KR20030004584A - Method of forming storage electrode of semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 스토리지 전극 형성 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 스토리지 전극의 쓰러짐을 방지하고, 캐패시터 용량을 증가시키는 반도체메모리 장치의 스토리지 전극 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a storage electrode of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a storage electrode of a semiconductor memory device which prevents the storage electrode from falling down and increases a capacitor capacity.
최근 반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라 패턴의 크기는 점점 작아지고 있다. 이러한 고집적 반도체 장치 중에 디램(DRAM : Dynamic Random Access Memory)과 같은 반도체 메모리 소자는 메모리 셀(Memory Cell)이 차지하는 면적이 점점 감소하여 메모리 셀 특성을 향상시키기 위한 방안이 요구되고 있다. 디램 장치에 있어서, 메모리 셀의 특성은 메모리 셀을 구성하는 캐패시터(Capacitor)의 기억 소자 동작에 필요한 일정량의 전하량을 확보하는 정전 용량과 직접적인 관계가 있다. 즉, 셀의 캐패시턴스(Capacitance)가 증가할수록 메모리 셀의 특성, 예컨대 저전압 특성 및 알파 입자에 기인하는 소프트 에러 특성이 향상된다.In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of patterns becomes smaller. Among such high-density semiconductor devices, semiconductor memory devices such as DRAMs (DRAMs) require a method for improving memory cell characteristics by decreasing the area occupied by memory cells. In the DRAM device, the characteristics of the memory cell are directly related to the capacitance for securing a certain amount of charge required for the operation of the memory device of the capacitor constituting the memory cell. That is, as the capacitance of the cell increases, the characteristics of the memory cell, such as low voltage characteristics and soft error characteristics due to alpha particles, are improved.
고집적 디램 장치에 적합한 셀 캐패시터를 형성하는 방법으로는, 첫째, 스토리지 전극(Storage electrode)이 3 차원적인 구조를 갖도록 형성하여 스토리지 전극의 표면적을 증가시키는 방법과, 둘째, 유전 상수가 높은 유전체막을 사용하는 방법 그리고 셋째, 유전체막의 두께를 얇게 형성하는 방법이 있다. 여기서 유전체막의 두께를 얇게 형성하는 방법은 유전체막을 통하여 흐르는 누설 전류에 기인하여 캐패시터의 특성을 저하시키는 문제점이 보인다. 그리고 유전 상수가 높은 물질을 사용하여 캐패시터를 형성하는 방법은 현재까지는 실용화가 이루어지고 있지 않다. 따라서 스토리지 전극의 표면적을 증가시키는 방법이 가장 널리 사용되고 있는 실정이다.As a method of forming a cell capacitor suitable for a highly integrated DRAM device, first, a storage electrode is formed to have a three-dimensional structure to increase the surface area of the storage electrode, and second, a dielectric film having a high dielectric constant is used. And third, there is a method of forming a thin film thickness of the dielectric film. Here, the method of making the thickness of the dielectric film thin has a problem of degrading the characteristics of the capacitor due to the leakage current flowing through the dielectric film. And a method of forming a capacitor using a material having a high dielectric constant has not been put to practical use until now. Therefore, the method of increasing the surface area of the storage electrode is the most widely used situation.
캐패시터의 스토리지 전극의 표면적을 증가시키기 위하여 플래너(planer) 구조, 스택(Stack) 구조, 트렌치(Trench) 구조와 그것들이 변형된 여러 가지 구조 및방법들이 사용되고 있다.In order to increase the surface area of the storage electrode of the capacitor, a planer structure, a stack structure, a trench structure, and various structures and methods in which they are modified are used.
최근에는 유효 캐패시턴스 면적을 최대화시키기 위하여 입체적 스택 구조에 의한 박스(Box)형, 실린더(Cylinder)형 등의 구조를 채용하고 있으며, 이와 더불어 반구형 실리콘막(HSG : Hemi-Spherical Grain, 이하 HSG라 한다)을 형성하여 스토리지 전극의 면적을 효과적으로 증가시킨다.Recently, in order to maximize the effective capacitance area, a box-type, cylinder-type, etc. structure having a three-dimensional stack structure is adopted. In addition, a hemispherical silicon film (HSG: Hemi-Spherical Grain, HSG) is called. ) To effectively increase the area of the storage electrode.
이러한 박스형 HSG 구조 캐패시터 형성 방법은, 스토리지 전극 컨택(contact)을 형성한 후, 스토리지 전극용으로 불순물이 도핑된(doped) 실리콘을 증착하고, 스토리지 전극을 분리한 스택형 구조에 HSG를 형성하였다. 그러나 소자의 디자인 룰(Design Rule)이 엄격해지면서 더 이상 소자의 동작에 필요한 전하 용량의 확보가 어렵게 되었고, 또한 전극과 전극의 간격이 좁아져 전극 분리 후 HSG 형성 시, HSG에 의한 전극과 전극 사이의 브리지(bridge)로 인하여 트윈 빗 페일(Twin Bit Fail)이 발생하는 문제가 생긴다.In this method of forming a box-type HSG structure capacitor, after forming a storage electrode contact, silicon doped with impurities is deposited for the storage electrode, and HSG is formed in a stacked structure in which the storage electrode is separated. However, due to the strict design rule of the device, it is difficult to secure the charge capacity necessary for the operation of the device, and the gap between the electrode and the electrode is narrowed, and the electrode and the electrode by the HSG are formed when HSG is formed after separation of the electrode. There is a problem in that a twin bit fail occurs due to a bridge between them.
또한, 실린더형 HSG 구조 캐패시터는, 브리지를 피하기 위하여 실린더 내부에만 HSG를 형성하고 있어 HSG 크기를 100 % 면적 증가 효과를 나타내도록 성장시켜도 실제 스토리지 전극의 면적 증대 효과는 40 ~ 45 % 정도 밖에 되지 못한다. 그리고 박스형 캐패시터 구조보다 제조 공정이 복잡한 단점이 있다.In addition, the cylindrical HSG structure capacitors form HSG only inside the cylinder to avoid the bridge, so the area increase of the actual storage electrode is only about 40 to 45% even when the size of the HSG is increased to show an area increase of 100%. . In addition, the manufacturing process is more complicated than the box-type capacitor structure.
종래 기술의 스토리지 전극 형성 방법은 스토리지 전극 콘택을 형성시킨 후, 스토리지 전극 내부에 유전막과 플래이트 전극을 순차적으로 형성하여 캐패시터를 형성한다. 이때, 캐패시터의 용량을 증가시키기 위해서는 스토리지 전극의 높이를 증가시키는 방법을 사용하고 있다.In the conventional storage electrode forming method, after forming the storage electrode contact, a dielectric film and a plate electrode are sequentially formed in the storage electrode to form a capacitor. In this case, in order to increase the capacity of the capacitor, a method of increasing the height of the storage electrode is used.
도 1a를 참조하면, 종래 기술에 따른 반도체 메모리 장치의 스토리지 전극을 형성하는 방법은 하부 구조(예컨대, MOS 트랜지스터)가 형성된 반도체 기판(2)에 스토리지 전극 콘택 패드(landing plug contact)(14)를 형성한다. 즉, 복수 개의 게이트 라인이 형성된 반도체 기판(2)에 스토리지 전극 콘택 패드(14)를 형성한다. 통상 이 때, 비트 라인 패드(미도사시됨)도 형성된다. 상기 게이트 라인이 형성된 반도체 기판(2)에 제 1 층간 절연막(4)을 적층하고, 제 1 층간 절연막(4)과 식각 선택비를 갖는 절연막으로 형성된 캐핑막(10)과 측벽에 스페이스(14)가 구비된 복수 개의 비트 라인을 형성한다. 도면에는 도시되지 않았지만, 제 1 층간 절연막 적층 뒤에 패터닝을 통하여 비트 라인 콘택 홀이 형성된다. 이 때, 비트 라인은 산화막(6), 도전막(8) 및 절연막(10)을 순차적으로 적층하고, 패터닝한 후, 얻어진 패턴의 측벽에 스페이서(12)를 형성하여 이루어진다. 이어서 비트 라인 사이의 공간을 채우는 제 2 층간 절연막(16)을 비트 라인이 덮히도록 적층하고 이를 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 평탄화한다.Referring to FIG. 1A, a method of forming a storage electrode of a semiconductor memory device according to the related art includes applying a storage electrode contact pad 14 to a semiconductor substrate 2 on which a substructure (eg, a MOS transistor) is formed. Form. That is, the storage electrode contact pads 14 are formed on the semiconductor substrate 2 on which the plurality of gate lines are formed. Usually, at this time, a bit line pad (not shown) is also formed. The first interlayer insulating film 4 is stacked on the semiconductor substrate 2 on which the gate line is formed, and the space 14 is formed on the sidewalls and the capping film 10 formed of an insulating film having an etch selectivity with the first interlayer insulating film 4. To form a plurality of bit lines. Although not shown in the drawing, a bit line contact hole is formed through patterning after the first interlayer insulating layer is stacked. At this time, the bit line is formed by sequentially stacking and patterning the oxide film 6, the conductive film 8, and the insulating film 10, and then forming a spacer 12 on the sidewall of the obtained pattern. Subsequently, a second interlayer insulating layer 16 that fills the space between the bit lines is stacked so that the bit lines are covered and planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) process.
도 1b를 참조하면, 평탄화된 제 2 층간 절연막을 가지는 반도체 기판(2)을 제 1 층간 절연막(4)까지 패터닝(4a, 16a)하여 콘택 홀을 형성한다. 그리고 콘택 홀 내부에 도전막을 적층하여 콘택 플러그(18)를 형성한다. 이어서 도 1c에 도시된 바와 같이, 콘택 플러그(18)가 형성된 반도체 기판(2) 위에 식각 저지막(20)을 형성하고, 식각 저지막(20)과 식각 선택비를 갖는 스토리지 전극용 주형 산화막(TEOS : Tetra Ethly Ortho Silicate)(22)을 적층한다.Referring to FIG. 1B, the semiconductor substrate 2 having the planarized second interlayer insulating film is patterned 4a and 16a to the first interlayer insulating film 4 to form contact holes. The conductive plug is stacked inside the contact hole to form the contact plug 18. Subsequently, as shown in FIG. 1C, an etch stop layer 20 is formed on the semiconductor substrate 2 on which the contact plugs 18 are formed, and a mold oxide layer for storage electrodes having an etch selectivity with the etch stop layer 20 ( TEOS: Tetra Ethly Ortho Silicate (22) was laminated.
도 1d를 참조하면, 주형 산화막(22) 위에 식각 마스크 패턴을 형성하고, 식각 공정을 실시하여 주형 산화막(22)과 식각 저지막(20)을 부분적으로 제거한다. 이 때, 콘택 플러그(18)가 노출되도록 식각 공정을 실시한다.Referring to FIG. 1D, an etching mask pattern is formed on the mold oxide film 22, and an etching process is performed to partially remove the mold oxide film 22 and the etch stop layer 20. At this time, an etching process is performed so that the contact plug 18 is exposed.
이어서 도 1e에 도시된 바와 같이, CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정을 실시하여 반도체 기판 전면에 실리콘 등의 도전막(24)을 증착한다. 평탄화 식각 공정을 통해 주형 절연막 상면에 잔류된 도전물을 제거하여 스토리지 전극을 전기적으로 분리시킨다. 그리고 HSG를 형성하고, 스토리지 전극 내부에 유전막과 플래이트 전극을 순차적으로 형성하여 반도체 메모리 장치의 캐패시터를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1E, a chemical vapor deposition (CVD) process is performed to deposit a conductive film 24 such as silicon on the entire surface of the semiconductor substrate. The planar etching process removes the conductive material on the upper surface of the mold insulating layer to electrically separate the storage electrode. The HSG is formed, and a dielectric film and a plate electrode are sequentially formed inside the storage electrode to form a capacitor of the semiconductor memory device.
그러나 상술한 스토리지 형성 방법은 공정 과정이 복잡하고, 에칭 마진의 한계가 드러나 고집적 반도체 메모리 장치에 적용이 어렵다. 그리고 스토리지 전극과 스토리지 전극 콘택의 접촉 면적이 좁아서 후속 공정에서 캐패시터가 쓰러지거나 없어지는 문제점이 발생된다.However, the above-described storage forming method is difficult to apply to a highly integrated semiconductor memory device because the process is complicated and the limitation of etching margin is revealed. In addition, the contact area between the storage electrode and the storage electrode contact is narrow, which causes the capacitor to collapse or disappear in a subsequent process.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 메모리 장치의 캐패시터 용량을 증가시키기 위한 반도체 메모리 장치의 스토리지 전극 형성 방법을 구현하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problem, and to implement a method of forming a storage electrode of a semiconductor memory device for increasing a capacitor capacity of the semiconductor memory device.
또한 스토리지 전극의 높이를 확장시키지 않고, 캐패시터의 용량을 증가시키기 위한 반도체 메모리 장치의 스토리지 전극 형성 방법을 구현하는데 있다.In addition, the present invention provides a method of forming a storage electrode of a semiconductor memory device to increase the capacity of a capacitor without expanding the height of the storage electrode.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 캐패시터를 제조하기 위한 스토리지 전극 구조를 나타내는 단면도들; 그리고1 is a cross-sectional view showing a storage electrode structure for manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to the prior art; And
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 캐패시터를 제조하기 위한 스토리지 전극 구조를 나타내는 단면도들이다.2 is a cross-sectional view illustrating a storage electrode structure for manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
30 : 반도체 기판32 : 제 1 층간 절연막30 semiconductor substrate 32 first interlayer insulating film
38 : 캡핑막40 : 제 2 층간 절연막38 capping film 40 second interlayer insulating film
42 : 스페이서44 : 콘택 패드42: spacer 44: contact pad
46 : 식각 저지막48 : 주형 산화막46: etching stop film 48: template oxide film
50 : 도전막(HSG)50: conductive film (HSG)
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 반도체 메모리 장치의 스토리지 전극 형성 방법은: 스토리지 전극 콘택 패드를 포함하는 하부 구조가 형성된반도체 기판에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 층간 절연막과 식각 선택비를 가지는 캡핑막 패턴과, 스페이서를 측벽에 구비하는 복수의 비트 라인을 형성하는 단계와; 상기 비트 라인 위로 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와; 상기 제 2 층간 절연막 위로 주형 산화막을 형성하는 단계와; 상기 주형 산화막 위에 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계와; 상기 식각 카스크 패턴을 이용한 식각을 실시하여 상기 주형 산화막, 상기 제 2 층간 절연막 및 상기 제 1 층간 절연막을 부분적으로 제거하면서 상기 스토리지 전극 콘택 패드를 노출시키는 단계와; 상기 스토리지 전극 콘택 패드가 노출된 반도체 기판 상에 스토리지 전극용 도전막을 컨포멀(conformal)하게 적층하는 단계 및; 상기 주형 산화막 상면에 상기 도전막을 제거하여 상기 스토리지 전극을 분리하는 단계를 포함한다.According to the present invention for achieving the above object, a method of forming a storage electrode of a semiconductor memory device comprising the steps of: forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate formed with a lower structure including a storage electrode contact pad; Forming a capping layer pattern having an etch selectivity with the first interlayer insulating layer, and a plurality of bit lines having spacers on sidewalls; Forming a second interlayer dielectric over said bit line; Forming a mold oxide film over said second interlayer insulating film; Forming an etching mask pattern on the mold oxide film; Performing etching using the etching cask pattern to expose the storage electrode contact pads while partially removing the template oxide film, the second interlayer insulating film, and the first interlayer insulating film; Conformally stacking a conductive film for a storage electrode on the semiconductor substrate to which the storage electrode contact pad is exposed; And removing the conductive layer on an upper surface of the mold oxide layer to separate the storage electrode.
본 발명은 바람직하게는, 상기 제 2 층간 절연막을 형성한 후에 상기 제 2 층간 절연막을 평탄화하는 단계를 더 포함한다. 이 때, 상기 평탄화된 제 2 층간 절연막 위에 식각 저지막을 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 주형 산화막은 상기 식각 저지막과 식각 선택비를 가진다. 그리고 스토리지 전극 콘택 패드를 노출하는 단계에서 상기 식각 저지막을 부분적으로 제거한다.The present invention preferably further comprises planarizing the second interlayer insulating film after forming the second interlayer insulating film. In this case, the method may further include forming an etch stop layer on the planarized second interlayer insulating layer. The template oxide layer has an etching selectivity with the etch stop layer. The etch stop layer is partially removed in the step of exposing the storage electrode contact pads.
그리고 상기 도전막은 도핑된, 아모포스 실리콘 또는 폴리실리콘으로 구비되며, 상기 도전막은 CVD 로 증착한다. 특히, 상기 도전막이 아코포스 실리콘인 경우, 상기 스토리지 전극를 분리한 후, HSG 를 상기 스토리지 전극에 증착하는 단계를 더 포함한다.The conductive film is made of doped amorphous silicon or polysilicon, and the conductive film is deposited by CVD. In particular, when the conductive film is an amorphous silicon, after separating the storage electrode, and further comprising the step of depositing an HSG on the storage electrode.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 반도체 메모리 장치의 스토리지 전극 형성 방법은: 스토리지 전극 콘택 패드를 포함하는 하부 구조가 형성된 반도체 기판에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 층간 절연막과 식각 선택비를 가지는 캡핑막 패턴과, 스페이서를 측벽에 구비하는 복수의 비트 라인을 형성하는 단계와; 상기 비트 라인 위로 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와; 상기 제 2 층간 절연막을 평탄화하는 단계와; 상기 제 2 층간 절연막 위로 식각 저지막을 형성하는 단계와; 상기 식각 저지막과 식각 선택비를 가지는 주형 산화막을 형성하는 단계와; 상기 주형 산화막 위에 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계와; 상기 식각 카스크 패턴을 이용한 식각을 실시하여 상기 주형 산화막, 상기 식각 저지막, 상기 제 2 층간 절연막 및 상기 제 1 층간 절연막을 부분적으로 제거하면서, 상기 스토리지 전극 콘택 패드를 노출시키는 단계와; 상기 스토리지 전극 콘택 패드가 노출된 반도체 기판 상에 스토리지 전극용 도전막을 컨포멀하게 적층하는 단계 및; 상기 주형 산화막 상면에 상기 도전막을 제거하여 상기 스토리지 전극을 전기적으로 분리하는 단계를 포함한다.According to the present invention for achieving the above object, a storage electrode forming method of a semiconductor memory device comprising the steps of: forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate formed with a lower structure including a storage electrode contact pad; Forming a capping layer pattern having an etch selectivity with the first interlayer insulating layer, and a plurality of bit lines having spacers on sidewalls; Forming a second interlayer dielectric over said bit line; Planarizing the second interlayer insulating film; Forming an etch stop layer over the second interlayer insulating layer; Forming a mold oxide film having an etch selectivity with an etch stop layer; Forming an etching mask pattern on the mold oxide film; Performing etching using the etch cask pattern to partially remove the mold oxide film, the etch stop film, the second interlayer insulating film, and the first interlayer insulating film, exposing the storage electrode contact pads; Conformally stacking a conductive film for a storage electrode on the semiconductor substrate to which the storage electrode contact pad is exposed; And electrically separating the storage electrode by removing the conductive layer on an upper surface of the mold oxide layer.
상기 도전막은 도핑된, 아모포스 실리콘 또는 폴리실리콘으로 구비되며, 상기 도전막은 CVD 로 증착한다. 그리고 상기 도전막이 아모포스 실리콘인 경우, 상기 스토리지 전극을 분리한 후, HSG 를 상기 스토리지 전극에 증착하는 단계를 더 포함한다.The conductive film is made of doped amorphous silicon or polysilicon, and the conductive film is deposited by CVD. And if the conductive film is amorphous silicon, after separating the storage electrode, and further comprising the step of depositing an HSG on the storage electrode.
따라서 본 발명에 의하면, 스토리지 전극과 콘택 패드가 직접 접속되어 스토리지 전극의 표면이 증가된다.Therefore, according to the present invention, the storage electrode and the contact pad are directly connected to increase the surface of the storage electrode.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 캐패시터 스토리지 전극을 형성하는 방법을 공정 순서에 따라 나타내는 반도체 기판의 단면도들이다.2A through 2D are cross-sectional views of a semiconductor substrate in a process sequence illustrating a method of forming a capacitor storage electrode of a semiconductor memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 스토리지 전극을 형성하는 방법에 의하면, 상기 반도체 메모리 장치는 도면에는 미도시되었지만, 반도체 기판(30) 위에 게이트 산화막이 상기 반도체 기판 전면에 형성되고, 이후 게이트 전극과 캡핑막(capping layer)이 차례로 증착된다. 상기 게이트 전극은 폴리실리콘, 금속 실리사이드막으로 형성되고, 상기 캡핑막은 질화막으로 형성된다. 통상 포토리소그라피 공정과 에칭 공정에 의해 게이트 라인이 형성된다. 그리고 저농도 불순물이 반도체 기판에 주입되어 소스, 드레인 영역이 형성되고, 게이트 라인 측벽에 스페이서가 질화막으로 형성된다. 이어서 고동도 불순물이 반도체 기판에 이온 주입되어 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 가진 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터가 완성된다.According to the method of forming the storage electrode of the semiconductor memory device according to the present invention, although the semiconductor memory device is not shown in the figure, a gate oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate 30, and then the gate electrode and the cap A capping layer is deposited in turn. The gate electrode is formed of a polysilicon or metal silicide film, and the capping film is formed of a nitride film. The gate line is usually formed by a photolithography process and an etching process. Low concentration impurities are implanted into the semiconductor substrate to form source and drain regions, and spacers are formed on the sidewalls of the gate lines as nitride films. Subsequently, high-conductivity impurities are ion-implanted into the semiconductor substrate to complete a metal oxide semiconductor (MOS) transistor having a lightly doped drain (LDD) structure.
도 2a를 참조하면, 하부 구조가 형성된 반도체 기판(30)에 상기 MOS 트랜지스터의 소스, 드레인 영역에 전기적으로 연결되는 랜딩 콘택 패드(landing plug contact pad)(44)가 형성된다. 상기 랜딩 콘택 패드(44)가 형성된 반도체 기판(30) 위에 상기 MOS 트랜지스터를 절연시키기 위한 제 1 층간 절연막(32)을 산화막 예컨대, 또는 BPSG(BoroPhospho Silicate Glass) 막으로 형성한다.Referring to FIG. 2A, a landing plug contact pad 44 electrically connected to the source and drain regions of the MOS transistor is formed on the semiconductor substrate 30 having the underlying structure. A first interlayer insulating film 32 for insulating the MOS transistor is formed on the semiconductor substrate 30 on which the landing contact pads 44 are formed of an oxide film, for example, or a BOSG (BoroPhospho Silicate Glass) film.
이어서 상기 제 1 층간 절연막(32)이 형성된 반도체 기판(30)에 제 1 층간 절연막(32)과 식각 선택비를 갖는 캐핑막(38)과 측벽에 스페이스(42)가 구비된 복수 개의 비트 라인을 형성한다. 이 때, 비트 라인은 산화막(34), 도전막(36) 및 질화막(38)을 순차적으로 적층하고, 측벽에 스페이서(42)를 형성한다. 이어서 비트 라인 사이의 공간을 채우는 제 2 층간 절연막(40)을 비트 라인이 덮히도록 적층하고 이를 CMP 공정으로 평탄화한다.Subsequently, a plurality of bit lines are formed on the semiconductor substrate 30 on which the first interlayer insulating layer 32 is formed, the capping layer 38 having an etch selectivity with the first interlayer insulating layer 32, and a space 42 on the sidewall. Form. At this time, the bit lines sequentially stack the oxide film 34, the conductive film 36, and the nitride film 38, and form spacers 42 on the sidewalls. Subsequently, a second interlayer insulating film 40 filling the space between the bit lines is stacked so that the bit lines are covered and planarized by the CMP process.
도 2b에서는, 평탄화된 제 2 층간 절연막(40)을 가지는 반도체 기판(30) 위에 식각 저지막(46)을 형성하고, 식각 저지막(46)과 식각 선택비를 갖는 스토리지 전극용 주형 산화막(TEOS : Tetra Ethly Ortho Silicate)(48)을 적층한다.In FIG. 2B, an etch stop layer 46 is formed on a semiconductor substrate 30 having a planarized second interlayer insulating layer 40, and a mold oxide layer TEOS for storage electrodes having an etch selectivity with an etch stop layer 46. : Tetra Ethly Ortho Silicate (48) was laminated.
도 2c를 참조하면, 상기 주형 산화막(48)이 형성된 반도체 기판 상에 식각 마스크 패턴을 형성하고, 콘택 패드(44)가 노출되도록 식각 공정을 실시하여 주형 산화막(48)과 식각 저지막(46)과 제 2 층간 절연막(40) 및 제 1 층간 절연막(32)을 부분적으로 제거한다. 이 때, 충분히 과도 식각하여 콘택 패드(44)가 노출되도록 한다. 이는 비트 라인 위에 있는 하드 마스크용 질화막 즉, 캡핑막(38)에 의해서 비트 라인의 손상을 방지하므로 가능하다.Referring to FIG. 2C, an etching mask pattern is formed on a semiconductor substrate on which the mold oxide film 48 is formed, and an etching process is performed to expose the contact pads 44, thereby forming the mold oxide film 48 and the etch stop layer 46. And the second interlayer insulating film 40 and the first interlayer insulating film 32 are partially removed. At this time, the contact pads 44 are sufficiently etched to expose the contact pads 44. This is possible because the damage of the bit line is prevented by the hard mask nitride film, that is, the capping film 38, on the bit line.
이어서 도 2d를 참조하면, CVD 공정을 실시하여 반도체 기판 전면에 도핑된, 아모포스 실리콘(amorphous silicon) 또는 폴리실리콘(poly Si) 등의 도전막(50)을 층착한다. 평탄화 식각 공정을 통해 주형 절연막(48a) 상면에 잔류된 도전물을 제거하여 스토리지 전극을 전기적으로 분리시킨다. CMP 공정이 주로 사용되나, CMP 이외에 스토리지 전극 내부의 깊이가 깊고 폭이 좁기 때문에 전면 이방식 식각 공정을 이용할 수도 있다.Next, referring to FIG. 2D, a CVD process is performed to deposit a conductive film 50, such as amorphous silicon or polysilicon, which is doped on the entire surface of the semiconductor substrate. The storage electrode is electrically separated by removing the conductive material remaining on the upper surface of the mold insulating film 48a through the planarization etching process. The CMP process is mainly used. However, since the depth and width of the storage electrode are deep and narrow, the full-side etching method may be used.
그리고 도면에는 도시되지 않았지만, 후속 공정을 통하여 스토리지 전극의표면을 확장시키는 HSG(HSG : Hemi-Spherical Grain) 예컨대, MSG(Metastable Poly Si) 또는 SAES(Surface Area Enhanced Si) 등을 형성하고, 스토리지 전극 위로 유전막과 플래이트 전극을 순차적으로 형성하여 반도체 메모리 장치의 캐패시터가 완성된다.Although not shown in the drawings, a Hemi-Spherical Grain (HSG) such as MSG (Metastable Poly Si) or Surface Area Enhanced Si (SAES), which extends the surface of the storage electrode through a subsequent process, is formed, and the storage electrode is formed. The dielectric film and the plate electrode are sequentially formed to complete the capacitor of the semiconductor memory device.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 스토리지 전극 콘택 플러그의 내부를 캐패시터로 사용할 수 있으므로, 동일한 스토리지 전극의 높이에서 캐패시터의 용량을 증가시킨다.As described above, according to the present invention, since the inside of the storage electrode contact plug can be used as a capacitor, the capacity of the capacitor is increased at the same height of the storage electrode.
또한 스토리지 전극과 콘택 패드가 직접 접촉되어, 캐패시터의 쓰러짐을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 스토리지 전극 콘택 플러그를 형성하는 공정들 예컨대, 스토리 전극 콘택 플러그를 형성하기 위한 포토리소그라피, 에칭, 증착 및 각종 세정 공정들이 단순화된다.In addition, the storage electrode and the contact pad directly contact each other, thereby preventing the capacitor from falling down. In addition, processes for forming the storage electrode contact plugs, such as photolithography, etching, deposition, and various cleaning processes for forming the story electrode contact plugs, are simplified.
Claims (5)
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