KR20090022618A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 스토리지 노드 콘택(storage node contact)을 구비하는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technology, and more particularly, to a semiconductor device having a storage node contact and a method of manufacturing the same.
반도체 메모리 소자, 예를 들어, DRAM의 제조 공정에 있어서, 셀 영역에 형성되는 스토리지 노드 콘택은 스토리지 노드와 기판 활성영역을 연결시켜 DRAM 소자의 전기적 동작을 가능하게 한다.In the manufacturing process of a semiconductor memory device, for example, a DRAM, a storage node contact formed in a cell region connects the storage node and the substrate active region to enable electrical operation of the DRAM device.
도1a는 종래 기술에 따른 스토리지 노드 콘택 형성이 완료된 반도체 소자를 나타내는 평면도이고, 도1b는 도1a의 A-A´ 단면도이다. 이하, 도1a 및 도1b를 참조하여 종래 기술에 따른 스토리지 노드 콘택 형성 방법을 설명하기로 한다.FIG. 1A is a plan view illustrating a semiconductor device in which a storage node contact is formed according to the prior art, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1A. Hereinafter, a storage node contact forming method according to the prior art will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.
우선, 반도체 기판에 활성영역(10)을 한정하는 소자분리막(11)을 형성한 후, 이 소자분리막(11)을 포함하는 반도체 기판 상에 활성영역(10)을 가로지르면서 활 성영역(10)의 단축 방향으로 연장되는 복수개의 게이트 패턴(12)을 형성한다.First, after forming the
이어서, 게이트 패턴(12)을 포함하는 결과물의 전체 구조 상에 제1 층간 절연막(13)을 형성한 후, 게이트 패턴(12) 사이의 제1 층간 절연막(13)을 선택적으로 식각하여 형성되는 개구부에 도전물질을 매립함으로써 랜딩 플러그 콘택(landing plug contact, 14)을 형성한다.Next, an opening formed by selectively etching the first
이어서, 랜딩 플러그 콘택(14)을 포함하는 결과물의 전체 구조 상에 제2 층간 절연막(15)을 형성한다. Next, a second
이어서, 제2 층간 절연막(15)을 선택적으로 식각하여 비트라인 콘택(16)을 형성한 후, 제2 층간 절연막(15) 상에 비트라인 콘택(16)과 연결되면서 활성영역(10)의 장축 방향으로 연장되는 복수개의 비트라인(17)을 형성한다. 비트라인(17)은 비트라인 도전막(17a) 및 비트라인 하드마스크(17b)의 적층 구조와 이 적층 구조의 양측벽에 형성되는 비트라인 스페이서(17c)를 포함한다.Subsequently, after forming the
이어서, 비트라인(17)을 포함하는 결과물의 전체 구조 상에 제3 층간 절연막(18)을 형성한다.Subsequently, a third interlayer
이어서, 제3 층간 절연막(18) 및 제2 층간 절연막(15)을 선택적으로 식각하여 랜딩 플러그 콘택(14)을 노출시키는 개구부를 형성하고, 이 개구부에 도전물질을 매립함으로써 스토리지 노드 콘택(19)을 형성한다.Subsequently, the third
그러나, 최근 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 비트라인 사이의 간격이 감소하고 그에 따라 비트라인 사이의 스토리지 노드 콘택의 폭이 감소하고 있다. 이는 비트라인의 캐패시턴스가 증가되는 문제점 및 스토리지 노드 콘택의 저항 이 증가되는 문제점을 초래하여 누설 전류와 같은 소자 특성 저하의 원인이 된다.However, as the degree of integration of semiconductor devices has increased recently, the spacing between bit lines has decreased, and thus the width of storage node contacts between bit lines has decreased. This results in an increase in the capacitance of the bit line and an increase in the resistance of the storage node contact, which causes degradation of device characteristics such as leakage current.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 비트라인의 상부 폭을 감소시키고 그에 따라 스토리지 노드 콘택의 상부 폭을 증가시킴으로써, 비트라인의 캐패시턴스 및 스토리지 노드 콘택의 저항을 감소시켜 소자의 특성을 개선할 수 있는 반도체 소자 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, by reducing the upper width of the bit line and thus increasing the upper width of the storage node contact, thereby reducing the capacitance of the bit line and the resistance of the storage node contact. SUMMARY A semiconductor device capable of improving device characteristics and a method of manufacturing the same are provided.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 반도체 소자는, 기판; 상기 기판상의 랜딩 플러그 콘택을 구비하는 제1 층간 절연막; 상기 제1 층간 절연막 상의 제2 층간 절연막; 상기 제2 층간 절연막 상에 형성되고 상부가 하부에 비하여 작은 폭을 갖는 비트라인; 상기 비트라인을 덮는 제3 층간 절연막; 및 상기 비트라인 사이의 상기 제3 층간 절연막 및 상기 제2 층간 절연막을 관통하여 상기 랜딩 플러그 콘택과 연결되고 상부가 하부에 비하여 큰 폭을 갖는 스토리지 노드 콘택을 포함한다.The semiconductor element of this invention for solving the said subject is a board | substrate; A first interlayer insulating film having a landing plug contact on the substrate; A second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film; A bit line formed on the second interlayer insulating layer and having an upper portion having a smaller width than the lower portion; A third interlayer insulating layer covering the bit line; And a storage node contact connected to the landing plug contact through the third interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer between the bit lines and having an upper portion having a larger width than the lower portion.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 제조 방법은, 기판 상에 랜딩 플러그 콘택을 구비하는 제1 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 층간 절연막 상에 제2 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 제2 층간 절연막 상에 비트라인 도전막 및 비트라인 하드마스크를 형성하는 단계; 상기 비트라인 하드마스크 및 상기 비트라인 도전막 일부를 선택적으로 식각하여 제1 폭을 갖는 비트라인 하드마스크 패턴 및 상부 비트라인 도전막 패턴을 형성하는 단계; 상기 비트라 인 도전막 나머지를 선택적으로 식각하여 상기 상부 비트라인 도전막 패턴의 하부에 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 갖는 하부 비트라인 도전막 패턴을 형성하는 단계; 상기 하부 비트라인 도전막 패턴, 상기 상부 비트라인 도전막 패턴 및 상기 비트라인 하드마스크 패턴의 양측벽에 비트라인 스페이서를 형성하는 단계; 결과물의 전체 구조 상에 제3 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 제3 층간 절연막 및 상기 제2 층간 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 랜딩 플러그 콘택을 노출시키는 개구부를 형성하는 단계; 및 상기 개구부에 도전물질을 매립하여 상부가 하부에 비하여 큰 폭을 갖는 스토리지 노드 콘택을 형성하는 단계를 포함한다.In addition, a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention for solving the above problems, forming a first interlayer insulating film having a landing plug contact on the substrate; Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film; Forming a bit line conductive layer and a bit line hard mask on the second interlayer insulating layer; Selectively etching the bit line hard mask and a portion of the bit line conductive layer to form a bit line hard mask pattern and an upper bit line conductive layer pattern having a first width; Selectively etching the remaining bit line conductive layer to form a lower bit line conductive layer pattern having a second width greater than the first width under the upper bit line conductive layer pattern; Forming bit line spacers on both sidewalls of the lower bit line conductive layer pattern, the upper bit line conductive layer pattern, and the bit line hard mask pattern; Forming a third interlayer insulating film on the entire structure of the resultant product; Selectively etching the third interlayer insulating film and the second interlayer insulating film to form openings exposing the landing plug contacts; And filling a conductive material in the opening to form a storage node contact having a larger width at an upper portion thereof than a lower portion thereof.
상술한 본 발명에 의한 반도체 소자 및 그 제조 방법은, 비트라인의 상부 폭을 감소시키고 그에 따라 스토리지 노드 콘택의 상부 폭을 증가시킴으로써, 비트라인의 캐패시턴스 및 스토리지 노드 콘택의 저항을 감소시켜 소자의 특성을 개선할 수 있다.The above-described semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention reduce the capacitance of the bit line and the resistance of the storage node contact by reducing the upper width of the bit line and thus increasing the upper width of the storage node contact. Can be improved.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도2a 내지 도2g는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설 명하기 위한 공정 단면도이다. 특히, 본 도면은 도1a의 A-A´ 방향에 따른 단면도이다.2A through 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention. In particular, this figure is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1A.
도2a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판에 활성영역(20)을 한정하는 소자분리막(21)을 형성한 후, 이 소자분리막(21)을 포함하는 반도체 기판 상에 활성영역(20)을 가로지르면서 활성영역(20)의 단축 방향으로 연장되는 복수개의 게이트 패턴(미도시됨)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, after forming the
이어서, 게이트 패턴을 포함하는 결과물의 전체 구조 상에 제1 층간 절연막(22)을 형성한 후, 게이트 패턴 사이의 제1 층간 절연막(22)을 선택적으로 식각하여 형성되는 개구부에 도전물질을 매립함으로써 랜딩 플러그 콘택(23)을 형성한다.Subsequently, after the first
이어서, 랜딩 플러그 콘택(23)을 포함하는 결과물의 전체 구조 상에 제2 층간 절연막(24)을 형성한 후, 제2 층간 절연막(24)을 선택적으로 식각하여 비트라인 콘택(미도시됨)을 형성한다.Subsequently, after forming the second
이어서, 비트라인 콘택을 포함하는 제2 층간 절연막(24) 상에 비트라인 도전막(25) 및 비트라인 하드마스크(26)를 순차적으로 형성한다. 이때, 비트라인 도전막(25)은 Ti, TiN 또는 W 중에서 선택되는 하나의 단일막 또는 두개 이상의 다층막으로 이루어질 수 있다.Subsequently, the bit line
도2b에 도시된 바와 같이, 후속 비트라인 패터닝을 위한 비트라인 마스크와 중첩되면서 그보다 더 작은 폭을 갖는 마스크 패턴(미도시됨)을 이용하여 비트라인 하드마스크(26)를 식각함으로써, 제1 폭(w1)을 갖는 비트라인 하드마스크 패 턴(26a)을 형성한다.As shown in FIG. 2B, the first width is etched by etching the
이어서, 비트라인 하드마스크 패턴(26a)을 식각 베리어로 비트라인 도전막(25)의 일부(예를 들어, 비트라인 도전막(25)의 절반 정도)를 식각한다. 그 결과, 비트라인 도전막(25)은 그 상부에 제1 폭(w1)을 갖는 상부 비트라인 도전막 패턴(25a)을 포함하게 된다.Subsequently, a portion of the bit line conductive layer 25 (for example, about half of the bit line conductive layer 25) is etched using the bit line
도2c에 도시된 바와 같이, 종래의 비트라인 마스크를 이용하여 잔류하는 비트라인 도전막(25)을 식각한다. 그 결과, 상부 비트라인 도전막 패턴(25a)의 하부에 연결되면서 제1 폭(w1)보다 큰 제2 폭(w2)을 갖는 하부 비트라인 도전막 패턴(25b)이 형성된다.As shown in FIG. 2C, the remaining bit line
도2d에 도시된 바와 같이, 결과물의 전면에 스페이서용 절연막을 형성한 후, 스페이서 식각을 수행하여 하부 비트라인 도전막 패턴(25b), 상부 비트라인 도전막 패턴(25a) 및 비트라인 하드마스크 패턴(26a)의 양측벽에 그 프로파일을 따라 비트라인 스페이서(27)를 형성한다. 이때, 후속 스토리지 노드 콘택 형성을 위한 식각시 공정 마진 확보를 위하여 본 도면에서와 같이 비트라인 스페이서(27)를 비트라인 하드마스크 패턴(26a) 상부에 잔류하게 할 수 있다. As shown in FIG. 2D, after forming an insulating film for a spacer on the entire surface of the resultant, spacer etching is performed to form a lower bit line
결과적으로, 제2 층간 절연막(24) 상에는 하부 비트라인 도전막 패턴(25b), 상부 비트라인 도전막 패턴(25a) 및 비트라인 하드마스크 패턴(26a)의 적층 구조 및 그 양측벽의 비트라인 스페이서(27)를 포함하는 비트라인(200)이 형성된다. 이 비트라인(200)은 비트라인 콘택과 연결되면서 활성영역(20)의 장축방향으로 연장된다. 여기서, 하부 비트라인 도전막 패턴(25b)의 제2 폭(w2)이 상부 비트라인 도전 막 패턴(25a) 및 비트라인 하드마스크 패턴(26a)의 제1 폭(w1)에 비하여 크기 때문에, 비트라인 스페이서(27)도 그 프로파일을 따라 형성되어 비트라인(200)의 상부 폭이 하부 폭에 비하여 감소하게 된다.As a result, the stacked structure of the lower bit line
도2e에 도시된 바와 같이, 비트라인(200)을 포함하는 결과물의 전체 구조 상에 제3 층간 절연막(28)을 형성한 후, 제3 층간 절연막(28) 상에 스토리지 노드 콘택 예정 영역을 노출시키는 마스크 패턴(29)을 형성한다. 이때, 비트라인(200)의 상부 폭이 감소하여 상대적으로 스토리지 노드 콘택 예정 영역의 폭이 증가하기 때문에, 마스크 패턴(29)도 그에 대응하여 폭이 증가한 스토리지 노드 콘택 예정 영역을 노출시키도록 형성한다.As shown in FIG. 2E, after forming the third
도2f에 도시된 바와 같이, 마스크 패턴(29)을 식각 베리어로 제3 층간 절연막(28) 및 제2 층간 절연막(24)을 식각하여 랜딩 플러그 콘택(23)을 노출시키는 개구부(30)를 형성한다. 이때, 비트라인(200)은 자신의 상부 및 측벽에 형성되는 비트라인 하드마스크 패턴(26a) 및 비트라인 스페이서(27)에 의하여 보호될 수 있다. 또한, 비트라인 스페이서(27)는 하부에 비해 상부 폭이 작은 비트라인 도전막 패턴(25a, 25b)의 측벽 프로파일을 따라 형성되기 때문에, 개구부(30)의 상부는 하부에 비해 큰 폭을 갖게 된다.As shown in FIG. 2F, the third
도2g에 도시된 바와 같이, 개구부(30)에 도전물질을 매립함으로써 스토리지 노드 콘택(31)을 형성한다. 그 결과, 스토리지 노드 콘택(31)의 상부도 하부에 비해 큰 폭을 갖게 된다.As shown in FIG. 2G, the
이와 같이, 상부가 하부에 비하여 작은 폭을 갖는 비트라인을 형성함으로써, 비트라인 사이의 간격, 좀더 정확하게는, 비트라인의 상부 사이의 간격을 증가시켜 비트라인 캐패시턴스를 감소시킬 수 있다. 아울러, 이러한 비트라인 사이에 형성되는 스토리지 노드 콘택은 그 상부가 하부에 비하여 큰 폭을 갖기 때문에 스토리지 노드 콘택의 저항을 감소시킬 수 있다. As such, by forming a bitline having a smaller width at the top than a lower portion, it is possible to reduce the bitline capacitance by increasing the spacing between the bitlines, more precisely, the spacing between the upper portions of the bitlines. In addition, since the upper portion of the storage node contacts formed between the bit lines is larger than the lower portion, the resistance of the storage node contacts can be reduced.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been specifically recorded in accordance with the above-described preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도1a는 종래 기술에 따른 스토리지 노드 콘택 형성이 완료된 반도체 소자를 나타내는 평면도이고, 도1b는 도1a의 A-A´ 단면도.1A is a plan view illustrating a semiconductor device in which a storage node contact is formed according to the prior art, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1A.
도2a 내지 도2g는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
20 : 활성영역 21 : 소자분리막20: active region 21: device isolation film
22 : 제1 층간 절연막 23 : 랜딩 플러그 콘택22: first interlayer insulating film 23: landing plug contact
24 : 제2 층간 절연막 25 : 비트라인 도전막24: second interlayer insulating film 25: bit line conductive film
26 : 비트라인 하드마스크 27 : 비트라인 스페이서26: bit line hard mask 27: bit line spacer
28 : 제3 층간 절연막 29 : 마스크 패턴28: third interlayer insulating film 29: mask pattern
30 : 개구부 31 : 스토리지 노드 콘택30: opening 31: storage node contact
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KR1020070088145A KR20090022618A (en) | 2007-08-31 | 2007-08-31 | Method for manufacturing semiconductor device |
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KR20090022618A true KR20090022618A (en) | 2009-03-04 |
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KR (1) | KR20090022618A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9362289B2 (en) | 2014-01-28 | 2016-06-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device including landing pad |
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2007
- 2007-08-31 KR KR1020070088145A patent/KR20090022618A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9362289B2 (en) | 2014-01-28 | 2016-06-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device including landing pad |
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