KR20090105152A - Semiconductor memory devices having capacitors and methods of forming the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 특히, 캐패시터를 포함하는 반도체 기억 소자 및 그 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체 기억 소자들은 다양한 종류의 데이터 저장 요소들을 포함할 수 있다. 예컨대, 전기적으로 격리된 플로팅 게이트 내에 논리 데이터를 저장하는 반도체 기억 소자들이 있다. 플로팅 게이트내에 저장된 전하의 량에 따라, 플로팅 게이트형 반도체 기억 소자의 단위 셀의 문턱전압이 달라질 수 있다. 플로팅 게이트형 반도체 기억 소자는 이러한 단위 셀의 문턱전압 차이를 이용하여 논리 데이터를 저장 및/또는 판독할 수 있다.Semiconductor memory devices may include various kinds of data storage elements. For example, there are semiconductor memory devices that store logic data in electrically isolated floating gates. Depending on the amount of charge stored in the floating gate, the threshold voltage of the unit cell of the floating gate type semiconductor memory device may vary. The floating gate type semiconductor memory device may store and / or read logic data by using the threshold voltage difference of the unit cell.
다른 예로서, 일 반도체 기억 소자들은 캐패시터내에 논리 데이터를 저장할 수 있다. 캐패시터내에 저장된 전하량에 따라 비트라인의 전압이 변화될 수 있다. 일반적으로, 캐패시터는 스토리지 노드, 유전막 및 플레이트 전극을 포함할 수 있다. 통상적으로, 디램 소자의 블록(block) 단위의 셀들은 하나의 플레이트 전극을 공유한다.As another example, one semiconductor memory device may store logical data in a capacitor. The voltage of the bit line may change depending on the amount of charge stored in the capacitor. In general, the capacitor may include a storage node, a dielectric layer, and a plate electrode. Typically, the cells in a block unit of the DRAM device share one plate electrode.
반도체 산업이 고도로 발전함에 따라 반도체 기억 소자에 대한 고집적화, 저소비전력화 및 고속화등에 대한 요구가 점점 증가되고 있다. 하지만, 단순히 반도체 기억 소자를 스케일링 다운(scaling down)시키는 경우에 다양한 문제점들이 발생될 수 있다. 예컨대, 동작전압이 감소됨에 따라 반도체 기억 소자의 센싱 마진이 감소될 수 있다. 이로 인하여, 반도체 소자의 신뢰성 저하 동작 속도 저하등의 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 디램 소자의 경우에 블록 단위 셀들이 하나의 플레이트 전극을 공유함으로써, 플레이트 전극에 공급되는 동작 전압에 의하여, 소비전력의 증가, 다른 반도체 요소(예컨대, 비트라인등)의 간섭 현상, 신호 딜레이(signal delay)등의 문제점들이 발생될 수 있다.As the semiconductor industry is highly developed, demands for high integration, low power consumption, and high speed of semiconductor memory devices are increasing. However, various problems may arise in the case of simply scaling down the semiconductor memory device. For example, as the operating voltage is decreased, the sensing margin of the semiconductor memory device may be reduced. As a result, problems such as lowering the reliability of the semiconductor device and lowering the operation speed may occur. In addition, in the case of DRAM devices, the unit cells of the block share one plate electrode, thereby increasing power consumption, interference of other semiconductor elements (eg, bit lines, etc.), and signal delay by an operating voltage supplied to the plate electrode. Problems such as (signal delay) may occur.
본 발명은 상술한 제반적인 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 고집적화에 최적화된 캐패시터를 포함하는 반도체 기억 소자 및 그 형성 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the above-mentioned general problems, and a technical object of the present invention is to provide a semiconductor memory device including a capacitor optimized for high integration and a method of forming the same.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 센싱 마진을 증가시킬 수 있는 캐패시터를 포함하는 반도체 기억 소자 및 그 형성 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device including a capacitor capable of increasing a sensing margin and a method of forming the same.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 소비전력을 감소시킬 수 있는 캐패시터를 포함하는 반도체 기억 소자 및 그 형성 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device including a capacitor capable of reducing power consumption, and a method of forming the same.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 반도체 기억 소자를 제공한다. 이 소 자는 기판 상에 일방향을 따라 나란히 연장된 한쌍의 절연 라인 패턴들; 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들 사이의 기판 상에 배치되고, 상기 일방향으로 제1 열 및 제2 열을 이루는 복수의 스토리지 노드들(storage nodes); 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들 사이에 배치되어 상기 일방향을 따라 연장되고, 상기 복수의 스토리지 노드들의 표면들을 덮는 플레이트 라인 패턴(plate line pattern); 및 상기 플레이트 라인 패턴과 상기 복수의 스토리지 노드들 사이에 개재된 캐패시터 유전막(capacitor dielectric)을 포함한다.A semiconductor memory device for solving the above technical problems is provided. This element includes a pair of insulated line patterns extending side by side along one direction on a substrate; A plurality of storage nodes disposed on a substrate between the pair of insulating line patterns and forming a first row and a second row in the one direction; A plate line pattern disposed between the pair of insulating line patterns and extending in the one direction and covering surfaces of the plurality of storage nodes; And a capacitor dielectric interposed between the plate line pattern and the plurality of storage nodes.
일 실시예에 따르면, 상기 스토리지 노드는 상기 절연 라인 패턴의 상부면 보다 낮은 부분을 포함할 수 있다. 상기 스토리지 노드는 상기 절연 라인 패턴과 접촉된 부분 및 상기 절연 라인 패턴과 비접촉(non-contact)된 부분을 포함할 수 있다. 이경우에, 상기 스토리지 노드의 상기 절연 라인 패턴의 상부면 보다 낮은 부분은 상기 비접촉된 부분을 포함할 수 있다. 상기 접촉된 부분의 상부면은 상기 비접촉된 부분의 상부면 보다 높고 상기 접촉된 부분의 상부면은 상기 절연 라인 패턴의 상부면과 공면을 이룰 수 있다. 상기 스토리지 노드는 상기 플레이트 라인 패턴에 의해 덮혀지는 제1 표면 및 상기 플레이트 라인 패턴에 의하여 덮혀지지 않는 제2 표면을 포함할 수 있다. 상기 제2 표면은 상기 접촉된 부분 및 절연 라인 패턴의 접촉면과 상기 접촉된 부분의 상부면을 포함할 수 있다.In example embodiments, the storage node may include a portion lower than an upper surface of the insulating line pattern. The storage node may include a portion in contact with the insulation line pattern and a portion in non-contact with the insulation line pattern. In this case, a portion lower than an upper surface of the insulating line pattern of the storage node may include the non-contact portion. The upper surface of the contacted portion may be higher than the upper surface of the non-contacted portion and the upper surface of the contacted portion may be coplanar with the upper surface of the insulation line pattern. The storage node may include a first surface covered by the plate line pattern and a second surface not covered by the plate line pattern. The second surface may include a contact surface of the contacted portion and the insulation line pattern and an upper surface of the contacted portion.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 반도체 기억 소자의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 기판 상에 일방향을 따라 나란히 연장된 한쌍의 절연 라인 패턴들, 및 상기 절연 라인 패턴들 사이의 상기 기판 상에 배치되고 상기 일방향으로 제1 열 및 제2 열을 이루는 복수의 스토리지 노드들을 형성하는 단계; 상기 스토리지 노드들 및 절연 라인 패턴들을 갖는 기판 상에 캐패시터 유전막을 형성하는 단계; 및 상기 캐패시터 유전막 상 및 상기 한쌍의 절연 라인 패턴 사이에 플레이트 라인 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.A method of forming a semiconductor memory device for solving the above technical problems is provided. The method comprises a pair of insulated line patterns extending side by side along one direction on a substrate, and a plurality of storage nodes disposed on the substrate between the insulated line patterns and forming a first row and a second row in the one direction. Forming; Forming a capacitor dielectric layer on the substrate having the storage nodes and the insulating line patterns; And forming a plate line pattern on the capacitor dielectric layer and between the pair of insulating line patterns.
일 실시예에 따르면, 상기 절연 라인 패턴들 및 스토리지 노드들을 형성하는 단계는, 기판 상에 몰드 절연막을 형성하는 단계; 상기 몰드 절연막을 패터닝하여 일방향으로 상기 제1 열 및 제2 열을 이루는 복수의 홀들을 형성하는 단계; 상기 복수의 홀들 내에 복수의 예비 스토리지 노드들을 각각 형성하는 단계; 상기 예비 스토리지 노드들의 적어도 일부분들을 상기 몰드 절연막의 상부면 보다 낮게 리세스시키어 스토리지 노드들을 형성하는 단계; 및 상기 몰드 절연막을 패터닝하여 상기 일방향을 따라 나란히 배열된 한쌍의 절연 라인 패턴을 형성하되, 상기 제1 및 제2 열들의 스토리지 노드들은 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들 사이에 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.In example embodiments, the forming of the insulating line patterns and the storage nodes may include forming a mold insulating layer on a substrate; Patterning the mold insulating layer to form a plurality of holes forming the first row and the second row in one direction; Respectively forming a plurality of spare storage nodes in the plurality of holes; Recessing at least portions of the preliminary storage nodes lower than an upper surface of the mold insulating layer to form storage nodes; And patterning the mold insulating layer to form a pair of insulating line patterns arranged side by side in the one direction, wherein the storage nodes of the first and second rows are disposed between the pair of insulating line patterns. have.
일 실시예에 따르면, 상기 예비 스토리지 노드의 적어도 일부분들을 리세스하는 단계 및 상기 몰드 절연막을 패터닝하는 단계는, 상기 몰드 절연막 상에 상기 일방향을 따라 나란히 배열된 한쌍의 마스크 패턴들을 형성하되, 상기 한쌍의 마스크 패턴의 어느 하나는 상기 제1 열내 예비 스토리지 노드들의 일부분들을 덮고 다른 하나는 상기 제2 열내 예비 스토리지 노드들의 일부분들을 덮도록 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴들을 식각 마스크로 사용하여 상기 스토리지 노드들의 노출된 부분들을 리세스시키어 상기 스토리지 노드들을 형성하는 단계; 및 상기 마스크 패 턴들을 식각 마스크로 사용하여 상기 몰드 절연막을 이방성 식각하여 상기 절연 라인 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In example embodiments, the recessing of the at least portions of the preliminary storage node and the patterning of the mold insulating layer may include forming a pair of mask patterns arranged side by side in the one direction on the mold insulating layer. Forming one of the pair of mask patterns covering portions of the spare storage nodes in the first column and the other covering portions of the spare storage nodes in the second column; Recessing exposed portions of the storage nodes using the mask patterns as an etch mask to form the storage nodes; And anisotropically etching the mold insulating layer using the mask patterns as an etching mask to form the insulating line pattern.
일 실시예에 따르면, 상기 예비 스토리지 노드를 형성하는 단계는, 상기 홀들을 갖는 기판 상에 스토리지 도전막을 콘포말하게 형성하는 단계; 상기 스토리지 도전막 상에 상기 홀들을 채우는 희생막을 형성하는 단계; 상기 희생막 및 상기 스토리지 도전막을 상기 절연 라인 패턴의 상부면이 노출될때까지 평탄화시키어 상기 홀 내에 차례로 적층된 예비 스토리지 노드 및 희생 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 희생막은 상기 몰드 절연막을 식각하는 상기 이방성 식각에 의하여 식각될 수 있다.According to an embodiment, the forming of the preliminary storage node may include: conformally forming a storage conductive layer on the substrate having the holes; Forming a sacrificial layer filling the holes on the storage conductive layer; And planarizing the sacrificial layer and the storage conductive layer until the top surface of the insulating line pattern is exposed to form a preliminary storage node and a sacrificial pattern sequentially stacked in the hole. The sacrificial layer may be etched by the anisotropic etching of the mold insulating layer.
일 실시예에 따르면, 상기 플레이트 라인 패턴을 형성하는 단계는, 상기 캐패시터 유전막을 갖는 기판 상에 플레이트 도전막을 형성하는 단계; 및 상기 절연 라인 패턴 위의 상기 플레이트 도전막이 제거되도록 상기 플레이트 도전막을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 플레이트 도전막을 평탄화하는 단계는 상기 플레이트 도전막 및 상기 캐패시터 유전막을 상기 절연 라인 패턴이 노출될때까지 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the forming of the plate line pattern may include forming a plate conductive film on a substrate having the capacitor dielectric film; And planarizing the plate conductive layer to remove the plate conductive layer on the insulating line pattern. The planarizing of the plate conductive layer may include planarizing the plate conductive layer and the capacitor dielectric layer until the insulating line pattern is exposed.
상술한 바와 같이, 상기 플레이트 라인 패턴은 상기 한쌍의 절연 라인 패턴 사이의 상기 제1 및 제2 열들의 스토리지 노드들을 덮는다. 즉, 상기 플레이트 라인 패턴은 2개의 열들을 이루는 스토리지 노드들만을 덮는다. 이에 따라, 반도체 기억 소자의 동작시에 블록 단위의 셀들이 아니라 일부 셀들에게만 한정적으로 플 레이트 전극에 전압을 공급할 수 있다. 이에 따라, 반도체 기억 소자의 소비전력을 최소화할 수 있으며, 또한, 고집적화에 최적화시킬 수 있다. 또한, 플레이트 라인 패턴이 2개의 열들을 이루는 스토리지 노드들만을 덮음으로써, 스토리지 노드에 저장된 제1 전하들과 더불어 상기 플레이트 라인 패턴에 저장되고 상기 제1 전하들에 대하여 반대 타입인 제2 전하들을 이용하여 데이터를 판독할 수 있다. 이 경우에, 제1 전하들에 의하여 비트라인의 전압이 변화되고 상기 제2 전하들에 의하여 비트바라인의 전압을 변화시켜 반도체 기억 소자의 센싱 마진을 증가시킬 수 있다.As described above, the plate line pattern covers the storage nodes of the first and second columns between the pair of insulated line patterns. That is, the plate line pattern covers only the storage nodes forming two columns. Accordingly, in operation of the semiconductor memory device, the voltage may be supplied to the plate electrode only to some cells, not to cells in a block unit. As a result, power consumption of the semiconductor memory device can be minimized and optimized for high integration. In addition, the plate line pattern covers only the storage nodes that make up two columns, thereby utilizing the second charges stored in the plate line pattern and of opposite types to the first charges together with the first charges stored in the storage node. Data can be read. In this case, the voltage of the bit line may be changed by the first charges, and the sensing margin of the semiconductor memory device may be increased by changing the voltage of the bit bar line by the second charges.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층(또는 막) 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층(또는 막)이 다른 층(또는 막) 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층(또는 막) 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층(또는 막)이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.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 spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers (or films) and regions are exaggerated for clarity. In addition, where it is said that a layer (or film) is "on" another layer (or film) or substrate, it may be formed directly on another layer (or film) or substrate or a third layer between them. (Or membrane) may be interposed. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기억 소자를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'을 따라 취해진 단면도이다.1 is a plan view illustrating a semiconductor memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(100) 상에 하부 절연막(102)이 배치되고, 복수의 매몰 플러그들(104, buried plugs)이 상기 하부 절연막(102)내에 형성되어 있다. 상기 매몰 플러그들(104)은 상기 기판(100) 상에 2차원적으로 배열되어 있다. 상기 각 매몰 플러그들(104)은 상기 하부 절연막(102) 아래의 기판(100)에 형성된 스위칭 소자(ex, 다이오드 또는 모스 트랜지스터등)의 일단자와 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 하부 절연막(102)은 단일층 또는 다층일 수 있다. 예컨대, 상기 하부 절연막(102)은 산화막, 질화막 및 산화질화막등에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 매몰 플러그들(104)은 도전물질로 형성된다. 예컨대, 상기 매몰 플러그들(104)은 도핑된 반도체, 금속(ex, 텅스텐, 티타늄, 탄탈늄등), 도전성 금속질화물(ex, 질화티타늄 또는 질화탄탈늄등) 및 금속실리사이드(ex, 티타늄실리사이드, 텅스텐실리사이드, 코발트실리사이드등) 등에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.1 and 2, a lower
상기 하부 절연막(102) 상에 복수의 절연 라인 패턴들(120)이 제1 방향을 따라 나란히 연장된다. 상기 절연 라인 패턴들(120)은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 서로 이격되어 있다. 상기 제1 방향은 도면의 y축 방향에 해당하고 상기 제2 방향은 도면의 x축 방향에 해당한다. 상기 제1 및 제2 방향들은 상기 기판(100)의 상부면과 평행하다. 상기 절연 라인 패턴(120)은 상기 제2 방향으로 등간격으로 배열될 수 있다.A plurality of
인접한 한쌍의 절연 라인 패턴들(120) 사이에 복수의 스토리지 노드들(114a)이 배치된다. 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들(120) 사이의 스토리지 노드들(114a)은 상기 제1 방향으로 제1 열(R1) 및 제2 열(R2)을 이룬다. 상기 제1 열(R1) 및 제2 열(R2)은 상기 제2 방향으로 서로 이격되어 있다. 상기 제1 열(R1)의 스토리지 노드들(114a)은 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들(120) 중에서 어느 하나에 인접하고, 상기 제2 열(R2)의 스토리지 노드들(114a)은 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들(120) 중에서 다른 하나에 인접하다. 상기 제1 열(R1), 제2 열(R2) 및 절연 라인 패턴(120)은 상기 제2 방향을 따라 상기 하부 절연막(102) 상에 반복적으로 배열될 수 있다. 하나의 상기 절연 라인 패턴(120)의 양측에는 각각 상기 제1 열(R1)의 스토리지 노드들(114a) 및 제2 열(R2)의 스토리지 노드들(114a)이 인접하다.A plurality of
상기 제1 열(R1)의 스토리지 노드들(114a) 및 제2 열(R2)의 스토리지 노드들(114a)은 상기 제1 방향을 따라 지그재그(zigzag) 형태로 배열될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 열(R1)의 스토리지 노드들(114a)은 상기 제1 방향으로 특정 피치(pitch)로 배열될 수 있다. 이때, 상기 제2 열(R2)의 스토리지 노드들(114a)은 상기 제1 열(R1)의 스토리지 노드들(114a)을 기준으로 상기 특정 피치의 1/2 만큼 상기 제1 방향으로 이동된 지점들에 각각 배치될 수 있다.The
상기 스토리지 노드들(114a)은 상기 매몰 플러그들(104)과 각각 접속된다. 상기 하부 절연막(102) 상에 식각 정지층(106)이 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 스토리지 노드들(114a)의 아랫부분들은 상기 식각 정지층(106)을 관통하는 홀들(112')내에 각각 배치된다. 상기 스토리지 노드들(114a)의 윗부분들은 상기 식각 정지층(106)의 상부면 보다 높게 돌출된다. 상기 절연 라인 패턴(120)은 상기 식각 정지층(106) 상에 배치된다. 상기 식각정지층(106)은 상기 하부 절연막(102) 에 대하여 식각선택비를 갖는 절연 물질을 포함한다. 예컨대, 상기 하부 절연막(102)이 산화막으로 형성되는 경우에, 상기 식각 정지층(106)은 질화막 및 산화질화막 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
상기 절연 라인 패턴(120)의 적어도 아랫부분이 상기 하부 절연막(106)의 적어도 윗부분에 대하여 식각선택비를 가지는 경우에, 상기 식각 정지층(106)은 생략될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 절연 라인 패턴(120)은 차례로 적층된 층간 절연 패턴(108a) 및 하드마스크 패턴(110a)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 하부 절연막(106)의 적어도 윗부분이 상기 층간 절연 패턴(108a)에 대하여 식각선택비를 갖는 절연 물질로 형성되는 경우에, 상기 식각 정지층(106)은 생략될 수도 있다.When at least a lower portion of the insulating
상기 각 스토리지 노드들(114a)의 적어도 일부는 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면 보다 낮은 상부면을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 각 스토리지 노드들(114a)은 상기 절연 라인 패턴(120)과 접촉된 부분(113a) 및 상기 절연 라인 패턴(120)과 비접촉된 부분(113b)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 비접촉된 부분(113b)의 상부면은 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면 보다 낮은 것이 바람직하다. 상기 접촉된 부분(113a)의 상부면은 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면과 공면(coplanar)을 이룬다. 즉, 상기 접촉된 부분(113a)은 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면과 실질적으로 동일한 높이의 상부면을 가질 수 있다. 물론, 상기 접촉된 부분(113a)의 상부면은 상기 비접촉된 부분(113b)의 상부면에 비하여 높다. At least some of the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 각 스토리지 노드들(114a)의 상 부면 전체가 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면보다 낮을 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 라인 패턴(120)과 상기 스토리지 노드들(114a)는 서로 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 열들내 스토리지 노드들(114a)과 상기 한쌍의 절연 라인 패턴(120)은 서로 이격될 수도 있다.Meanwhile, according to an exemplary embodiment, the entire upper surface of each of the
상기 스토리지 노드(114a)는 도시된 바와 같이 실린더 형태일 수 있다. 즉, 상기 스토리지 노드(114a)는 평판부와 상기 평판부의 가장자리로부터 위로 연장된 벽부를 포함할 수 있다. 상기 평판부는 상기 하부 절연막(102) 상에 배치되어 상기 매몰 플러그(104)와 접속된다. 상기 벽부의 일부가 상기 절연 라인 패턴(120)과 접촉되고 상기 벽부의 다른 일부는 상기 절연 라인 패턴(120)으로부터 이격될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 스토리지 노드(114a)는 실린더 형태 이외에 다른 형태를 가질 수도 있다. 상기 스토리지 노드(114a)는 도전물질로 형성된다. 예컨대, 상기 스토리지 노드(114a)는 도핑된 반도체, 도전성 금속질화물(ex, 질화티타늄, 질화탄탈늄 또는 질화텅스텐등), 금속(ex, 루세늄, 이리듐등과 같은 귀금속, 티타늄, 탄탈늄등) 및 도전성 금속산화물(ex, 산화이리듐등)등에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
상술한 바와 같이, 상기 절연 라인 패턴(120)은 차례로 적층된 층간 절연 패턴(108a) 및 하드마스크 패턴(110a)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 하드마스크 패턴(110a)은 상기 층간 절연 패턴(108a)에 대하여 식각선택비를 갖는 절연 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 층간 절연 패턴(108a)은 산화물로 형성되고, 상기 하드마스크 패턴(110a)은 질화물 및 산화질화물 중에서 선택된 적어도 하나로 형성 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 라인 패턴(120)의 전체가 하나의 절연 물질로 형성될 수도 있다.As described above, the
상기 스토리지 노드들(114a)의 표면 상에 캐패시터 유전막(122)이 콘포말하게 배치된다. 상기 캐패시터 유전막(122)은 상기 각 스토리지 노드들(114a)의 전체 표면을 부분적으로 덮을 수 있다. 즉, 상기 각 스토리지 노드들(114a)은 제1 표면 및 제2 표면으로 구분될 수 있다. 상기 제1 표면 상에는 상기 캐패시터 유전막(122)이 배치된다. 이와는 달리, 상기 제2 표면 상에는 상기 캐패시터 유전막(122)이 존재하지 않는다. 상기 각 스토리지 노드들(114a)의 상기 제2 표면은 상기 접촉된 부분(113a)의 상부면 및 상기 접촉된 부분(113a)과 상기 절연 라인 패턴(120)간 접촉면을 포함할 수 있다.A
상기 캐패시터 유전막(122)은 상기 절연 라인 패턴(120)의 측면들 상으로 연장될 수 있다. 상기 캐패시터 유전막(122)은 실린더 형태의 상기 스토리지 노드(114a)의 내면 상에 배치될 수 있다. 상기 접촉된 부분(113a)의 상기 접촉면 이외의 측면 상에 배치된 상기 캐패시터 유전막(122)은 상기 접촉된 부분(113a)의 상부면과 공면을 이루는 상부면을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면 상에는 상기 캐패시터 유전막(122)이 존재하지 않을 수 있다.The
상기 캐패시터 유전막(122)은 산화물, 질화물, 산화질화물 및 고유전물질 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 고유전물질은 질화물의 유전상수에 비하여 높은 유전상수를 갖는 절연물질일 수 있다. 예컨대, 상기 고유전물질은 산화하프늄 또는 산화알루미늄등과 같은 절연성 금속산화물 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The
플레이트 라인 패턴(124a)이 서로 인접한 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들(120) 사이의 상기 캐패시터 유전막(122) 상에 배치된다. 상기 플레이트 라인 패턴(124a)은 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들(120) 사이의 상기 제1 및 제2 열들(R1,R2)내 스토리지 노드들(114a)을 덮는다. 상기 플레이트 라인 패턴(124a)은 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들(120) 사이의 상기 스토리지 노드들(114a)의 표면을 덮는다. 상기 플레이트 라인 패턴(124a)은 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면 보다 낮은 상기 스토리지 노드들(114a)의 일부분들의 상부면들을 덮는다. 상기 플레이트 라인 패턴(124a)은 상기 스토리지 노드(114a)의 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면과 공면을 이루는 상부면은 덮지 않는다. 즉, 상기 플레이트 라인 패턴(124a)의 상부면은 절연 라인 패턴(120)의 상부면과 공면을 이룰 수 있다. The
상기 기판(100) 상에는 복수의 상기 플레이트 라인 패턴들(124a)이 상기 제1 방향을 따라 나란히 연장된다. 즉, 상기 절연 라인 패턴들(120) 및 상기 플레이트 라인 패턴들(124a)이 상기 제2 방향을 따라 교대로 배열될 수 있다. 상기 플레이트 라인 패턴(124a)은 도전 물질로 형성된다. 예컨대, 상기 플레이트 라인 패턴(124a)은 도핑된 반도체, 금속, 도전성 금속질화물, 금속실리사이드등에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 플레이트 라인 패턴(124a)은 인접한 상기 제1 및 제2 열들(R1,R2)을 따라 배열된 캐패시터들의 플레이트 전극들에 해당한다. The
상술한 반도체 기억 소자에 따르면, 하나의 상기 플레이트 라인 패턴(124a)은 서로 인접한 상기 한쌍의 절연 라인 패턴들(120) 사이의 스토리지 노드들(114a) 을 한정적으로 덮는다. 즉, 상기 기판(100) 상에는 서로 분리된 복수의 플레이트 라인 패턴들(124a)이 배치된다. 이에 따라, 반도체 기억 소자의 동작시에 2개의 열내에 배치된 셀들의 플레이트 라인 패턴(124a)에 제한적으로 동작전압을 공급할 수 있다. 결과적으로, 반도체 기억 소자의 동작시에, 블록 단위 셀들 내에서 일부 셀들의 캐패시터들의 플레이트 전극들에게만 동작전압이 인가된다. 이로써, 반도체 기억 소자의 소비전력을 최소화할 수 있으며, 신뢰성 저하를 최소화할 수 있다.According to the semiconductor memory device described above, one
한편, 상기 기판(100) 상에 나란히 배열된 워드 라인들(170) 및 상기 워드 라인들(170)을 가로지르는 비트 라인들(150)이 배치될 수 있다. 상기 비트 라인들(150)은 상기 제1 방향으로 연장될 수 있으며, 상기 워드 라인들(170)은 상기 제2 방향으로 연장될 수 있다. 상기 워드 라인들(170) 및 비트 라인들(150)은 상기 스토리지 노드들(114a) 보다 낮은 위치에 배치될 수 있다. 상기 비트 라인들(150)은 상기 플레이트 라인 패턴(124a)과 평행할 수 있다. 상기 비트 라인들(150)은 상기 절연 라인 패턴(120) 아래에 배치될 수 있다.Meanwhile,
본 발명에 따른 반도체 기억 소자를 도 3의 회로도를 참고하여 좀더 구체적으로 설명한다.A semiconductor memory device according to the present invention will be described in more detail with reference to the circuit diagram of FIG. 3.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기억 소자의 구동 방법을 설명하기 위한 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating a method of driving a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 비트 라인(BL) 및 비트바라인(BLB)이 판독 증폭기(SA, sense amplifier)의 양단자에 연결된다. 도 1에서 서로 인접한 한쌍의 비트 라인들(150) 중에서 어느 하나는 도 3의 비트 라인(BL)에 해당하고, 다른 하 는 도 3의 비트바라인(BLB)에 해당한다. 복수의 워드라인들(WL0,WL1,…,WLn-1,WLn)이 상기 비트 라인(BL) 및 비트바라인(BLB)을 나란히 가로지른다. 상기 비트 라인(BL) 및 비트바라인(BLB) 사이에 플레이트 라인(PL)이 배치된다. 상기 플레이트 라인(PL)은 도 1의 플레이트 라인 패턴(124a)에 해당한다.1, 2, and 3, the bit line BL and the bit bar line BLB are connected to both terminals of a sense amplifier SA. In FIG. 1, one of the pair of
복수의 제1 단위 셀들이 상기 복수의 워드라인들(WL0,WL1,…,WLn-1,WLn) 중에서 홀수번째 워드라인들(WL0,WL2,…,WLn-1)과 상기 비트라인(BL)의 교차지점들에 각각 배치된다. 복수의 제2 단위 셀들이 상기 복수의 워드라인들(WL0,WL1,…,WLn-1,WLn) 중에서 짝수번째 워드라인들(WL1,WL3,…,WLn)과 상기 비트바라인(BLB)의 교차지점들에 각각 배치된다. 상기 각 제1 단위 셀은 제1 스위칭 소자 및 제1 캐패시터를 포함한다. 상기 제1 스위칭 소자는 3개의 단자(terminal)를 갖는 모스 트랜지스터일 수 있다. 상기 제1 캐패시터는 캐패시터 유전막에 의하여 서로 격리된 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자(게이트)는 상기 홀수번째 워드라인들(WL0,WL2,…,WLn-1)중에서 하나와 연결되고, 제2 단자는 비트라인(BL)에 접속되고, 제3 단자는 상기 제1 캐패시터의 제1 전극과 직렬로 접속될 수 있다. 상기 제1 캐패시터의 제2 전극은 상기 플레이트 라인(PL)에 접속된다. 이와 유사하게, 상기 각 제2 단위 셀은 제2 스위칭 소자 및 제2 캐패시터를 포함한다. 상기 제2 스위칭 소자는 3개의 단자(terminal)를 갖는 모스 트랜지스터일 수 있다. 상기 제2 캐패시터는 캐패시터 유전막에 의하여 서로 격리된 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자(게이트)는 상기 짝수번째의 워드라인들(WL0,WL3,…,WLn)중에서 하나와 연결되고, 제2 단자는 비트바라인(BLB)에 접속되고, 제3 단자는 상기 제2 캐패시터의 제1 전극과 직렬로 연결될 수 있다. 상기 제2 캐패시터의 제2 전극은 상기 플레이트 라인(PL)에 접속된다. 상기 제1 및 제2 캐패시터들의 제1 전극들은 도 1 및 도 2의 스토리지 노드들에 해당한다. 상기 제1 및 제2 캐패시터들의 제2 전극들 및 상기 플레이트 라인(PL)은 도 1 및 도 2의 플레이트 라인 패턴(124a)에 해당한다.A plurality of first unit cells includes odd-numbered word lines WL0, WL2,..., WLn-1 and the bit line BL among the plurality of word lines WL0, WL1,..., WLn-1, WLn. Are arranged at intersections of. A plurality of second unit cells of the word lines WL1, WL3,..., WLn and the bit bar line BLB of the plurality of word lines WL0, WL1,..., WLn-1, WLn. It is arranged at intersections respectively. Each of the first unit cells includes a first switching element and a first capacitor. The first switching element may be a MOS transistor having three terminals. The first capacitor includes a first electrode and a second electrode separated from each other by a capacitor dielectric layer. The first terminal (gate) of the first switching element is connected to one of the odd word lines WL0, WL2,..., WLn-1, and the second terminal is connected to the bit line BL. The three terminals may be connected in series with the first electrode of the first capacitor. The second electrode of the first capacitor is connected to the plate line PL. Similarly, each second unit cell includes a second switching element and a second capacitor. The second switching element may be a MOS transistor having three terminals. The second capacitor includes a first electrode and a second electrode separated from each other by a capacitor dielectric layer. The first terminal (gate) of the second switching element is connected to one of the even-numbered word lines WL0, WL3,..., WLn, and the second terminal is connected to the bit bar line BLB. The three terminals may be connected in series with the first electrode of the second capacitor. The second electrode of the second capacitor is connected to the plate line PL. The first electrodes of the first and second capacitors correspond to the storage nodes of FIGS. 1 and 2. The second electrodes and the plate line PL of the first and second capacitors correspond to the
제1 더미 워드라인(DWL1) 및 제2 더미 워드라인(DWL2)이 상기 복수의 워드 라인들(WL0,WL1,…,WLn-1,WLn)의 일측에 나란히 배치된다. 상기 제1 및 제2 더미 워드라인들(DWL1,DWL2)은 상기 비트라인(BL) 및 상기 비트바라인(BLB)을 가로지른다. 상기 제1 더미 워드라인(DWL1)과 상기 비트라인(BL)의 교차지점에 제1 선택 트랜지스터(TR1)가 배치되고, 상기 제2 더미 워드라인(DWL2)과 상기 비트바라인(BLB)의 교차지점에 제2 선택 트랜지스터(TR2)가 배치된다. 상기 제1 선택 트랜지스터(TR1)의 게이트는 상기 제1 더미 워드라인(DWL1)에 접속되고, 상기 제1 선택 트랜지스터(TR1)의 제1 소오스/드레인 및 제2 소오스/드레인은 상기 비트라인(BL) 및 상기 플레이트 라인(PL)에 각각 접속된다. 이와 유사하게, 상기 제2 선택 트랜지스터(TR2)의 게이트는 상기 제2 더미 워드라인(DWL2)에 접속되고, 상기 제2 선택 트랜지스터(TR2)의 제1 소오스/드레인 및 제2 소오스/드레인은 상기 비트바라인(BLB) 및 상기 플레이트 라인(PL)에 각각 접속된다.The first dummy word line DWL1 and the second dummy word line DWL2 are arranged side by side on one side of the plurality of word lines WL0, WL1,..., WLn-1, WLn. The first and second dummy word lines DWL1 and DWL2 cross the bit line BL and the bit bar line BLB. A first selection transistor TR1 is disposed at an intersection point of the first dummy word line DWL1 and the bit line BL, and crosses the second dummy word line DWL2 and the bit bar line BLB. The second selection transistor TR2 is disposed at the point. The gate of the first select transistor TR1 is connected to the first dummy word line DWL1, and the first source / drain and the second source / drain of the first select transistor TR1 are the bit line BL. ) And the plate line PL, respectively. Similarly, a gate of the second select transistor TR2 is connected to the second dummy word line DWL2, and a first source / drain and a second source / drain of the second select transistor TR2 are connected to each other. It is connected to the bit bar line BLB and the plate line PL, respectively.
상술한 반도체 기억 소자의 데이터 구동방법들 중에서 판독방법을 설명한다. 먼저, 상기 비트라인(BL), 플레이트 라인(PL) 및 비트바라인(BLB)을 프리챠징(pre charging)시킨다. 상기 프리챠징은 전원전압(Vcc)의 1/2값일 수 있다. 상기 복수의 제1 및 제2 단위 셀들 중에서 선택된 단위 셀(200)과 연결된 워드 라인(WL0)에 센싱 전압을 인가하여 선택된 단위 셀(200)의 스위칭 소자를 턴온시킨다. 이에 따라, 선택된 셀(200)의 캐패시터(C)의 제1 전극(E1, 이하 선택된 제1 전극이라 함)이 상기 비트라인(BL)과 연결된다. 상기 제2 더미 워드라인(DWL2)을 통하여 상기 비트바라인(BLB)에 연결된 상기 제2 선택 트랜지스터(TR2)를 턴온시킨다. 이에 따라, 상기 비트바라인(BLB) 및 상기 플레이트 라인(PL)이 전기적으로 도통된다. 즉, 상기 선택된 셀(200)의 캐패시터(C)의 제2 전극(E2, 이하 선택된 제2 전극이라 함)이 상기 비트바라인(BLB)과 전기적으로 접속된다. 상기 선택된 셀(200)의 워드라인(WL0)과 상기 제2 더미 워드라인(DWL2)은 동시에 선택되는 것이 바람직하다.A reading method will be described among the data driving methods of the above-described semiconductor memory element. First, the bit line BL, the plate line PL, and the bit bar line BLB are precharged. The precharging may be a half value of the power supply voltage Vcc. The switching element of the selected
결과적으로, 상기 선택된 제1 전극(E1)에 저장된 제1 전하들에 의하여 프리챠징된 상기 비트라인(BL)의 전압이 변화된다. 이때, 상기 선택된 제2 전극(E2)에는 상기 제1 전하들과 반대타입의 제2 전하들이 저장되어 있다. 상기 제2 선택 트랜지스터(TR2)의 턴온에 의하여 상기 비트바라인(BLB)과 상기 선택된 제2 전극(E2)이 서로 연결되어 있다. 이로 인하여, 상기 선택된 제2 전극(E2)의 상기 제2 전하들에 의하여 상기 비트바라인(BLB)의 전압이 변화된다. 상기 제1 전하들과 상기 제2 전하들이 서로 반대타입임으로, 상기 비트라인(BL)의 전압변화방향과 상기 비트바라인(BL)의 전압변화방향은 서로 반대방향이다. 예컨대, 상기 선택된 제1 전극(E1)에 양의 전하들이 저장된 경우에, 상기 선택된 제2 전극(E2)에 음의 전하들이 저장된다. 이에 따라, 상기 판독동작시에, 상기 비트라인(BL)의 전압은 상기 양의 전하들에 의하여 증가되고, 상기 비트바라인(BLB)의 전압은 상기 음의 전하들 에 의하여 감소된다. 그 결과, 상기 비트라인(BL) 및 상기 비트바리인(BLB)간 전압차는 증가되어 상기 반도체 기억 소자에 의한 센싱 마진이 증가된다.As a result, the voltage of the bit line BL precharged by the first charges stored in the selected first electrode E1 is changed. In this case, second charges opposite to the first charges are stored in the selected second electrode E2. The bit bar line BLB and the selected second electrode E2 are connected to each other by turning on the second selection transistor TR2. Thus, the voltage of the bit bar line BLB is changed by the second charges of the selected second electrode E2. Since the first charges and the second charges are opposite types, the voltage change direction of the bit line BL and the voltage change direction of the bit bar line BL are opposite to each other. For example, when positive charges are stored in the selected first electrode E1, negative charges are stored in the selected second electrode E2. Accordingly, in the read operation, the voltage of the bit line BL is increased by the positive charges, and the voltage of the bit bar line BLB is reduced by the negative charges. As a result, the voltage difference between the bit line BL and the bit variance BLB is increased to increase the sensing margin by the semiconductor memory device.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 워드 라인들(170)이 상기 제1 방향을 따라 연장되고, 비트 라인들(150)이 상기 제2 방향을 따라 연장될 수도 있다. 즉, 상기 워드 라인들(170)이 상기 플레이트 라인 패턴(124a)과 평행하고 상기 비트 라인들(150)이 상기 플레이트 라인 패턴(124a)에 수직(perpendicular)할 수 있다.Meanwhile, according to an exemplary embodiment, the word lines 170 may extend along the first direction, and the
상술한 본 발명에 따른 반도체 기억 소자는 캐패시터를 포함하는 디램 소자인 것이 바람직하다.Preferably, the semiconductor memory device according to the present invention described above is a DRAM device including a capacitor.
다음으로, 본 발명에 따른 반도체 기억 소자의 형성 방법을 도면들을 참조하여 설명한다.Next, a method of forming a semiconductor memory device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 4a 내지 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기억 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 평면도들이고, 도 4b 내지 도 8b는 각각 도 5a 내지 도 9a의 II-II'을 따라 취해진 단면도들이다.4A to 8A are plan views illustrating a method of forming a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4B to 8B are cross-sectional views taken along line II-II 'of FIGS. 5A to 9A, respectively.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기판(100) 상에 하부 절연막(102)을 형성하고, 상기 하부 절연막(102)을 관통하는 복수의 매몰 플러그들(104)을 형성한다. 상기 매몰 플러그들(104)을 갖는 기판(100) 상에 식각 정지층(106) 및 매몰 절연막(111)을 차례로 형성한다. 일 실시예에 따르면, 상기 식각 정지층(106)은 생략될 수도 있다. 상기 매몰 절연막(111)은 단일층으로 형성될 수 있다. 이와는 달리, 상기 매몰 절연막(111)은 차례로 적층된 층간 절연막(108) 및 하드마스크막(110)을 포함할 수 있다. 상기 하드마스크막(110)은 상기 층간 절연막(108)에 대하여 식각선택비를 갖는 절연물질을 포함한다. 상기 식각 정지층(106)은 상기 층간 절연막(108)에 대하여 식각선택비를 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다.4A and 4B, a lower insulating
상기 매몰 절연막(111) 및 식각 정지층(106)을 연속적으로 패터닝하여 제1 방향으로 제1 열(R1) 및 제2 열(R2)을 이루는 복수의 홀들(112)을 형성한다. 상기 제2 열(R2)은 상기 제1 열(R1) 옆에 배치된다. 상기 기판(100) 상에는 복수의 상기 제1 열들(R1) 및 복수의 상기 제2 열들(R2)을 이루는 홀들(112)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 열들(R1) 및 제2 열들(R2)은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 교대로 배열될 수 있다. 상기 제1 방향 및 제2 방향은 도 1의 y축 방향 및 x축 방향에 각각 해당할 수 있다.The buried insulating
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 홀들(112)을 갖는 기판(100) 상에 스토리지 도전막을 콘포말하게 형성하고, 상기 스토리지 도전막 상에 상기 홀들(112)을 채우는 희생막을 형성한다. 상기 희생막 및 스토리지 도전막을 상기 매몰 절연막(111)이 노출될때까지 평탄화시키어, 상기 각 홀(112) 내에 차례로 적층된 예비 스토리지 노드(114) 및 희생 패턴(116)을 형성한다. 상기 희생 패턴(116)은 상기 층간 절연막(108)의 식각율과 같거나 높은 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 희생 패턴(116)은 SOG 산화물등으로 형성될 수 있다.5A and 5B, a storage conductive film is conformally formed on the
상기 매몰 절연막(111) 상에 서로 나란한 마스크 패턴들(118)을 형성한다. 상기 마스크 패턴들(118)은 상기 제1 방향으로 나란히 연장된다. 상기 마스크 패턴들(118)은 상기 제2 방향으로 서로 이격되어 있다. 인접한 한쌍의 상기 마스크 패 턴들(118) 사이에 인접한 상기 제1 및 제2 열들(R1,R2)의 예비 스토리지 노드들(114)이 배치된다. 상기 각 마스크 패턴(118)은 그것에 인접한 상기 예비 스토리지 노드들(114)의 일부분들을 덮을 수 있다. 구체적으로, 상기 한쌍의 마스크 패턴들(118) 중에서 어느 하나는 상기 한쌍의 마스크 패턴들(118) 사이의 제1 및 제2 열들(R1,R2) 중에서 어느 하나의 예비 스토리지 노드들(114)의 일부분들을 덮고, 상기 한쌍의 마스크 패턴들(118) 중에서 다른 하나는 상기 한쌍의 마스크 패턴들(118) 사이의 제1 및 제2 열들(R1,R2) 중에서 다른 하나의 예비 스토리지 노드들(113)의 일부분들을 덮는다. 상기 각 마스크 패턴(118)의 양측에 인접한 제1 및 제2 열들(R1,R2)의 예비 스토리지 노드들(114)의 일부분들을 덮는다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 마스크 패턴들(118)을 식각마스크로 사용하여 상기 예비 스토리지 노드들(114)을 리세스하여 스토리지 노드들(114a)을 형성한다. 상기 각 스토리지 노드(114a)는 제1 부분(113a) 및 제2 부분(113b)을 포함할 수 있다.상기 제1 부분(113a)은 리세스되지 않은 부분이고, 상기 제2 부분(113b)은 리세스된 부분이다. 다시 말해서, 상기 제1 부분(113a)은 상기 마스크 패턴(118)에 의하여 덮혀진 부분이며, 상기 제2 부분(113b)은 상기 마스크 패턴(118)에 의하여 덮혀지지 않은 부분이다.6A and 6B, the
상기 마스크 패턴들(118)을 식각마스크로 사용하여 상기 하드마스크막(110)을 상기 층간 절연막(108)이 노출될때까지 식각할 수 있다. 이로 인하여, 상기 마스크 패턴(118) 아래에 하드마스크 패턴(110a)이 형성된다. 상기 하드마스크막(110)을 식각하는 공정은 상기 예비 스토리지 노드들(114)을 리세스하 는 공정 전 또는 후에 수행될 수 있다.The
상기 예비 스토리지 노드(114)를 리세스하는 공정 및/또는 상기 하드마스크막(110)을 식각하는 공정에 의하여 상기 희생 패턴(116)의 윗부분이 식각될 수도 있다.An upper portion of the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마스크 패턴(118)은 상기 예비 스토리지 노드들(114)의 일부분들을 덮지 않을 수도 있다. 이 경우에, 상기 스토리지 노드들(114a)의 상부면 전체가 상기 하드마스크 패턴들(110a)의 상부면 보다 낮게 리세스될 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 마스크 패턴들(118) 및/또는 상기 하드마스크 패턴(110a)을 식각마스크로 사용하여 상기 층간 절연막(108)을 이방성 식각한다. 이에 따라, 절연 라인 패턴(120)이 형성된다. 상기 절연 라인 패턴(120)은 차례로 적층된 층간 절연 패턴(108a) 및 하드마스크 패턴(110a)을 포함한다. 상기 층간 절연막(108)을 식각한 후에, 상기 식각 정지층(106)이 노출될 수 있다. 이 경우에, 상기 각 스토리지 노드(114a)의 아랫부분은 상기 식각 정지층(106)에 형성되어 있는 잔여 홀(112')내에 배치될 수 있다. 상기 잔여 홀(112')은 상기 홀(112)의 상기 식각 정지층(106)으로 둘러싸인 부분에 해당한다. 상기 층간 절연막(108)을 이방성 식각하는 동안에, 상기 희생 패턴(116)도 식각된다.7A and 7B, the
상기 스토리지 노드들(114a)의 제1 부분(113a)은 상기 절연 라인 패턴(120)에 접촉된 부분에 해당할 수 있으며, 상기 제2 부분(113b)은 상기 절연 라인 패턴(120)에 비접촉된 부분에 해당할 수 있다. 상기 스토리지 노드들(114a)은 상기 절연 라인 패턴(120)에 의하여 지지될 수 있다. 이에 따라, 상기 스토리지 노드들(114a)의 높이가 증가될지라도 기울어지는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 스토리지 노드들(114a)은 상기 잔여 홀(112')을 갖는 식각 정지층(106)에 의하여 더욱 지지될 수 있다. 이와는 달리, 상기 식각 정지층(106)이 생략된 경우에, 상기 층간 절연막(108)을 식각한 후에 상기 하부 절연막(102)이 노출될 수 있다.The
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 마스크 패턴들(118)을 제거한다. 상기 마스크 패턴들(118)은 상기 층간 절연 패턴(108a)을 형성한 후에 제거될 수 있다. 이와는 달리, 상기 마스크 패턴들(118)은 상기 하드마스크 패턴(110a) 형성후 및 상기 층간 절연 패턴(108a)의 형성 전에 제거될 수도 있다.8A and 8B, the
상기 절연 라인 패턴(120) 및 스토리지 노드들(114a)을 갖는 기판(100) 상에 캐패시터 유전막(122)을 콘포말하게 형성한다. 상기 캐패시터 유전막(122) 상에 상기 플레이트 도전막(124)을 형성한다. 상기 플레이트 도전막(124)은 상기 절연 라인 패턴들(120) 사이의 공간들을 채운다.A
상기 플레이트 도전막(124)을 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면 상의 캐패시터 유전막(122)이 노출될때까지 평탄화시키어 도 1 및 도 2의 플레이트 라인 패턴(124a)을 형성한다. 즉, 상기 평탄화 공정에 의하여 상기 절연 라인 패턴(120) 상부의 상기 플레이트 도전막(124)이 제거되어 상기 플레이트 라인들(124a)이 서로 분리된다. 상기 노출된 캐패시터 유전막(122)을 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면이 노출될때까지 평탄화시킬 수도 있다. 즉, 상기 플레이트 도전막(124) 및 캐패시터 유전막(122)을 상기 절연 라인 패턴(120)의 상부면이 노출될때까지 연속적으 로 평탄화시킬 수 있다. 이 경우에, 상기 평탄화 공정은 화학적기계적 연마 공정으로 수행할 수 있다.The plate
상술한 본 발명에 따른 반도체 기억 소자의 형성 방법은 캐패시터를 포함하는 디램 소자의 형성 방법인 것이 바람직하다.The method of forming the semiconductor memory device according to the present invention described above is preferably a method of forming a DRAM element including a capacitor.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기억 소자를 나타내는 평면도.1 is a plan view showing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 I-I'을 따라 취해진 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기억 소자의 구동 방법을 설명하기 위한 회로도.3 is a circuit diagram illustrating a method of driving a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기억 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 평면도들.4A through 8A are plan views illustrating a method of forming a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
도 4b 내지 도 8b는 각각 도 5a 내지 도 9a의 II-II'을 따라 취해진 단면도들.4B-8B are cross sectional views taken along II-II ′ of FIGS. 5A-9A, respectively.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020080030436A KR20090105152A (en) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | Semiconductor memory devices having capacitors and methods of forming the same |
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KR1020080030436A KR20090105152A (en) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | Semiconductor memory devices having capacitors and methods of forming the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9153639B2 (en) | 2012-03-23 | 2015-10-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Memory devices with vertical storage node bracing and methods of fabricating the same |
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2008
- 2008-04-01 KR KR1020080030436A patent/KR20090105152A/en not_active Application Discontinuation
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