KR20020054630A - DRAM cell and Method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A DRAM(Dynamic Random Access Memory) cell is provided to simplify manufacturing processes by forming an MISSM(Metal-Insulator-Semi-Semi-Metal) shaped diode-type structure. CONSTITUTION: A pad oxide(43), a nitride(45), a tungsten layer(47) as a bit line, and a first semiconductor substrate(31) having a p-type dopants region(51) are sequentially formed on a second semiconductor substrate(41). Isolation layers(49) are formed on both sidewalls of the resultant structure. Then, a word line(55) is formed on the upper portion of the resultant structure, after forming a gate oxide(53). At this time, the diode-type resultant structure has an MISSM shape from the tungsten layer(47) to the word line(55).

Description

DRAM 셀 및 그의 제조 방법{DRAM cell and Method for manufacturing the same}DDR cell and method for manufacturing the same {DRAM cell and Method for manufacturing the same}

본 발명은 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 셀(Cell) 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 MISSM(Metal-Insulator-Semi-Semi-Metal) 구조의 다이오드(Diode)형 DRAM 셀을 형성하여 소자 형성의 원가 절감과 소자의 집적화 및 특성을 향상시키는 DRAM 셀 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) cell and a method of manufacturing the same. In particular, a diode-type DRAM cell having a metal-insulator-semi-semi-metal (MISSM) structure is formed to form a device. The present invention relates to a DRAM cell and a method for manufacturing the same, which reduce cost and improve device integration and characteristics.

일반적으로 DRAM 셀은 한 개의 비트 라인(Bit Line)과 한 개의 워드 라인(Word Line)과 한 개의 엑세스 트랜지스터(Access Transistor)와 한 개의 저장 커패시터로 이루어졌고 그 구조는 엑세스 트랜지스터의 게이트가 하나의 워드 라인에 연결되어 있고 엑세스 트랜지스터의 드레인은 비트 라인에 연결되어 있는 이른바 수평적인 구조를 이룬다.In general, a DRAM cell consists of one bit line, one word line, one access transistor, and one storage capacitor. The drain of the access transistor is connected to the line and forms the so-called horizontal structure connected to the bit line.

이와 같은 DRAM 셀의 집적화를 높이기 위하여 많은 종류의 셀 어레이(Cell Array) 및 그 구조가 제안되고 있다.In order to increase the integration of such DRAM cells, many types of cell arrays and structures thereof have been proposed.

이하 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 따른 DRAM 셀의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a DRAM cell according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a에서와 같이, 반도체 기판(11)상에 게이트 산화막(12), 제 1 다결정 실리콘, 제 1 산화막과 제 1 감광막을 차례로 형성한 다음, 상기 제 1 감광막을 게이트 전극이 형성될 부위만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 제 1 감광막을 마스크로 이용하여 상기 제 1 다결정 실리콘과 제 1산화막을 선택적 식각함으로 세로 보다 가로 길 이가 큰 제 1, 제 2 게이트 전극(13,14)과 게이트 캡 산화막(15)을 형성하고 상기 제 1 감광막을 제거한다.As shown in FIG. 1A, a gate oxide film 12, a first polycrystalline silicon, a first oxide film, and a first photoresist film are sequentially formed on the semiconductor substrate 11, and then the first photoresist film is formed so that only the portion where the gate electrode is to be formed remains. After the selective exposure and development, the first and second gate electrodes having a larger width than the vertical length by selectively etching the first polycrystalline silicon and the first oxide film using the selectively exposed and developed first photoresist layer as a mask ( 13 and 14 and a gate cap oxide film 15 are formed to remove the first photoresist film.

그리고 상기 제 1, 제 2 게이트 전극(13,14)을 마스크로 이용하여 상기 반도체 기판(11)에 불순물 이온을 주입 및 드라이브 인 확산함으로 상기 제 1, 제 2 게이트 전극(13,14) 양측의 반도체 기판(11)표면내에 다수개의 불순물 영역(16)을 형성한다.In addition, impurity ions are implanted and drive-in diffused into the semiconductor substrate 11 by using the first and second gate electrodes 13 and 14 as masks, so that both sides of the first and second gate electrodes 13 and 14 are provided. A plurality of impurity regions 16 are formed in the surface of the semiconductor substrate 11.

도 1b에서와 같이, 상기 제 1, 제 2 게이트 전극(13,14)과 게이트 캡 산화막(15)을 포함하여 게이트 산화막(12)표면상에 질화막을 형성하고 에치백하여 상기 제 1, 제 2 게이트 전극(13,14)과 게이트 캡 산화막(15)의 양측면에 질화막 측벽(17)을 형성한 다음, 전면에 제 2 산화막(18)을 형성한 후, 평탄화 공정으로 1차 평탄화 시킨다.As shown in FIG. 1B, a nitride layer is formed on the surface of the gate oxide layer 12 including the first and second gate electrodes 13 and 14 and the gate cap oxide layer 15 and then etched back to form the first and second gate electrodes. After the nitride film sidewalls 17 are formed on both sides of the gate electrodes 13 and 14 and the gate cap oxide film 15, the second oxide film 18 is formed on the entire surface, and then first planarized by a planarization process.

도 1c에서와 같이, 상기 제 2 산화막(18)상에 제 2 감광막(19)을 차례로 형성한 다음, 상기 제 2 감광막(19)을 커패시터의 스토리지 노드 콘택(Storage Node Contact)이 형성될 부위만 제거되도록 선택적으로 노광 및 현상한 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 제 2 감광막(19)을 마스크로 이용하여 제 2 산화막(18)과 게이트 산화막(12)을 선택적 식각함으로 제 1 콘택홀을 형성한다.As shown in FIG. 1C, after the second photoresist layer 19 is sequentially formed on the second oxide layer 18, only the portion where the storage node contact of the capacitor is to be formed is formed. After selectively exposing and developing to be removed, the first contact hole is formed by selectively etching the second oxide film 18 and the gate oxide film 12 using the selectively exposed and developed second photosensitive film 19 as a mask. do.

도 1d에서와 같이, 상기 제 2 감광막(19)을 제거하고, 상기 노출된 반도체 기판(11)과 제 2 산화막(18)상에 제 2 다결정 실리콘과 제 3 감광막(20)을 차례로 형성한 다음, 상기 제 3 감광막(20)을 스토리지 노드가 형성될 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 제 3 감광막(20)을마스크로 이용하여 상기 제 2 다결정 실리콘을 선택적 식각함으로 상기 불순물 영역(16)과 전기적으로 연결되는 스토리지 노드(21)를 형성한다.As shown in FIG. 1D, the second photoresist film 19 is removed, and a second polycrystalline silicon and a third photoresist film 20 are sequentially formed on the exposed semiconductor substrate 11 and the second oxide film 18. And selectively exposing and developing the third photoresist film 20 so as to remain only at a portion where the storage node is to be formed, and then selectively using the second exposed photosensitive film 20 as a mask to selectively select the second polycrystalline silicon. Etching forms a storage node 21 electrically connected to the impurity region 16.

도 1e에서와 같이, 상기 제 3 감광막(20)을 제거한 다음, 상기 스토리지 노드(21) 표면상에 유전막(22)을 형성한다. 이어 상기 유전막(22)을 포함한 제 2 산화막(18)상에 제 3 다결정 실리콘과 제 4 감광막(23)을 차례로 형성하고, 상기 제 4 감광막(23)을 플레이트(Plate) 전극이 형성될 부위만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 제 4 감광막(23)을 마스크로 이용하여 상기 제 3 다결정 실리콘을 선택적 식각함으로 플레이트 전극(24)을 형성한다. 여기서 상기 스토리지 노드(21), 유전막(22)과 플레이트 전극(24)으로 커패시터를 형성한다.As shown in FIG. 1E, the third photoresist layer 20 is removed, and then a dielectric layer 22 is formed on the surface of the storage node 21. Subsequently, a third polycrystalline silicon and a fourth photoresist layer 23 are sequentially formed on the second oxide layer 18 including the dielectric layer 22. The fourth photoresist layer 23 is formed only at a portion where a plate electrode is to be formed. After selectively exposing and developing to remain, the plate electrode 24 is formed by selectively etching the third polycrystalline silicon using the selectively exposed and developed fourth photosensitive film 23 as a mask. Here, a capacitor is formed of the storage node 21, the dielectric layer 22, and the plate electrode 24.

도 1f에서와 같이, 상기 제 4 감광막(23)을 제거하고, 상기 커패시터를 포함한 제 2 산화막(18)상에 제 3 산화막(25)을 형성한 후, 평탄화 공정으로 2차 평탄화 시킨다. 이어 상기 제 3 산화막(25)상에 제 5 감광막(26)을 도포한 다음, 상기 제 5 감광막(26)을 비트라인 콘택이 형성될 부위만 제거되도록 선택적으로 노광 및 현상한 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 제 5 감광막(26)을 마스크로 이용하여 상기 제 3 산화막(25), 제 2 산화막(18)과, 게이트 산화막(12)을 선택적 식각함으로 제 2 콘택홀을 형성한다.As shown in FIG. 1F, the fourth photoresist film 23 is removed, a third oxide film 25 is formed on the second oxide film 18 including the capacitor, and then second planarized by a planarization process. Subsequently, after the fifth photoresist layer 26 is coated on the third oxide layer 25, the fifth photoresist layer 26 is selectively exposed and developed to remove only a portion where a bit line contact is to be formed, and then selectively A second contact hole is formed by selectively etching the third oxide film 25, the second oxide film 18, and the gate oxide film 12 using the exposed and developed fifth photosensitive film 26 as a mask.

도 1g에서와 같이, 상기 제 5 감광막(26)을 제거한 후, 상기 노출된 반도체 기판(11)과 제 3 산화막(25)상에 금속층(27)을 형성함으로 종래의 DRAM 셀을 형성한다. 여기서 상기 금속층(27)으로 비트 라인을 형성한다.As shown in FIG. 1G, after removing the fifth photosensitive film 26, a conventional DRAM cell is formed by forming a metal layer 27 on the exposed semiconductor substrate 11 and the third oxide film 25. Here, a bit line is formed of the metal layer 27.

종래의 DRAM 셀 및 그의 제조 방법은 한 개의 비트 라인, 한 개의 워드 라인, 한 개의 엑세스 트랜지스터 및 한 개의 저장 캐패시터로 DRAM 셀이 구성되기 때문에 작은 크기의 캐패시터 형성이 어렵고 상기 캐패시터 형성으로 발생되는 단차에 의해 후속 공정 진행이 어려우며 주변 영역의 공정이 복잡하고 또한 트랜지스터의 크기 저하에 한계가 있어 소자의 고집적화가 저하되는 문제점이 있었다.The conventional DRAM cell and its manufacturing method are difficult to form a small size capacitor because the DRAM cell is composed of one bit line, one word line, one access transistor, and one storage capacitor. As a result, it is difficult to proceed with subsequent processes, the process in the peripheral region is complicated, and there is a limit in the size reduction of the transistor, thereby degrading the high integration of the device.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 MISSM 구조의 다이오드형 DRAM 셀을 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 diode-type DRAM cell having a MISSM structure.

도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 따른 DRAM 셀의 형성 방법을 나타낸 공정 단면도1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of forming a DRAM cell according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀을 나타낸 단면도2 is a cross-sectional view illustrating a DRAM cell according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀의 형성 방법을 나타낸 공정 단면도3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of forming a DRAM cell according to an embodiment of the present invention.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 공핍층과 역 반전층의 상태에 따른 터널링 전류를 나타낸 도면4A and 4B are diagrams illustrating tunneling currents according to states of a depletion layer and an inversion layer of the present invention.

도 5는 본 발명의 게이트 산화막의 두께에 따른 스위칭 전압과 스위칭 전류를 나타낸 도면5 is a view showing a switching voltage and a switching current according to the thickness of the gate oxide film of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

31 : 제 1 반도체 기판 33 : 수소 이온31: first semiconductor substrate 33: hydrogen ions

41 : 제 2 반도체 기판 43 : 패드 산화막41 second semiconductor substrate 43 pad oxide film

45 : 질화막 47 : 텅스텐층45 nitride film 47 tungsten layer

49 : 소자분리막 51 : p형 불순물 영역49 device isolation layer 51 p-type impurity region

53 : 게이트 산화막 55 : 워드 라인53 gate oxide film 55 word line

본 발명에 따른 DRAM 셀은 활성 영역의 제 1 도전형 반도체 기판 상에 패드 산화막, 질화막 및 비트 라인 역할의 금속층 및 제 2 도전형 불순물 영역을 구비한 진성 반도체 기판이 순차적으로 적층되어 형성된 적층물, 상기 적층물 양측의 제 1 도전형 반도체 기판 상에 형성되는 소자분리막 및 상기 적층물 상에 게이트 절연막을 개재하며 형성되는 워드 라인을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.A DRAM cell according to the present invention is a laminate formed by sequentially stacking an intrinsic semiconductor substrate having a pad oxide film, a nitride film, a metal layer serving as a bit line, and a second conductive impurity region on a first conductive semiconductor substrate in an active region, And a word isolation layer formed on the first conductive semiconductor substrate on both sides of the stack and a word line formed on the stack with a gate insulating film interposed therebetween.

그리고 본 발명에 따른 DRAM 셀의 제조 방법은 MISSM 구조의 다이오드형 DRAM 셀을 형성하는 것으로, 식각 스톱층이 정의되며 진성인 제 1 반도체 기판과 제 1 도전형의 제 2 반도체 기판을 준비하는 단계, 상기 제 2 반도체 기판 상에 패드 절연막, 절연막 및 비트 라인을 순차적으로 형성하는 단계, 상기 제 1, 제 2 반도체 기판을 본딩하되, 상기 비트 라인 상에 제 1 반도체 기판이 위치하는 단계,상기 식각 스톱층을 식각 종말점으로 상기 제 1 반도체 기판을 전면 식각하는 단계, 상기 제 2 반도체 기판 상의 소자분리 영역에 소자분리막을 형성하는 단계, 상기 활성 영역의 제 1 반도체 기판 표면내에 제 2 도전형 불순물 영역을 형성하는 단계 및 상기 활성 영역의 제 1 반도체 기판 상에 게이트 절연막을 개재한 워드 라인을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The method for manufacturing a DRAM cell according to the present invention is to form a diode-type DRAM cell having a MISSM structure, the method comprising: preparing a first semiconductor substrate having a etch stop layer and an intrinsic first semiconductor substrate, Sequentially forming a pad insulating film, an insulating film, and a bit line on the second semiconductor substrate, bonding the first and second semiconductor substrates, and placing the first semiconductor substrate on the bit line, the etch stop Etching the first semiconductor substrate with a layer as an etch endpoint, forming a device isolation layer in the device isolation region on the second semiconductor substrate, and forming a second conductivity type impurity region in the surface of the first semiconductor substrate in the active region. Forming a word line via a gate insulating film on the first semiconductor substrate of the active region. It features.

상기와 같은 본 발명에 따른 DRAM 셀 및 그 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 단면도이고, 도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀의 형성 방법을 나타낸 공정 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a DRAM cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of forming a DRAM cell according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀은 도 2에서와 같이, MISSM 구조로서, n형의 제 2 반도체 기판(41)상의 활성 영역에 패드 산화막(43), 질화막(45) 및 비트 라인 역할의 텅스텐층(47) 그리고 p형 불순물 영역(51)을 구비한 제 1 반도체 기판(31)이 순차적으로 적층되어 형성된 적층물, 상기 적층물 양측의 반도체 기판(41)상에 형성되는 소자분리막(49) 그리고 상기 적층물 상에 게이트 산화막(53)을 개재하며 형성되는 워드 라인(55)으로 구성된다.The DRAM cell according to the embodiment of the present invention has a MISSM structure, as shown in FIG. 2, wherein tungsten acts as a pad oxide film 43, a nitride film 45, and a bit line in an active region on an n-type second semiconductor substrate 41. A stack formed by sequentially stacking a first semiconductor substrate 31 having a layer 47 and a p-type impurity region 51 thereon, and an isolation layer 49 formed on the semiconductor substrate 41 on both sides of the stack. And a word line 55 formed on the stack with a gate oxide film 53 interposed therebetween.

본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀의 형성 방법은 도 3a에서와 같이, MISSM 구조의 다이오드형 DRAM 셀을 형성하는 것으로, 불순물이 도핑되지 않은 제 1 반도체 기판(31)과 n형의 제 2 반도체 기판(41)을 준비한다.A method of forming a DRAM cell according to an embodiment of the present invention is to form a diode-type DRAM cell having a MISSM structure, as shown in FIG. 3A, wherein the first semiconductor substrate 31 and the n-type second semiconductor, which are not doped with impurities, are formed. The substrate 41 is prepared.

도 3b에서와 같이, 상기 제 1 반도체 기판(31)에 고농도의 수소(H) 이온(33)을 이온 주입한다.As shown in FIG. 3B, a high concentration of hydrogen (H) ions 33 are ion implanted into the first semiconductor substrate 31.

여기서, 상기 수소(H) 이온(33)이 이온 주입된 영역은 식각 스톱(Stop)층의 역할을 한다.Here, the region in which the hydrogen (H) ions 33 are ion-implanted serves as an etch stop layer.

또한, 상기 제 2 반도체 기판(41)상에 패드(Pad) 산화막(43), 질화막(45) 및 을 순차적으로 형성한다.In addition, a pad oxide film 43, a nitride film 45, and the like are sequentially formed on the second semiconductor substrate 41.

여기서, 상기 텅스텐층(47)은 DRAM 셀의 비트 라인 역할을 한다.Here, the tungsten layer 47 serves as a bit line of the DRAM cell.

도 3c에서와 같이, 상기 제 1 텅스텐층(47)상에 상기 제 1 반도체 기판(31)이 위치하도록 상기 제 1, 제 2 반도체 기판(31, 41)을 본딩(Bonding)한다.As illustrated in FIG. 3C, the first and second semiconductor substrates 31 and 41 are bonded to the first tungsten layer 47 so that the first semiconductor substrate 31 is positioned.

도 3d에서와 같이, 상기 식각 스톱층을 식각 종말점으로 상기 제 1 반도체 기판(31)을 스마트-컷(Smart-cut) 방법 또는 화학 기계 연마 방법에 의해 식각한다.As shown in FIG. 3D, the first semiconductor substrate 31 is etched by a smart-cut method or a chemical mechanical polishing method using the etch stop layer as an etch end point.

여기서, 상기 제 1 텅스텐층(47)상의 제 1 반도체 기판(31) 대신에 비정질 실리콘층을 형성할 수도 있다.An amorphous silicon layer may be formed instead of the first semiconductor substrate 31 on the first tungsten layer 47.

도 3e에서와 같이, 일반적인 STI(Shallow Trench Isolation) 공정으로 소자분리 영역에 소자분리막(49)을 형성한다.As shown in FIG. 3E, the device isolation layer 49 is formed in the device isolation region by a general shallow trench isolation (STI) process.

그리고, 전면에 p형 불순물의 이온 주입 및 드라이브-인 공정을 진행하여 상기 제 1 반도체 기판(31) 표면내에 p형 불순물 영역(51)을 형성한다.The p-type impurity region 51 is formed in the surface of the first semiconductor substrate 31 by performing ion implantation and drive-in of the p-type impurity on the entire surface.

여기서, 상기 제 2 반도체 기판(41)과 p형 불순물 영역(51)은 DRAM 셀의 접합 캐패시터의 전극으로 사용되고, 그 사이의 층들인 상기 패드 산화막(43), 질화막(45), 텅스텐층(47) 및 제 1 반도체 기판(31)은 DRAM 셀의 접합 캐패시터의 유전막으로 사용된다.Here, the second semiconductor substrate 41 and the p-type impurity region 51 are used as electrodes of a junction capacitor of a DRAM cell, and the pad oxide film 43, the nitride film 45, and the tungsten layer 47 which are layers therebetween. ) And the first semiconductor substrate 31 are used as the dielectric film of the junction capacitor of the DRAM cell.

도 3f에서와 같이, 전면에 열산화막을 성장시킨 다음, 상기 열산화막 상에 다결정 실리콘층과 감광막을 순차적으로 형성한다.As shown in FIG. 3F, a thermal oxide film is grown on the entire surface, and then a polycrystalline silicon layer and a photoresist film are sequentially formed on the thermal oxide film.

그리고, 상기 감광막을 게이트 전극이 형성될 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막을 마스크로 상기 다결정 실리콘층과 열산화막을 선택 식각하여 게이트 산화막(53)과 워드 라인(55)을 형성하고, 상기 감광막을 제거한다.After selectively exposing and developing the photoresist film so as to remain only at the portion where the gate electrode is to be formed, the polycrystalline silicon layer and the thermal oxide film are selectively etched using the selectively exposed and developed photoresist mask as a mask to form a gate oxide 53 and a word. Line 55 is formed and the photoresist film is removed.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 DRAM 셀의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the DRAM cell according to the embodiment of the present invention described above is as follows.

상기 비트 라인인 텅스텐층(47)에 데이터(Data)가 존재가 할 때, 상기 p형 불순물 영역(51)과 제 2 반도체 기판(41)과의 접합 캐패시터에 저장된 캐리어에 따라 상기 워드 라인(55) 아래의 p형 불순물 영역(51)에 형성되는 공핍층의 폭이 변화게 된다.When data is present in the tungsten layer 47 which is the bit line, the word line 55 is formed according to a carrier stored in the junction capacitor between the p-type impurity region 51 and the second semiconductor substrate 41. ), The width of the depletion layer formed in the p-type impurity region 51 below changes.

즉, 상기 워드 라인(55)의 바이어스(Bias)에 의해 상기 p형 불순물 영역(51)의 공핍층과 역 반적층의 형성시 상기 워드 라인(55)쪽으로 흐르는 터널링 전류에 의해 데이터를 감지한다.That is, the data is sensed by the tunneling current flowing toward the word line 55 when the depletion layer and the reverse anti-lamination of the p-type impurity region 51 are formed by the bias of the word line 55.

먼저 도 4a에서와 같이, 공핍층이 역 반전층보다 넓고 문턱 전압이 작은 경우 즉 공핍층인 경우“o”상태가 된다.First, as shown in FIG. 4A, when the depletion layer is wider than the inverting layer and the threshold voltage is small, that is, when the depletion layer is a depletion layer, the state is “o”.

또한 도 4b에서와 같이, 역 반전층인 경우, 상기 워드 라인(55)으로 통하는 터널링(Tunneling) 전류가 상기 공핍층인 경우보다 많은 전류가 흘러“1”상태가 된다.In addition, as shown in FIG. 4B, in the case of the reverse inversion layer, more current flows through the tunneling current through the word line 55 than in the case of the depletion layer.

이 때 상기 게이트 산화막(53)의 두께에 따른 스위칭(Switching) 전압과 스위칭 전류는 도 5에서와 같다.At this time, the switching voltage and the switching current according to the thickness of the gate oxide film 53 are as shown in FIG. 5.

즉, 상기 게이트 산화막(53)의 두께가 두꺼울수록 상기 스위칭(Switching) 전압과 스위칭 전류는 작아진다.In other words, the thicker the gate oxide layer 53 is, the smaller the switching voltage and the switching current become.

상기 도 5에서 홀딩 전압은 비트 라인에 가해진 전압 상태를 유지하기 위해 전압을 상기 워드 라인(55)에 인가해 놓은 상태의 전류와 스위칭 전압에 의해 스위칭 전류의 차이를 센싱하게 된다.In FIG. 5, the holding voltage senses the difference between the switching current by the switching voltage and the current in which the voltage is applied to the word line 55 to maintain the voltage applied to the bit line.

상술한 본 발명의 MISSM 구조의 다이오드형 DRAM 셀은 터널링 다이오드 센싱(Sensing) 방법으로 상기 텅스텐층(47)에 바이어스의 인가 정도를 상기 워드 라인(55)을 통해 센싱하는 센싱 소자에 또는 일반적인 제너(Zener) 다이오드와 같은 방법으로 상기 텅스텐층(47)에 인가한 바이어스에 의해 기준 전압을 항상 유지하게 할 수 있는 소자에 활용할 수 있다.The diode-type DRAM cell of the MISSM structure of the present invention described above is applied to a sensing element for sensing the degree of bias applied to the tungsten layer 47 through the word line 55 by a tunneling diode sensing method or a general Zener ( Zener) can be used in a device capable of maintaining a reference voltage at all times by a bias applied to the tungsten layer 47 in the same manner as a diode.

또는, ESD(Elector Static Discharge)에 상기 텅스텐층(47)이나 워드 라인(55)을 통하여 전하를 방전시키는 소자로도 사용할 수 있다.Alternatively, the device may be used as an element for discharging electric charges through the tungsten layer 47 or the word line 55 in the ESD (Elector Static Discharge).

본 발명의 DRAM 셀 및 그의 제조 방법은 MISSM 구조의 다이오드형 DRAM 셀을 형성하므로 다음과 같은 이유에 의해 소자 형성의 원가 절감과 소자의 집적화 및 특성을 향상시키는 효과가 있다.Since the DRAM cell of the present invention and a method of manufacturing the same form a diode type DRAM cell having a MISSM structure, there is an effect of reducing the cost of device formation and improving the integration and characteristics of the device for the following reasons.

첫째, 캐패시터를 형성하지 않아 주변 회로의 공정을 단순화하고, 소자의 단차 감소로 후속 공정 진행이 용이하며, 소자가 차지하는 면적을 저하시켜 하나의웨이퍼 당 칩 생성률을 향상시킨다.First, it does not form a capacitor, which simplifies the process of the peripheral circuit, facilitates the subsequent process by reducing the step height of the device, and reduces the area occupied by the device, thereby improving the chip generation rate per wafer.

둘째, 비트 라인을 텅스텐층으로 형성하므로 상기 비트 라인의 저항을 저하시킨다.Second, since the bit line is formed of a tungsten layer, the resistance of the bit line is lowered.

Claims (2)

활성 영역의 제 1 도전형 반도체 기판 상에 패드 산화막, 질화막 및 비트 라인 역할의 금속층 및 제 2 도전형 불순물 영역을 구비한 진성 반도체 기판이 순차적으로 적층되어 형성된 적층물;A stack formed by sequentially stacking an intrinsic semiconductor substrate having a pad oxide film, a nitride film, a metal layer serving as a bit line, and a second conductive impurity region on a first conductive semiconductor substrate in an active region; 상기 적층물 양측의 제 1 도전형 반도체 기판 상에 형성되는 소자분리막;An isolation layer formed on the first conductive semiconductor substrate on both sides of the stack; 상기 적층물 상에 게이트 절연막을 개재하며 형성되는 워드 라인을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 DRAM 셀.And a word line formed on the stack with a gate insulating film interposed therebetween. MISSM 구조의 다이오드형 DRAM 셀을 형성하는 것으로,By forming a diode-type DRAM cell of the MISSM structure, 식각 스톱층이 정의되며 진성인 제 1 반도체 기판과 제 1 도전형의 제 2 반도체 기판을 준비하는 단계;Preparing an intrinsic first semiconductor substrate and an intrinsic second semiconductor substrate with an etch stop layer; 상기 제 2 반도체 기판 상에 패드 절연막, 절연막 및 비트 라인을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming a pad insulating film, an insulating film, and a bit line on the second semiconductor substrate; 상기 제 1, 제 2 반도체 기판을 본딩하되, 상기 비트 라인 상에 제 1 반도체 기판이 위치하는 단계;Bonding the first and second semiconductor substrates, wherein the first semiconductor substrate is positioned on the bit line; 상기 식각 스톱층을 식각 종말점으로 상기 제 1 반도체 기판을 전면 식각하는 단계;Etching the entire first semiconductor substrate with the etch stop layer as an etch endpoint; 상기 제 2 반도체 기판 상의 소자분리 영역에 소자분리막을 형성하는 단계;Forming an isolation layer in the isolation region on the second semiconductor substrate; 상기 활성 영역의 제 1 반도체 기판 표면내에 제 2 도전형 불순물 영역을 형성하는 단계;Forming a second conductivity type impurity region in the surface of the first semiconductor substrate of the active region; 상기 활성 영역의 제 1 반도체 기판 상에 게이트 절연막을 개재한 워드 라인을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 DRAM 셀의 형성 방법.And forming a word line on the first semiconductor substrate in the active region via a gate insulating film.
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