KR19990017573A - Manufacturing method of DRAM cell - Google Patents

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이원우
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윤종용
삼성전자 주식회사
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Abstract

디램 셀의 제조를 보다 간단히 하기 위한 제조방법이 개시된다. 개시된 방법은, 억세스 트랜지스터의 게이트를 형성후 상기 게이트의 측벽 및 상부에 질화막을 도포하는 단계와, 노출된 상기 활성영역의 상부에 산화막 및 질화막을 차례로 형성하는 단계와, 전체 기판상부에 산화막을 형성하는 단계와, 상기 산화막을 평탄화한 후 스토리지 전극 형성용 콘택홀과 비트라인 콘택 플러그용 콘택홀을 동시에 형성하는 단계와, 상기 콘택홀들에 장벽용 금속을 도포한 후 상기 비트라인 콘택 플러그용 콘택홀이 모두 충진될 때 까지 도전용 금속을 상기 콘택홀들에 도포하는 단계와, 상기 산화막의 상부에 존재하는 금속들을 제거하고 캐패시터 유전막을 전체적으로 도포한 후 플레이트 전극 형성용 금속을 도포하는 단계와, 상기 플레이트 전극 형성용 금속을 패터닝하여 플레이트 전극을 완성하고 노출된 상기 유전막을 식각하는 단계와, 절연막을 덮고 사진식각하여 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 콘택 홀 및 상기 절연막을 덮는 비트라인을 형성하는 단계를 가짐을 특징으로 한다.A manufacturing method for simplifying the fabrication of DRAM cells is disclosed. The disclosed method comprises applying a nitride film on sidewalls and top of the gate after forming a gate of an access transistor, sequentially forming an oxide film and a nitride film over the exposed active region, and forming an oxide film over the entire substrate. And planarizing the oxide layer, and simultaneously forming a storage electrode forming contact hole and a bit line contact plug contact hole, applying a barrier metal to the contact holes, and then applying the bit line contact plug contact. Applying a conductive metal to the contact holes until all the holes are filled, removing metals on the oxide film, applying a capacitor dielectric film as a whole, and then applying a plate electrode forming metal; Patterning the plate electrode forming metal to complete the plate electrode and to expose the exposed dielectric film. Sir is the step and, characterized by covering the insulating film by photolithography and having a step, forming a bit line to cover the contact holes and the insulating film to form a bit line contact hole.

Description

디램 셀의 제조방법Manufacturing method of DRAM cell

본 발명은 반도체 소자의 제조에 관한 것으로, 특히 다이나믹 랜덤 억세스 메모리의 셀을 보다 간단히 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices, and more particularly to a method for more simply manufacturing a cell of a dynamic random access memory.

통상적으로, 반도체 메모리 소자는 수요자의 요구에 부응하기 위해 고집적 및 고속화 되어지는 추세이다. 특히 컴퓨터의 메인 메모리로써 흔히 사용되는 다이나믹 랜덤 억세스 메모리는 타의 메모리 소자에 비해 보다 빠른 속도로 집적화되고 있다. 집적화에 따라 디자인 룰이 감소되어 메모리 셀의 사이즈는 축소되며 그에 따른 제조공정은 더욱 어려워진다. 하나의 억세스 트랜지스터와 하나의 스토리지 캐패시터로 이루어진 디램 셀에 있어서 셀 사이즈의 축소는 캐패시턴스의 감소를 유발시킨다. 따라서, 보다 작은 면적에서 보다 큰 용량을 가지는 캐패시터를 보다 단순한 공정으로 간단히 제조하기 위한 많은 연구가 본 분야에서 행해지고 있다. 다양한 선행기술들중에서 1994년 6월 26일자로 미국에서 특허허여된 미국특허 번호 5,332,685호에 는 디램 셀의 제조를 단순화하기 위해 스토리지 전극용 콘택홀과 비트라인 콘택 플러그용 콘택홀을 한꺼번에 제조하는 기술이 개시되어 있다. 상기한 선행기술은 콘택홀을 한꺼번에 제조하지만 캐패시터의 스토리지 전극과 비트라인 콘택 플러그의 제조는 서로 다른 공정으로 제조되므로, 제조공정이 여전히 복잡한 문제가 있다.In general, semiconductor memory devices tend to be highly integrated and high speed in order to meet consumer demand. In particular, the dynamic random access memory, which is commonly used as a main memory of a computer, is being integrated at a faster speed than other memory devices. With integration, design rules are reduced, which reduces the size of the memory cells and makes the manufacturing process more difficult. In a DRAM cell consisting of one access transistor and one storage capacitor, a reduction in cell size causes a reduction in capacitance. Therefore, much research has been done in the art for simply manufacturing a capacitor having a larger capacity in a smaller area in a simpler process. Among the various prior arts, U.S. Patent No. 5,332,685, issued in the United States on June 26, 1994, discloses a technique for manufacturing contact holes for storage electrodes and contact holes for bit line contact plugs at the same time to simplify the manufacture of DRAM cells. Is disclosed. Although the above-described prior art manufactures contact holes at once, the manufacturing process of the storage electrodes and the bit line contact plugs of the capacitors are manufactured in different processes, so the manufacturing process is still a complicated problem.

따라서, 본 발명의 목적은 보다 간단한 제조공정을 가지는 디램 셀의 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a DRAM cell having a simpler manufacturing process.

본 발명의 다른 목적은 캐패시터의 스토리지 전극과 비트라인 콘택 플러그를 동시에 형성할 수 있는 셀 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a cell manufacturing method capable of simultaneously forming a storage electrode and a bit line contact plug of a capacitor.

본 발명의 또 다른 목적은 캐패시터의 스토리지 전극과 비트라인 콘택 플러그를 동시에 형성함은 물론 플레이트 전극 및 금속배선을 간단히 제조하는 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a storage electrode of a capacitor and a bit line contact plug simultaneously, as well as a method of simply manufacturing a plate electrode and a metal wiring.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디램 셀의 제조수순 단면도들.1 to 6 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a DRAM cell according to an embodiment of the present invention.

상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디램 셀의 제조방법은, 기판의 활성영역에 억세스 트랜지스터의 게이트를 형성후 상기 게이트의 측벽 및 상부에 질화막을 도포하는 단계와, 노출된 상기 활성영역의 상부에 산화막 및 질화막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 질화막들을 덮기 위해 전체 기판상부에 산화막을 형성하는 단계와, 상기 산화막을 평탄화한 후 사진식각공정을 수행하여 스토리지 전극 형성용 콘택홀과 비트라인 콘택 플러그용 콘택홀을 동시에 형성하는 단계와, 캐패시터의 스토리지 전극과 비트라인 콘택 플러그를 동시에 형성하기 위해 상기 콘택홀들에 장벽용 금속을 도포한 후 상기 비트라인 콘택 플러그용 콘택홀이 모두 충진될 때 까지 도전용 금속을 상기 콘택홀들에 도포하는 단계와, 상기 산화막의 상부에 존재하는 금속들을 제거하고 캐패시터 유전막을 전체적으로 도포한 후 플레이트 전극 형성용 금속을 도포하는 단계와, 상기 플레이트 전극 형성용 금속을 패터닝하여 플레이트 전극을 완성하고 노출된 상기 유전막을 식각하는 단계와, 전체상부에 절연막을 덮고 상기 절연막의 일부를 사진식각하여 상기 비트라인 콘택 플러그의 상부가 노출되도록 하는 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 콘택 홀 및 상기 절연막을 덮는 비트라인을 형성하는 단계를 가짐을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a DRAM cell, including forming a gate of an access transistor in an active region of a substrate, and then applying a nitride film to the sidewalls and the upper portion of the gate, Sequentially forming an oxide film and a nitride film on the upper surface, forming an oxide film on the entire substrate to cover the nitride films, and planarizing the oxide film and then performing a photolithography process to form a storage electrode contact hole and a bit line contact. Simultaneously forming a plug contact hole and applying a barrier metal to the contact holes to simultaneously form the storage electrode of the capacitor and the bit line contact plug, and then the bit line contact plug contact holes are filled. Applying a conductive metal to the contact holes until Removing the cores and applying the capacitor dielectric layer as a whole, and then applying a plate electrode forming metal; patterning the plate electrode forming metal to complete the plate electrode and etching the exposed dielectric layer; And forming a bit line contact hole through which the upper portion of the bit line contact plug is exposed by photo etching a portion of the insulating film, and forming a bit line covering the contact hole and the insulating film. do.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 설명이 첨부한 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도면들중 동일한 참조번호들은 가능한 한 어느곳에서든지 동일한 재질 또는 동일층을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, description of preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that like reference numerals in the drawings indicate the same material or the same layer wherever possible.

도 1 내지 도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 셀 형성의 제조수순 단면도들이 나타난다. 도 1에서, 반도체 기판 10의 필드 산화막 20사이에는 억세스 트랜지스터의 활성영역인 드레인 및 소오스가 형성되는 부분이다. 여기서, 상기 트랜지스터의 게이트 절연막은 도시 되었다. 도 1의 기판 10의 활성영역에 억세스 트랜지스터의 게이트 30는 상기 게이트 절연막 상에 위치된다. 상기 게이트 30의 측벽 및 상부에는 질화막 32가 도포되고, 노출된 상기 활성영역의 상부에 산화막 33 및 질화막 34이 차례로 형성된다. 이어서, 상기 질화막들 32,34을 덮기 위해 전체 기판상부에 약 5000Å이상의 두꺼운 산화막 40이 형성된다. 상기 산화막 40은 후속되는 공정에서 포토레지스트를 도포시 사진공정의 고해상도를 위해 씨엠피등과 같은 평탄화 공정에 의해 평탄화된다. 도 2는 포토레지스트 50를 상기 산화막 40의 상부에 전체적으로 도포한 후 사진현상에 의해 패터닝한 형태를 보여준다. 도 2에서와 같은 사진공정이 끝나면 이방성 식각공정을 수행하여, 도 3에서 보여지는 바와 같이 스토리지 전극 형성용 콘택홀 C1과 비트라인 콘택 플러그용 콘택홀 C2을 동시에 형성한다. 그리고, 도 4의 캐패시터의 스토리지 전극 71과 비트라인 콘택 플러그 70를 동시에 형성하기 위해, 상기 콘택홀들에 장벽용 금속 60을 도 3에서 보여지는 바와 같이 도포한다. 상기 장벽용 금속 60은 배리어 메탈로 잘 알려져 있는 통상의금속물질이다. 도 4에서, 상기 비트라인 콘택 플러그용 콘택홀 C2이 모두 충진될 때 까지 도전용 금속 예컨대 텡스텐을 상기 콘택홀들 C1,C2에 도포하면 콘택홀들간의 크기차에 의해 상기 콘택홀 C1에는 텡스텐 금속이 완전히 충진되지 않고 개구가 남게된다. 이에 따라, 캐패시터의 스토리지 전극과 비트라인 콘택 플러그가 동시에 형성되어 제조공정이 간단해진다. 상기 산화막 40의 상부에 존재하는 금속들을 제거하고 캐패시터 유전막 65을 전체적으로 도포한 후 플레이트 전극 형성용 금속 80을 도포한다. 상기 플레이트 전극 형성용 금속 80을 패터닝하여 플레이트 전극을 완성하고 노출된 상기 유전막 65을 식각하면 도 4의 결과물이 얻어진다. 이어서, 전체상부에 절연막 90을 덮고 상기 절연막 90의 일부를 사진식각하여 상기 비트라인 콘택 플러그 70의 상부가 노출되도록 하는 비트라인 콘택홀 92을 형성하여 도 5의 결과물을 얻는다. 도 6에서는 상기 콘택 홀 92 및 상기 절연막 90을 덮는 비트라인 96을 형성하는 공정이 수행된다.1 to 6 are cross-sectional views showing the manufacturing procedure of the cell formation according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a drain and a source, which are active regions of an access transistor, are formed between the field oxide films 20 of the semiconductor substrate 10. Here, the gate insulating film of the transistor is shown. The gate 30 of the access transistor is located on the gate insulating layer in the active region of the substrate 10 of FIG. 1. A nitride layer 32 is coated on the sidewalls and the upper portion of the gate 30, and an oxide layer 33 and a nitride layer 34 are sequentially formed on the exposed active region. Subsequently, a thick oxide film 40 of about 5000 GPa or more is formed on the entire substrate to cover the nitride films 32 and 34. The oxide film 40 is planarized by a planarization process such as CMP for high resolution of the photolithography process when the photoresist is applied in a subsequent process. FIG. 2 shows a pattern in which the photoresist 50 is entirely coated on the oxide layer 40 and then patterned by photo development. After the photographing process as shown in FIG. 2 is completed, an anisotropic etching process is performed to simultaneously form the storage electrode forming contact hole C1 and the bit line contact plug contact hole C2 as shown in FIG. 3. In order to simultaneously form the storage electrode 71 and the bit line contact plug 70 of the capacitor of FIG. 4, a barrier metal 60 is applied to the contact holes as shown in FIG. 3. The barrier metal 60 is a conventional metal material well known as a barrier metal. In FIG. 4, when a conductive metal such as tungsten is applied to the contact holes C1 and C2 until all of the bit line contact plug contact holes C2 are filled, the contact holes C1 may be formed by the difference in size between the contact holes. The stainless metal is not completely filled and an opening is left. As a result, the storage electrode of the capacitor and the bit line contact plug are simultaneously formed, thereby simplifying the manufacturing process. After removing the metals present on the oxide layer 40 and applying the capacitor dielectric layer 65 as a whole, the metal 80 for plate electrode formation is coated. The resultant of FIG. 4 is obtained by patterning the plate electrode forming metal 80 to complete the plate electrode and etching the exposed dielectric layer 65. Subsequently, a bit line contact hole 92 is formed to cover the insulating film 90 over the entire surface and photo-etch a portion of the insulating film 90 to expose the upper portion of the bit line contact plug 70 to obtain the result of FIG. 5. 6, a process of forming a bit line 96 covering the contact hole 92 and the insulating layer 90 is performed.

상기한 설명은 하나의 디램 셀을 예로써 들어 설명하였지만, 본 발명은 여기에 국한되지 않으며 다양한 변경과 변형이 가능함은 물론이다.Although the above description has been made with one DRAM cell as an example, the present invention is not limited thereto, and various changes and modifications are possible.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 캐패시터의 스토리지 전극과 비트라인 콘택 플러그를 동시에 형성하고 플레이트 전극 및 금속배선을 간단히 형성함으로써 디램 셀을 보다 간단히 제조하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the DRAM cell can be more easily manufactured by simultaneously forming the storage electrode and the bit line contact plug of the capacitor and simply forming the plate electrode and the metal wiring.

Claims (2)

디램 셀의 제조방법에 있어서, 기판의 활성영역에 억세스 트랜지스터의 게이트를 형성후 상기 게이트의 측벽 및 상부에 질화막을 도포하는 단계와, 노출된 상기 활성영역의 상부에 산화막 및 질화막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 질화막들을 덮기 위해 전체 기판상부에 산화막을 형성하는 단계와, 상기 산화막을 평탄화한 후 사진식각공정을 수행하여 스토리지 전극 형성용 콘택홀과 비트라인 콘택 플러그용 콘택홀을 동시에 형성하는 단계와, 캐패시터의 스토리지 전극과 비트라인 콘택 플러그를 동시에 형성하기 위해 상기 콘택홀들에 장벽용 금속을 도포한 후 상기 비트라인 콘택 플러그용 콘택홀이 모두 충진될 때 까지 도전용 금속을 상기 콘택홀들에 도포하는 단계와, 상기 산화막의 상부에 존재하는 금속들을 제거하고 캐패시터 유전막을 전체적으로 도포한 후 플레이트 전극 형성용 금속을 도포하는 단계와, 상기 플레이트 전극 형성용 금속을 패터닝하여 플레이트 전극을 완성하고 노출된 상기 유전막을 식각하는 단계와, 전체상부에 절연막을 덮고 상기 절연막의 일부를 사진식각하여 상기 비트라인 콘택 플러그의 상부가 노출되도록 하는 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 콘택 홀 및 상기 절연막을 덮는 비트라인을 형성하는 단계를 가짐을 특징으로 하는 방법.A method of manufacturing a DRAM cell, comprising: forming a gate of an access transistor in an active region of a substrate, applying a nitride film to sidewalls and an upper portion of the gate, and sequentially forming an oxide film and a nitride film on an exposed active region And forming an oxide film over the entire substrate to cover the nitride films, and simultaneously forming the storage electrode forming contact hole and the bit line contact plug contact hole by planarizing the oxide film and performing a photolithography process. In order to simultaneously form a storage electrode of the capacitor and the bit line contact plug, a barrier metal is applied to the contact holes, and then a conductive metal is applied to the contact holes until all the contact holes for the bit line contact plug are filled. Applying and removing metals on top of the oxide film and depositing a capacitor dielectric film. Applying a metal for forming a plate electrode and then applying a metal for forming a plate electrode; patterning the plate electrode forming metal to complete a plate electrode and etching the exposed dielectric layer; And forming a bit line contact hole through which the upper portion of the bit line contact plug is exposed by photo etching, and forming a bit line covering the contact hole and the insulating layer. 제1항에 있어서, 상기 스토리지 전극과 비트라인 콘택 플러그는 텡스텐 금속층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the storage electrode and the bitline contact plug comprise a tungsten metal layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100895373B1 (en) * 2002-12-30 2009-04-29 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating capacitor of semiconductor device

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