KR20060126310A - Semiconductor memory device having cylinder-type storage node and method of manufacturing thereof - Google Patents

Semiconductor memory device having cylinder-type storage node and method of manufacturing thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20060126310A
KR20060126310A KR1020050048108A KR20050048108A KR20060126310A KR 20060126310 A KR20060126310 A KR 20060126310A KR 1020050048108 A KR1020050048108 A KR 1020050048108A KR 20050048108 A KR20050048108 A KR 20050048108A KR 20060126310 A KR20060126310 A KR 20060126310A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
storage node
buffer layer
memory device
semiconductor memory
Prior art date
Application number
KR1020050048108A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이호기
이상우
문광진
김성태
박진호
최길현
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050048108A priority Critical patent/KR20060126310A/en
Publication of KR20060126310A publication Critical patent/KR20060126310A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/90Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
    • H01L28/91Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions made by depositing layers, e.g. by depositing alternating conductive and insulating layers

Abstract

A semiconductor memory device having a cylindrical storage node is provided to prevent a polysilicon layer from being damaged by a wet etch process by interposing a buffer layer between a storage node layer and a storage node plug such that the buffer layer has corrosion resistance with respect to wet etch chemicals. An insulation layer(20) is formed on a semiconductor substrate(10), having a hole for an electrical contact with the semiconductor substrate. The hole is filled to form a conductive storage node plug. A buffer layer(200a) is formed on the storage node plug. An etch-resistant layer is formed on the insulation layer and the buffer layer, having an opening for exposing a partial surface of the buffer layer. A cylindrical storage node electrically comes in contact with the buffer layer through the opening of the etch-resistant layer, formed on the etch-resistant layer and the buffer layer. An ohmic contact layer(100a) is formed between the buffer layer and the storage node plug.

Description

실린더형 스토리지 노드를 구비하는 반도체 메모리 소자 및 그 제조 방법{Semiconductor memory device having cylinder-type storage node and method of manufacturing thereof}Semiconductor memory device having a cylindrical storage node and a method for manufacturing the same

도 1a 내지 도 1j는 종래 기술에 따른 실린더형 스토리지 노드를 구비하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.1A to 1J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device having a cylindrical storage node according to the prior art.

도 2a는 습식 식각에 의하여 손상을 받은 단일 스토리지 노드의 플러그를 나타내는 단면 사진이다.FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a plug of a single storage node damaged by wet etching. FIG.

도 2b 및 도 2c는 각각 습식 식각에 의하여 손상을 받은 수개의 스토리지 노드의 플러그를 나타내는 단면 사진과 평면 사진이다.2B and 2C are cross-sectional and planar views, respectively, illustrating plugs of several storage nodes damaged by wet etching.

도 3 은 종래 기술에 따른 반도체 메모리 소자의 제조 방법상 결함의 원인을 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing a cause of a defect in a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the prior art.

도 4a 내지 도 4j는 본 발명에 따른 실린더형 스토리지 노드를 구비하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 4A through 4J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device having a cylindrical storage node according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 반도체 기판 20 : 절연층10 semiconductor substrate 20 insulating layer

25 : 제 1 홀 30, 30a : 폴리실리콘 층 25: first hole 30, 30a: polysilicon layer

40 : 식각 저지층 50 : 몰드 절연층 40: etching stop layer 50: mold insulating layer

55 : 제 2 홀 60 : 스토리지 노드55: second hole 60: storage node

70 : 캐핑막 80 : 유전층70 capping film 80 dielectric layer

90 : 상부 전극 100 : 오믹 접촉층90 upper electrode 100 ohmic contact layer

200 : 버퍼층200: buffer layer

본 발명은 반도체 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실린더형 스토리지 노드를 구비하는 반도체 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor memory device having a cylindrical storage node and a method of manufacturing the same.

최근, 반도체 제조 공정 기술의 발전으로 대규모 집적 회로(large scale integrated circuits, LSIs)의 스케일 축소는 가속화되고 있다. 반도체 소자 제조의 디자인 룰은 지속적으로 감소하여, 0.1 ㎛ 차수 이하의 셀크기를 요구하고 있다. Recently, with the development of semiconductor manufacturing process technology, scaling down of large scale integrated circuits (LSIs) has been accelerated. Design rules for semiconductor device manufacturing continue to decrease, requiring cell sizes of orders of 0.1 μm or less.

디램의 경우, 메모리 셀의 기본 소자인 캐패시터가 차지하는 면적이 감소하고 있다. 그러나, 요구되는 소자 성능을 얻기 위하여, 메모리 셀이 소정의 캐패시턴스를 확보할 필요가 있으며, 이를 위해 다양한 기술이 제안되고 있다.In the case of DRAM, the area occupied by a capacitor, which is a basic element of a memory cell, is decreasing. However, in order to obtain the required device performance, a memory cell needs to secure a predetermined capacitance, and various techniques have been proposed for this purpose.

캐패시터는 각각 스토리지 노드(storage node, 또는 하부 전극)와 플레이트 노드(plate node, 또는 상부 전극) 사이에 유전체 층이 개재된 구조체이며, 캐패시턴스는 전극, 특히, 스토리지 전극의 표면적과 유전체 층의 유전율에 비례하고, 전 극 사이의 거리에 반비례한다. 최근, 고용량의 캐패시턴스를 얻기 위하여 비교적 간단한 공정으로 넓은 전극 면적을 확보할 수 있도록, 스토리지 노드의 구조를 실린더 형으로 형성하는 기술이 제안되고 있다.A capacitor is a structure having a dielectric layer interposed between a storage node (or lower electrode) and a plate node (plate node, or upper electrode), respectively, and the capacitance is dependent on the surface area of the electrode, particularly the storage electrode, and the dielectric constant of the dielectric layer. Proportional and inversely proportional to the distance between the poles. Recently, in order to secure a large electrode area in a relatively simple process in order to obtain a high capacitance, a technique of forming a storage node in a cylindrical shape has been proposed.

도 1a 내지 도 1j는 종래 기술에 따른 실린더형 스토리지 노드를 구비하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.1A to 1J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device having a cylindrical storage node according to the prior art.

도 1a를 참조하면, 적합한 하부 구조, 예를 들면, MOS 트랜지스터(미도시), 매립형 콘택(buried contact, 미도시)이 형성되어 있는 반도체 기판(10), 예컨대, 실리콘 기판 상에 절연층(20)을 적층하고 패터닝하여, 매립형 콘택과의 전기적 접촉을 위한 제 1 홀(25)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, an insulating layer 20 is formed on a semiconductor substrate 10, such as a silicon substrate, on which a suitable substructure, for example, a MOS transistor (not shown), a buried contact (not shown), is formed. ) Are stacked and patterned to form a first hole 25 for electrical contact with the buried contact.

도 1b를 참조하면, 절연층(20) 내의 제 1 홀(25) 내부에 전기적 접촉을 위한 스토리지 노드의 플러그를 형성하기 위하여, 절연층(20) 상에 폴리실리콘 층(30)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, a polysilicon layer 30 is formed on the insulating layer 20 to form a plug of the storage node for electrical contact inside the first hole 25 in the insulating layer 20.

도 1c를 참조하면, 절연층의 상부 표면이 노출될 때까지 폴리실리콘 층(30a)에 대하여 에치백 공정을 수행한다.Referring to FIG. 1C, an etch back process is performed on the polysilicon layer 30a until the upper surface of the insulating layer is exposed.

도 1d를 참조하면, 후속 식각 공정으로부터 절연층(20)을 보호하기 위하여 절연층(20) 및 폴리실리콘 층(30a) 상에 식각 저지층(40)을 형성한다. 예를 들면, 식각 저지층(40)은 실리콘 질화물로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1D, an etch stop layer 40 is formed on the insulating layer 20 and the polysilicon layer 30a to protect the insulating layer 20 from subsequent etching processes. For example, the etch stop layer 40 may be formed of silicon nitride.

도 1e를 참조하면, 식각 저지층(40) 상에 실린더형 캐패시터를 형성하기 위한 몰드 절연층(50)을 적층하고, 실린더 형태로 패터닝하여 내부에 제 2 홀(55)을 형성하고 식각 저지층(40)의 일부 표면을 노출시킨다. 몰드 절연층(50)은 습식 식 각이 용이한 실리콘 산화물, 예를 들면, SOG(spin on glass)를 재료로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1E, a mold insulating layer 50 for forming a cylindrical capacitor is stacked on the etch stop layer 40, and patterned in a cylindrical form to form a second hole 55 therein, and to form an etch stop layer. Some surface of 40 is exposed. The mold insulating layer 50 may be formed of silicon oxide, for example, SOG (spin on glass), which is easily wet etched.

도 1f를 참조하면, 스토리지 노드를 전기적으로 접촉시킬 수 있도록, 식각 저지층(40)을 식각하여 폴리실리콘 층(30a)의 일부 표면을 노출시킨다.Referring to FIG. 1F, the etch stop layer 40 is etched to expose some surfaces of the polysilicon layer 30a so as to electrically contact the storage node.

도 1g를 참조하면, 몰드 절연층(50) 및 노출된 폴리실리콘 층(30a) 상에 스토리지 노드(60)를 형성한다. 예를 들면, 스토리지 노드는 TiN 또는 TiN/Ti층 등으로 형성한다.Referring to FIG. 1G, the storage node 60 is formed on the mold insulating layer 50 and the exposed polysilicon layer 30a. For example, the storage node is formed of a TiN or TiN / Ti layer or the like.

도 1h를 참조하면, 제 2 홀(55) 내부에 형성된 스토리지 노드(60)가 후속 공정에서 식각되지 않도록, 통상 충전 특성이 좋은 산화막 등을 스토리지 노드(60) 내에 충전하여 캐핑막(70)을 형성한다. 예를 들면, 캐핑막(70)은 USG, FOX, PE-TEOS, BPSG 등을 재료로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1H, an oxide film having a good charging characteristic is filled into the storage node 60 so that the storage node 60 formed in the second hole 55 is not etched in a subsequent process, thereby filling the capping film 70. Form. For example, the capping film 70 may be formed of USG, FOX, PE-TEOS, BPSG, or the like.

도 1i를 참조하면, 에치백 또는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing, CMP) 등의 공정에 의하여, 몰드 절연층(50)의 상부 표면이 노출될 때까지 캐핑막(70)과 스토리지 노드(60)를 순차대로 제거하여, 스토리지 노드를 분리시킨다. Referring to FIG. 1I, the capping layer 70 and the storage node 60 are exposed until the upper surface of the mold insulating layer 50 is exposed by a process such as etch back or chemical mechanical polishing (CMP). Remove the storage nodes by sequentially removing them.

도 1j를 참조하면, 몰드 절연층(50) 및 잔류 캐핑막(70a)을 제거한다. 다음으로, 스토리지 노드(60) 상에 유전층(80)과 상부 전극(90)을 형성하여 캐패시터를 완성한다.Referring to FIG. 1J, the mold insulating layer 50 and the remaining capping film 70a are removed. Next, the dielectric layer 80 and the upper electrode 90 are formed on the storage node 60 to complete the capacitor.

통상, 도 1j에서와 같이, 몰드 절연층(50)은 불산(HF) 용액을 이용한 습식 식각에 의하여 제거한다. 이 경우 스토리지 노드(60)의 하지층인 폴리실리콘 층 (30a) 즉, 스토리지 노드의 플러그가 손상을 받아 결함이 발생한다. 이러한 결함은 단위 셀에서 나타날 수 있으며, 수개의 셀에 걸쳐서 나타날 수도 있다. In general, as shown in FIG. 1J, the mold insulating layer 50 is removed by wet etching using a hydrofluoric acid (HF) solution. In this case, the polysilicon layer 30a, that is, the underlying layer of the storage node 60, that is, the plug of the storage node is damaged and a defect occurs. Such defects may appear in the unit cell and may appear over several cells.

도 2a는 습식 식각에 의하여 손상을 받은 단일 스토리지 노드의 플러그를 나타내는 단면 사진이고, 도 2b 및 도 2c는 각각 습식 식각에 의하여 손상을 받은 수개의 스토리지 노드의 플러그들을 나타내는 단면 사진과 평면 사진이다. 2A is a cross-sectional view showing a plug of a single storage node damaged by wet etching, and FIGS. 2B and 2C are cross-sectional and plan views showing plugs of several storage nodes damaged by wet etching, respectively.

도 2a의 둘러 쌓인 영역은 HF에 의한 습식 식각 공정 후에 폴리실리콘 층(30a)이 용해되어 형성된 캐비티(cavity)를 나타낸다. The enclosed area of FIG. 2A shows a cavity formed by dissolving the polysilicon layer 30a after the wet etching process by HF.

도 2b의 둘러 쌓인 영역은 HF에 의한 습식 식각 공정 후에 폴리실리콘 층(30a)뿐만 아니라 인접한 절연층(20)까지 용해되어 캐비티가 형성된 것을 나타낸다. 도 2c의 원주 방향으로 어두운 영역은 도2b에서 나타낸 손상된 캐패시터 셀들이다. The enclosed region of FIG. 2B shows that the cavity is formed by melting not only the polysilicon layer 30a but also the adjacent insulating layer 20 after the wet etching process by HF. The circumferentially dark areas in FIG. 2C are the damaged capacitor cells shown in FIG. 2B.

도 3 은 종래 기술에 따른 반도체 메모리 소자의 제조 방법상 결함의 원인을 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing a cause of a defect in a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the prior art.

도 3을 참조하면, 캐패시턴스나 누설 전류 특성에서 종래 TiN 또는 TiN/Ti 층으로 이루어진 스토리지 노드가 우수하지만, 식각 저지층(40a)과 Ti 또는 Ti 실리사이드(60')의 취약한 계면을 따라 습식 식각 캐미컬이 침투할 수 있으며(A경로), 스토리지 노드(60)를 통하여 직접 습식 식각 캐미컬이 침투할 수 있는(B경로) 문제점이 있다.Referring to FIG. 3, although a storage node made of a conventional TiN or TiN / Ti layer is excellent in capacitance or leakage current characteristics, the wet etch cami along the weak interface between the etch stop layer 40a and the Ti or Ti silicide 60 ′. Curl may penetrate (path A), and wet etching chemicals may directly penetrate through the storage node 60 (path B).

따라서, TiN 또는 TiN/Ti 스토리지 노드를 이용하기 위해서는, 습식 식각 캐미컬의 2가지 침투 경로를 효과적으로 억제할 수 있는 물질, 새로운 구조 및 제조 공정의 개선이 요구된다. Thus, the use of TiN or TiN / Ti storage nodes requires improvements in materials, new structures and manufacturing processes that can effectively inhibit the two penetration pathways of wet etch chemicals.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 습식 식각 캐미컬에 의한 스토리지 노드 플러그의 손상이 억제된 실린더형 스토리지 노드를 구비하는 반도체 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a cylindrical storage node in which damage to a storage node plug due to a wet etching chemical is suppressed and a method of manufacturing the same.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성되고, 상기 반도체 기판과 전기적 접촉을 위한 홀을 구비하는 절연층; 상기 홀을 매립하여 형성된 도전성 스토리지 노드 플러그; 상기 스토리지 노드 플러그 상에 형성된 버퍼층; 상기 절연층 및 상기 버퍼층 상에 형성되고, 상기 버퍼층의 일부 표면을 노출시키는 개구를 구비하는 식각 저지층; 및, 상기 식각 저지층의 상기 개구를 통하여 상기 버퍼층과 전기적 접촉을 이루고, 상기 식각 저지층과 상기 버퍼층 상에 형성된 실린더형 스토리지 노드를 포함한다.A semiconductor memory device according to the present invention for achieving the above technical problem, the semiconductor substrate; An insulating layer formed on the semiconductor substrate and having a hole for electrical contact with the semiconductor substrate; A conductive storage node plug formed by filling the hole; A buffer layer formed on the storage node plug; An etch stop layer formed on the insulating layer and the buffer layer and having an opening exposing a portion of the surface of the buffer layer; And a cylindrical storage node in electrical contact with the buffer layer through the opening of the etch stop layer and formed on the etch stop layer and the buffer layer.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 제조 방법은, 반도체 기판을 준비하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 전기적 접촉을 위한 제 1 홀들을 구비하는 절연층을 형성하는 단계; 상기 제 1 홀을 매립하는 스토리지 노드 플러그를 형성하는 단계; 상기 스토리지 노드 플러그 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층을 포함하는 결과물 전면에 식각 저지층를 형성하는 단계; 상기 식각 저지층 상에 몰드 절연층을 형성하는 단계; 상기 몰드 절연층 및 상 기 식각 저지층의 소정 영역을 차례로 식각하여, 상기 버퍼층의 표면을 노출시키는 제 2 홀을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 홀의 내벽에 실린더형 스토리지 노드를 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor memory device, the method including: preparing a semiconductor substrate; Forming an insulating layer on the semiconductor substrate, the insulating layer having first holes for electrical contact; Forming a storage node plug to fill the first hole; Forming a buffer layer on the storage node plug; Forming an etch stop layer on the entire surface of the resultant including the buffer layer; Forming a mold insulating layer on the etch stop layer; Etching a predetermined region of the mold insulating layer and the etch stop layer in order to form a second hole exposing the surface of the buffer layer; And forming a cylindrical storage node on an inner wall of the second hole.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to an Example.

또한, 도면에서 층이나 영역들의 두께는 설명을 명확하게 하기 위하여 과장된 것이다.In the drawings, the thicknesses of layers or regions are exaggerated for clarity.

도 4a 내지 도 4j는 본 발명에 따른 실린더형 스토리지 노드를 구비하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 4A through 4J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device having a cylindrical storage node according to the present invention.

도 4a를 참조하면, 적합한 하부 구조, 예를 들면, MOS 트랜지스터(미도시), 매립형 콘택(buried contact, 미도시)이 형성되어 있는 반도체 기판(10) 상에 절연층(20)을 적층하고 패터닝하여, 매립형 콘택과의 전기적 접촉을 위한 제 1 홀(25)을 형성한다.Referring to FIG. 4A, the insulating layer 20 is laminated and patterned on a semiconductor substrate 10 on which a suitable substructure, for example, a MOS transistor (not shown) and a buried contact (not shown) are formed. Thus, the first hole 25 for electrical contact with the buried contact is formed.

도 4b를 참조하면, 절연층(20) 내의 제 1 홀(25) 내부에 전기적 접촉을 위한 스토리지 노드의 플러그를 형성하기 위하여, 절연층(20) 상에 폴리실리콘 층(30)을 형성한다.Referring to FIG. 4B, a polysilicon layer 30 is formed on the insulating layer 20 to form a plug of the storage node for electrical contact inside the first hole 25 in the insulating layer 20.

도 4c를 참조하면, 절연층(20)의 상부 표면이 노출될 때까지 폴리실리콘 층 (30a)에 대한 에치백 공정을 수행한다.Referring to FIG. 4C, an etch back process is performed on the polysilicon layer 30a until the upper surface of the insulating layer 20 is exposed.

바람직하게는, 절연층(20)의 제 1 홀(25) 내부로 소정의 깊이만큼 폴리실리콘 층(30)이 후퇴하도록, 절연층(20)에 대하여 폴리실리콘 층(30)을 선택적으로 과잉 식각한다. 그 결과, 하기 도 4f의 버퍼층(200)과 폴리실리콘 층(30a)의 계면 및 버퍼층(200)을 제 1 홀(25) 내부에 형성할 수 있다.Preferably, the polysilicon layer 30 is selectively overetched with respect to the insulating layer 20 so that the polysilicon layer 30 is retracted into the first hole 25 of the insulating layer 20 by a predetermined depth. do. As a result, an interface between the buffer layer 200 and the polysilicon layer 30a and the buffer layer 200 of FIG. 4F may be formed in the first hole 25.

도 4d를 참조하면, 절연층(20) 및 폴리실리콘 층(30a) 상에 오믹 접촉층(100)을 형성한다. 바람직하게는, 오믹 접촉층(100)은 Ti 및 W을 포함하는 전이 금속과 TiSix 및 WSix을 포함하는 전이 금속의 실리콘화물로 이루어진다. 또한, 바람직하게는, 도 4f의 버퍼층(200)이 폴리실리콘 층(30a)과 오믹 접촉 특성을 갖는 물질인 경우, 오믹 접촉층(100)의 형성 공정을 생략할 수 있다. Referring to FIG. 4D, an ohmic contact layer 100 is formed on the insulating layer 20 and the polysilicon layer 30a. Preferably, the ohmic contact layer 100 is composed of a transition metal comprising Ti and W and a siliconide of a transition metal comprising TiSi x and WSi x . Also, preferably, when the buffer layer 200 of FIG. 4F is a material having ohmic contact characteristics with the polysilicon layer 30a, the process of forming the ohmic contact layer 100 may be omitted.

도 4e를 참조하면, 오믹 접촉층(100) 상에 버퍼층(200)을 형성한다. 바람직하게는, 버퍼층(200)은 단일 금속, 또는 WNx, TaN 등의 금속 질화물을 포함하는 습식 식각 캐미컬에 내식성이 있는 재료로 형성한다. Referring to FIG. 4E, the buffer layer 200 is formed on the ohmic contact layer 100. Preferably, the buffer layer 200 is formed of a single metal or a material that is corrosion resistant to a wet etching chemical including a metal nitride such as WN x , TaN, or the like.

따라서, 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치는, 폴리실리콘 층(30a)의 상부 표면을 보호하는 버퍼층(200)을 구비하므로, 이 후, 도 1i에 나타낸 바와 같이, 도 4h의 몰드 절연층의 제거를 위한 습식 식각 공정 동안, 식각 저지층(40)과 스토리지 노드(60)의 계면을 통과하는 습식 식각 캐미컬이 폴리실리콘 층(30a)을 손상시키는 것을 억제할 수 있는 이점을 제공한다.Therefore, the semiconductor memory device according to the present invention includes a buffer layer 200 that protects the upper surface of the polysilicon layer 30a. Therefore, as shown in FIG. 1I, the mold insulating layer of FIG. 4H is removed. During the wet etching process, the wet etch chemical passing through the interface between the etch stop layer 40 and the storage node 60 provides an advantage of preventing damage to the polysilicon layer 30a.

도 4f를 참조하면, 버퍼층(200a) 및 오믹 접촉층(100a)이 절연층(20)의 제 1 홀(25) 내부에 형성되도록 화학적 기계적 연마 또는 에치백에 의한 평탄화 공정을 수행한다. Referring to FIG. 4F, a planarization process by chemical mechanical polishing or etch back is performed to form the buffer layer 200a and the ohmic contact layer 100a in the first hole 25 of the insulating layer 20.

따라서, 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치는, 오믹 접촉층(100a)이 버퍼층(200a) 및 식각 저지층(40) 보다 먼저 형성되기 때문에, 이 후 도 4h의 몰드 절연층(50)의 제거를 위한 습식 식각 캐미컬이 폴리실리콘 층과 함께 오믹 접촉층(100a)을 손상시키는 것을 차단할 수 있는 이점을 제공한다. Accordingly, in the semiconductor memory device according to the present invention, since the ohmic contact layer 100a is formed before the buffer layer 200a and the etch stop layer 40, the semiconductor memory device 100 may be formed to remove the mold insulating layer 50 of FIG. 4H. Wet etch chemicals provide the advantage of preventing damaging the ohmic contact layer 100a with the polysilicon layer.

도 4g를 참조하면, 절연층(20)을 후속 식각 공정으로부터 보호하기 위하여 절연층(20) 및 버퍼층(200) 상에 식각 저지층(40)을 형성한다. 예를 들면, 식각 저지층(40)은 실리콘 질화물로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4G, an etch stop layer 40 is formed on the insulating layer 20 and the buffer layer 200 to protect the insulating layer 20 from subsequent etching processes. For example, the etch stop layer 40 may be formed of silicon nitride.

도 4h를 참조하면, 식각 저지층(40) 상에 스토리지 노드의 형성을 위한 몰드 절연층(50)을 형성하고, 실린더 형태로 패터닝하여 내부에 제 2 홀(55)를 형성하고 식각 저지층(40)의 일부 표면을 노출시킨다.Referring to FIG. 4H, a mold insulating layer 50 for forming a storage node is formed on the etch stop layer 40, and patterned in a cylindrical form to form a second hole 55 therein, and to form an etch stop layer ( Some surface of 40) is exposed.

도 4i를 참조하면, 식각 저지층(40)을 식각하여, 스토리지 노드를 전기적으로 접촉시킬 수 있도록 버퍼층(200a)의 일부 표면을 노출시킨다.Referring to FIG. 4I, the etch stop layer 40 is etched to expose a portion of the surface of the buffer layer 200a to electrically contact the storage node.

도 4j를 참조하면, 몰드 절연층(50) 및 노출된 버퍼층(200a) 상에 스토리지 노드(60), 예를 들면, TiN 또는 TiN/Ti 층을 형성한다.Referring to FIG. 4J, a storage node 60, for example, a TiN or TiN / Ti layer, is formed on the mold insulating layer 50 and the exposed buffer layer 200a.

따라서, 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자는, TiN 또는 TiN/Ti 층으로 제조되는 스토리지 노드의 경우에도, 이 후 몰드 절연층의 습식 식각 공정 동안, TiN 층 내의 결정립들 사이의 계면을 통하여 직접 TiN층을 투과할 수 있는 습식 식각 캐미컬을 버퍼층(200)에 의해 차단할 수 있는 이점을 제공한다.Therefore, the semiconductor memory device according to the present invention can be applied directly to the TiN layer through the interface between the grains in the TiN layer during the wet etching process of the mold insulation layer, even in the case of a storage node made of a TiN or TiN / Ti layer. It provides an advantage that can be blocked by the buffer layer 200 wet etching chemical that can penetrate through.

다음으로, 도 1h와 같이, 제 2 홀(55) 내부에 형성된 스토리지 노드(60)가 후속 공정에서 식각되지 않도록, 충전 특성이 좋은 산화막 등을 스토리지 노드(60) 내에 충전하여 캐핑막(70)을 형성한다. 예를 들면, 캐핑막(70)은 USG, FOX, PE-TEOS, 또는 BPSG 등을 재료로 형성할 수 있다. Next, as shown in FIG. 1H, an oxide film having a good charging characteristic is filled in the storage node 60 such that the storage node 60 formed in the second hole 55 is not etched in a subsequent process, and thus the capping film 70 is formed. To form. For example, the capping film 70 may be formed of USG, FOX, PE-TEOS, or BPSG.

다음으로, 도 1i와 같이, 에치백 또는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing, CMP) 등의 공정에 의하여, 몰드 절연층(50)의 상부 표면이 노출될 때까지 캐핑막(70)과 스토리지 노드(60)를 순차대로 제거하여, 스토리지 노드를 분리시킨다. Next, as illustrated in FIG. 1I, the capping layer 70 and the storage node (until the upper surface of the mold insulating layer 50 is exposed by a process such as etch back or chemical mechanical polishing (CMP)). 60) are removed sequentially to isolate the storage node.

다음으로, 도 1j와 같이, 습식 식각 공정에 의하여 몰드 절연층(50) 및 잔류 캐핑막(70a)을 제거한다. 다음으로, 스토리지 노드(60) 상에 유전층(80)과 상부 전극(90)을 형성하여 캐패시터를 완성한다. 마지막으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 바에 따른 금속 배선을 형성하여 반도체 메모리 소자를 제조할 수 있다.Next, as shown in FIG. 1J, the mold insulating layer 50 and the remaining capping layer 70a are removed by a wet etching process. Next, the dielectric layer 80 and the upper electrode 90 are formed on the storage node 60 to complete the capacitor. Finally, a metal wiring according to what is known in the art may be manufactured to manufacture a semiconductor memory device.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 스토리지 노드 층과 스토리지 노드의 플러그 사이에 습식 식각 캐미컬에 대하여 내식성을 갖는 버퍼층을 개재시킴으로 써, 습식 식각 공정에 의한 폴리실리콘 층의 손상을 방지하여 더욱 신뢰성 있는 반도체 장치 및 이의 제조 공정을 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, by interposing a buffer layer having a corrosion resistance against the wet etching chemical between the storage node layer and the plug of the storage node, it is possible to prevent damage to the polysilicon layer by the wet etching process, thereby making it more reliable. A semiconductor device and a manufacturing process thereof can be provided.

Claims (13)

반도체 기판;Semiconductor substrates; 상기 반도체 기판 상에 형성되고, 상기 반도체 기판과 전기적 접촉을 위한 홀을 구비하는 절연층; An insulating layer formed on the semiconductor substrate and having a hole for electrical contact with the semiconductor substrate; 상기 홀을 매립하여 형성된 도전성 스토리지 노드 플러그;A conductive storage node plug formed by filling the hole; 상기 스토리지 노드 플러그 상에 형성된 버퍼층; A buffer layer formed on the storage node plug; 상기 절연층 및 상기 버퍼층 상에 형성되고, 상기 버퍼층의 일부 표면을 노출시키는 개구를 구비하는 식각 저지층; 및An etch stop layer formed on the insulating layer and the buffer layer and having an opening exposing a portion of the surface of the buffer layer; And 상기 식각 저지층의 상기 개구를 통하여 상기 버퍼층과 전기적 접촉을 이루고, 상기 식각 저지층과 상기 버퍼층 상에 형성된 실린더형 스토리지 노드를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.And a cylindrical storage node in electrical contact with the buffer layer through the opening of the etch stop layer and formed on the etch stop layer and the buffer layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스토리지 노드 플러그와 상기 버퍼층 사이에 오믹 접촉층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.And an ohmic contact layer between the storage node plug and the buffer layer. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 오믹 접촉층은, Ti, W을 포함하는 전이 금속, 또는 TiSix, WSix를 포함 하는 전이 금속의 실리콘화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The ohmic contact layer is a semiconductor memory device, characterized in that formed of a transition metal containing Ti, W, or a silicon nitride transition metal containing TiSi x , WSi x . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 버퍼층은, 습식 식각 캐미컬에 내식성이 있는 재료로서, W, Ta을 포함하는 단일 금속, 또는 WNx, TaN을 포함하는 금속 질화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The buffer layer is a material having corrosion resistance to a wet etching chemical, a semiconductor memory device, characterized in that formed of a single metal containing W, Ta, or a metal nitride containing WN x , TaN. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스토리지 노드는, TiN 또는 TiN/Ti 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The storage node is a semiconductor memory device, characterized in that formed of a TiN or TiN / Ti layer. 반도체 기판을 준비하는 단계;Preparing a semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 상에 전기적 접촉을 위한 제 1 홀들을 구비하는 절연층을 형성하는 단계;Forming an insulating layer on the semiconductor substrate, the insulating layer having first holes for electrical contact; 상기 제 1 홀을 매립하는 스토리지 노드 플러그를 형성하는 단계;Forming a storage node plug to fill the first hole; 상기 스토리지 노드 플러그 상에 버퍼층을 형성하는 단계;Forming a buffer layer on the storage node plug; 상기 버퍼층을 포함하는 결과물 전면에 식각 저지층를 형성하는 단계;Forming an etch stop layer on the entire surface of the resultant including the buffer layer; 상기 식각 저지층 상에 몰드 절연층을 형성하는 단계;Forming a mold insulating layer on the etch stop layer; 상기 몰드 절연층 및 상기 식각 저지층의 소정 영역을 차례로 식각하여, 상 기 버퍼층의 표면을 노출시키는 제 2 홀을 형성하는 단계; 및,Etching second portions of the mold insulating layer and the etch stop layer in order to form second holes exposing the surface of the buffer layer; And, 상기 제 2 홀의 내벽에 실린더형 스토리지 노드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.Forming a cylindrical storage node on an inner wall of the second hole. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 스토리지 노드 플러그는, 상기 제 1 홀을 포함하는 결과물 전면에 폴리실리콘 층을 증착하고, 상기 절연층에 대하여 상기 폴리실리콘 층을 선택적으로 과잉 식각하여, 상기 제 1 홀의 내부로 소정의 깊이만큼 스토리지 노드 플러그의 표면이 후퇴된 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.The storage node plug deposits a polysilicon layer on the entire surface of the resultant including the first hole, selectively overetches the polysilicon layer with respect to the insulating layer, and stores the polysilicon layer over a predetermined depth into the first hole. A method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that the surface of the node plug is retracted. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 스토리지 노드 플러그 형성 후, 상기 스토리지 노드 플러그 상에 오믹 접촉층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.After forming the storage node plug, forming an ohmic contact layer on the storage node plug. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 오믹 접촉층은, Ti, W을 포함하는 전이 금속, 또는 TiSix, WSix를 포함하는 전이 금속의 실리콘화물로 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.The ohmic contact layer is a method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that made of a transition metal containing Ti, W, or a siliconized transition metal containing TiSi x , WSi x . 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 버퍼층을 형성하는 단계는, 상기 스토리지 노드 플러그를 포함하는 결과물 전면에 버퍼층을 도포하는 단계, 및 상기 절연물 층이 노출될 때까지 상기 버퍼층 물질을 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법. The forming of the buffer layer includes applying a buffer layer over the entire surface of the resultant including the storage node plug, and planarizing the buffer layer material until the insulator layer is exposed. Method of preparation. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 버퍼층 물질을 평탄화하는 단계는 화학적 기계적 연마 공정 또는 에치백 공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.Planarizing the buffer layer material is performed by a chemical mechanical polishing process or an etch back process. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 버퍼층은, 단일 금속 또는 WNx, TaN 등의 금속 질화물을 포함하는 습식 식각 캐미컬에 내식성이 있는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법. The buffer layer is a method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that formed of a single metal or a material having corrosion resistance to a wet etching chemical containing a metal nitride such as WN x , TaN and the like. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 스토리지 노드는, TiN 또는 TiN/Ti 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.The storage node is a method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that formed of a TiN or TiN / Ti layer.
KR1020050048108A 2005-06-04 2005-06-04 Semiconductor memory device having cylinder-type storage node and method of manufacturing thereof KR20060126310A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050048108A KR20060126310A (en) 2005-06-04 2005-06-04 Semiconductor memory device having cylinder-type storage node and method of manufacturing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050048108A KR20060126310A (en) 2005-06-04 2005-06-04 Semiconductor memory device having cylinder-type storage node and method of manufacturing thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060126310A true KR20060126310A (en) 2006-12-07

Family

ID=37730282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050048108A KR20060126310A (en) 2005-06-04 2005-06-04 Semiconductor memory device having cylinder-type storage node and method of manufacturing thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060126310A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100881728B1 (en) * 2007-05-04 2009-02-06 주식회사 하이닉스반도체 Semiconductor device with ruthenium electrode and method for fabricating the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100881728B1 (en) * 2007-05-04 2009-02-06 주식회사 하이닉스반도체 Semiconductor device with ruthenium electrode and method for fabricating the same
US7781336B2 (en) 2007-05-04 2010-08-24 Hynix Semiconductor, Inc. Semiconductor device including ruthenium electrode and method for fabricating the same
TWI456633B (en) * 2007-05-04 2014-10-11 Hynix Semiconductor Inc Semiconductor device including ruthenium electrode and method for fabricating the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7800155B2 (en) Semiconductor device
JP2924771B2 (en) Method of forming storage capacitor section
US8247304B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device having capacitor under bit line structure
US8853810B2 (en) Integrated circuits that include deep trench capacitors and methods for their fabrication
JP4964407B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR20100057203A (en) Wiring structure of semiconductor device and method of forming a wiring structure
KR101168606B1 (en) wiring structure of semiconductor device and Method of forming a wiring structure
US7179744B2 (en) Method for fabricating semiconductor device
KR20060126310A (en) Semiconductor memory device having cylinder-type storage node and method of manufacturing thereof
KR20110001136A (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100485167B1 (en) Semiconductor device and fabrication method of thereof
KR100764336B1 (en) storage node of semiconductor device and manufacturing method using the same
US20090124079A1 (en) Method for fabricating a conductive plug
KR100798270B1 (en) Semiconductor device and fabrication method of thereof
KR100702112B1 (en) Method of forming storage node electrode of semiconductor memory device
JP2005005337A (en) Method for manufacturing dram mixture loading semiconductor integrated circuit device
KR100784074B1 (en) Method of manufacturing bit line in a semiconductor device
KR100668723B1 (en) Method for forming of semiconductor memory device
KR101139463B1 (en) Method for Manufacturing Semiconductor Device
KR100905187B1 (en) Method for fabricating contact plug of semiconductor device
KR100487514B1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
KR100549568B1 (en) Bit line contact hole formation method of semiconductor device
KR100799123B1 (en) Method for fabricating the same of semiconductor device with contact plug with high aspect ratio
KR100589039B1 (en) Capacitor having improved structural stability and enhanced capacitance, and Method for manufacturing the same
KR100313537B1 (en) Capacitor forming method

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