KR19990000624A - SOI DRAM with a buried capacitor and a method of manufacturing the same - Google Patents

SOI DRAM with a buried capacitor and a method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR19990000624A
KR19990000624A KR1019970023646A KR19970023646A KR19990000624A KR 19990000624 A KR19990000624 A KR 19990000624A KR 1019970023646 A KR1019970023646 A KR 1019970023646A KR 19970023646 A KR19970023646 A KR 19970023646A KR 19990000624 A KR19990000624 A KR 19990000624A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor substrate
soi
layer
contact hole
capacitor
Prior art date
Application number
KR1019970023646A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이준희
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자 주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019970023646A priority Critical patent/KR19990000624A/en
Publication of KR19990000624A publication Critical patent/KR19990000624A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1203Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body the substrate comprising an insulating body on a semiconductor body, e.g. SOI

Abstract

별도의 포토공정을 통하지 않고도 커패시터의 상부전극을 소자분리 공정에서 패터닝할 수 있는 매몰 커패시터를 갖는 SOI(Silicon On Insulator) DRAM 및 그 제조방법에 관하여 개시한다. 본 발명은, 하부구조가 형성된 제1 반도체 기판 상에 매몰 산화막을 형성하는 단계와, 상기 매몰 산화막을 패터닝하여 제1, 제2 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 결과물 상에 제1 도전막을 적층하고 패터닝하여 하부전극을 형성하는 단계와, 상기 하부전극 상에 유전체막과 제2 도전막으로 이루어진 상부전극층을 적층하고 패터닝하여 커패시터를 형성하는 단계와, 상기 결과물 상에 제1 절연막을 적층하고 평탄화하는 단계와, 상기 제1 반도체 기판의 이면을 에치백하여 SOI 구조를 형성하는 단계와, 상기 제1 반도체 기판의 이면에 소자 분리공정을 위한 패드산화막과 제2 절연막을 형성하는 단계와, 상기 패드산화막과 제2 절연막을 패터닝하여 제3, 제4 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 패터닝된 패드산화막과 제2 절연막을 마스크로 제1 반도체 기판의 이면을 식각하여 트랜치를 형성하는 단계와, 상기 식각된 SOI 반도체 기판에 소자분리막을 매립하고 제2 절연막을 제거하는 단계를 구비하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법을 제공한다.Disclosed are a silicon on insulator (SOI) DRAM having a buried capacitor capable of patterning an upper electrode of a capacitor in a device isolation process without a separate photo process, and a manufacturing method thereof. The present invention provides a method of forming a buried oxide film on a first semiconductor substrate having a lower structure, patterning the buried oxide film to form first and second contact holes, and stacking a first conductive film on the resultant. And forming a lower electrode by forming a lower electrode, stacking and patterning an upper electrode layer formed of a dielectric film and a second conductive film on the lower electrode to form a capacitor, and stacking and planarizing a first insulating film on the resultant. Forming a SOI structure by etching back the back surface of the first semiconductor substrate, forming a pad oxide film and a second insulating film on the back surface of the first semiconductor substrate for a device isolation process; Patterning the oxide film and the second insulating film to form third and fourth contact holes, and using the patterned pad oxide film and the second insulating film as a mask to form a first semiconductor substrate. To be etched forming a trench, filling the isolation film on the etched SOI semiconductor substrate to provide a manufacturing method of a SOI DRAM having a buried capacitor comprising the step of removing the second insulating film.

Description

매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM 및 그 제조방법SOI DRAM with a buried capacitor and a method of manufacturing the same

본 발명은 반도체 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 매몰 커패시터(Buried Capacitor)를 갖는 SOI(Silicon On Insulator, 이하 SOI라 칭함) DRAM(Dynamic Random Access Memory) 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a silicon on insulator (SOI) DRAM having a buried capacitor, and a method of manufacturing the same. .

SOI는 보다 효과적으로 실리콘 기판 상에 형성되는 반도체 소자들을 상호 분리하는 기술로서, 접합 분리(Junction Isolation) 기술보다 빛에 강하고 높은 공급전압에 강한 특성을 나타낸다. 또한 일반적으로 벌크(bulk) 실리콘 기판 상에 형성된 반도체 소자보다 SOI 기판 상에 형성된 반도체 소자는 제조에 요구되는 공정수가 줄어들며, SOI 기판에 형성된 개별 소자들은 용량성 결합(capacitive coupling)이 줄어드는 이점이 있다. SDB(Silicon Direct Bonding) 방법으로 SOI DRAM을 제조할 경우에 매몰 커패시터 구조를 사용하면 고집적화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 금속배선 공정에서 상호연결(interconnection)이 쉬워지는 장점이 있다.SOI is a technology for more effectively separating semiconductor devices formed on a silicon substrate, which is more resistant to light and more resistant to high supply voltage than Junction Isolation. In addition, semiconductor devices formed on SOI substrates generally reduce the number of processes required for fabrication, rather than semiconductor devices formed on bulk silicon substrates, and individual devices formed on SOI substrates have the advantage of reducing capacitive coupling. . When manufacturing SOI DRAM using silicon direct bonding (SDB), the use of a buried capacitor structure not only achieves high integration, but also facilitates interconnection in metallization processes.

이러한 SOI 구조를 채택하여 매몰 커패시터를 형성하는 DRAM 구조가 대한민국 특허출원 번호 제 26778호(제목: SDB 및 SOI를 이용한 DRAM의 제조방법)로 당사인 삼성전자에 의하여 1992년에 출원된 바 있다.A DRAM structure adopting such an SOI structure to form a buried capacitor was filed in 1992 by Samsung Electronics Co., Ltd. under Korean Patent Application No. 26778 (Title: Method of Manufacturing DRAM Using SDB and SOI).

도 1은 종래 기술에 의한 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 구조 및 그 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a SOI DRAM having a buried capacitor according to the prior art and a method of manufacturing the same.

도 1을 참조하면, 제1 반도체 기판(1)에 셀(cell)이 형성될 영역과 코아(core)가 형성될 영역을 정의하고 반도체 기판을 식각하여 트랜치를 형성한다. 이때, 셀 영역을 코아영역보다 더 깊게 식각한다. 이어서, 소자분리막 형성을 위한 제1 절연막(3)을 HTO(High Temperature Oxide)나 BPSG(Boro-Phosphorus Silicate Glass) 등을 이용하여 적층하고 패터닝한다. 이어서, 상기 제1 절연막(3)이 패터닝된 결과물 상에 언도프트(undoped) 폴리실리콘층(5)과 도프트(doped) 폴리실리콘층(7)을 순차적으로 형성하고 패터닝하여 커패시터 하부전극을 형성한다. 이어서, 유전체막(도시되지 않음)을 적층하고 도전층으로 구성된 상부전극층(9)을 형성하여 커패시터를 형성한다. 상기 커패시터가 형성된 반도체 기판에 HTO와 BPSG가 조합된 제2 절연막(11)을 적층하고 평탄화 공정을 진행한 후, 제2 반도체 기판(15)을 SDB 방법으로 부착한다. 마지막으로 제1 반도체 기판의 이면(back side)을 제1 절연막을 식각저지층(etching stopper)으로 에치백(etchback) 함으로써 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM을 만들 수 있다.Referring to FIG. 1, a region in which a cell is formed and a region in which a core is formed is defined in the first semiconductor substrate 1, and a trench is formed by etching the semiconductor substrate. At this time, the cell region is etched deeper than the core region. Subsequently, the first insulating layer 3 for forming an isolation layer is laminated and patterned by using HTO (High Temperature Oxide), BPSG (Boro-Phosphorus Silicate Glass), or the like. Subsequently, an undoped polysilicon layer 5 and a doped polysilicon layer 7 are sequentially formed and patterned on the resultant patterned pattern of the first insulating layer 3 to form a capacitor lower electrode. do. Subsequently, a dielectric film (not shown) is laminated and an upper electrode layer 9 composed of a conductive layer is formed to form a capacitor. After stacking the second insulating film 11 including HTO and BPSG on the semiconductor substrate on which the capacitor is formed and performing the planarization process, the second semiconductor substrate 15 is attached by the SDB method. Lastly, the back side of the first semiconductor substrate is etched back to the etch stopper to form an SOI DRAM having an embedded capacitor.

이때, 상기 커패시터 상부전극(9)은 패터닝을 하지 않을 경우, 패캐징(packaging) 공정을 통하여 반도체 소자를 만든 후에도 알파선과 같은 원하지 않은 잡음(noise)에 의하여 DRAM 메모리 셀의 소프트 에러율이 증가하는 문제 등이 발생한다.In this case, when the capacitor upper electrode 9 is not patterned, the soft error rate of the DRAM memory cell increases due to unwanted noise such as an alpha line even after the semiconductor device is manufactured through a packaging process. Etc.

또한, 패터닝을 할 경우, 추가로 또 하나의 포토(photo) 공정이 추가해야 할 뿐만아니라 상부전극의 두께만큼 단차가 발생하여 제2 반도체 기판을 본딩하는 SDB 공정이 어려워지는 문제점이 있다.In addition, in the case of patterning, there is a problem in that an SDB process of bonding the second semiconductor substrate becomes difficult due to the addition of another photo process as well as the step difference of the thickness of the upper electrode.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 추가적인 포토공정을 이용하지 않고 SDB 공정후에 SOI 기판에서 행하는 소자분리 공정을 통하여 커패시터의 상부전극을 패터닝할 수 있는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an SOI DRAM having an embedded capacitor capable of patterning an upper electrode of a capacitor through an isolation process performed on an SOI substrate after an SDB process without using an additional photo process.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an SOI DRAM having the buried capacitor.

도 1은 종래기술에 의한 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 구조 및 그 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a SOI DRAM having a buried capacitor according to the prior art and a method of manufacturing the same.

도 2 내지 도 9는 본 발명에 의한 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.2 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an SOI DRAM having an embedded capacitor according to the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명Brief description of symbols for the main parts of the drawings

100: 제1 반도체 기판,102: 매몰 산화막,100: first semiconductor substrate, 102: buried oxide film,

104:제1 콘택홀,106: 제2 콘택홀,104: first contact hole, 106: second contact hole,

108: 제1 도전막,110: 하부전극 패턴,108: first conductive film, 110: lower electrode pattern,

112: 상부전극층,114: 제1 절연막,112: upper electrode layer 114: first insulating film,

116: 제2 반도체 기판,118: 패드산화막,116: second semiconductor substrate, 118: pad oxide film,

120: 제2 절연막,122: 제3 콘택홀,120: second insulating film, 122: third contact hole,

124: 제4 콘택홀,126: 소자분리막.124: fourth contact hole, 126: device isolation film.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 제2 반도체 기판과, 상기 제2 반도체 상에 구성된 제1 반도체 기판과, 상기 제2 반도체 기판과 제1 반도체 기판 사이의 절연막과, 상기 제1 반도체 기판 하부에 형성된 하부전극, 유전체막, 상부전극을 갖는 커패시터와, 상기 제1 반도체 기판 상부에 형성된 SOI층과, 상기 SOI층에 형성된 소자분리막들로 이루어진 SOI 반도체 메모리 장치에 있어서, 상기 소자분리막 중에서 하나는 상기 제1 반도체 기판의 하부전극과 연결되고, 상기 제1 반도체 기판의 상부전극을 두 개로 분리시키는 형태인 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM을 제공한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to achieve the said technical subject, this invention is a 2nd semiconductor substrate, the 1st semiconductor substrate comprised on the said 2nd semiconductor, the insulating film between the said 2nd semiconductor substrate and the 1st semiconductor substrate, and the said 1st semiconductor An SOI semiconductor memory device comprising a capacitor having a lower electrode, a dielectric film, and an upper electrode formed under a substrate, an SOI layer formed on the first semiconductor substrate, and an isolation layer formed on the SOI layer. One is provided with an SOI DRAM having an embedded capacitor connected to a lower electrode of the first semiconductor substrate and separating the upper electrode of the first semiconductor substrate into two.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 하부구조가 형성된 제1 반도체 기판 상에 매몰 산화막을 형성하는 제1 단계와, 상기 매몰 산화막을 패터닝하여 제1, 제2 콘택홀을 형성하는 제2 단계와, 상기 결과물 상에 제1 도전막을 적층하고 패터닝하여 하부전극을 형성하는 제3 단계와, 상기 하부전극 상에 유전체막과 제2 도전막으로 이루어진 상부전극층을 적층하고 패터닝하여 커패시터를 형성하는 제4 단계와, 상기 결과물 상에 제1 절연막을 적층하고 평탄화하는 제5 단계와, 상기 제1 반도체 기판의 이면을 에치백하여 SOI 구조를 형성하는 제6 단계와, 상기 제1 반도체 기판의 이면에 소자 분리공정을 위한 패드산화막과 제2 절연막을 형성하는 제7 단계와, 상기 패드산화막과 제2 절연막을 패터닝하여 제3, 제4 콘택홀을 형성하는 제8 단계와, 상기 패터닝된 패드산화막과 제2 절연막을 마스크로 제1 반도체 기판의 이면을 식각하여 트랜치를 형성하는 제9 단계와, 상기 식각된 SOI 반도체 기판에 소자분리막을 매립하고 제2 절연막을 제거하는 제10 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a method for forming a buried oxide film on a first semiconductor substrate on which a substructure is formed, and forming a first and a second contact hole by patterning the buried oxide film. A second step of forming a lower electrode by stacking and patterning a first conductive film on the resultant layer; and forming a capacitor by stacking and patterning an upper electrode layer consisting of a dielectric film and a second conductive film on the lower electrode. A fourth step of stacking and planarizing a first insulating film on the resultant; a sixth step of etching back the back surface of the first semiconductor substrate to form an SOI structure; A seventh step of forming a pad oxide film and a second insulating film on the back surface of the device isolation process, an eighth step of forming the third and fourth contact holes by patterning the pad oxide film and the second insulating film; A ninth step of forming a trench by etching the back surface of the first semiconductor substrate using the patterned pad oxide layer and the second insulating layer as a mask; and a tenth step of filling a device isolation layer in the etched SOI semiconductor substrate and removing the second insulating layer. It provides a method for manufacturing an SOI DRAM having an embedded capacitor, characterized in that it comprises a step.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제2 단계의 제2 콘택홀은 커패시터의 상부전극이 패터닝되는 영역에 제1 콘택홀보다 더 크게 형성하는 것이 적합하고, 제3 단계의 제1 도전막을 패터닝하는 방법은 제2 콘택홀이 있는 영역에서 오버에칭이 발생하도록 하여 제1 반도체 기판에 트랜치가 형성되도록 패터닝하는 것이 적합하다.According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the second contact hole of the second step is larger than the first contact hole in the region where the upper electrode of the capacitor is patterned, and pattern the first conductive film of the third step. The method may be suitably patterned such that overetching occurs in a region having the second contact hole so that a trench is formed in the first semiconductor substrate.

바람직하게는, 상기 제2 도전막을 적층하는 방법은 제1 콘택홀은 완전히 매립시키고, 제2 콘택홀은 완전히 매립되지 않도록 적층하는 것이 적합하다.Preferably, in the method of stacking the second conductive film, the first contact hole is completely filled, and the second contact hole is preferably stacked so as not to be completely filled.

상기 제1 절연막을 평탄화시키는 방법은 화학기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP라 칭함) 공정을 통하여 진행하고, 평탄화 공정이 끝난후에 제1 반도체 기판의 전면(top side)에 제2 반도체 기판을 본딩하는 것이 적합하다.The method of planarizing the first insulating film is performed through a chemical mechanical polishing (CMP) process, and after the planarization process is finished, the second semiconductor substrate is formed on the top side of the first semiconductor substrate. It is suitable to bond

또한, 상기 제8 단계의 제4 콘택홀은 상기 제2 콘택홀이 형성된 영역의 상부에 형성하여, 제9 단계에서 트랜치를 형성할 때, 제1 절연막을 식각저지층으로 오버에칭을 실시하여 반도체 기판의 상부전극이 양분될 수 있도록 하는 것이 적합하다. 이때, 제3 콘택홀이 형성된 영역에서는 매몰 산화막을 식각저지층으로 활용하여 오버에칭을 실시할 수 있다.In addition, the fourth contact hole of the eighth step may be formed in an upper portion of the region where the second contact hole is formed, and when the trench is formed in the ninth step, the first insulating layer may be overetched with an etch stop layer to form a semiconductor. It is suitable to allow the upper electrode of the substrate to be bisected. In this case, in the region where the third contact hole is formed, overetching may be performed by using the buried oxide layer as an etch stop layer.

본 발명에 따르면, 추가적인 포토공정을 사용하지 않고 커패시터의 상부전극을 SOI 기판의 소자분리 공정에서 패터닝할 수 있고, 이러한 패터닝된 커패시터의 상부전극은 패캐징이 이루어진 후에도 반도체 소자의 소프트 에러율(soft error rate)을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, the upper electrode of the capacitor can be patterned in the device isolation process of the SOI substrate without using an additional photo process, and the upper electrode of the patterned capacitor has a soft error rate of the semiconductor device even after packaging. rate can be reduced.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에 따른 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM은 SOI 기판인 제1 반도체 기판에 형성된 소자분리막이 커패시터의 하부전극과 연결되고, 커패시터 상부전극을 두 개로 분리시키는 구조적인 특징을 갖는다.First, in the SOI DRAM having the buried capacitor according to the present invention, the device isolation layer formed on the first semiconductor substrate which is the SOI substrate is connected to the lower electrode of the capacitor, and has a structural feature of separating the upper capacitor electrode into two.

도 2 내지 도 9는 본 발명에 의한 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.2 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an SOI DRAM having an embedded capacitor according to the present invention.

도 2를 참조하면, 실리콘 단결정으로 구성된 제1 반도체 기판(100)에 트랜지스터와 같은 하부구조를 형성하고 매몰 산화막(102)을 적층한다. 상기 매몰 산화막(102) 위에 포토레지스트를 도포하고 사진 및 식각공정을 진행하여 매몰 산화막(102)을 패터닝 함으로써 제1 및 제2 콘택홀(104, 106)을 형성한다. 이때, 제2 콘택홀(106)이 형성되는 영역은 후속공정에서 커패시터 상부전극이 패터닝되는 영역이다. 또한, 상기 제2 콘택홀(106)은 상기 제1 콘택홀과 비교하여 크기를 더 크게 형성함으로써 커패시터의 상부전극이 패터닝될 수 있는 충분한 공간을 확보하도록 한다.Referring to FIG. 2, a substructure such as a transistor is formed on a first semiconductor substrate 100 formed of a silicon single crystal, and a buried oxide film 102 is stacked. The first and second contact holes 104 and 106 are formed by coating the photoresist on the buried oxide film 102 and performing a photolithography and etching process to pattern the buried oxide film 102. In this case, the region where the second contact hole 106 is formed is a region where the capacitor upper electrode is patterned in a subsequent process. In addition, the second contact hole 106 has a size larger than that of the first contact hole, thereby ensuring sufficient space for the upper electrode of the capacitor to be patterned.

도 3을 참조하면, 상기 제1 및 제2 콘택홀(104, 106)이 형성된 반도체 기판의 전면에 폴리실리콘으로 이루어진 제1 도전막(108)을 적층한다. 이때, 상기 제1 도전막(108)은 불순물이 도핑되지 않은 폴리실리콘층을 1차로 적층하고, 이어서 불순물이 도핑된 폴리실리콘층을 2차로 적층하여 형성할 수 있다. 여기서, 2차로 적층하는 폴리실리콘층의 두께는 1차로 적층하는 폴리실리콘층의 두께보다 두껍게 적층하는 것이 적합하다.Referring to FIG. 3, a first conductive layer 108 made of polysilicon is stacked on an entire surface of a semiconductor substrate on which the first and second contact holes 104 and 106 are formed. In this case, the first conductive layer 108 may be formed by first stacking a polysilicon layer that is not doped with impurities, followed by a second laminate of the polysilicon layer that is doped with impurities. Here, it is suitable that the thickness of the polysilicon layer laminated secondly is thicker than the thickness of the polysilicon layer laminated firstly.

도 4를 참조하면, 상기 제1 도전막(108) 위에 포토레지스트를 도포하고 사진 및 식각공정을 진행하여 커패시터 하부전극 패턴(110)을 형성한다. 이때, 상기 제1 콘택홀이 있는 영역에서는 실제적인 하부전극 패턴이 형성되고, 제2 콘택홀이 있는 영역에서는 모조 하부전극 패턴(dummy storage pattern)이 형성되게 된다. 여기서, 상기 식각에서 제1 콘택홀이 있는 영역에서는 매몰 산화막(102)이 식각저지층의 역할을 하도록 하고, 제2 콘택홀이 있는 영역에서는 제1 반도체 기판이 식각되어 트랜치가 형성되도록 충분히 오버에칭을 하는 것이 적합하다.Referring to FIG. 4, a photoresist is applied on the first conductive layer 108, and a photoresist process is performed to form a capacitor lower electrode pattern 110. In this case, an actual lower electrode pattern is formed in the region having the first contact hole, and a dummy storage pattern is formed in the region having the second contact hole. Here, the buried oxide film 102 serves as an etch stop layer in the region having the first contact hole in the etching, and in the region having the second contact hole, the first semiconductor substrate is etched to sufficiently form the trench. It is appropriate to do

도 5를 참조하면, 상기 하부전극(110)이 패터닝된 결과물의 전면에 질화막과 산화막을 복합한 구조의 유전체막이나 오산화이탄탈륨 또는 강유전체막 중에서 하나의 유전체막(도시되지 않음)을 형성하고, 폴리실리콘과 같은 제2 도전체막으로 이루어진 상부전극층(112)을 적층하여 커패시터 구조를 완성한다. 여기서, 상기 상부전극층(112)을 적층하는 방법은 제1 콘택홀(104)은 전부 매립하고, 제2 콘택홀(106)은 완전히 매립이 되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이어서, 산화막으로 이루어진 제1 절연막(114)을 도포하여 상기 완전히 매립되지 않은 제2 콘택홀을 매립하면서 반도체 기판 상에 일정 두께로 침적이 되도록 한다. 상기 제2 콘택홀(106)의 내부를 매립하는 제1 절연막(114)은 후속되는 소자분리 공정에서 제1 반도체 기판(100)에 트랜치를 형성하는 과정에서, 식각저지층(etching stopper)으로 작용하는 중요한 역할을 수행한다. 따라서, 본 발명에서 추구하는 상부전극층(112)을 별도의 포토 공정을 수행하지 않고 패터닝하는 것을 가능케 한다.Referring to FIG. 5, one dielectric film (not shown) is formed on the entire surface of the lower electrode 110 in which the lower electrode 110 is patterned. The capacitor structure is completed by stacking the upper electrode layer 112 made of a second conductor film such as silicon. Here, in the method of stacking the upper electrode layer 112, it is preferable that the first contact hole 104 is completely buried, and the second contact hole 106 is not completely buried. Subsequently, a first insulating film 114 made of an oxide film is coated to deposit the second contact hole which is not completely buried, and to deposit a predetermined thickness on the semiconductor substrate. The first insulating layer 114 filling the inside of the second contact hole 106 serves as an etching stopper in the process of forming a trench in the first semiconductor substrate 100 in a subsequent device isolation process. Plays an important role. Therefore, it is possible to pattern the upper electrode layer 112 pursued in the present invention without performing a separate photo process.

도 6을 참조하면, 상기 제1 절연막을 화학기계적 연마공정(CMP)을 통하여 평탄화시키고, 제2 반도체 기판(116)인 핸들링 웨이퍼를 SDB(Silicon Direct Bonding) 방식으로 접착하다. 이어서, 제1 반도체 기판(100)의 이면에 틴잉 공정(Thinning process)을 진행하여 SOI 구조를 형성한다.Referring to FIG. 6, the first insulating layer is planarized through a chemical mechanical polishing process (CMP), and the handling wafer, which is the second semiconductor substrate 116, is bonded by SDB (Silicon Direct Bonding). Subsequently, a tinning process is performed on the back surface of the first semiconductor substrate 100 to form an SOI structure.

도 7을 참조하면, 상기 제1 반도체 기판의 이면에 소자분리 공정을 진행하기 위하여 패드산화막(118)과 질화막을 사용한 제2 절연막(120)을 형성한다. 이어서, 상기 패드산화막(118)과 제2 절연막(120)에 포토레지스트를 도포하고 사진 및 식각공정을 진행하여 제1 콘택홀(104) 영역에 제3 콘택홀(122)을 형성하고, 제2 콘택홀(106) 상부에 제4 콘택홀(124)을 형성한다.Referring to FIG. 7, a second insulating layer 120 using a pad oxide layer 118 and a nitride layer is formed on the back surface of the first semiconductor substrate. Subsequently, photoresist is applied to the pad oxide layer 118 and the second insulating layer 120, and a photo and etching process is performed to form a third contact hole 122 in the region of the first contact hole 104. The fourth contact hole 124 is formed on the contact hole 106.

도 8을 참조하면, 상기 패터닝된 패드산화막(118)과 제2 절연막(120)을 마스크로 상기 제3 콘택홀(122)과 제4 콘택홀 하부의 제1 반도체 기판(100), 즉 SOI 기판을 식각하여 트랜치를 형성한다. 이러한 트랜치 식각은 실리콘과 산화막과의 식각선택비 차이를 이용하여 오버에칭을 실시하는 것이 적합하다. 이러한 오버에칭의 범위는 제3 콘택홀(122)이 있는 SOI기판에서는 매몰 산화막(102)이 식각저지막이 되도록 하고, 제4 콘택홀(124)이 있는 영역에서는 SOI 기판을 포함하여 폴리실리콘으로 구성된 커패시터 상부전극(112)도 모두 식각이 되도록 한다. 따라서, 제4 콘택홀(124)의 하부에 있는 상부전극(112)은 패터닝이 되어 두 개로 양분되게 된다. 이러한 양분된 상부전극(112)은 별도의 포토 공정을 사용하지 않고 소자분리 공정에서 부가적으로 형성되었고, 후속되는 패키징(packaging) 공정을 진행한 후에도 알파선에 의한 소프트 에러율을 감소시키는 효과를 가져와서 본 발명이 추구하는 목적을 달성시킨다.Referring to FIG. 8, a first semiconductor substrate 100 under the third contact hole 122 and a fourth contact hole, that is, an SOI substrate, is formed by using the patterned pad oxide layer 118 and the second insulating layer 120 as a mask. Etch to form a trench. Such trench etching is preferably overetched using a difference in etching selectivity between silicon and an oxide film. The over-etching range is such that the buried oxide film 102 is an etch stop layer in the SOI substrate having the third contact hole 122, and the SOI substrate is formed in the region having the fourth contact hole 124. All of the capacitor upper electrodes 112 are also etched. Therefore, the upper electrode 112 under the fourth contact hole 124 is patterned to be divided into two. The bisected upper electrode 112 was additionally formed in the device isolation process without using a separate photo process, and has an effect of reducing the soft error rate due to alpha rays even after the subsequent packaging process. The object of the present invention is achieved.

도 9를 참조하면, 상기 트랜치를 매립하는 필드산화막을 침적하고 에치백하여 소자분리막(126)을 형성한다. 마지막으로 상기 제2 절연막(120) 및 패드산화막(118)을 제거하여 SOI기판을 평탄화시킴으로써 본 발명에 의한 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조공정을 완료한다.Referring to FIG. 9, a device isolation layer 126 is formed by depositing and etching back a field oxide layer filling the trench. Finally, the second insulating film 120 and the pad oxide film 118 are removed to planarize the SOI substrate, thereby completing the manufacturing process of the SOI DRAM having the buried capacitor according to the present invention.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, SOI기판을 사용하는 DRAM의 제조공정에서 별도의 포토공정을 진행하지 않고도 커패시터 상부전극을 후속되는 소자분리 공정에서 부가적으로 패터닝하여 분리할 수 있다. 이러한 분리된 구조를 갖는 상부전극 구조는 DRAM의 소프트 에러를 감소시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention described above, the capacitor upper electrode can be additionally patterned and separated in a subsequent device isolation process without a separate photo process in the DRAM manufacturing process using the SOI substrate. The upper electrode structure having this separated structure can reduce the soft error of the DRAM.

Claims (10)

제2 반도체 기판과,A second semiconductor substrate, 상기 제2 반도체 상에 구성된 제1 반도체 기판과,A first semiconductor substrate formed on the second semiconductor, 상기 제2 반도체 기판과 제1 반도체 기판 사이의 절연막과,An insulating film between the second semiconductor substrate and the first semiconductor substrate, 상기 제1 반도체 기판 하부에 형성된 하부전극, 유전체막, 상부전극을 갖는 커패시터와,A capacitor having a lower electrode, a dielectric film, and an upper electrode formed below the first semiconductor substrate; 상기 제1 반도체 기판 상부에 형성된 SOI층과,An SOI layer formed on the first semiconductor substrate; 상기 SOI층에 형성된 소자분리막들로 이루어진 SOI 반도체 메모리 장치에 있어서,In an SOI semiconductor memory device comprising device isolation layers formed on the SOI layer, 상기 소자분리막 중에서 하나는,One of the device isolation film, 상기 제1 반도체 기판의 하부전극과 연결되고,Connected to the lower electrode of the first semiconductor substrate, 상기 제1 반도체 기판의 상부전극을 두 개로 분리시키는 형태인 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM.SOI DRAM having a buried capacitor, characterized in that for separating the upper electrode of the first semiconductor substrate into two. 하부구조가 형성된 제1 반도체 기판 상에 매몰 산화막을 형성하는 제1 단계;Forming a buried oxide film on the first semiconductor substrate on which the substructure is formed; 상기 매몰 산화막을 패터닝하여 제1, 제2 콘택홀을 형성하는 제2 단계;Patterning the buried oxide film to form first and second contact holes; 상기 결과물 상에 제1 도전막을 적층하고 패터닝하여 하부전극을 형성하는 제3 단계;Stacking and patterning a first conductive layer on the resultant to form a lower electrode; 상기 하부전극 상에 유전체막과 제2 도전막으로 이루어진 상부전극층을 적층하고 패터닝하여 커패시터를 형성하는 제4 단계;Stacking and patterning an upper electrode layer including a dielectric layer and a second conductive layer on the lower electrode to form a capacitor; 상기 결과물 상에 제1 절연막을 적층하고 평탄화하는 제5 단계;Stacking and planarizing a first insulating film on the resultant material; 상기 제1 반도체 기판의 이면을 에치백하여 SOI 구조를 형성하는 제6 단계;A sixth step of etching back the back surface of the first semiconductor substrate to form an SOI structure; 상기 제1 반도체 기판의 이면에 소자 분리공정을 위한 패드산화막과 제2 절연막을 형성하는 제7 단계;Forming a pad oxide film and a second insulating film on the back surface of the first semiconductor substrate for a device isolation process; 상기 패드산화막과 제2 절연막을 패터닝하여 제3, 제4 콘택홀을 형성하는 제8 단계;An eighth step of patterning the pad oxide layer and the second insulating layer to form third and fourth contact holes; 상기 패터닝된 패드산화막과 제2 절연막을 마스크로 제1 반도체 기판의 이면을 식각하여 트랜치를 형성하는 제9 단계;A ninth step of forming a trench by etching the back surface of the first semiconductor substrate using the patterned pad oxide layer and the second insulating layer as a mask; 상기 식각된 SOI 반도체 기판에 소자분리막을 매립하고 제2 절연막을 제거하는 제10 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법.And embedding a device isolation layer in the etched SOI semiconductor substrate and removing a second insulating layer. 제2항에 있어서, 상기 제2 단계의 제2 콘택홀은 커패시터의 상부전극이 패터닝이 되는 영역으로 제1 콘택홀보다 크게 형성하는 것을 특징으로 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법.3. The method of claim 2, wherein the second contact hole of the second step is larger than the first contact hole as a region where the upper electrode of the capacitor is patterned. 제2항에 있어서, 상기 제3 단계의 제1 도전막을 패터닝하는 방법은 제2 콘택홀이 있는 영역에서 오버에칭(over etching)되도록 하여 제1 반도체 기판에 트랜치가 형성되도록 패터닝하는 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법.3. The method of claim 2, wherein the method of patterning the first conductive layer in the third step comprises patterning a trench in the first semiconductor substrate by overetching in a region having a second contact hole. A method of manufacturing an SOI DRAM having a buried capacitor. 제1항에 있어서, 상기 제4 단계에서 제2 도전막을 적층하는 방법은 제1 콘택홀은 완전히 매립하고, 제2 콘택홀은 완전히 매립하지 않도록 적층하는 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법.The method of claim 1, wherein the stacking of the second conductive layer in the fourth step comprises stacking the first contact hole to completely fill the second contact hole and not to completely fill the second contact hole. Manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 제5 단계에서 제1 절연막을 평탄화하는 방법은 화학기계적 연마(CMP)를 이용하여 평탄화하는 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법.The method of claim 1, wherein the method of planarizing the first insulating layer in the fifth step is planarized by chemical mechanical polishing (CMP). 제1항에 있어서, 상기 제5 단계의 평탄화 공정에 이어서 제1 반도체 기판의 전면(top side)에 제2 반도체 기판을 본딩(bonding)하는 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법.The SOI DRAM according to claim 1, further comprising: bonding a second semiconductor substrate to the top side of the first semiconductor substrate following the planarization process of the fifth step. Manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 제8 단계의 제4 콘택홀을 상기 제2 콘택홀이 형성된 영역의 상부에 형성하는 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법.The method of claim 1, wherein the fourth contact hole of the eighth step is formed above the region where the second contact hole is formed. 제1항에 있어서, 제9 단계의 트랜치를 형성하는 방법은 제4 콘택홀이 형성된 영역에서 상기 제1 절연막을 식각저지층으로 하여 오버에칭을 실시하여 SOI 반도체 기판 및 상부전극이 양분되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법.The method of claim 1, wherein the trench of the ninth step is formed by over-etching the first insulating layer as an etch stop layer in a region where a fourth contact hole is formed so that the SOI semiconductor substrate and the upper electrode are bisected. A method of manufacturing an SOI DRAM having an investment capacitor, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 제9 단계의 트랜치를 형성하는 방법은 제3 콘택홀이 형성된 영역에서는 매몰 산화막을 식각저지층으로 하여 오버에칭(over etching)을 실시하는 것을 특징으로 하는 매몰 커패시터를 갖는 SOI DRAM의 제조방법.The trench forming method of claim 9, wherein the trench of the ninth step is formed by overetching the buried oxide layer as an etch stop layer in the region where the third contact hole is formed. Method of manufacturing SOI DRAM.
KR1019970023646A 1997-06-09 1997-06-09 SOI DRAM with a buried capacitor and a method of manufacturing the same KR19990000624A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970023646A KR19990000624A (en) 1997-06-09 1997-06-09 SOI DRAM with a buried capacitor and a method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970023646A KR19990000624A (en) 1997-06-09 1997-06-09 SOI DRAM with a buried capacitor and a method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR19990000624A true KR19990000624A (en) 1999-01-15

Family

ID=65999639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970023646A KR19990000624A (en) 1997-06-09 1997-06-09 SOI DRAM with a buried capacitor and a method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR19990000624A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100546182B1 (en) * 2000-12-28 2006-01-24 주식회사 하이닉스반도체 DRAM Cell and Manufacturing Method Thereof
KR100585000B1 (en) * 1999-12-28 2006-05-29 주식회사 하이닉스반도체 Memory device having capacitor formed in SOI substrate and method for forming the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100585000B1 (en) * 1999-12-28 2006-05-29 주식회사 하이닉스반도체 Memory device having capacitor formed in SOI substrate and method for forming the same
KR100546182B1 (en) * 2000-12-28 2006-01-24 주식회사 하이닉스반도체 DRAM Cell and Manufacturing Method Thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6358791B1 (en) Method for increasing a very-large-scale-integrated (VLSI) capacitor size on bulk silicon and silicon-on-insulator (SOI) wafers and structure formed thereby
US6429074B2 (en) Semiconductor memory device and method for fabricating the same
JP4414131B2 (en) Bonding pad structure of semiconductor device and its manufacturing method
KR0138317B1 (en) Manufacture of semiconductor device
US6268281B1 (en) Method to form self-aligned contacts with polysilicon plugs
JP4064732B2 (en) Semiconductor device
KR19990000624A (en) SOI DRAM with a buried capacitor and a method of manufacturing the same
KR100346450B1 (en) A method for forming a capacitor of a semiconductor device
KR100301148B1 (en) Forming method for hard mask of semiconductor device
KR100277080B1 (en) Dynamic random access memory device and method for manufacturing the same
KR100764336B1 (en) storage node of semiconductor device and manufacturing method using the same
KR20020055135A (en) Method for fabricating capacitor of semiconductor device
KR100585000B1 (en) Memory device having capacitor formed in SOI substrate and method for forming the same
KR100404223B1 (en) Capacitor in semiconductor device and Method for manufacturing the same
KR100361765B1 (en) A method for fabricating of a semiconductor device
KR100207500B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor memory device
KR100835463B1 (en) A method for forming a metal line of semiconductor device
KR20010058480A (en) Method For Forming The Isolation Layer Of Semiconductor Device
KR0151071B1 (en) Soi type semiconductor device & its manufacturing method
KR100317309B1 (en) Method for manufacturing semiconductor memory device
KR20010063260A (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR20030012115A (en) Method of forming storage node contact plug in semiconductor memory devices
KR19990061054A (en) Capacitor Formation Method of Semiconductor Device
JPH065813A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
KR20000003633A (en) Method for forming storage electrode of semiconductor devices

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid