KR20080032517A - Semiconductor memory cell having a recessed landing pad and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 및 도 2는 종래의 반도체 메모리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional semiconductor memory cell.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 셀들의 평면도이다.3 is a plan view of semiconductor memory cells in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 셀의 제조 방법을 설명하기 위하여 도 3의 I-I'선을 따라 절단한 단면도들이다.5 to 9 are cross-sectional views taken along the line II ′ of FIG. 3 to explain a method of manufacturing a semiconductor memory cell according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리세스된 랜딩 패드를 갖는 반도체 메모리 셀 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor memory cell having a recessed landing pad and a method of manufacturing the same.
디램(dynamic random access memory; DRAM)과 같은 반도체 소자는 모스 트랜지스터들, 커패시터들 및 배선들을 구비한다. 상기 모스 트랜지스터는 소스 영역 및 드레인 영역을 가진다. 상기 커패시터는 상기 소스 영역에 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 배선 예를 들면, 비트 라인은 상기 드레인 영역에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 커패시터 및 상기 비트 라인은 각각의 콘택 플러그들을 통하여 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역에 연결된다. 각각의 콘택 플러그들은 직접 연결되지 않고, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역 상에 위치된 랜딩 패드들과 접촉되어 연결될 수 있다. 그런데 반도체 소자의 고집적화에 따라 상기 랜딩 패드들 사이의 거리가 감소되어져 가고 있다. 따라서 상기 콘택 플러그들을 각각 대응되는 랜딩 패드들에 정확히 정렬시키는 것이 점점 어려워지고 있다.BACKGROUND Semiconductor devices, such as dynamic random access memory (DRAM), have MOS transistors, capacitors, and wirings. The MOS transistor has a source region and a drain region. The capacitor may be electrically connected to the source region. In addition, the wiring line, for example, the bit line may be electrically connected to the drain region. The capacitor and the bit line are connected to the source region and the drain region through respective contact plugs. Each of the contact plugs may not be directly connected, but may be in contact with landing pads positioned on the source region and the drain region. However, as the semiconductor devices are highly integrated, the distance between the landing pads is decreasing. Therefore, it is increasingly difficult to align the contact plugs precisely with the corresponding landing pads, respectively.
도 1 내지 도 2는 종래의 반도체 메모리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.1 to 2 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional semiconductor memory cell.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(11) 내에 활성 영역(12)을 한정하는 소자분리막(13)을 형성한다. 상기 소자분리막(13)을 갖는 반도체 기판(11) 전면 상에 하부 층간 절연막(15)을 형성한다. 상기 하부 층간 절연막(15)을 관통하여 상기 활성 영역(12)에 접촉하는 제 1 및 제 2 랜딩 패드들(16, 17)을 형성한다. 상기 랜딩 패드들(16, 17)은 폴리실리콘막으로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 랜딩 패드들(16, 17) 및 상기 하부 층간 절연막(15)의 상부면은 실질적으로 동일 평면 상에 위치된다.Referring to FIG. 1, an
상기 랜딩 패드들(16, 17)을 갖는 반도체 기판(11) 전면 상에 중간 층간 절연막(25)을 형성한다. 상기 중간 층간 절연막(25)을 관통하여 상기 제 2 랜딩 패드(17)를 노출시키는 비트 라인 콘택홀(19)을 형성한다. 상기 비트 라인 콘택홀(19)의 측벽에 플러그 스페이서(21)를 형성한다.An intermediate
이어서, 상기 비트 라인 콘택홀(19) 내부를 채우고 상기 중간 층간 절연막(25)을 덮는 금속막을 형성한다. 상기 금속막은 텅스텐막으로 형성할 수 있다. 상기 금속막을 패터닝하여 비트 라인(29)을 형성한다. 그 결과, 상기 비트 라인 콘택홀(19) 내부에는 비트 라인 플러그(23)가 형성된다. 상기 비트 라인(29)은 상기 비트 라인 플러그(23)를 통하여 상기 제 2 랜딩 패드(17)에 전기적으로 접속된다. 상기 비트 라인(29)의 측벽에 비트 라인 스페이서(27)를 형성한다. 이때, 상기 금속막을 패터닝하는 과정에서 상기 비트 라인(29)이 상기 제 2 랜딩 패드(17)의 상부를 전부 덮지 못할 수 있다. 즉, 상기 비트 라인(29)이 상기 제 2 랜딩 패드(17)의 상부에 정확히 중첩되지(overlapped) 않을 수 있다.Subsequently, a metal film is formed to fill the bit
상기 비트라인(29)을 갖는 반도체기판(11) 전면 상에 상부 층간 절연막(35)을 형성한다.An upper
도 2를 참조하면, 상기 상부 층간 절연막(35) 및 상기 중간 층간 절연막(25)을 연속적으로 패터닝하여 상기 제 1 랜딩 패드(16)를 노출시키는 스토리지 노드 콘택홀들(37)을 형성한다. 이어서 등방성 식각 공정을 이용하여 상기 스토리지 노드 콘택홀들(37)을 확장할 수 있다.Referring to FIG. 2, the upper
상기 스토리지 노드 콘택홀들(37)을 확장하는 동안, 상기 제 2 랜딩 패드(17)의 모서리(S)의 상부면을 덮는 상기 중간 층간 절연막(25)이 부분적으로 식각될 수 있다. 그 결과, 상기 제 2 랜딩 패드(17) 상부면의 일부가 노출된다. 또한, 상기 하부 층간 절연막(15)이 부분적으로 식각되어 아래로 리세스될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 랜딩 패드(17) 모서리(S)의 측벽이 노출될 수 있다. During the expansion of the storage
이후, 상기 확장된 스토리지 노드 콘택홀들(37) 내부를 채우는 노드 코택 플러그들(41)과 같은 도전성 패턴들을 형성한다. 상기 노드 콘택 플러그들(41)은 상기 노출된 모서리(S)와 접촉된다. 도 2에서는 상기 노드 콘택홀들(37) 내부에 노드 콘택 플러그들(41)이 형성되어 있으나 이와는 달리, 스토리지 노드 전극들(미도시)과 같은 도전성 패턴들이 형성될 수 있다. 이 경우에도 상기 스토리지 노드 전극들은 상기 노출된 모서리(S)에 접촉될 수 있다. Thereafter, conductive patterns such as
상술한 바와 같이 종래의 반도체 메모리 셀의 제조방법에 따르면, 상기 비트 라인(29)과 상기 제 2 랜딩 패드(17)를 정확하게 중첩시키지 못하는 경우, 상기 노드 콘택홀들(37)은 상기 제 2 랜딩 패드(29)의 모서리(S)를 노출시킬 수 있다. 그 결과, 상기 도전성 패턴들과 상기 노출된 모서리(S) 간의 단락을 유발시켜 상기 반도체 메모리 셀의 오동작이 발생할 수 있다. As described above, when the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 리세스된 랜딩 패드를 가져 랜딩 패드와 이에 인접한 도전성 패턴 간의 단락을 방지하는 반도체 메모리 셀 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory cell having a recessed landing pad and preventing a short circuit between the landing pad and a conductive pattern adjacent thereto, and a method of manufacturing the same.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, 반도체 메모리 셀이 제공된다. 상기 반도체 메모리 셀은 반도체 기판을 덮는 하부 층간 절연막을 구비한다. 상기 하부 층간 절연막을 관통하여 상기 반도체 기판과 제 1 랜딩 패드가 접촉된다. 상기 하부 층간 절연막 내부에 상기 제 1 랜딩 패드의 상부면 보다 낮은 레벨의 상부면을 갖되, 상기 제 1 랜딩 패드와 이격되어 상기 반도체 기판과 제 2 랜딩 패드가 접촉된다. 상기 제 1 랜딩 패드 및 상기 하부 층간 절연막을 중간 층간 절연막이 덮는다. 상기 중간 층간 절연막 상에 배치되고 상기 중간 층간 절연막 및 상기 하부 층간 절연막을 관통하여 상기 제 2 랜딩 패드와 전기적으로 도전성 라인이 접속된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a semiconductor memory cell is provided. The semiconductor memory cell has a lower interlayer insulating layer covering the semiconductor substrate. The semiconductor substrate is in contact with the first landing pad through the lower interlayer insulating layer. An upper surface having a lower level than an upper surface of the first landing pad is disposed in the lower interlayer insulating layer, and spaced apart from the first landing pad to contact the semiconductor substrate and the second landing pad. An intermediate interlayer insulating layer covers the first landing pad and the lower interlayer insulating layer. An electrically conductive line is disposed on the intermediate interlayer insulating layer and is electrically connected to the second landing pad through the intermediate interlayer insulating layer and the lower interlayer insulating layer.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 상기 제 2 랜딩 패드 및 상기 도전성 라인 사이에 개재되며 상기 제 1 랜딩 패드의 상부면 보다 낮은 레벨의 상부면을 갖는 금속 실리사이드막을 더 포함할 수 있다. 상기 하부 층간 절연막은 상기 금속 실리사이드막을 덮을 수 있다.In some embodiments of the present disclosure, the semiconductor device may further include a metal silicide layer interposed between the second landing pad and the conductive line and having a top surface of a lower level than the top surface of the first landing pad. The lower interlayer insulating layer may cover the metal silicide layer.
다른 실시예에 있어서, 상기 하부 층간 절연막은 상기 반도체 기판, 상기 제 1 및 제 2 랜딩 패드들의 하부 측벽들 상을 덮는 하부 절연막을 구비할 수 있다. 상기 하부 절연막 상에 형성되어 상기 제 1 랜딩 패드의 상부 측벽, 상기 제 2 랜딩 패드의 상부면 및 상기 제 2 랜딩 패드의 상부 측벽 상을 덮는 상부 절연막이 제공될 수 있다. 상기 상부 절연막은 상기 중간 층간 절연막에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질막일 수 있다. In example embodiments, the lower interlayer insulating layer may include a lower insulating layer covering the lower sidewalls of the semiconductor substrate and the first and second landing pads. An upper insulating layer may be provided on the lower insulating layer to cover an upper sidewall of the first landing pad, an upper surface of the second landing pad, and an upper sidewall of the second landing pad. The upper insulating layer may be a material layer having an etch selectivity with respect to the intermediate interlayer insulating layer.
또 다른 실시예에서, 상기 중간 층간 절연막 및 상기 도전성 라인을 덮는 상부 층간 절연막이 제공될 수 있다. 상기 상부 층간 절연막 및 상기 중간 층간 절연막을 관통하여 상기 제 1 랜딩 패드와 전기적으로 접속되는 노드 콘택 플러그 또는 스토리지 노드 전극이 제공될 수 있다.In another embodiment, an upper interlayer insulating layer covering the intermediate interlayer insulating layer and the conductive line may be provided. A node contact plug or a storage node electrode may be provided through the upper interlayer insulating layer and the intermediate interlayer insulating layer to be electrically connected to the first landing pad.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 반도체 메모리 셀의 제조 방법이 제공된다. 상기 반도체 메모리 셀의 제조 방법은 반도체 기판 상에 예비 하부 절연막을 형성하되, 상기 예비 하부 절연막은 상기 반도체 기판을 노출시키면서 서로 이격된 제 1 및 제 2 개구부들을 갖도록 형성되는 것을 구비한다. 상기 제 1 및 제 2 개구부들 내에 각각 제 1 및 제 2 랜딩 패드를 형성하되, 상기 제 1 랜딩 패드는 상기 예비 하부 절연막의 상부면과 동일한 레벨의 상부면을 갖도록 형성되고, 상기 제 2 랜딩 패드는 상기 예비 하부 절연막의 상부면보다 낮은 레벨의 상부면을 갖도록 형성되어 상기 제 2 랜딩 패드 상에 리세스된 영역을 제공한다. 상기 리세스된 영역 내에 상기 제 2 랜딩 패드를 덮는 상부 절연막을 형성한다. 상기 제 1 랜딩 패드 및 상기 상부 절연막을 덮는 중간 층간 절연막을 형성한다. 상기 중간 층간 절연막 상에 상기 중간 층간 절연막 및 상기 상부 절연막을 관통하는 콘택홀을 통하여 상기 제 2 랜딩 패드에 전기적으로 접속된 도전성 라인을 형성한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a method of manufacturing a semiconductor memory cell is provided. The method of manufacturing a semiconductor memory cell includes forming a preliminary lower insulating film on a semiconductor substrate, wherein the preliminary lower insulating film is formed to have first and second openings spaced apart from each other while exposing the semiconductor substrate. First and second landing pads are formed in the first and second openings, respectively, wherein the first landing pad is formed to have an upper surface at the same level as an upper surface of the preliminary lower insulating layer, and the second landing pad. Is formed to have an upper surface of a lower level than an upper surface of the preliminary lower insulating layer to provide a recessed region on the second landing pad. An upper insulating layer is formed in the recessed area to cover the second landing pad. An intermediate interlayer insulating layer covering the first landing pad and the upper insulating layer is formed. A conductive line electrically connected to the second landing pad is formed on the intermediate interlayer insulating layer through a contact hole penetrating through the intermediate interlayer insulating layer and the upper insulating layer.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제 2 랜딩 패드를 형성하는 것은 상기 제 2 개구부 내에 매립 도전막 패턴을 형성할 수 있다. 상기 예비 하부 절연막 상에 상기 매립 도전막 패턴을 노출시키는 오프닝을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 매립 도전막 패턴의 일부를 식각할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴을 제거할 수 있다.In some embodiments of the present disclosure, forming the second landing pad may form a buried conductive layer pattern in the second opening. A photoresist pattern having an opening for exposing the buried conductive layer pattern may be formed on the preliminary lower insulating layer. A portion of the buried conductive layer pattern may be etched using the photoresist pattern as an etch mask. The photoresist pattern may be removed.
다른 실시예들에서, 상기 콘택홀을 형성한 후에, 상기 콘택홀 하부에 금속 실리사이드막을 형성하되, 상기 금속 실리사이드막은 상기 제 1 랜딩 패드의 상부면 보다 낮은 레벨의 상부면을 가질 수 있다.In other embodiments, after the contact hole is formed, a metal silicide layer may be formed under the contact hole, and the metal silicide layer may have an upper surface lower than an upper surface of the first landing pad.
또 다른 실시예들에서, 상기 상부 절연막을 형성하는 것은 상기 제 1 및 제 2 랜딩 패드들의 상부 측벽들을 노출시키도록 상기 예비 하부 절연막을 전면적으로 식각하여 하부 절연막을 형성하는 것을 구비할 수 있다. 상기 제 2 랜딩 패드의 상부면, 상기 노출된 제 1 및 제 2 랜딩 패드의 상부 측벽들을 덮는 상부 절연막을 형성할 수 있다. In still other embodiments, forming the upper insulating layer may include forming the lower insulating layer by etching the preliminary lower insulating layer on the whole surface to expose the upper sidewalls of the first and second landing pads. An upper insulating layer may be formed to cover an upper surface of the second landing pad and upper sidewalls of the exposed first and second landing pads.
또 다른 실시예들에서, 상기 도전성 라인을 형성한 후에, 상기 중간 층간 절연막 및 상기 도전성 라인 상을 덮는 상부 층간 절연막을 형성할 수 있다. 상기 상부 층간 절연막 및 상기 중간 층간 절연막을 관통하여 상기 제 1 랜딩 패드와 접촉되는 노드 콘택 플러그를 형성할 수 있다.In another embodiment, after the conductive line is formed, the intermediate interlayer insulating film and the upper interlayer insulating film covering the conductive line may be formed. The node contact plug may be formed to penetrate the upper interlayer insulating layer and the intermediate interlayer insulating layer to be in contact with the first landing pad.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the scope of the invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout. Also, an element or layer is referred to as "on" or "on" of another element or layer by interposing another layer or other element in the middle as well as directly above the other element or layer. Include all cases.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 셀에 대하여 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 셀들의 평면도이고, 도 4는 도 3의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.First, a semiconductor memory cell according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. 3 is a plan view of semiconductor memory cells according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3.
도 3 및 도 4를 참조하면, 반도체 기판(100) 내에 활성 영역(102)을 한정하는 소자분리막(104)이 제공될 수 있다. 상기 반도체 기판(100)은 실리콘웨이퍼일 수 있다. 상기 소자분리막(104)은 고밀도 플라스마 산화막(HDP oxide)과 같은 절연막일 수 있다. 상기 활성 영역(102) 상을 가로지르는 워드 라인(101)과 같은 구조들이 배치될 수 있으나 간략한 설명을 위하여 생략하기로 한다. 3 and 4, an
상기 반도체 기판(100) 상에 하부 층간 절연막(120)이 제공된다. 상기 하부 층간 절연막(120)은 하부 절연막(110) 및 상부 절연막(119)을 구비할 수 있다. 상기 상, 하부 절연막(119, 110)은 상기 반도체 기판(100) 상에 차례로 적층된 형태일 수 있다. 상기 상, 하부 절연막(119, 110)은 서로 동일한 물질막을 사용하거나 서로 다른 물질막을 사용할 수 있다. 서로 다른 물질막을 사용하는 경우에 상기 하부 절연막(110)은 실리콘 산화막이며, 상기 상부 절연막(119)은 실리콘 질화막일 수 있다. A lower
상기 하부 층간 절연막(120)을 관통하여 상기 반도체 기판(100)에 접촉되는 제 1 랜딩 패드들(116)이 배치된다. 또한, 상기 하부 층간 절연막(120) 내부에 상기 제 1 랜딩 패드들(116)과 이격되어 상기 반도체 기판(100)에 접촉되는 제 2 랜딩 패드(118)가 배치된다. 상기 제 2 랜딩 패드(118)는 상기 제 1 랜딩 패드들(116)의 상부면 보다 낮은 레벨의 상부면을 갖는다. 여기서, 상기 하부 절연막(110)은 상기 반도체 기판(100), 상기 제 1 및 제 2 랜딩 패드들(116, 118)의 하 부 측벽들 상을 덮을 수 있다. 상기 상부 절연막(119)은 상기 제 1 랜딩 패드들(116)의 상부 측벽, 상기 제 2 랜딩 패드(118)의 상부면 및 상기 제 2 랜딩 패드(118)의 상부 측벽 상을 덮을 수 있다. 상기 랜딩 패드들(116, 118)은 폴리실리콘막일 수 있다. 상기 제 1 랜딩 패드들(116) 및 상기 하부 층간 절연막(120)의 상부면은 실질적으로 동일 평면상에 위치될 수 있다.
상기 제 2 랜딩 패드(118) 및 상기 상부 절연막(119) 사이에 금속 실리사이드막(118s)이 개재될 수 있다. 상기 금속 실리사이드막(118s)은 상기 제 1 랜딩 패드들(116)의 상부면 보다 낮은 레벨의 상부면을 가질 수 있다. 상기 금속 실리사이드막(118s)은 텅스텐 실리사이드막(WSi), 타이타늄 실리사이드막(TiSi), 코발트 실리사이드막(CoSi), 니켈 실리사이드막(NiSi), 몰리브덴 실리사이드막(MoSi), 지르코늄 실리사이드막(ZrSi), 플래티늄 실리사이드막(PtSi), 이리듐 실리사이드막(IrSi) 및 탄탈륨 실리사이드막(TaSi)으로 이루어진 일군에서 선택된 하나의 물질막일 수 있다.A
상기 제 1 랜딩 패드들(116) 및 상기 하부 층간 절연막(120) 상에 중간 층간 절연막(122)이 배치된다. 상기 중간 층간 절연막(122)은 상기 상부 절연막(119)에 대하여 식각 선택비를 가지는 물질막 예를 들어, 실리콘 산화막일 수 있다. 상기 중간 층간 절연막(122) 상에 상기 중간 층간 절연막(122) 및 상기 상부 절연막(119)을 관통하는 콘택홀(124)을 통하여 상기 제 2 랜딩 패드(118)와 전기적으로 접속하는 도전성 라인(133)이 배치된다. 상기 도전성 라인(133)은 상기 콘택홀(124) 내부를 채우는 콘택 플러그(128)와 상기 콘택 플러그(128) 상에 배치된 배 선 패턴(132)을 포함할 수 있다. 상기 콘택 플러그(128)는 비트 라인 콘택 플러그이고, 상기 배선 패턴(132)은 비트 라인일 수 있다. 상기 도전성 라인(133)은 텅스텐과 같은 금속막일 수 있다. 그리고, 상기 콘택 플러그(128)의 측벽을 둘러싸는 플러그 스페이서(126)가 배치될 수 있다. 상기 플러그 스페이서(126)는 타이타늄 질화막(TiN)일 수 있다. 상기 도전성 라인(133) 상에 캐핑막 패턴(134)이 배치될 수 있다. 상기 캐핑막 패턴(134)은 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 배선 패턴(132) 및 상기 캐핑막 패턴(134)의 측벽들에 비트 라인 스페이서(136)가 배치될 수 있다. An intermediate
상기 도전성 라인(133)은 상기 금속 실리사이드막(118s) 및 상기 제 2 랜딩 패드(118)를 통하여 상기 반도체 기판(100)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 금속 실리사이드막(118s)은 상기 도전성 라인(133) 및 상기 제 2 랜딩 패드(118) 사이의 접촉 저항을 감소시키는 역할을 한다. The
상기 도전성 라인(133) 및 상기 중간 층간 절연막(122) 상을 덮는 상부 층간 절연막(140)이 제공될 수 있다. 상기 상부 층간 절연막(140)은 실리콘 산화막일 수 있다. 이 경우에, 상기 비트 라인 스페이서(136)는 상기 상부 층간 절연막(140)에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질막일 수 있다. 예를 들면, 상기 비트 라인 스페이서(136)는 실리콘 질화막일 수 있다.An upper
상기 상부 층간 절연막(140) 및 상기 중간 층간 절연막(122)을 관통하여 상기 제 1 랜딩 패드들(116)에 노드 콘택 플러그들(146)과 같은 도전성 패턴들이 접촉될 수 있다. 상기 노드 콘택 플러그들(146)의 측벽은 노드 콘택 스페이서들(144)로 둘러싸일 수 있다. 상기 노드 콘택 스페이서(144)는 실리콘 산화막, 실리콘 질 화막, 실리콘 산질화막, 또는 이들의 조합막일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 도전성 패턴들로 상기 노드 콘택 플러그들(146) 대신에 스토리지 노드 전극들(미도시)이 상기 제 1 랜딩 패드들(116)에 직접 접촉되어 형성될 수 있다. Conductive patterns such as node contact plugs 146 may contact the
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 셀의 제조 방법을 설명하기로 한다. 도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 셀의 제조 방법을 설명하기 위하여 도 3의 I-I'선을 따라 절단한 단면도들이다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor memory cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 9. 5 to 9 are cross-sectional views taken along the line II ′ of FIG. 3 to explain a method of manufacturing a semiconductor memory cell according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 5를 참조하면, 반도체 기판(100) 내에 활성 영역(102)을 한정하는 소자분리막(104)을 형성할 수 있다. 상기 소자분리막(104)은 고밀도 플라스마 산화막(HDP oxide)과 같은 절연막으로 형성될 수 있다. 상기 활성 영역(102) 상을 가로지르는 워드 라인(101)과 같은 구조들이 형성될 수 있으나 간략한 설명을 위하여 생략하기로 한다.3 and 5, an
상기 소자분리막(104)을 갖는 반도체 기판(100) 전면 상에 예비 하부 절연막(110a)을 형성한다. 상기 예비 하부 절연막(110a)을 패터닝하여 상기 반도체 기판(100)을 노출시키면서 서로 이격된 제 1 개구부들(112) 및 제 2 개구부(114)를 형성한다. 상기 예비 하부 절연막(110a)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 개구부들(112)은 스토리지 노드 랜딩 패드 홀들일 수 있으며, 상기 제 2 개구부(114)는 비트 라인 랜딩 패드 홀의 역할을 할 수 있다.The preliminary lower insulating
상기 제 1 및 제 2 개구부들(112, 114)을 채우고 상기 반도체 기판(100) 전면 상을 덮도록 랜딩 패드 도전막을 형성할 수 있다. 상기 랜딩 패드 도전막은 폴 리실리콘막으로 형성될 수 있다. 상기 랜딩 패드 도전막을 평탄화하여 상기 제 1 및 제 2 개구부들(112, 114) 내에 상기 활성 영역(102)에 접촉되는 제 1 랜딩 패드들(116) 및 매립 도전막 패턴(117)을 형성한다. 상기 제 1 랜딩 패드들(116)은 상기 예비 하부 절연막(110a)의 상부면과 동일한 레벨의 상부면을 갖는다. 상기 제 1 랜딩 패드들(116)은 스토리지 노드 랜딩 패드일 수 있다. 상기 랜딩 패드 도전막을 평탄화하는 것은 상기 예비 하부 절연막(110a)을 정지막으로 채택하는 화학기계적연마(chemical mechanical polishing; CMP) 공정 또는 에치백(etch back) 공정이 적용될 수 있다. A landing pad conductive layer may be formed to fill the first and
도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 매립 도전막 패턴(117)의 일부를 제거하여 제 2 랜딩 패드(118)를 형성한다. 상기 제 2 랜딩 패드(118)를 형성하는 과정은 다음과 같을 수 있다. 상기 예비 하부 절연막(110a)을 갖는 반도체 기판(100) 상에 상기 매립 도전막 패턴(117)을 노출시키는 오프닝(52)을 갖는 포토레지스트 패턴(50)을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(50)을 식각 마스크로 사용하여 상기 매립 도전막 패턴(117)의 상부를 식각할 수 있다. 이후, 상기 포토레지스트 패턴(50)을 제거한다. 이때, 상기 매립 도전막 패턴(117)은 10Å 내지 500Å의 두께로 제거될 수 있다. 그 결과, 상기 제 2 랜딩 패드(118)는 상기 예비 하부 절연막(110a)의 상부면보다 낮은 레벨에 있어 상기 제 1 랜딩 패드(116)의 상부면 보다 낮은 레벨의 상부면을 갖는다. 즉, 상기 제 2 랜딩 패드(118)는 아래로 리세스되어 상기 제 2 랜딩 패드(118)의 상부에 리세스된 영역을 갖는다. 여기서, 상기 제 2 랜딩 패드(118)는 비트 라인 콘택 패드일 수 있다. 3 and 6, a portion of the buried
도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 랜딩 패드들(116, 118)의 상부 측벽들을 노출시키도록 상기 예비 하부 절연막(110a)을 전면적으로 식각하여 하부 절연막(110)을 형성할 수 있다. 이때, 식각은 등방성 식각으로 진행될 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 7, the preliminary lower insulating
이어서, 상기 하부 절연막(110) 상에 상기 제 2 랜딩 패드(118)의 상부면, 상기 노출된 제 1 및 제 2 랜딩 패드들(116, 118)의 상부 측벽들 상을 덮는 상부 절연막(119)을 형성한다. 상기 상부 절연막(119)은 상기 하부 절연막(110)과 동일한 물질막을 사용하거나 다른 물질막을 사용할 수 있다. 상기 상, 하부 절연막(119, 110)이 서로 다른 물질막일 경우에 상기 하부 절연막(110)은 실리콘 산화막이며, 상기 상부 절연막(119)은 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 상부 절연막(119)은 평탄화 공정에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 일부 노출된 제 1 및 제 2 랜딩 패드들(116, 118)을 갖는 반도체 기판(100) 전면 상을 덮는 실리콘 질화막을 형성할 수 있다. 상기 제 1 랜딩 패드들(116)을 정지막으로 하여 상기 실리콘 질화막을 평탄화하여 상기 상부 절연막(119)을 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 상, 하부 절연막(119, 110)을 구비하는 하부 층간 절연막(120)이 형성된다. 한편, 다른 실시예에서, 상기 예비 하부 절연막(110a)의 식각되는 깊이를 조절하여 상기 상부 절연막(119)은 상기 제 2 랜딩 패드(118)의 상부에만 형성될 수 있다. Subsequently, an upper insulating
도 3 및 도 8을 참조하면, 상기 제 1 랜딩 패드들(116) 및 상기 하부 층간 절연막(120)을 갖는 반도체 기판(100) 전면 상에 중간 층간 절연막(122)을 형성한다. 상기 중간 층간 절연막(122)은 상기 상부 절연막(119)에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질막 예를 들어, 실리콘 산화막일 수 있다. 3 and 8, an intermediate
이어서, 상기 중간 층간 절연막(122) 및 상기 상부 절연막(119)을 패터닝하여 상기 제 2 랜딩 패드(118)를 부분적으로 노출시키는 콘택홀(124)을 형성할 수 있다. 상기 콘택홀(124)의 측벽에 플러그 스페이서(126)를 형성할 수 있다. 상기 플러그 스페이서(126)는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막일 수 있다. Subsequently, the intermediate
계속해서, 실리사이드화 공정을 사용하여 상기 콘택홀(124) 하부의 상기 제 2 랜딩 패드(118) 내에 금속 실리사이드막(118s)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 콘택홀(124)의 내벽 및 상기 중간 층간 절연막(122) 상을 덮는 금속막을 적층할 수 있다. 상기 금속막은 텅스텐(W), 타이타늄(Ti), 코발트(Co), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 플래티늄(Pt), 이리듐(Ir) 및 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 일 군중에서 선택된 하나일 수 있다. 상기 금속막을 갖는 반도체 기판(100)을 열처리하여 상기 제 2 랜딩 패드(118) 상에 상기 금속 실리사이드막(118s)을 형성할 수 있다. 이어서, 반응하고 남은 금속막을 제거한다. 그 결과, 상기 금속 실리사이드막(118s)은 텅스텐 실리사이드막(WSi), 타이타늄 실리사이드막(TiSi), 코발트 실리사이드막(CoSi), 니켈 실리사이드막(NiSi), 몰리브덴 실리사이드막(MoSi), 지르코늄 실리사이드막(ZrSi), 플래티늄 실리사이드막(PtSi), 이리듐 실리사이드막(IrSi) 또는 탄탈륨 실리사이드막(TaSi)으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 금속 실리사이드막(118s)은 상기 제 1 랜딩 패드(116)의 상부면 보다 낮은 레벨의 상부면을 갖도록 형성될 수 있다. Subsequently, a
도 3 및 도 9를 참조하면, 상기 중간 층간 절연막(122) 상에 상기 콘택홀(124)을 통하여 상기 제 2 랜딩 패드(118)와 접촉하는 도전성 라인(133)을 형성 할 수 있다. 구체적으로, 상기 콘택홀(124)을 채우고 상기 중간 층간 절연막(122)을 덮는 도전막을 적층할 수 있다. 그 결과, 상기 콘택홀(124) 내부에 상기 콘택 플러그(128)를 형성할 수 있다. 이어서, 상기 도전막 상에 캐핑막 패턴(134)을 형성할 수 있다. 상기 캐핑막 패턴(134)을 식각 마스크로 사용하여 상기 도전막을 식각하여 상기 배선 패턴(132)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 도전성 라인(133)이 완성된다. 여기서, 상기 캐핑막 패턴(134)은 사진 공정을 사용하는 패터닝 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 사진 공정의 오정렬로 인해 상기 캐핑막 패턴(134)은 상기 제 2 랜딩 패드(118)의 일부와 중첩될 수 있다. 그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 배선 패턴(132)은 상기 제 2 랜딩 패드(118) 전부를 덮지 못하고 일부와 중첩될 수 있다. 여기서, 상기 콘택 플러그(128) 및 상기 배선 패턴(132)은 각각 비트 라인 콘택 플러그 및 비트 라인으로 채택될 수 있다. 3 and 9, a
이어서, 상기 배선 패턴(132) 및 상기 캐핑막 패턴(134)의 측벽에 비트 라인 스페이서(136)를 형성할 수 있다. 상기 도전성 라인(133) 및 상기 캐핑막 패턴(134)을 갖는 반도체 기판(100) 상을 덮는 상부 층간 절연막(140)을 형성할 수 있다. 상기 상부 층간 절연막(140)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. Subsequently,
도 3 및 도 4를 다시 참조하면, 상기 상부 층간 절연막(140) 및 상기 중간 층간 절연막(122)을 관통하여 상기 제 1 랜딩 패드들(116)을 노출시키는 노드 콘택홀들(142)을 형성할 수 있다. 이어서, 등방성 식각 공정을 이용하여 상기 노드 콘택홀들(142)을 확장할 수 있다. 그 결과, 상기 노드 콘택홀들(142)은 상기 비트 라인 스페이서(136), 상기 플러그 스페이서(126) 및 상기 상부 절연막(119)을 노출시 킬 수 있다. 여기서, 상기 상부 절연막(119)은 상기 중간 층간 절연막(122)에 대하여 식각 선택비를 가질 수 있다. 따라서 상기 등방성 식각 공정 진행 중에 상기 금속 실리사이드막(118s) 및 상기 제 2 랜딩 패드(118)는 노출되지 않고 보호된다. 다른 실시예에서, 상기 상부 절연막(119)이 상기 중간 층간 절연막(122)에 대하여 식각 선택비를 갖지 않는 경우, 상기 상부 절연막(119)은 부분적으로 식각되어 아래로 리세스될 수 있다. 그러나, 상기 상부 절연막(119)이 등방성 식각 공정에 필요한 두께 여유(margin)을 갖는 경우, 상기 금속 실리사이드막(118s) 및 상기 제 2 랜딩 패드(118)는 보호될 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 4 again, node contact holes 142 are formed through the upper
상기 노드 콘택홀들(142)의 측벽에 노드 콘택 스페이서들(144)을 형성할 수 있다. 상기 노드 콘택 스페이서들(144)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 조합막과 같은 절연막으로 형성될 수 있다.
상기 노드 콘택홀들(142)을 채우며 상기 상부 층간 절연막(140)을 덮는 노드 콘택 도전막을 형성할 수 있다. 상기 노드 콘택 도전막을 평탄화하여 노드 콘택 플러그들(146)과 같은 도전성 패턴들을 형성할 수 있다. 상기 노드 콘택 도전막을 평탄화하는 것은 화학기계적연마 공정 또는 에치백 공정이 적용될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 도전성 패턴들로 상기 노드 콘택 플러그들(146) 대신에 상기 노드 콘택홀들(142) 내에 상기 제 1 랜딩 패드들(116)과 직접 접촉하는 스토리지 노드 전극들(미도시)을 형성할 수 있다. A node contact conductive layer may be formed to fill the node contact holes 142 and cover the upper
상술한 본 발명에 따르면, 상기 제 2 랜딩 패드(118) 및 상기 금속 실리사이드막(118s)은 상기 제 1 랜딩 패드들(116)의 상부면 보다 낮은 레벨의 상부면을 갖 도록 형성된다. 또한, 상기 상부 절연막(122)이 상기 금속 실리사이드막(118s) 및 상기 제 2 랜딩 패드(118)를 덮도록 형성된다. 이에 따라, 상기 노드 콘택홀들(142)을 형성하는 동안, 상기 금속 실리사이드막(118s) 및 상기 제 2 랜딩 패드(118)가 노출되지 않는다. 그 결과, 상기 노드 콘택 플러그들(146)과 상기 제 2 랜딩 패드(118) 사이에 단락이 발생하지 않는다. According to the present invention described above, the
아울러, 상기 금속 실리사이드막(118s)이 상기 제 1 랜딩 패드(116)와 동일한 레벨의 상부면을 갖는 경우, 상기 노드 콘택홀(142)을 형성하는 과정에서 상기 금속 실리사이드막(118s)은 부분적으로 식각되어 일부만 잔존될 수 있다. 상기 잔존된 금속 실리사이드막(118s)의 면적은 설계된 면적보다 작아질 수 있다. 이에 따라, 상기 콘택 플러그(128)와 상기 잔존된 금속 실리사이드막(118s) 사이의 접촉 저항은 증가한다. 본 발명에서는 상기 금속 실리사이드막(118s)이 식각되지 않아 상기 금속 실리사이드막(118s)의 접촉 면적을 확보할 수 있다. In addition, when the
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제 2 랜딩 패드 및 금속 실리사이드막이 제 1 랜딩 패드의 상부면 보다 낮은 레벨의 상부면을 갖도록 형성된다. 또한, 상부 절연막이 상기 금속 실리사이드막 및 상기 제 2 랜딩 패드를 덮도록 형성된다. 이에 따라, 상기 제 1 랜딩 패드 상에 노드 콘택홀을 형성하는 과정에서 상기 제 2 랜딩 패드 및 상기 금속 실리사이드막은 노출되지 않는다. 따라서 상기 노드 콘택홀을 채우는 도전성 패턴과 상기 제 2 랜딩 패드 사이 또는 상기 도전성 패턴과 상기 금속 실리사이드막 사이의 단락을 방지한다. 아울러, 상기 노드 콘택홀 형 성에 진행되는 등방성 식각으로부터 상기 금속 실리사이드막을 보호하여 상기 금속 실리사이드막은 상기 도전성 패턴과 접촉되는 접촉 면적을 확보할 수 있다. As described above, according to the present invention, the second landing pad and the metal silicide film are formed to have a top surface of a lower level than the top surface of the first landing pad. In addition, an upper insulating layer is formed to cover the metal silicide layer and the second landing pad. Accordingly, the second landing pad and the metal silicide layer are not exposed in the process of forming the node contact hole on the first landing pad. Accordingly, a short circuit is prevented between the conductive pattern filling the node contact hole and the second landing pad or between the conductive pattern and the metal silicide layer. In addition, the metal silicide layer may be protected from the isotropic etching of the node contact hole to form a contact area in contact with the conductive pattern.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060098459A KR20080032517A (en) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | Semiconductor memory cell having a recessed landing pad and method of fabricating the same |
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ID=39533267
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Cited By (1)
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KR20150089838A (en) * | 2014-01-28 | 2015-08-05 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device having landing pad |
-
2006
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