KR20010061118A - DRAM cell and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A DRAM cell is provided to have a transistor formed perpendicularly to a trench capacitor. CONSTITUTION: A p-type semiconductor substrate(31) has a plurality of trenches. Plural dielectric films(32) and plural lower electrodes(33) are stacked in the trenches respectively so as to bury the trenches. A plurality of channels(36) are formed on the semiconductor substrate(31). A plurality of drain regions(34) are formed in the channels(36). A plurality of gate electrodes(37) are formed at both sides of two channels. An inter poly oxide layer(38) is formed on the semiconductor substrate(31) between the trenches and at one side of the channel comprising the gate electrode(37). A metal layer(39) is formed on the inter poly oxide layer(38) and the channel regions(36).

Description

디램(DRAM) 셀 및 그의 제조 방법{DRAM cell and method for manufacturing the same}DRAM cell and method for manufacturing the same {DRAM cell and method for manufacturing the same}

본 발명은 디램(Dynamic Random Access Memory:DRAM) 셀(Cell) 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 트렌치(Trench) 캐패시터 및 수직적으로 트랜지스터를 형성하여 소자의 특성 및 집적화를 향상시키는 DRAM 셀 및 그의 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DRAM (DRAM) cell and a method of manufacturing the same. In particular, a trench capacitor and a DRAM cell for forming a transistor vertically to improve the characteristics and integration of the device and its formation It is about a method.

일반적으로 DRAM은 수많은 스위칭(Swithing) 동작을 하는 트랜지스터와 정보를 전하의 형태로 보관하는 캐패시터로 구성되는 단위 셀로 이루어지며, 상기 캐패시터에 보관된 전하의 상태로써 정보를 기억하는 특징을 갖는다.In general, DRAM is composed of a unit cell consisting of a transistor that performs a number of switching (Swithing) operation and a capacitor that stores information in the form of charge, and has the characteristic of storing information as a state of charge stored in the capacitor.

반도체 소자의 집적화가 진행되어 휘발성 메모리 소자인 DRAM의 집적화로 상기 캐패시터 영역의 감소가 수반되며 그에따른 캐패시터의 정전용량의 저하가 야기되므로 캐패시터의 용량을 기존과 동일한 수준으로 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.As the integration of semiconductor devices proceeds, the integration of DRAM, which is a volatile memory device, is accompanied by a reduction of the capacitor area, which causes a decrease in the capacitance of the capacitor. Accordingly, studies are actively conducted to improve the capacity of the capacitor to the same level as before. It is becoming.

종래의 DRAM 셀의 제조 방법은 도 1a에서와 같이, 격리 영역에 일반적인 에스티아이(Shallow Trench Isolation:STI) 공정으로 필드 산화막(12)이 형성된 반도체 기판(11)상에 절연막을 내재하며 양측에 소오스/드레인 영역을 갖는 다수개의 게이트 전극(13)들을 형성한다.In the conventional DRAM cell manufacturing method, as shown in FIG. 1A, an insulating film is embedded on a semiconductor substrate 11 on which a field oxide film 12 is formed by a typical shallow trench isolation (STI) process in an isolation region, and a source / A plurality of gate electrodes 13 having a drain region are formed.

그리고, 상기 게이트 전극(13)들을 포함한 전면에 제 1 질화막(14)을 형성한 후, 상기 제 1 질화막(14)상에 제 1 산화막(15)과 제 1 감광막을 형성한 다음, 상기 제 1 감광막을 사진 식각 공정으로 비트 라인 콘택홀이 형성될 부위에만 제거되도록 선택적으로 노광 및 현상한다.After the first nitride film 14 is formed on the entire surface including the gate electrodes 13, the first oxide film 15 and the first photoresist film are formed on the first nitride film 14. The photoresist is selectively exposed and developed so as to be removed only at the portion where the bit line contact hole is to be formed by a photolithography process.

그 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 제 1 감광막을 마스크로 상기 제 1 산화막(15)과 제 1 질화막(14)을 선택적으로 식각하여 제 1 콘택홀을 형성한 후,상기 제 1 감광막을 제거한다.Thereafter, the first oxide film 15 and the first nitride film 14 are selectively etched using the first exposed and developed photosensitive film as a mask to form a first contact hole, and then the first photosensitive film is removed. do.

이어, 상기 제 1 콘택홀을 포함하여 상기 제 1 산화막(15)상에 제 1 다결정 실리콘층을 형성한 후, 상기 제 1 산화막(15)을 식각 종말점으로 에치 백(Etch Back)하여 상기 제 1 콘택홀내에 제 1 플러그(Plug)층(16)을 형성한다.Subsequently, after the first polycrystalline silicon layer is formed on the first oxide layer 15 including the first contact hole, the first oxide layer 15 is etched back to the etching end point, thereby forming the first polycrystalline silicon layer. The first plug layer 16 is formed in the contact hole.

그리고, 상기 제 1 플러그층(16)을 포함한 제 1 산화막(15)상에 제 2 다결정 실리콘층, 텅스텐 실리사이드층, 제 2 질화막 및 제 2 감광막을 형성한 후, 상기 제 2 감광막을 상기 제 1 콘택홀을 중심으로 비트 라인(Bit Line)이 형성될 부위에만 남도록 사진 식각 공정을 한다.After the second polycrystalline silicon layer, the tungsten silicide layer, the second nitride film and the second photosensitive film are formed on the first oxide film 15 including the first plug layer 16, the second photosensitive film is formed on the first film. The photolithography process is performed so that only the bit line will be formed around the contact hole.

그 다음, 상기 사진 식각된 제 2 감광막을 마스크로 상기 제 2 질화막, 텅스텐 실리사이드층 및 제 2 다결정 실리콘층을 선택 식각하여 다수 개의 비트 라인(17)들을 형성한 후, 상기 제 2 감광막을 제거한다.Next, the second nitride film, the tungsten silicide layer, and the second polycrystalline silicon layer are selectively etched using the photo-etched second photosensitive film as a mask to form a plurality of bit lines 17, and then the second photosensitive film is removed. .

그리고, 상기 비트 라인(17)들을 포함한 전면에 제 3 질화막을 형성하고, 에치 백하여 상기 각 비트 라인(17) 양측의 제 1 산화막(15)상에 제 3 질화막 측벽(18)을 형성한다.A third nitride film is formed on the entire surface including the bit lines 17 and etched back to form third nitride film sidewalls 18 on the first oxide film 15 on both sides of the bit lines 17.

이어, 상기 제 3 질화막 측벽(18)을 포함한 전면에 제 2 산화막(19)과 제 3 감광막을 형성한 후, 상기 제 3 감광막을 캐패시터 콘택홀이 형성될 부위에만 제거되도록 사진 식각 공정한다.Subsequently, after the second oxide film 19 and the third photoresist film are formed on the entire surface including the third nitride film sidewall 18, the third photoresist film is etched to remove only the portion where the capacitor contact hole is to be formed.

이 후, 상기 사진 식각된 제 3 감광막을 마스크로 상기 제 2 산화막(19), 제 1 산화막(15) 및 제 1 질화막(14)을 선택적으로 식각하여 제 2 콘택홀을 형성한 후, 상기 제 3 감광막을 제거한다.Thereafter, the second oxide layer 19, the first oxide layer 15, and the first nitride layer 14 are selectively etched using the photo-etched third photosensitive layer as a mask to form a second contact hole, and then 3 Remove the photoresist film.

이 다음, 상기 제 2 콘택홀을 포함하여 상기 제 2 산화막(19)상에 제 3 다결정 실리콘층을 형성한 후, 상기 제 2 산화막(19)을 식각 종말점으로 에치 백하여 상기 제 2 콘택홀내에 제 2 플러그층(20)을 형성한다.Subsequently, after forming a third polycrystalline silicon layer on the second oxide film 19 including the second contact hole, the second oxide film 19 is etched back to an etching end point to form a third polycrystalline silicon layer in the second contact hole. The second plug layer 20 is formed.

도 1b에서와 같이, 상기 제 2 플러그층(20)을 포함한 제 2 산화막(19)상에 제 3 산화막(22)과 제 4 감광막을 형성한다.As shown in FIG. 1B, a third oxide film 22 and a fourth photosensitive film are formed on the second oxide film 19 including the second plug layer 20.

그리고, 상기 제 4 감광막을 캐패시터의 하부 전극이 형성될 부위에만 제거되도록 사진 식각 공정한 후, 상기 사진 식각된 제 4 감광막을 마스크로 상기 제 3 산화막(22)을 선택적으로 식각한 다음, 상기 제 4 감광막을 제거한다.After the photolithography process is performed such that the fourth photoresist film is removed only at the portion where the lower electrode of the capacitor is to be formed, the third oxide film 22 is selectively etched using the photo-etched fourth photoresist film as a mask, and then Remove the photoresist.

도 1c에서와 같이, 상기 식각된 제 3 산화막(22)을 포함한 전면에 제 4 다결정 실리콘층(23a)과 제 5 감광막(24)을 형성한다.As shown in FIG. 1C, the fourth polycrystalline silicon layer 23a and the fifth photosensitive layer 24 are formed on the entire surface including the etched third oxide layer 22.

도 1d에서와 같이, 상기 제 3 산화막(22)을 식각 종말점으로 상기 제 5 감광막(24)과 제 4 다결정 실리콘층(23a)을 에치 백하여 하부 전극(23)을 형성한 후, 상기 제 3 산화막(22)과 제 5 감광막(24)을 제거한다.As shown in FIG. 1D, the fifth photoresist layer 24 and the fourth polycrystalline silicon layer 23a are etched back to form the lower electrode 23 by using the third oxide layer 22 as an etching end point. The oxide film 22 and the fifth photosensitive film 24 are removed.

그리고, 상기 하부 전극(23) 표면상에 유전막(25)을 형성한다.A dielectric layer 25 is formed on the lower electrode 23 surface.

도 1e에서와 같이, 상기 유전막(25)을 포함한 전면에 상부 전극(26)을 형성한다.As shown in FIG. 1E, the upper electrode 26 is formed on the entire surface including the dielectric layer 25.

그러나 종래의 DRAM 셀 및 그의 제조 방법은 게이트 전극 양측의 반도체 기판 표면내에 소오스/드레인 영역을 형성 즉 수평적으로 트랜지스터를 형성하고 그 상측에 비트 라인 및 캐패시터를 적층하여 형성하기 때문에 다음과 같은 이유에 의해 소자의 제조 공정이 복잡하고 소자의 특성 및 집적화를 저하시키는 문제점이 있었다.However, the conventional DRAM cell and its manufacturing method are formed by forming source / drain regions in the semiconductor substrate surfaces on both sides of the gate electrode, that is, by forming transistors horizontally and stacking bit lines and capacitors on the upper side thereof. As a result, the manufacturing process of the device is complicated and there is a problem of degrading the characteristics and integration of the device.

첫째, 트랜지스터 상측에 비트 라인 및 캐패시터 형성시, 에스에이시(Self-Aligned-Contact:SAC) 방법에 의한 다수 개의 콘택홀 형성 공정이 필요하여 다수 개의 식각 종말점 절연막을 형성하기 때문에 소자 제조 공정이 복잡화된다.First, when forming bit lines and capacitors on the upper side of the transistor, a plurality of contact hole forming processes are required by the Self-Aligned-Contact (SAC) method, thereby forming a plurality of etching endpoint insulating films, which makes the device manufacturing process complicated. do.

둘째, 수평적으로 트랜지스터를 형성하기 때문에 웰(Well) 하나당 다수 개의 트랜지스터가 형성되므로 소자 분리를 위해 다수의 소자 분리용 이온 주입 공정이 필요하다.Second, since the transistors are formed horizontally, a plurality of transistors are formed per well, so that a plurality of device isolation ion implantation processes are required for device isolation.

셋째, 트랜지스터, 비트 라인 및 캐패시터가 적층구조로 형성되기 때문에 셀과 주변 영역간의 단차가 증가한다.Third, since the transistor, the bit line, and the capacitor are formed in a stacked structure, the step difference between the cell and the peripheral region increases.

넷째, 캐패시터 형성시 다수의 마스크 공정이 필요하며 소자의 집적화에 따라 게이트 전극, 비트 라인 및 플러그층이 서로 간에 쇼트(Short)가 발생된다.Fourth, a plurality of mask processes are required to form a capacitor, and a short occurs between the gate electrode, the bit line, and the plug layer as the device is integrated.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 트렌치 캐패시터와 수직적으로 트랜지스터를 형성하는 DRAM 셀 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a DRAM cell and a method of manufacturing the same, which form a transistor perpendicular to the trench capacitor.

도 1a 내지 도 1e는 종래의 DRAM 셀의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional DRAM cell.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀을 나타낸 레이아웃도2 is a layout diagram illustrating a DRAM cell according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선상의 DRAM 셀을 나타낸 구조 단면도3 is a cross-sectional view illustrating a DRAM cell on a line I-I of FIG. 2;

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a DRAM cell according to an embodiment of the present invention.

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

31: 반도체 기판 32: 유전막31: semiconductor substrate 32: dielectric film

33: 하부 전극 34: 드레인 영역33: lower electrode 34: drain region

35: 제 2 질화막 36: 채널 영역35: second nitride film 36: channel region

37: 게이트 전극 38: IPO층37: gate electrode 38: IPO layer

39: 금속층39: metal layer

본 발명의 DRAM 셀은 다수 개의 트렌치를 갖으며 캐패시터의 상부 전극의 역할도 하는 제 1 도전형 기판, 상기 각 트렌치를 매립하며 상기 각 트렌치내에 적층되어 형성되는 다수 개의 유전막들과 트랜지스터의 소오스 영역의 역할도 하는 제 2 도전형인 하부 전극들, 상기 하부 전극들 상측의 기판상에 형성되는 제 1 도전형인 다수 개의 채널 영역들, 상기 각 채널 영역의 상부 부위의 표면내에 형성되는 제 2 도전형인 다수 개의 드레인 영역들, 상기 두 개의 채널 영역을 하나의 단위로 그 양측에 게이트 산화막을 내재하며 형성되는 다수 개의 게이트 전극들, 상기 트렌치 사이의 기판상에 그리고 상기 게이트 전극을 포함한 채널 영역 일측에 형성되는 다수 개의 소자 분리 산화막들 및 상기 소자 분리 산화막들과 채널 영역들상에 형성되는 배선층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The DRAM cell of the present invention includes a first conductive substrate having a plurality of trenches and also serving as an upper electrode of a capacitor, a plurality of dielectric layers and source regions of transistors, each of which is buried and stacked in each of the trenches. A plurality of lower conductive electrodes having a second conductivity type, a plurality of channel regions of a first conductivity type formed on a substrate above the lower electrodes, and a plurality of second conductive types formed in a surface of an upper portion of each channel region. Drain regions, a plurality of gate electrodes formed by embedding a gate oxide film on both sides of the two channel regions as one unit, a plurality of gate electrodes formed on a substrate between the trenches and on one side of the channel region including the gate electrode Device isolation oxide layers and a wiring layer formed on the device isolation oxide layers and the channel regions. Characterized in that configured.

본 발명의 DRAM 셀의 제조 방법은 다수 개의 트렌치를 갖으며 캐패시터의 상부 전극의 역할도 하는 제 1 도전형 기판을 마련하는 단계, 상기 각 트렌치를 매립하며 상기 각 트렌치내에 다수 개의 유전막들과 트랜지스터의 소오스 영역의 역할도 하는 제 2 도전형인 하부 전극들을 적층하여 형성하는 단계, 상기 하부 전극들을 포함한 전면에 제 1 도전형인 제 1 도전층을 형성하는 단계, 상기 제 1 도전층에 제 2 도전형 불순물 이온주입 공정을 하는 단계, 상기 제 1 도전층상에 제 1 절연막을 형성하고 상기 제 1 절연막과 제 1 도전층을 선택 식각하여 상기 하부 전극들 상측의 기판상에 제 1 도전형인 다수 개의 채널 영역 및 그 상부 부위의 표면내에 제 2 도전형인 다수 개의 드레인 영역들을 형성하는 단계, 상기 두 개의 채널 영역을 하나의 단위로 그 양측에 게이트 산화막을 내재한 다수 개의 게이트 전극들을 형성하는 단계, 상기 제 1 절연막과 식각 선택비를 갖는 제 2 절연막을 전면에 형성한 후 전면 식각하여 상기 트렌치 사이의 기판상에 그리고 상기 게이트 전극을 포함한 채널 영역 일측에 다수 개의 소자 분리 절연막들을 형성하는 단계, 상기 제 1 절연막을 제거하는 단계 및 상기 소자 분리 산화막들과 채널 영역들상에 배선층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.A method of manufacturing a DRAM cell of the present invention comprises the steps of: providing a first conductive substrate having a plurality of trenches and also acting as an upper electrode of a capacitor, filling a plurality of dielectric films and transistors in each trench; Stacking lower electrodes of a second conductivity type, which also serves as a source region, forming a first conductive layer of a first conductivity type on the entire surface including the lower electrodes, and a second conductivity type impurity in the first conductive layer Performing an ion implantation process, forming a first insulating layer on the first conductive layer and selectively etching the first insulating layer and the first conductive layer to form a plurality of channel regions having a first conductivity type on a substrate above the lower electrodes; Forming a plurality of drain regions of a second conductivity type in the surface of the upper portion, the two channel regions being in one unit on both sides thereof Forming a plurality of gate electrodes having a gate oxide film, forming a second insulating film having an etch selectivity with the first insulating film on the entire surface, and then etching the entire surface to form a substrate on the substrate between the trenches and the channel including the gate electrode; Forming a plurality of device isolation insulating layers on one side of the region, removing the first insulating layer, and forming a wiring layer on the device isolation oxide layers and the channel regions.

상기와 같은 본 발명에 따른 DRAM 셀 및 그의 제조 방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of a DRAM cell and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀을 나타낸 레이아웃도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선상의 DRAM 셀을 나타낸 구조 단면도이다.2 is a layout diagram illustrating a DRAM cell according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a DRAM cell on a line I-I of FIG. 2.

그리고, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a DRAM cell according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀은 도 2 및 도 3에서와 같이, 다수 개의 트렌치를 갖으며 p형인 반도체 기판(31), 상기 각 트렌치를 매립하며 상기 각 트렌치내에 적층되어 형성되는 다수 개의 유전막(32)들과 하부 전극(33)들, 상기 하부 전극(33)들 상측의 반도체 기판(31)상에 형성되는 다수 개의 채널(Channel) 영역(36)들, 상기 각 채널 영역(36)의 상부 부위의 표면내에 형성되는 다수 개의 드레인 영역(34)들, 상기 두 개의 채널 영역(36)을 하나의 단위로 그 양측에 게이트 산화막을 내재하며 막대 구조의 일 방향으로 배열되어 형성되는 다수 개의 게이트 전극(37)들, 상기 트렌치 사이의 반도체 기판(31)상에 그리고 상기 게이트 전극(37)을 포함한 채널 영역(36) 일측에 형성되어 소자 분리 산화막의 역할을 하는 아이피오(Inter Poly Oxide:IPO)층(38), 상기 IPO층(38)과 채널 영역(36)들상에 상기 게이트 전극(37)들과 수직한 방향으로 형성되는 금속층(39)으로 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, a DRAM cell according to an exemplary embodiment of the present invention has a plurality of trenches, a p-type semiconductor substrate 31, and a plurality of dielectric layers formed by filling the trenches and being stacked in the trenches. 32 and lower electrodes 33, a plurality of channel regions 36 formed on the semiconductor substrate 31 on the lower electrodes 33, and each of the channel regions 36. A plurality of drain regions 34 formed in a surface of an upper portion, and a plurality of gates having gate oxide films on both sides of the two channel regions 36 as one unit and arranged in one direction of a rod structure Inter Poly Oxide (IPO), which is formed on the semiconductor substrate 31 between the electrodes 37 and the trenches and on one side of the channel region 36 including the gate electrode 37, serves as a device isolation oxide layer. Layer 38, the IPO layer 38 and the channel Is configured at the station 36 deulsang a metal layer (39) formed in a direction perpendicular to the gate electrode 37.

여기서, 상기 반도체 기판(31)은 캐패시터의 상부 전극의 역할도 하며, 상기 하부 전극(33) 또한 트랜지스터의 소오스 영역의 역할도 한다.Here, the semiconductor substrate 31 also serves as an upper electrode of the capacitor, and the lower electrode 33 also serves as a source region of the transistor.

본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀 트랜지스터의 제조 방법은 도 4a에서와 같이, p형인 반도체 기판(31)상에 제 1 감광막을 도포한 다음, 상기 제 1 감광막을 사진 식각 공정으로 트렌치 캐패시터가 형성될 부위에만 제거되도록 선택적으로 노광 및 현상한다.In the method of manufacturing a DRAM cell transistor according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4A, a first photoresist film is coated on a p-type semiconductor substrate 31, and then a trench capacitor is formed by a photolithography process. It is selectively exposed and developed to be removed only in the area to be removed.

여기서, 상기 반도체 기판(31)은 캐패시터의 상부 전극의 역할도 한다.Here, the semiconductor substrate 31 also serves as an upper electrode of the capacitor.

그리고, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 제 1 감광막을 마스크로 상기 반도체 기판(31)을 선택적으로 식각하여 다수 개의 트렌치들을 형성한 후, 상기 제 1 감광막을 제거한다.The semiconductor substrate 31 is selectively etched using the selectively exposed and developed first photoresist layer to form a plurality of trenches, and then the first photoresist layer is removed.

이어 전면에 열산화 공정을 진행한 후, 상기 트렌치를 포함한 반도체 기판(31)상에 질화막과 고농도 n형 불순물이 도핑된 제 1 다결정 실리콘층을 적층하여 형성하고 에치 백하여 상기 각 트렌치내에 적층 구조의 유전막(32)들과 하부 전극(33)들을 형성한다.Subsequently, after the thermal oxidation process is performed on the entire surface, a nitride structure and a first polycrystalline silicon layer doped with a high concentration n-type impurity are formed on the semiconductor substrate 31 including the trenches, and are etched back to form a stacked structure in each of the trenches. Dielectric layers 32 and lower electrodes 33 are formed.

여기서, 상기 하부 전극(33)은 트랜지스터의 소오스 영역의 역할도 한다.Here, the lower electrode 33 also serves as a source region of the transistor.

도 4b에서와 같이, 상기 하부 전극(33)에 의해 매립된 트렌치들을 포함한 반도체 기판(31)상에 고농도 p형 불순물이 도핑된 제 2 다결정 실리콘층을 형성한다.As shown in FIG. 4B, a second polycrystalline silicon layer doped with a high concentration p-type impurity is formed on the semiconductor substrate 31 including the trenches filled by the lower electrode 33.

그리고, 상기 제 2 다결정 실리콘층에 웰 이온을 이온 주입한 후, 고농도 n형 불순물 이온을 이온주입하고 드라이브-인(Drive-in) 확산함으로써 상기 제 2 다결정 실리콘층(34) 표면내에 드레인 영역(34)을 형성한다.Then, after ion implantation of well ions into the second polycrystalline silicon layer, ion implantation and drive-in diffusion of high concentration n-type impurity ions are performed to drain the region within the surface of the second polycrystalline silicon layer 34. 34).

이어, 상기 제 2 다결정 실리콘층상에 제 2 질화막(35)과 제 2 감광막을 형성한 다음, 상기 제 2 감광막을 상기 하부 전극(33)들 상측 부위에만 남도록 사진식각 공정 한다.Subsequently, after forming the second nitride film 35 and the second photosensitive film on the second polycrystalline silicon layer, the second photoresist film is subjected to the photolithography process so that only the upper portion of the lower electrodes 33 remains.

그 후, 상기 선택적으로 제거된 제 2 감광막을 마스크로 상기 제 2 질화막(35)과 제 2 다결정 실리콘층을 선택적으로 식각하여 다수 개의 채널 영역(36)들을 형성한 후, 상기 제 2 감광막을 제거한다.Thereafter, the second nitride film 35 and the second polycrystalline silicon layer are selectively etched using the selectively removed second photoresist layer to form a plurality of channel regions 36, and then the second photoresist layer is removed. do.

도 4c에서와 같이, 전면에 열산화 공정을 하여 게이트 산화막을 성장시킨 다음, 상기 게이트 산화막상에 제 3 다결정 실리콘층과 제 3 감광막을 형성한 후, 상기 제 3 감광막을 사진 식각 공정으로 게이트가 형성될 부위에만 잔존시킨다.As shown in FIG. 4C, after the gate oxide film is grown by thermal oxidation on the entire surface, a third polycrystalline silicon layer and a third photosensitive film are formed on the gate oxide film, and then the gate is formed by a photolithography process. Remain only at the site to be formed.

그리고, 상기 선택적으로 제거된 제 3 감광막을 마스크로 상기 제 3 다결정 실리콘층을 선택적으로 식각한 후, 상기 제 3 감광막을 제거한다.The third polycrystalline silicon layer is selectively etched using the selectively removed third photoresist film, and then the third photoresist film is removed.

이어, 상기 잔존한 제 3 다결정 실리콘층을 에치 백하여 상기 두 개의 채널 영역(36)을 하나의 단위로 그 양측의 반도체 기판(31)상에 상기 게이트 산화막을 내재한 다수 개의 게이트 전극(37)들을 형성한다.Subsequently, the plurality of gate electrodes 37 having the gate oxide layer embedded on the semiconductor substrate 31 on both sides of the two channel regions 36 as one unit by etching back the remaining third polycrystalline silicon layer. Form them.

이어, 상기 게이트 전극(37)들을 포함한 전면에 IPO층(38)을 형성한다.Subsequently, an IPO layer 38 is formed on the entire surface including the gate electrodes 37.

도 4d에서와 같이, 상기 IPO층(38)을 상기 제 2 질화막(35)을 식각 종말점으로 하여 에치 백한 후, 상기 제 2 질화막(35)을 제거한다.As shown in FIG. 4D, the IPO layer 38 is etched back using the second nitride film 35 as an etching end point, and then the second nitride film 35 is removed.

여기서, 상기 IPO층(38)은 소자 분리 산화막의 역할을 하고, 상기 IPO층(38)의 에치 백 공정으로 상기 채널 영역(36)들을 노출시키는 다수개의 콘택홀들을 형성한다.Here, the IPO layer 38 serves as a device isolation oxide layer and forms a plurality of contact holes exposing the channel regions 36 by an etch back process of the IPO layer 38.

그리고, 상기 채널 영역(36)들과 IPO층(38)상에 배선으로서 금속층(39)을 형성한다.The metal layer 39 is formed as a wiring on the channel regions 36 and the IPO layer 38.

본 발명의 DRAM 셀 및 그의 제조 방법은 트렌치 캐패시터를 형성하고 반도체 기판으로 부터 돌출되도록 드레인 영역을 형성하여 수직적으로 트랜지스터를 형성하므로, SAC 방법에 의한 다수 개의 콘택홀 형성 공정이 필요 없으며 캐패시터가 반도체 기판에 형성되므로 마스크 공정의 횟수를 감소시켜 소자 제조 공정을 단순화시키고 또한 셀과 주변 영역간의 단차를 감소시키고 게이트 전극, 비트 라인 및 캐패시터의 서로 간의 쇼트 발생을 방지하며 셀 하나당 웰 하나가 독립적으로 형성되므로 소자 분리의 특성을 증가시켜 소자의 특성 및 집적화를 증가시키는 효과가 있다.The DRAM cell of the present invention and the manufacturing method thereof form a trench capacitor and a drain region so as to protrude from the semiconductor substrate to form a transistor vertically, so that a plurality of contact hole forming processes by the SAC method are unnecessary and the capacitor is a semiconductor substrate. It reduces the number of mask processes to simplify the device fabrication process, reduces the step between the cell and the peripheral area, prevents short circuit between gate electrodes, bit lines, and capacitors, and one well per cell. Increasing the characteristics of device isolation has the effect of increasing the characteristics and integration of the device.

Claims (2)

다수 개의 트렌치를 갖으며 캐패시터의 상부 전극의 역할도 하는 제 1 도전형 기판;A first conductivity type substrate having a plurality of trenches and also serving as an upper electrode of the capacitor; 상기 각 트렌치를 매립하며 상기 각 트렌치내에 적층되어 형성되는 다수 개의 유전막들과 트랜지스터의 소오스 영역의 역할도 하는 제 2 도전형인 하부 전극들;A plurality of dielectric layers buried in the trenches and stacked in each of the trenches, and second electrodes having a second conductivity type serving as a source region of a transistor; 상기 하부 전극들 상측의 기판상에 형성되는 제 1 도전형인 다수 개의 채널 영역들;A plurality of channel regions of a first conductivity type formed on a substrate above the lower electrodes; 상기 각 채널 영역의 상부 부위의 표면내에 형성되는 제 2 도전형인 다수 개의 드레인 영역들;A plurality of drain regions of a second conductivity type formed in a surface of an upper portion of each channel region; 상기 두 개의 채널 영역을 하나의 단위로 그 양측에 게이트 산화막을 내재하며 형성되는 다수 개의 게이트 전극들;A plurality of gate electrodes formed by embedding a gate oxide layer on both sides of the two channel regions as one unit; 상기 트렌치 사이의 기판상에 그리고 상기 게이트 전극을 포함한 채널 영역 일측에 형성되는 다수 개의 소자 분리 산화막들;A plurality of device isolation oxide layers formed on a substrate between the trenches and on one side of a channel region including the gate electrode; 상기 소자 분리 산화막들과 채널 영역들상에 형성되는 배선층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 DRAM 셀.And a wiring layer formed on the device isolation oxide layers and channel regions. 다수 개의 트렌치를 갖으며 캐패시터의 상부 전극의 역할도 하는 제 1 도전형 기판을 마련하는 단계;Providing a first conductivity type substrate having a plurality of trenches and also serving as an upper electrode of the capacitor; 상기 각 트렌치를 매립하며 상기 각 트렌치내에 다수 개의 유전막들과 트랜지스터의 소오스 영역의 역할도 하는 제 2 도전형인 하부 전극들을 적층하여 형성하는 단계;Stacking each of the trenches and forming a plurality of dielectric layers and lower electrodes of a second conductivity type in each trench, which also serves as a source region of a transistor; 상기 하부 전극들을 포함한 전면에 제 1 도전형인 제 1 도전층을 형성하는 단계;Forming a first conductive layer having a first conductivity type on a front surface of the lower electrodes; 상기 제 1 도전층에 제 2 도전형 불순물 이온주입 공정을 하는 단계;Performing a second conductive impurity ion implantation process on the first conductive layer; 상기 제 1 도전층상에 제 1 절연막을 형성하고 상기 제 1 절연막과 제 1 도전층을 선택 식각하여 상기 하부 전극들 상측의 기판상에 제 1 도전형인 다수 개의 채널 영역 및 그 상부 부위의 표면내에 제 2 도전형인 다수 개의 드레인 영역들을 형성하는 단계;A first insulating layer is formed on the first conductive layer, and the first insulating layer and the first conductive layer are selectively etched, thereby forming a plurality of channel regions having a first conductivity type on the substrate above the lower electrodes and in a surface of an upper portion thereof. Forming a plurality of drain regions of a second conductivity type; 상기 두 개의 채널 영역을 하나의 단위로 그 양측에 게이트 산화막을 내재한 다수 개의 게이트 전극들을 형성하는 단계;Forming a plurality of gate electrodes having gate oxide layers on both sides of the two channel regions as one unit; 상기 제 1 절연막과 식각 선택비를 갖는 제 2 절연막을 전면에 형성한 후 전면 식각하여 상기 트렌치 사이의 기판상에 그리고 상기 게이트 전극을 포함한 채널 영역 일측에 다수 개의 소자 분리 절연막들을 형성하는 단계;Forming a plurality of device isolation insulating films on the substrate between the trenches and on one side of the channel region including the gate electrode by forming a second insulating film having an etching selectivity with the first insulating film on the entire surface and then etching the entire surface; 상기 제 1 절연막을 제거하는 단계;Removing the first insulating film; 상기 소자 분리 산화막들과 채널 영역들상에 배선층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 DRAM 셀의 제조 방법.And forming a wiring layer on the device isolation oxide layers and the channel regions.
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