3 and the first oxide film 2 are selectively formed. It removes and forms the node contact hole 4. In this case, the node contact hole 4 is formed at the position where the impurity diffusion region 5 of the semiconductor substrate 1 is formed.

도 1b에 나타낸 바와 같이, 상기 노드 콘택홀(4)을 포함한 전면에 스토리지 노드용 제1폴리실리콘(6)과 제2산화막(7)을 차례로 형성한다. 그다음 상기 제2산화막(7)상에 감광막(RR)을 증착하고 노광 및 현상공정으로 스토리지 노드 형성영역을 정의하여 감광막(PR)을 패터닝한 다음 패터닝된 감광막(PR)을 마스크로 이용하여 상기 제2산화막(7)을 선택적으로 제거한다.As shown in FIG. 1B, the first polysilicon 6 and the second oxide layer 7 for the storage node are sequentially formed on the front surface including the node contact hole 4. Next, the photoresist layer RR is deposited on the second oxide layer 7, and the photoresist layer PR is patterned by defining a storage node formation region by an exposure and development process, and then using the patterned photoresist layer PR as a mask. The oxide film 7 is selectively removed.

도 1c에 나타낸 바와 같이 상기 감광막(PR)을 제거한 후 상기 제2산화막(7)을 포함한 제1폴리실리콘(6)상에 제2폴리실리콘(8)을 형성한 후 에치백하여 제2산화막(7)의 측면에 측벽 스페이서형상으로 형성한다. 이때, 제1폴리실리콘(6)도 질화막(3)이 노출될 때 까지 식각하여 제1, 제2폴리실리콘(6) (8)으로 이루어진 스토리지 노드(9)를 형성한다.As shown in FIG. 1C, after the photoresist film PR is removed, a second polysilicon 8 is formed on the first polysilicon 6 including the second oxide film 7 and then etched back to form a second oxide film ( It forms in the side wall spacer shape at the side of 7). At this time, the first polysilicon 6 is also etched until the nitride film 3 is exposed to form the storage node 9 made of the first and second polysilicon 6 (8).

도 1d에 나타낸 바와 같이 상기 제2산화막(7)을 제거한 후 스토리지 노드(9) 표면에 유전막(10)을 형성한 다음 유전막(10)을 포함한 전면에 제3폴리실리콘을 형성한 후 식각하여 플레이트 노드(11)를 형성한다.As shown in FIG. 1D, after removing the second oxide layer 7, a dielectric layer 10 is formed on the surface of the storage node 9, and then a third polysilicon is formed on the entire surface including the dielectric layer 10 and then etched to form a plate. Node 11 is formed.

종래의 반도체 메모리 소자에 있어서는 평판형 스토리지 노드를 사용한 경우에 비해서는 정전용량을 늘릴 수 있었으나 평면상의 구조가 단순히 하나의 원통형으로 되어 있어 반도체 메모리 소자의 고집적화에는 한계가 있는 문제점이 발생하였다.In the conventional semiconductor memory device, the capacitance can be increased as compared with the case of using a planar storage node. However, since the planar structure is simply a cylindrical shape, there is a problem in that the integration of the semiconductor memory device is limited.

본 발명은 상기와 같은 종래 반도체 메모리 소자의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 스토리지 노드를 더블 실린더 구조로 형성하여 정전용량을 향상시키고 또한 공정을 단순환시킨 반도체 메모리 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional semiconductor memory device as described above to provide a method of manufacturing a semiconductor memory device by improving the capacitance by forming a storage node in a double-cylinder structure and a simple ring process There is this.

도 1a 내지 도 1d는 종래 반도체 메모리 소자의 제조공정 단면도1A to 1D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional semiconductor memory device.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명 제1실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 제조공정 단면도2A to 2G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명 제2실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 제조공정 단면도3A to 3F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

20: 반도체 기판21: 불순물 확산영역20: semiconductor substrate 21: impurity diffusion region

22: 제1절연막23: 제2절연막22: first insulating film 23: second insulating film

24: 노드 콘택홀25a: 제1도전층 패턴24: node contact hole 25a: first conductive layer pattern

26: 절연층27: 절연층홀26: insulating layer 27: insulating layer hole

28a: 제2도전층 패턴29: 스토리지 노드28a: second conductive layer pattern 29: storage node

30: 유전체막31: 플레이트 전극30 dielectric film 31 plate electrode

본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 제조방법은 반도체 기판상에 제1절연막 및 제2절연막을 차례로 형성하는 단계; 상기 제2절연막 및 제1절연막을 선택적으로 식각하여 노드콘택홀을 형성하는 단계; 상기 노드콘택홀을 포함한 제2절연막 전면에 제1도전층을 형성한 후 커패시터 영역에만 남도록 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 제1도전층을 포함한 제2절연막 전면에 절연층을 형성한 후 노드 콘택홀 상측의 제1도전층 상측면을 제외한 노드 콘택홀 양측면 상의 제1도전층 상측면만이 노출되도록 절연층을 패터닝하여 절연층홀을 형성하는 단계; 상기 절연층홀의 측면으로 측벽 스페이서 형상의 제2도전층을 형성하여 제1, 제2도전층으로 이루어진 스토리지 노드를 형성하는 단계; 그리고, 상기 절연층을 제거하고 스토리지 노드 표면에 유전막 및 플레이트 노드를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.A method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention includes the steps of sequentially forming a first insulating film and a second insulating film on a semiconductor substrate; Selectively etching the second insulating layer and the first insulating layer to form a node contact hole; Forming a first conductive layer on the entire surface of the second insulating layer including the node contact hole and patterning the remaining conductive layer only in the capacitor region; After the insulating layer is formed on the entire surface of the second insulating layer including the patterned first conductive layer, only the upper surface of the first conductive layer on both sides of the node contact hole except the upper surface of the first conductive layer on the upper side of the node contact hole is exposed. Patterning to form an insulating layer hole; Forming a storage node including first and second conductive layers by forming a second conductive layer having a sidewall spacer shape on a side surface of the insulating layer hole; And removing the insulating layer and forming dielectric and plate nodes on the storage node surface.

이와 같은 본 발명 반도체 메모리 소자의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Such embodiments of the semiconductor memory device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명 제1실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 제조공정 단면도이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

먼저, 도2a에 나타낸 바와 같이 소오스(또는 드레인)영역으로 사용할 불순물 확산영역(21)이 형성된 반도체 기판(20)상에 제1, 제2절연막(22)(23)을 차례로 형성한 후 상기 불순물 확산영역(21)상층의 제1, 제2절연막(22)(23)을 선택적으로 패터닝(포토리소그래피공정+식각공정)하여 노드콘택홀(24)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, first and second insulating layers 22 and 23 are sequentially formed on a semiconductor substrate 20 on which an impurity diffusion region 21 to be used as a source (or drain) region is formed. The node contact holes 24 are formed by selectively patterning the first and second insulating layers 22 and 23 over the diffusion region 21 (photolithography process + etching process).

도 2b에 나타낸 바와 같이 상기 노드콘택홀(24)을 포함한 제2절연막(23)전면에 제1도전층(25)을 형성한다. 이때, 상기 제1도전층(25)은 폴리실리콘을 사용하여 형성하며 SiH4나 SiH2Cl2등의 가스를 이용하여 520∼620℃의 온도에서 저압화학기상증착법을 사용하여 500∼4000Å의 두께로 형성한다. 그다음, 상기 제1도전층(25) 전면에 감광막(PR20)을 형성한 후 노광 및 현상공정으로 스토리지 노드 형성영역을 정의하여 감광막(PR20)을 패터닝한다.As shown in FIG. 2B, the first conductive layer 25 is formed on the entire surface of the second insulating layer 23 including the node contact hole 24. In this case, the first conductive layer 25 is formed using polysilicon, and the thickness of 500 to 4000 kW using low pressure chemical vapor deposition at a temperature of 520 to 620 ° C. using a gas such as SiH 4 or SiH 2 Cl 2 . To form. Subsequently, after the photoresist film PR 20 is formed on the entire surface of the first conductive layer 25, the photoresist film PR 20 is patterned by defining a storage node formation region through an exposure and development process.

도 2c에 나타낸 바와 같이 상기 패터닝된 감광막(PR20)을 마스크로 이용한 식각공정으로 제1도전층(25)을 선택적으로 제거하여 제1도전층 패턴(25a)을 형성한다. 그리고, 상기 감광막(PR20)을 제거한다. 그다음, 제1도전층 패턴(25a)를 포함한 제2절연막(23) 전면에 절연층(26) 및 감광막(PR21)을 차례로 형성한다. 이때, 상기 절연층(26)은 PSG, BPSG와 SOG와 같은 평탄성이 있는 물질중 어느 하나를 사용하여 형성하며 3000∼5000Å의 두께로 형성한다.As illustrated in FIG. 2C, the first conductive layer 25 is selectively removed by an etching process using the patterned photosensitive film PR 20 as a mask to form a first conductive layer pattern 25a. Then, the photosensitive film PR 20 is removed. Next, the insulating layer 26 and the photosensitive film PR 21 are sequentially formed on the entire surface of the second insulating film 23 including the first conductive layer pattern 25a. In this case, the insulating layer 26 is formed using any one of flat materials such as PSG, BPSG, and SOG, and has a thickness of 3000 to 5000 kPa.

도 2d에 나타낸 바와 같이 노광 및 현상공정으로 제1도전층 패턴(25a) 형성영역 상층면의 감광막(PR21)만을 제거하되 노드콘택홀(24) 형성 위치의 감광막(PR21)을 제외한 제1도전층 패턴(25a)상층면의 감광막(PR21)을 제거한다. 이때, 상기 제1도전층 패턴(25a)양측 에지부로는 절연층(26)상에서 제1도전층 패턴(25a)양측 에지부에 감광막(PR21)이 소정간격 오버랩(overlpa)되도록 형성한다. 그다음, 상기 감광막(PR21)을 마스크로 이용한 식각공정으로 감광막(PR21)하부의 절연층(26)을 식각하여 노드 콘택홀(24) 형성영역의 제1도전층 패턴(25a)를 제외한 제1도전층 패턴(25a)의 상층면을 노출시키는 절연층홀(27)을 형성한다. 이때, 상기 제1도전층 패턴(25a)양측면 에지부로는 감광막(PR21)의 형성이 제1도전층 패턴(25a)형성영역 상층의 절연층(26)상에서 일정간격 오버랩되어 형성되어 있으므로 절연층(26)이 제1도전층 패턴(25a)의 에지부에 일정간격으로 오버랩되어 형성된다.As shown in FIG. 2D, only the photoresist film PR 21 on the upper surface of the first conductive layer pattern 25a formation region is removed by the exposure and development process, except for the first photoresist film PR 21 at the node contact hole 24 formation position. The photosensitive film PR 21 on the upper surface of the conductive layer pattern 25a is removed. In this case, the photoconductive film PR 21 is formed on the insulating layer 26 so as to overlap the photosensitive film PR 21 on the edges on both sides of the first conductive layer pattern 25a on both sides of the first conductive layer pattern 25a. Next, an etching process using the photoresist film PR 21 as a mask is performed to etch the insulating layer 26 under the photoresist film PR 21 to exclude the first conductive layer pattern 25a of the node contact hole 24 forming region. The insulating layer hole 27 which exposes the upper surface of one conductive layer pattern 25a is formed. In this case, since the photosensitive film PR 21 is formed on both sides of the first conductive layer pattern 25a on the insulating layer 26 on the upper layer of the first conductive layer pattern 25a, the insulating layer is formed. (26) is formed to overlap the edge portion of the first conductive layer pattern (25a) at regular intervals.

도 2e에 나타낸 바와 같이 상기 감광막(PR21)을 제거한다. 그다음, 상기 절연층홀(27)을 포함한 절연층(26) 전면에 일정두께의 제2도전층(28)을 형성한다. 이때, 상기 제2도전층(28)은 폴리실리콘을 사용하여 500∼3000Å의 두께로 형성한다.As shown in FIG. 2E, the photosensitive film PR 21 is removed. Next, a second conductive layer 28 having a predetermined thickness is formed on the entire surface of the insulating layer 26 including the insulating layer hole 27. At this time, the second conductive layer 28 is formed to a thickness of 500 ~ 3000Å using polysilicon.

도 2f에 나타낸 바와 같이 상기 제2도전층(28)을 화학기계적연마법으로 연마하여 제1도전층 패턴(25a)의 상층면의 절연층(26)측면으로 실린더형상의 제2도전층 패턴(28a)으로 형성하여 제1, 제2도전층 패턴(25a)(28a)으로 이루어진 스토리지 노드(29)를 완성한다. 이때, 화학기계적연마공정은 Al2O3나 SiO2로 되어 있는 연마제와 KOH, NH4F 또는 HF 등의 화학용액을 일부 혹은 전부를 첨가하고 물을 포함하는 연마액을 이용하며, PH는 9∼13의 조건에서 연마한다. 이때, 상기 화학기계적연마법 대신 RIE(Reactive Ion Etch) 법을 이용한 에치백(etch back)을 사용하여 형성할 수 있다.As shown in FIG. 2F, the second conductive layer 28 is polished by chemical mechanical polishing to form a cylindrical second conductive layer pattern toward the insulating layer 26 on the upper layer surface of the first conductive layer pattern 25a ( 28a) to complete the storage node 29 including the first and second conductive layer patterns 25a and 28a. At this time, the chemical mechanical polishing process uses a polishing liquid containing water by adding some or all of the polishing solution of Al 2 O 3 or SiO 2 and a chemical solution such as KOH, NH 4 F or HF, and the pH is 9 It grinds on condition of -13. In this case, instead of the chemical mechanical polishing method, it may be formed using an etch back using a reactive ion etching (RIE) method.

도 2g에 나타낸 바와 같이 상기 절연층(26)을 제거한 후 상기 스토리지 노드(29)표면에 유전막(30)을 형성하고 유전막(30)전면에 폴리실리콘을 형성한 후 식각하여 플레이트 노드(31)를 형성한다.As shown in FIG. 2G, the dielectric layer 30 is formed on the surface of the storage node 29 after the insulating layer 26 is removed, and polysilicon is formed on the entire surface of the dielectric layer 30 to be etched to form a plate node 31. Form.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 제2실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명 제2실시예에 따른 제조공정 단면도이다.3A to 3F are sectional views of the manufacturing process according to the second embodiment of the present invention.

먼저, 도 3a에 나타낸 바와 같이 소오스(또는 드레인)영역으로 사용할 불순물 확산영역(21)이 형성된 반도체 기판(20)상에 제1, 제2절연막(22)(23)을 차례로 형성한 후 상기 불순물 확산영역(21) 상층의 제1, 제2절연막(22)(23)을 선택적으로 패터닝(포토리소그래피공정+식각공정)하여 불순물 확산영역(21) 영역이 노출되도록 노드콘택홀(24)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, first and second insulating layers 22 and 23 are sequentially formed on a semiconductor substrate 20 on which an impurity diffusion region 21 to be used as a source (or drain) region is formed. The node contact hole 24 is formed to selectively expose the impurity diffusion region 21 region by selectively patterning the first and second insulating layers 22 and 23 over the diffusion region 21 (photolithography process + etching process). do.

도 3b에 나타낸 바와 같이 상기 노드콘택홀(24)을 포함한 제2절연막(23)전면에 제1도전층(25) 및 절연층(26)을 차례로 형성한다. 이때, 상기 제1도전층(25)은 폴리실리콘을 사용하여 형성하며, SiH4나 SiH2Cl2등의 가스를 이용하여 520∼620℃의 온도에서 저압화학기상증착법을 사용하여 1000∼5000Å의 두께로 형성한다. 그리고, 상기 절연층(26)은 PSG, BPSG나 USG와 같은 실리콘산화막중의 어느 하나를 사용하여 형성하며 3000∼5000Å의 두께로 형성한다.As shown in FIG. 3B, the first conductive layer 25 and the insulating layer 26 are sequentially formed on the entire surface of the second insulating layer 23 including the node contact hole 24. In this case, the first conductive layer 25 is formed using polysilicon, and is 1000-5000 kPa using low pressure chemical vapor deposition at a temperature of 520-620 ° C. using a gas such as SiH 4 or SiH 2 Cl 2 . Form to thickness. The insulating layer 26 is formed using any one of a silicon oxide film such as PSG, BPSG, or USG, and has a thickness of 3000 to 5000 kPa.

도 3c에 나타낸 바와 같이 상기 절연층(26) 전면에 감광막(PR22)을 형성한 후 노광 및 현상공정으로 커패시터 형성영역을 정의하여 감광막(PR22)을 패터닝한다.As shown in FIG. 3C, the photoresist film PR 22 is formed on the entire surface of the insulating layer 26, and then the photoresist film PR 22 is patterned by defining a capacitor formation region through an exposure and development process.

이때, 노드 콘택홀(24)상층의 감광막(PR22)도 제거하되 노드 콘택홀(24)보다 좁은 폭으로 제거한다. 그다음 상기 감광막(PR22)을 마스크로 이용한 식각공정으로 절연층(26) 및 제1도전층(25)을 제2절연막(23)이 노출될 때까지 차레로 식각하여 제1도전층 패턴(25a)을 형성한다. 이때, 노드 콘택홀(24) 상층으로 노드 콘택홀(24)보다 좁은 폭의 절연층홀(27)이 형성된다.At this time, the photoresist film PR 22 on the upper layer of the node contact hole 24 is also removed, but the width is narrower than that of the node contact hole 24. Next, in the etching process using the photoresist film PR 22 as a mask, the insulating layer 26 and the first conductive layer 25 are sequentially etched until the second insulating layer 23 is exposed, thereby forming the first conductive layer pattern 25a. ). At this time, an insulating layer hole 27 having a narrower width than the node contact hole 24 is formed above the node contact hole 24.

도 3d에 나타낸 바와 같이 상기 감광막(PR22)을 제거한다. 그다음, 상기 절연층홀(27)을 포함한 제2절연막(23)전면에 제2도전층(28)을 형성한다. 이때, 상기 제2도전층(28)은 폴리실리콘을 사용하여 500∼3000Å의 두께로 형성한다. 그리고, 절연층홀(27)내에서 제2도전층(28)이 서로 붙지 않도록 형성한다.As shown in FIG. 3D, the photosensitive film PR 22 is removed. Next, a second conductive layer 28 is formed on the entire surface of the second insulating layer 23 including the insulating layer hole 27. At this time, the second conductive layer 28 is formed to a thickness of 500 ~ 3000Å using polysilicon. The second conductive layer 28 is formed so as not to stick to each other in the insulating layer hole 27.

도 3e에 나타낸 바와 같이 상기 제2도전층(28)을 화학기계적연마법으로 연마하여 절연층(27)과 제1도전층 패턴(25a)의 측면 및 절연층홀(27)내의 제1도전층 패턴(25a)상층면에 실린더형상의 제2도전층 패턴(28a)으로 형성하여 제1, 제2도전층 패턴(25a)(28a)로 이루어진 스토리지 노드(29)를 형성한다. 이때, 화학기계적연마공정은 Al2O3나 SiO2로 되어 있는 연마제와 KOH, NH4F 또는 HF 등의 화학용액을 일부 혹은 전부를 첨가하고 물을 포함하는 연마액을 이용하며 PH는 9∼13의 조건에서 연마한다. 이때, 상기 화학기계적연마법대신 RIE(Reactive Ion Etch)를 이용한 에치백(etch back)법을 사용하여 형성할 수 있다.As shown in FIG. 3E, the second conductive layer 28 is polished by chemical mechanical polishing, so that the side surface of the insulating layer 27 and the first conductive layer pattern 25a and the first conductive layer pattern in the insulating layer hole 27 are removed. A storage node 29 made of the first and second conductive layer patterns 25a and 28a is formed by forming the cylindrical second conductive layer pattern 28a on the upper layer surface. At this time, the chemical mechanical polishing process uses a polishing liquid containing water by adding some or all of the abrasives made of Al 2 O 3 or SiO 2 and a chemical solution such as KOH, NH 4 F or HF, and the pH is 9∼ Polished under the conditions of 13. In this case, it may be formed using an etch back method using RIE (Reactive Ion Etch) instead of the chemical mechanical polishing method.

도 3f에 나타낸 바와 같이 상기 절연층(26)을 제거한 후 상기 스토리지 노드(29)표면에 유전막(30)을 형성하고 유전막(30)전면에 폴리실리콘을 형성한 후 식각하여 플레이트 노드(31)를 형성한다.As shown in FIG. 3F, the dielectric layer 30 is formed on the surface of the storage node 29 after the insulating layer 26 is removed, and polysilicon is formed on the entire surface of the dielectric layer 30 to be etched to form a plate node 31. Form.

본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 제조방법에 있어서는 화학기계적연마법을 사용한 한 번의 식각공정으로 복수개의 원통형(실린더)형상의 스토리지 노드를 형성할 수 있으므로 단순한 공정으로 고집적 반도체 메모리 소자를 제공할 수 있는 효과가 있다.In the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, since a plurality of cylindrical (cylindrical) storage nodes can be formed by one etching process using chemical mechanical polishing, a highly integrated semiconductor memory device can be provided in a simple process. It works.

Claims (8)

반도체 기판상에 제1절연막 및 제2절연막을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming a first insulating film and a second insulating film on the semiconductor substrate; 상기 제2절연막 및 제1절연막을 선택적으로 식각하여 노드콘택홀을 형성하는 단계;Selectively etching the second insulating layer and the first insulating layer to form a node contact hole; 상기 노트콘택홀을 포함한 제2절연막 전면에 제1도전층을 형성한 후 커패시터 영역에만 남도록 패터닝하는 단계;Forming a first conductive layer on the entire surface of the second insulating layer including the note contact hole and patterning the remaining conductive layer only in the capacitor region; 상기 패터닝된 제1도전층을 포함한 제2절연막 전면에 절연층을 형성한 후 노드 콘택홀 상측의 제1도전층 상측면을 제외한 노드 콘택홀 양측면 상의 제1도전층 상측면이 노출되도록 절연층을 패터닝하여 절연층홀을 형성하는 단계;After the insulating layer is formed on the entire surface of the second insulating layer including the patterned first conductive layer, the insulating layer is exposed to expose the upper surface of the first conductive layer on both sides of the node contact hole except the upper surface of the first conductive layer on the upper side of the node contact hole. Patterning to form insulating layer holes; 상기 절연층홀의 측면으로 측벽 스페이서 형상의 제2도전층을 형성하여 제1, 제2도전층으로 이루어진 스토리지 노드를 형성하는 단계; 그리고Forming a storage node including first and second conductive layers by forming a second conductive layer having a sidewall spacer shape on a side surface of the insulating layer hole; And 상기 절연층을 제거하고 스토리지 노드 표면에 유전막 및 플레이트 노드를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.Removing the insulating layer and forming a dielectric film and a plate node on a surface of a storage node. 제1항에 있어서, 상기 제1도전층은 폴리실리콘을 사용하여 형성하며 SiH4나 SiH2Cl2등의 가스를 이용하여 520∼620℃의 온도에서 저압화학기상증착법을 사용하여 500∼4000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the first conductive layer is formed using polysilicon, and the gas is 500-4000 Pa by using a low pressure chemical vapor deposition method at a temperature of 520 ~ 620 ℃ using a gas such as SiH 4 or SiH 2 Cl 2 A method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that formed in a thickness. 제1항에 있어서, 상기 절연층은 PSG, BPSG와 SOG와 같은 평탄성이 있는 물질중 어느 하나를 사용하여 형성하며 3000∼5000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the insulating layer is formed using any one of planar materials such as PSG, BPSG, and SOG, and has a thickness of about 3000 to about 5000 microns. 제1항에 있어서, 상기 제2도전층(28)은 폴리실리콘을 사용하여 500∼3000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second conductive layer (28) is formed to have a thickness of 500 to 3000 GPa using polysilicon. 제1항에 있어서, 상기 절연층홀의 측면으로 측벽 스페이서 형상의 제2도전층을 형성하는 방법은 상기 절연층 및 제1스토리지 노드를 포함한 제2절연막 전면에 일정두께의 제2도전층을 형성한 후 상기 제2도전층을 화학기계적 연마법으로 연마하여 제1스토리지 노드의 상층면의 절연층 측면으로 실린더형상으로 형상하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the second conductive layer having a sidewall spacer shape is formed on a side surface of the insulating layer hole, wherein a second conductive layer having a predetermined thickness is formed on an entire surface of the second insulating layer including the insulating layer and the first storage node. And then polishing the second conductive layer by chemical mechanical polishing to form a cylindrical shape on the side of the insulating layer of the upper surface of the first storage node. 제5항에 있어서, 상기 화학기계적연마공정은 Al2O3나 SiO2로 되어 있는 연마제와 KOH, NH4F 또는 HF 등의 화학용액을 일부 혹은 전부를 첨가하고 물을 포함하는 연마액을 이용하여 PH는 9∼13의 조건에서 연마하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.6. The chemical mechanical polishing process according to claim 5, wherein the chemical mechanical polishing process is performed by using a polishing liquid containing water in which part or all of an abrasive made of Al 2 O 3 or SiO 2 and a chemical solution such as KOH, NH 4 F or HF are added. Wherein the PH is polished under the conditions of 9 to 13; 제1항에 있어서, 상기 절연층홀의 측면으로 측벽 스페이서 형상의 제2도전층을 형성하는 방법은 RIE(Reactive Ion Etch)법을 이용한 에치백(etch back)공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The semiconductor memory according to claim 1, wherein the second conductive layer having the sidewall spacer shape on the side of the insulating layer hole is formed by an etch back process using a reactive ion etching (RIE) method. Method of manufacturing the device. 반도체 기판상에 제1절연막 및 제2절연막을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming a first insulating film and a second insulating film on the semiconductor substrate; 상기 제2절연막 및 제1절연막을 선택적으로 식각하여 노드콘택홀을 형성하는 단계;Selectively etching the second insulating layer and the first insulating layer to form a node contact hole; 상기 노드콘택홀을 포함한 제2절연막 전면에 제1도전층 및 절연층을 차례로 형성한 후 절연층 및 제1도전층을 선택적으로 제거하여 커패시터 영역에만 남도록 패터닝함과 동시에 노드 콘택홀 형성영역에서도 절연층 및 제1도전층을 선택적으로 제거하여 노드 콘택홀보다 좁은 폭을 갖는 절연층홀을 형성하는 단계;After the first conductive layer and the insulating layer are sequentially formed on the entire surface of the second insulating layer including the node contact hole, the insulating layer and the first conductive layer are selectively removed to be patterned so as to remain only in the capacitor region, and also to be insulated in the node contact hole forming region. Selectively removing the layer and the first conductive layer to form an insulating layer hole having a width narrower than that of the node contact hole; 상기 절연층 및 제1도전층의 측면으로 측벽 스페이서 형상의 제2도전층을 형성하여 제1, 제2도전층으로 이루어진 스토리지 노드를 형성하는 단계; 그리고,Forming a storage node including first and second conductive layers by forming a second conductive layer having sidewall spacer shapes on side surfaces of the insulating layer and the first conductive layer; And, 상기 절연층을 제거하고 스토리지 노드 표면에 유전막 및 플레이트 노드를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.Removing the insulating layer and forming a dielectric film and a plate node on a surface of a storage node.
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