KR20090007971A - Semiconductor device and fabrication method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스토리지 노드 콘택과 커패시터의 접촉시 발생할 수 있는 미스 얼라인먼트에 대한 콘택 마진을 확보한 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device having a contact margin for misalignment that may occur when a storage node contact is in contact with a capacitor, and a method of manufacturing the same.
반도체 소자들 중 하나인 DRAM은 트렌지스터와 커패시터를 포함하는 셀들로 구성된다. 이러한 반도체 소자는 소형화, 박형화 경향과 함께, 고집적화가 요구되면서 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급속하게 감소되고, 이에 따라 셀 단면적이 감소되었다. 따라서, 커패시터와 트랜지스터의 일부를 연결시키는 스토리지 노드 콘택의 단면적이 줄어들게 되고, 스토리지 노드 콘택과 커패시터 사이의 미스 얼라인먼트가 발생할 수 있는 가능성이 높아지게 되었다. 미스 얼라인먼트는 콘택 저항을 증가시킴으로써 반도체 소자의 특성을 열화시킬 수 있다.One of the semiconductor devices, DRAM, is composed of cells including a transistor and a capacitor. Such semiconductor devices have a trend toward miniaturization and thinning, and as a result, high integration is required, design rules of semiconductor devices are rapidly reduced, and thus cell cross-sectional area is reduced. Therefore, the cross-sectional area of the storage node contact connecting the capacitor and the portion of the transistor is reduced, and the possibility of misalignment between the storage node contact and the capacitor is increased. Miss alignment can deteriorate the characteristics of the semiconductor device by increasing the contact resistance.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스토리지 콘택과 커패시터의 접촉시 발생할 수 있는 미스 얼라인먼트에 대한 콘택 마진을 확보한 반도체 소자를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a contact margin for misalignment that may occur when a storage contact is in contact with a capacitor.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 스토리지 콘택과 커패시터의 접촉시 발생할 수 있는 미스 얼라인먼트에 대한 콘택 마진을 확보한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a contact margin for misalignment that may occur when a storage contact is in contact with a capacitor.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자는 활성 영역 및 비활성 영역을 포함하며, 상기 활성 영역에 트랜지스터가 구비되어 있는 기판과, 상기 기판 상에 위치하며, 상기 트랜지스터의 소스/드레인 영역과 연결된 제1 스토리지 노드 콘택을 포함하는 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 위치하는 제2 절연층으로서, 상기 제1 스토리지 노드 콘택 상에 위치하고, 상기 제1 스토리지 노드 콘택보다 폭이 넓고, 상기 트랜지스터의 게이트와 오버랩되도록 형성된 제2 스토리지 노드 콘택을 포함하는 제2 절연층과, 상기 제2 스토리지 노드 콘택 상에 위치한 커패시터를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a semiconductor device includes an active region and an inactive region, and includes a substrate including a transistor in the active region, a substrate located on the substrate, and a source of the transistor. A first insulating layer including a first storage node contact connected to a second / drain region, and a second insulating layer disposed on the first insulating layer, the first insulating layer contact being located on the first storage node contact, and the first storage node contact And a second insulating layer that is wider and includes a second storage node contact formed to overlap the gate of the transistor, and a capacitor located on the second storage node contact.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 활성 영역 및 비활성 영역을 포함하는 기판에 트랜지스터를 형성하고, 상기 기판 상에 제1 절연층을 형성하고, 상기 제1 절연층 상에 비트 라인을 포함하는 제2 절연층을 형성하고, 상기 제2 절연층 상에 콘택 마스크 패턴을 형성하고, 상기 제2 절연층 내에 배리어층을 형성하고, 상기 콘택 마스크 패턴을 이용한 제1 식각 공정을 수행하여 제2 절연층에 콘택 홀을 형성하고, 제2 식각 공정을 수행함으로써, 상기 콘택 홀의 폭을 확장하여 제2 스토리지 노드 콘택 홀을 형성하고, 상기 콘택 마스크 패턴을 이용하여 제1 절연층에 제1 스토리지 노드 콘택 홀을 형성하고, 상기 제1 및 제2 스토리지 노드 콘택 홀에 도전성 물질을 매립하여, 제1 및 제2 스토리지 노드 콘택을 형성하는 것을 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method of manufacturing a semiconductor device includes forming a transistor on a substrate including an active region and an inactive region, forming a first insulating layer on the substrate, A second insulating layer including a bit line is formed on a first insulating layer, a contact mask pattern is formed on the second insulating layer, a barrier layer is formed in the second insulating layer, and the contact mask pattern is used. By performing a first etching process to form a contact hole in the second insulating layer, by performing a second etching process, the width of the contact hole is formed to form a second storage node contact hole, by using the contact mask pattern A first storage node contact hole is formed in the first insulating layer, and a conductive material is filled in the first and second storage node contact holes, so that the first and second storage node contacts are formed. It includes forming.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
상기한 바와 같은 반도체 소자는 스토리지 노드 콘택의 폭을 넓힘으로써, 스토리지 노드 콘택 상에 위치하는 커패시터의 미스 얼라인의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 반도체 소자의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.The semiconductor device as described above can suppress the occurrence of misalignment of the capacitor located on the storage node contact by widening the width of the storage node contact. Therefore, deterioration of the characteristics of the semiconductor element can be prevented.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발 명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, these elements, components and / or sections are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component or section from another element, component or section. Therefore, the first device, the first component, or the first section mentioned below may be a second device, a second component, or a second section within the technical spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 평면도이다.Hereinafter, a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 is a plan view illustrating a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
먼저, 도 1을 참조하면, 활성 영역(120)과 비활성 영역을 포함하는 반도체 기판 상에, 활성 영역(120)에 대하여 비스듬하게 워드 라인(230a, 230b) 및 이에 교차하는 비트 라인(310)이 형성되어 있다. 워드 라인(230a, 230b)과 동일한 방향으로 형성된 스토리지 노드 콘택(471)은 워드 라인(230a, 230b)과 오버랩되어 있다. 이러한 스토리지 노드 콘택(471)은 비트 라인(310)에 의해 분리되어 있다. 이웃하는 스토리지 노드 콘택(471) 사이에 반도체 기판(100)의 비활성 영역과 완전히 오버랩되도록 형성되어 있는 배리어층(431)이 형성되어 있다. 여기서, 커패시터(미도시)는 반도체 기판(100)의 소스/드레인 영역과 연결된 콘택과 접촉하게 됨으로, 커패시터가 접촉되는 부분(500)은 활성 영역(120)과 오버랩되는 스토리지 노드 콘택(471)에 형성될 수 있다.First, referring to FIG. 1,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도이다. 도 2에서, A는 도 1의 a-a'을 따라 절단한 단면도이고, B는 도 1의 b-b'을 따라 절단한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, A is a cross-sectional view taken along the line a-a 'of FIG. 1, and B is a cross-sectional view taken along the line b-b' of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 반도체 기판(100)에는 트랜지스터가 형성되어 있다. 도면에서는 트랜지스터로서 리세스 채널 트랜지스터가 예시되어 있다. 구체적으로, 반도체 기판(100)은 STI(Shallow Trench Isolation; STO) 또는 FOX(Field OXide; FOX)등으로 반도체 기판(100) 내에 형성된 소자 분리막(110)에 의해 활성 영역과 비활성 영역으로 분리되고, 리세스 채널(210)이 형성되어 있다. 리세스 채널(210) 은 활성 영역과 비스듬하게 형성되어 있으므로, 반도체 기판(100)에는 리세스 채널(210)이 활성 영역뿐만 아니라, 도 2의 B에 도시된 것처럼 일부는 비활성 영역에 형성될 수도 있다. 리세스 채널(210) 상에는 게이트 절연막(220)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(220)은 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 산질화막(SiON) 등의 물질일 수 있다. 게이트 절연막(220) 상에는 리세스 채널(210)을 매립함과 동시에, 리세스 채널 상부로 돌출된 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)는 폴리 실리콘(232) 및 게이트 금속(234)의 적층막을 포함할 수 있다. 돌출된 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)의 양 측벽에는 스페이서(240)가 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)의 양 옆의 활성 영역에는 불순물이 주입된 소스/드레인 영역(250, 260)이 구비된다. 소스/드레인 영역(250, 260)은 예를 들어, 반도체 기판(100)이 P형 반도체 기판인 경우, N형 불순물이 이온 주입되어 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, a transistor is formed in the
반도체 기판(100) 상부에는 트랜지스터를 덮으면서, 제1 스토리지 노드 콘택(460) 및 비트 라인 콘택(281)이 구비된 제1 절연층(270)이 형성되어 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)를 덮으면서, 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)의 외측에 각각 인접하여 형성된 한 쌍의 제1 스토리지 노드 콘택(460)들을 구비하는 제1 절연층(270)이 형성되어 있다. 여기서, 제1 절연층(270)은 산화막일 수 있다. A
제1 절연층(270) 상부에는 비트 라인(310), 제2 스토리지 노드 콘택(470) 및 배리어층(431)이 구비된 제2 절연층(330)이 형성되어 있다. 여기서, 제2 절연 층(330)은 제1 절연층(270) 같은 물질로서 산화막일 수 있다.A second
비트 라인(310)은 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)와 교차하는 방향으로 형성되어 있으며, 제1 절연층(270) 내에 구비된 비트 라인 콘택(281)과 연결되어 있다. 비트 라인(310)은 도전층(312) 및 마스크층(314)을 포함하며, 비트 라인(310)의 측벽에는 비트 라인 스페이서가 형성되어 있다. 비트 라인의 구조는 이에 한정되지 않으며, 마스크층 상에 폴리 실리콘층이 더 형성될 수 있다.The
제2 스토리지 노드 콘택(470)은 비트 라인(310) 사이에 형성되어 있으며, 비트 라인(310) 및 비트 라인 스페이서에 의해서 분리되어 있다. 또한, 한 쌍의 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)의 외측에 인접하여 형성된 한 쌍의 제1 스토리지 노드 콘택(460)의 상부에 각각 형성되어 있다. 따라서, 한 쌍의 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 한 쌍의 제1 스토리지 노드 콘택(460)과 연결되어 있다. 여기서, 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 제1 스토리지 노드 콘택(460)보다 폭이 넓다. 구체적으로, 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 제1 스토리지 노드 콘택(460)보다 제1 및 제2 게이트(230a, 230b) 방향으로의 폭이 넓다. 다시 말하면, 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 제1 스토리지 노드 콘택(460)보다 배리어층(431)의 반대 방향으로의 폭이 넓을 수 있다. 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)를 중심으로 인접한 한 쌍의 제2 스토리지 노드 콘택(470)의 단면은 대칭일 수 있다. 이러한 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)의 적어도 일부와 오버랩될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 도전성 물질일 수 있으며, 예를 들어, 폴리 실리콘일 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으 나, 폭이 넓은 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 상부에 형성되는 커패시터와의 접촉시, 커패시터와의 미스 얼라인먼트에 대한 마진을 확보할 수 있다. 이에 따라, 콘택 저항을 낮출 수 있으며, 반도체 소자의 특성이 열화되는 것을 억제할 수 있다.The second storage node contacts 470 are formed between the
또한, 제2 절연층(330)에 구비된 배리어층(431)은 이웃하는 제2 스토리지 노드 콘택(470) 사이에 반도체 기판(100)의 비활성 영역과 완전히 오버랩되도록 형성되어 있다. 다시 말하면, 한 쌍의 제2 스토리지 노드 콘택(470)과 다른 한 쌍의 제2 스토리지 노드 콘택(470) 사이에 형성되어 있다. 배리어층(431)은 제2 절연층(330)보다 식각 선택비가 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 질화물일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the
이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 3 내지 도 10은 반도체 소자의 제조 방법을 순차적으로 설명하기 위한 단면도들이다. 각 도면들에서, A는 도 1의 a-a'을 따라 절단한 단면도이고, B는 도 1의 b-b'을 따라 절단한 단면도이다. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 10. 3 through 10 are cross-sectional views for sequentially describing a method of manufacturing a semiconductor device. In each of the drawings, A is a cross-sectional view taken along the line a-a 'of FIG. 1, and B is a cross-sectional view taken along the line b-b' of FIG.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(100)에 트랜지스터를 형성하고, 트랜지스터를 덮고 비트 라인 콘택(281)을 구비하는 제1 절연층(270)을 형성한다.First, as illustrated in FIG. 3, a transistor is formed in the
구체적으로, STI(Shallow Trench Isolation; STI) 또는 FOX(Field OXide; FOX) 등의 소자 분리막(102)에 의해 활성 영역과 비활성 영역이 구분된 반도체 기판(100) 상에 게이트(230a, 230b)들을 형성한다. 게이트(230a, 230b)는 반도체 기판(100) 내에 리세스 채널(210) 및 게이트 절연막(220)을 형성한 후, 폴리 실리 콘(232) 및 게이트 금속(234)을 차례로 적층하여 형성한다. 게이트(230a, 230b)의 양 측벽에는 스페이서(240)가 형성될 수 있다. 이 때, 게이트(230a, 230b)는 활성 영역에 대하여 비스듬하게 형성될 수 있다.Specifically,
따라서, 반도체 기판(100)에 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)가 활성 영역뿐만 아니라, 비활성 영역에 형성될 수도 있다. 게이트(230a, 230b) 사이의 반도체 기판(100)내로 불순물 이온을 주입하여 소스/드레인 영역(250, 260)을 형성한다. 그 결과, 게이트(230a, 230b) 및 소스/드레인 영역(250, 260)을 포함하는 리세스 채널 트랜지스터들이 형성된다. 여기서, 리세스 채널 트랜지스터를 형성하는 예를 들었으나, 트랜지스터의 구조는 이에 한정되지 않는다.Therefore, the first and
그런 다음, 트랜지스터들이 형성된 반도체 기판(100) 상에 제1 절연층(270)을 형성한다. 이 때, 제1 절연층(270)으로는 예를 들어, BSG(Borosilicate Glass), PSG(PhosphoSilicate Glass), BPSG(BoroPhosphoSilicate Glass), USG(Undoped Silicate Glass), TEOS(TetraEthlyOrthoSilicate Glass), 또는 HDP-CVD(High Density Plasma-CVD) 등과 같은 산화물을 이용하여 형성할 수 있다.Then, the first insulating
그런 다음, 제1 및 제2 게이트(230a, 230b) 사이의 소스 영역을 노출시키는 식각 마스크를 이용하여 비트 라인 콘택 홀(280)을 형성하고, 비트 라인 콘택 홀(280) 내부에 도전성 물질을 채워 넣는다. 이어서, 화학 기계적 연마(CMP) 또는 에치백(etch-back)하여 비트 라인 콘택(281)을 형성한다.Then, the bit
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(270) 상에 비트 라인(310)이 구비된 제2 절연층(330)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4, the second insulating
구체적으로, 제1 절연층(270) 상에 도전막 및 마스크막을 적층하여 형성하고, 선택적으로 식각하여 도전층(312) 및 마스크층(314)이 적층된 비트 라인(310)을 비트 라인 콘택(281) 상부에 형성한다. 이 때, 비트 라인(310)은 게이트, 즉 워드 라인 상에 교차하여 형성될 수 있다. 도전층(312)의 물질로는 W, Ti 또는 TiN이거나 이들의 조합 물질을 들 수 있고, 마스크층(314)은 질화물일 수 있다. 여기서, 비트 라인(310)의 구조는 이에 한정되지 않으며, 다층의 도전층이 형성될 수 있으며, 마스크층 상부에는 폴리 실리콘층이 더 형성될 수 있다.In detail, the
이 후, 제1 절연층(270) 및 비트 라인(310) 상에 질화물을 증착하고, 이를 식각하여 비트 라인(310)의 양 측벽에 비트 라인 스페이서을 형성한다.Thereafter, nitride is deposited on the first insulating
이어서, 이와 같은 결과물의 상부에 제1 절연층(270)과 동일한 물질, 즉 산화물을 증착한 후, 화학 기계적 연마(CMP) 또는 에치백(etch-back)하여 제2 절연층(330)을 형성한다.Subsequently, after depositing the same material as the first insulating
이어서, 제2 절연층(330) 내에 배리어층(431)을 형성하고, 제2 절연층(330) 상에 콘택 마스크 패턴(400)를 형성한다.Subsequently, a
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 절연층(330) 상에 콘택 마스크 패턴(400)을 형성한다. 콘택 마스크 패턴(400)은 게이트(230a, 230b)를 따라 제2 절연층(330) 상에 라인으로 형성되되, 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)와 완전히 오버랩되는 폭으로 형성될 수 있다. 이러한 콘택 마스크 패턴(400)은 비트 라인(310)과 교차되어 형성될 수 있다. 콘택 마스크 패턴(400)의 물질로는 폴리 실리콘일 수 있다. First, as shown in FIG. 5, the
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 콘택 마스크 패턴(400)의 양 측벽에 콘택 마스크 스페이서(410)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 6,
구체적으로, 도 5의 결과물 상에 절연 물질을 증착하고, 콘택 마스크 패턴(400)이 노출되도록 평탄화하여 제3 절연층을 형성한다. 제3 절연층은 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 이 후, 한 쌍의 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)와 다른 한 쌍의 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)가 분리되는 영역 상의 제1 절연층(270)을 노출시키기 위한 분리 식각 마스크를 제3 절연층 상부에 형성한 후, 제3 절연층을 식각한다. 여기서, 제3 절연층을 식각함으로써, 제2 절연층 상의 콘택 마스크 패턴(400)의 양 측벽에 콘택 마스크 스페이서(410)를 형성한다. Specifically, an insulating material is deposited on the resultant of FIG. 5 and planarized to expose the
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 절연층(330) 내에 배리어층(431)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7, a
구체적으로, 제3 절연층 상부에 형성된 분리 식각 마스크을 이용하여 노출된 제2 절연층(330)을 식각함으로써, 한 쌍의 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)와 다른 한 쌍의 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)가 분리되는 영역의 상부에 베리어 홀(430)을 형성한다. 그런 다음, 결과물 상에 절연 물질을 증착하여, 베리어 홀(430) 내부에 절연 물질을 채워 넣는다. 이 후, 콘택 마스크 패턴(400)을 식각 마스크로하여 제3 절연층의 절연 물질을 식각한다. 이 때, 콘택 마스크 스페이서(410)도 함께 식각된다. 따라서, 콘택 마스크 패턴(400)은 제3 절연층 및 콘택 마스크 스페이서(410)보다 식각 선택비가 높은 물질로 이루어질 수 있다. 결과적으로, 제2 절연층(330) 내에 즉, 이웃하는 스토리지 노드 콘택(471) 사이에 반도체 기판(100)의 비활성 영역과 완전히 오버랩되도록 배리어층(431)이 형성된다. 따라서, 배리어층(431)은 제2 절연층(330)보다 식각 선택비가 높은 물질로 형성될 수 있다. 배리어층(431)은 예를 들어, 실리콘 질화물로 형성될 수 있다. Specifically, by etching the exposed second insulating
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 차 식각하여 제2 절연층(330) 내에 콘택 홀(440)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 8, the first hole is etched to form a contact hole 440 in the second insulating
구체적으로, 콘택 마스크 패턴(400)에 의해 노출된 제2 절연층(330)을 식각함으로써, 반도체 기판(100)의 드레인 상부에 콘택 홀(440)을 형성한다. 이 때, 제2 절연층(330) 내에 형성된 배리어층(431)은 콘택 마스크 패턴(400)에 의해 노출되어 있지만, 제2 절연층(330)보다 식각 선택비가 높으므로 식각되지 않는다. 또한, 콘택 마스크 패턴(400)에 노출된 비트 라인(310)의 마스크층(314)도 제2 절연층(330)보다 식각 선택비가 높으므로 식각되지 않는다.In detail, the contact hole 440 is formed on the drain of the
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 차 식각하여 제2 절연층(330) 내에 제2 스토리지 노드 콘택 홀(442)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 9, the second storage layer is etched to form a second storage node contact hole 442 in the second insulating
구체적으로, 제2 절연층(330) 내에 형성된 콘택 홀(440)을 확장하여, 제2 스토리지 노드 콘택 홀(442)을 형성한다. 이 때, 콘택 마스크 패턴(400) 및 배리어층(431)을 이용하여 등방성 식각을 진행함으로써, 콘택 홀(440)을 확장한다. 등방성 식각은 LAL 식각액, 희석화된 불산(HF) 또는 이들의 혼합물을 이용하여 습식 식각으로 이루어질 수 있다. 이 때에도, 배리어층(431)은 제2 절연층(330)보다 식각 선택비가 높으므로 식각되지 않는다. 따라서, 콘택 홀(440)의 폭은 배리어층(431) 방향으로는 확장되지 않으며, 배리어층(431)의 반대 방향으로 확장될 수 있다. 결 과적으로, 제2 스토리지 노드 콘택 홀(442)은 배리어층(431)의 반대방향 즉, 제1 및 제2 게이트(230a, 230b) 방향으로 확장되어 형성된다.In detail, the second storage node contact hole 442 is formed by extending the contact hole 440 formed in the second insulating
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(270) 내에 제1 스토리지 노드 콘택 홀(450)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 10, a first storage node contact hole 450 is formed in the first insulating
구체적으로, 콘택 마스크 패턴(400) 및 배리어층(431)에 의해 노출된 제1 절연층(270)을 식각함으로써, 제1 절연층(270) 내에 제1 스토리지 노드 콘택 홀(450)이 형성된다.In detail, the first storage node contact hole 450 is formed in the first insulating
이어서, 제1 및 제2 스토리지 노드 콘택 홀(442, 450)을 매립하여 도 2에 도시된 반도체 소자를 형성할 수 있다.Subsequently, the semiconductor device illustrated in FIG. 2 may be formed by filling the first and second storage node contact holes 442 and 450.
구체적으로, 도 9의 결과물 상에 도전성 물질을 증착함으로써, 제1 및 제2 스토리지 노드 콘택 홀(442, 450)에 도전성 물질을 채워 넣고, 제2 절연층(330)이 노출되도록 화학 기계적 연마(CMP) 또는 에치백(etch-back)하여 제1 및 제2 스토리지 노드 콘택(460, 470)을 형성한다. 이 때, 제1 및 제2 스토리지 노드 콘택 홀(442, 450)을 채우는 도전성 물질로는 폴리 실리콘을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.Specifically, by depositing a conductive material on the resultant of FIG. 9, the conductive material is filled in the first and second storage node contact holes 442 and 450, and the chemical mechanical polishing is performed to expose the second insulating
제1 스토리지 노드 콘택(460)은 반도체 기판(100)의 드레인(250) 영역 상에 형성되며, 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 제1 스토리지 노드 콘택(460) 상에 형성된다. 여기서, 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 제1 스토리지 노드 콘택(460)보다 폭이 넓다. 구체적으로, 제2 스토리지 노드 콘택(470)은 제1 스토리지 노드 콘택(460)보다 제1 및 제2 게이트(230a, 230b) 방향으로 폭이 넓다. 따라서, 제2 스 토리지 노드 콘택(470)의 일부는 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)와 오버랩되어 형성될 수 있으며, 한 쌍의 스토리지 노드 콘택(471)은 제1 및 제2 게이트(230a, 230b)를 중심으로 대칭을 이루며 형성될 수 있다.The first storage node contact 460 is formed on the
이후, 후속 공정에 의해 제2 스토리지 노드 콘택(470) 상에 커패시터를 형성할 수 있다. 이 때, 제2 스토리지 노드 콘택(470)을 제1 스토리지 노드 콘택(460)보다 넓게 형성함으로써, 커패시터와의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 이는 반도체 소자의 고집적화에 따라 발생할 수 있는 미스 얼라인먼트에 대한 마진을 확보할 수 있게 한다. 따라서, 이러한 스토리지 노드 콘택을 포함하는 반도체 소자는 미스 얼라인먼트의 발생을 억제시킴으로써, 반도체 소자의 특성이 열화되는 것을 방지하고, 안정적으로 구동할 수 있다.Thereafter, a capacitor may be formed on the second storage node contact 470 by a subsequent process. In this case, by forming the second storage node contact 470 wider than the first storage node contact 460, the contact area with the capacitor may be increased. This ensures a margin for misalignment that may occur due to the high integration of semiconductor devices. Therefore, the semiconductor device including the storage node contact can prevent the misalignment from occurring, thereby preventing deterioration of the characteristics of the semiconductor device and driving the semiconductor device stably.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 평면도이다.1 is a plan view illustrating a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.3 to 10 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명) (Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
100: 반도체 기판 110: 소자 분리막100: semiconductor substrate 110: device isolation film
230a, 230b: 제1 및 제2 게이트 270: 제1 절연층230a, 230b: first and second gates 270: first insulating layer
310: 비트 라인 330: 제2 절연층310: bit line 330: second insulating layer
400: 콘택 마스크 패턴 431: 배리어층400: contact mask pattern 431: barrier layer
460: 제1 스토리지 노드 콘택 470: 제2 스토리지 노드 콘택460: First storage node contact 470: Second storage node contact
Claims (8)
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