KR20110029503A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 비트라인콘택(Bit Line Contacnt, BLC) 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing technique of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a bit line contact (BLC).
반도체 장치 예컨대, DRAM 제조공정시 셀영역(Cell) 및 주변영역(Peri)에 각각 비트라인콘택(Bit Line Contact, BLC)으로 제1비트라인콘택(BLC1) 및 제2비트라인콘택(BLC2)을 형성하고 있다. 이때, 제1비트라인콘택은 셀영역에서 상부의 비트라인과 하부의 랜딩플러그를 연결하기 위해 형성하고, 제2비트라인콘택은 주변영역에서 상부의 비트라인과 하부의 게이트전극을 연결하기 위해서 형성한다. In the semiconductor device, for example, the first bit line contact BLC1 and the second bit line contact BLC2 are respectively formed as bit line contacts BLC in the cell region and the peripheral region Peri in a DRAM manufacturing process. Forming. In this case, the first bit line contact is formed to connect the upper bit line and the landing plug of the lower bit in the cell region, and the second bit line contact is formed to connect the upper bit line and the lower gate electrode in the peripheral region. do.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 비트라인콘택 형성방법을 도시한 공정단면도이다. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming a bit line contact according to the related art.
도 1a에 도시된 바와 같이, 셀영역과 주변영역을 구비하고, 소자분리막(12)에 의해 활성영역(13)이 정의된 기판(11) 상에 복수의 게이트(17)를 형성한다. 여기서, 게이트(17)는 게이트절연막(14), 게이트전극(15) 및 게이트하드마스크막(16) 이 순차적으로 적층된 적층구조물이다. As shown in FIG. 1A, a plurality of
다음으로, 게이트(17) 양측벽에 스페이서(18)를 형성한 다음에 게이트(17) 사이를 매립하는 제1절연막(19)을 형성한 후에 제1절연막(19)을 관통하는 랜딩플러그(20)를 형성한다. Next, after forming the
도 1b에 도시된 바와 같이, 랜딩플러그(20)가 형성된 기판(11) 전면에 비트라인콘택을 형성하기 위한 제2절연막(21)을 형성한 다음에 제2절연막(21) 상에 비트라인콘택을 형성하기 위한 감광막패턴(미도시)을 형성하고, 감광막패턴을 식각장벽(etch barrier)으로 셀영역의 제2절연막(21)을 식각하여 제1비트라인콘택홀(22)을 형성하고, 주변영역의 제2절연막(21) 및 게이트하드마스크막(16)을 식각하여 제2비트라인콘택홀(23)을 형성한다. As shown in FIG. 1B, after forming the second
다음으로, 제1 및 제2비트라인콘택홀(22, 23)에 도전물질을 매립하여 비트라인콘택(BLC, 24)을 형성한다. 즉, 셀영역에 제1비트라인콘택(24A)을 형성함과 동시에 주변영역에 제2비트라인콘택(24B)를 형성한다.Next, the conductive material is filled in the first and second bit
통상적으로, 게이트하드마스크막(16)은 질화막으로 형성하고, 제2절연막(21)은 산화막으로 형성하는데, 이로 인해 종래기술은 비트라인콘택(24)을 형성하기 위한 제1 및 제2비트라인콘택홀(22, 23) 형성공정을 동시에 진행할 수가 없기 때문에 공정과정이 복잡하다는 문제점이 있다. 만약, 제1 및 제2콘택홀(22, 23) 형성공정을 동시에 진행할 경우 셀영역의 게이트하드마스크막(16) 손실되어 제1비트라인콘택(24A)과 게이트전극(15) 사이에 쇼트가 발생하는 문제점을 초래하게 된다. Typically, the gate
또한, 종래기술에서 제2비트라인콘택홀(23)은 건식식각법을 사용하여 형성하 는데, 건식식각법의 특성으로 인해 제2콘택홀(23)의 측벽이 음의 기울기를 갖는 문제점이 있다. 음의 기울기를 갖는 측벽은 상부영역에서 하부영역으로 갈수록 선폭이 감소하는 것을 의미하며, 제2비트라인콘택홀(23)의 측벽이 음의 기울기를 가짐에 따라 제2비트라인콘택(24B)과 게이트전극(15) 사이의 콘택면적 감소에 따른 콘택저항 증가, 또는 제2비트라인콘택(24B)의 체적감소에 따른 저항 증가와 같은 제2비트라인콘택(24B)의 저항성분이 증가하는 문제점을 유발한다.In addition, in the prior art, the second bit
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 주변영역에 형성되는 제2비트라인콘택의 저항성분을 감소시킬 수 있는 반도체 장치의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing a resistance component of a second bit line contact formed in a peripheral region.
또한, 본 발명은 셀영역 및 주변영역의 비트라인콘택을 동시에 형성할 수 있는 반도체 장치 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of simultaneously forming bit line contacts in a cell region and a peripheral region.
상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명의 반도체 장치 제조방법은, 기판상에 도전막 및 보호막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 보호막 상에 희생패턴을 형성하는 단계; 상기 희생패턴 상부면과 동일평면상에 상부면이 위치하도록 상기 보호막 상에 하드마스크막을 형성하는 단계; 상기 하드마스크막, 상기 보호막 및 상기 도전막을 식각하여 상기 희생패턴을 포함하는 도전패턴을 형성하는 단계; 상기 도전패턴을 덮는 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 희생패턴을 노출시키고, 연속해서 상기 희생패턴을 식각하여 상기 보호막을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀에 도전물질을 매립하여 콘택을 형성하는 단계를 포함한다. According to one aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes: sequentially forming a conductive film and a protective film on a substrate; Forming a sacrificial pattern on the passivation layer; Forming a hard mask layer on the passivation layer such that an upper surface is positioned on the same plane as the upper surface of the sacrificial pattern; Etching the hard mask layer, the passivation layer, and the conductive layer to form a conductive pattern including the sacrificial pattern; Forming an insulating film covering the conductive pattern; Selectively etching the insulating layer to expose the sacrificial pattern, and successively etching the sacrificial pattern to form a contact hole exposing the protective layer; And forming a contact by filling a conductive material in the contact hole.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면에 따른 본 발명의 반도체 장치 제조방법은, 셀영역과 주변영역을 갖는 기판상에 게이트도전막, 보호막 및 상기 주변 영역의 게이트 예정지역 일부에 희생패턴을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 희생패턴 상부면과 동일 평면상에 상부면이 위치하도록 상기 보호막 상에 게이트하드마스크막을 형성하는 단계; 상기 게이트하드마스크막, 상기 보호막 및 상기 게이트도전막 식각하여 상기 셀영역 및 상기 주변영역에 각각 게이트를 형성하는 단계; 상기 게이트 양측 상기 기판과 접하는 복수의 랜딩플러그를 형성하는 단계; 상기 랜딩플러그를 포함하는 기판 전면을 덮도록 절연막을 형성하는 단계; 상기 셀영역의 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 랜딩플러그를 노출시키는 제1비트라인콘택홀을 형성함과 동시에 상기 주변영역의 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 희생패턴을 노출시키고, 연속해서 상기 희생패턴을 식각하여 상기 보호막을 노출시키는 제2비트라인콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2비트라인콘택홀에 도전물질을 매립하여 상기 셀영역에 제1비트라인콘택을 형성함과 동시에 상기 주변영역에 제2비트라인콘택을 형성하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a semiconductor device, wherein a sacrificial pattern is sequentially formed on a portion of a gate conductive film, a protective film, and a portion of a gate scheduled area of the peripheral region on a substrate having a cell region and a peripheral region. Forming; Forming a gate hard mask layer on the passivation layer such that an upper surface is positioned on the same plane as an upper surface of the sacrificial pattern; Etching the gate hard mask layer, the passivation layer, and the gate conductive layer to form gates in the cell region and the peripheral region, respectively; Forming a plurality of landing plugs in contact with the substrate on both sides of the gate; Forming an insulating film to cover an entire surface of the substrate including the landing plug; Selectively etching the insulating layer of the cell region to form a first bit line contact hole exposing the landing plug, and selectively etching the insulating layer of the peripheral region to expose the sacrificial pattern, and subsequently Etching to form a second bit line contact hole exposing the passivation layer; And embedding a conductive material in the first and second bit line contact holes to form a first bit line contact in the cell region and to form a second bit line contact in the peripheral region.
상술한 과제 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은, 희생패턴을 구비함으로써, 셀영역 및 주변영역의 비트라인콘택을 동시에 형성할 수 있는 효과가 있다. 또한, 주변영역에서의 비트라인콘택 저항성분의 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention based on the above-described problem solving means has an effect of simultaneously forming bit line contacts in a cell region and a peripheral region by providing a sacrificial pattern. In addition, there is an effect that can prevent the increase of the bit line contact resistance component in the peripheral region.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기 술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 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 can easily implement the technical idea of the present invention. .
후술할 본 발명은 반도체 장치의 비트라인콘택 형성방법에 관한 것으로, 특히 셀영역 및 주변영역에서의 비트라인콘택을 동시에 형성하고, 주변영역에 형성되는 제2비트라인콘택의 저항성분을 감소시킬 수 있는 반도체 장치의 제조방법을 제공한다. The present invention, which will be described later, relates to a method for forming a bit line contact in a semiconductor device, and in particular, simultaneously forms a bit line contact in a cell region and a peripheral region, and reduces a resistance component of a second bit line contact formed in the peripheral region. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치 제조방법을 도시한 공정단면도이다. 2A through 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 셀영역(Cell)과 주변영역(Peri)을 갖고, 소자분리막(32)에 의해 활성영역(33)이 정의된 기판(31) 상에 게이트절연막(34), 게이트도전막(35), 보호막(36) 및 주변영역의 게이트 예정지역 일부에 희생패턴(37)을 순차적으로 형성한다.As shown in FIG. 2A, the
주변영역의 게이트 예정지역 일부에 형성되는 희생패턴(37)은 구체적으로, 주변영역의 제2비트라인콘택이 형성될 영역에 형성하는 것이 바람직하다. 희생패턴(37)은 후속 비트라인콘택을 위한 비트라인콘택홀 형성공정의 난이도를 감소시키는 역할을 수행함과 동시에 제2비트라인콘택과 게이트전극 사이의 콘택면적을 증가시키는 역할을 수행하는 것으로, 산화막으로 형성할 수 있다. 이때, 제2비트라인콘택과 게이트전극 사이의 콘택면적 증가 및 제2비트라인콘택의 체적 증가가 용이하도록 희생패턴(37)은 측벽이 양의 기울기를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 측 벽이 양의 기울기를 갖는 희생패턴(37)은 상부영역에서 하부영역으로 갈수록 패턴의 선폭이 증가하는 것을 뜻하며, 이로 인해 희생패턴(37)은 탑선폭(W1)보다 바텀선폭(W2)이 더 크다.Specifically, the
희생패턴(37)은 보호막(36) 전면에 희생막(미도시)을 증착한 후에 제2비트라인콘택을 위한 마스크를 식각장벽으로 희생막을 식각하는 일련의 공정과정을 통해 형성할 수 있다. The
보호막(36)은 희생패턴(37) 형성공정간 게이트도전막(35)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행하는 것으로 희생패턴(37)에 대해 식각선택비를 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 보호막(36)은 게이트패터닝이 완료되는 시점 이후에 게이트전극의 일부로 작용한다. 따라서, 보호막(36)은 도전성물질로 형성하되, 산화막으로 이루어진 희생패턴(37)에 대해 우수한 장벽(barrier) 특성을 갖는 도전성질화막 예컨대, 티타늄질화막(TiN), 텅스텐질화막(WN) 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 보호막(36)으로 작용하는 도전성질화막은 게이트도전막(35) 표면을 질화처리하여 형성하거나, 또는 별도의 증착공정을 통해 형성할 수 있다. The
소자분리막(32)은 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 통해 형성할 수 있다. 게이트절연막(34)은 산화공정 또는 증착공정을 통해 산화막 예컨대, 실리콘산화막(SiO2)으로 형성할 수 있다. 게이트도전막(35)은 실리콘막 또는 금속성막으로 이루어진 단일막 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 실리콘막으로는 폴리실리콘막(poly Si), 실리콘게르마늄막(SiGe) 등을 사용할 수 있고, 금속성막으 로는 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄질화막(TiN), 텅스텐실리사이드막(WSi)등을 사용할 수 있다. The
도 2b에 도시된 바와 같이, 보호막(36) 상에 희생패턴(37)을 덮도록 게이트하드마스크막(38)을 형성한다. 이때, 게이트하드마스크막(38)은 희생패턴(37)과 식각선택비를 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 희생패턴(37)을 산화막으로 형성한 경우에 게이트하드마스크막(38)은 질화막으로 형성하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2B, the gate
다음으로, 희생패턴(37)의 상부면이 노출되도록 게이트하드마스크막(38) 평탄화공정을 실시한다. 평탄화공정은 화학적기계적연마법(CMP)을 사용하여 실시할 수 있다.Next, the gate
상술한 공정과정을 통해 보호막(36) 상에 희생패턴(37)의 상부면과 동일평면상에 상부면이 위치하는 게이트하드마스크막(38)을 형성할 수 있다. Through the above-described process, the gate
도 2c에 도시된 바와 같이, 게이트하드마스크막(38), 보호막(36), 게이트도전막(35) 및 게이트절연막(34)을 순차적으로 식각하여 셀영역 및 주변영역에 각각 게이트(39)를 형성한다. 이하, 식각된 게이트하드마스크막(38), 보호막(36) 및 게이트절연막(34)의 도면부호를 각각 '38A', '36A' 및 '34A'로 변경하여 표기하고, 게이트도전막(35)을 게이트전극(35A)로 변경하여 표기한다.As shown in FIG. 2C, the gate
여기서, 주변영역에 형성되는 게이트(39)는 게이트하드마스크막(38A) 내부에 희생패턴(37)을 포함하도록 형성된다. 이는, 희생패턴(37)이 제2비트라인콘택을 위한 마스크를 이용하여 형성되기 때문이다. Here, the
다음으로, 게이트(39) 양측벽에 스페이서(46)를 형성한다. 스페이서(46)는 게이트(39)를 포함하는 구조물 표면을 따라 스페이서용 절연막을 증착한 후에 전면식각 예컨대, 에치백(etch back)을 실시하여 형성할 수 있으며, 후속 공정을 통해 형성될 제1절연막과 식각선택비를 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 스페이서(46)는 질화막으로 형성할 수 있다. Next,
도 2d에 도시된 바와 같이, 게이트(39) 사이를 매립하도록 기판(31) 전면에 제1절연막(40)을 형성한 후에, 제1절연막(40)을 관통하여 게이트(39) 양측 기판(31)에 접하는 복수의 랜딩플러그(41)를 형성한다. As shown in FIG. 2D, after the first insulating
도 2e에 도시된 바와 같이, 랜딩플러그(41)를 포함하는 기판(31) 전면에 비트라인콘택을 제공하기 위한 제2절연막(42)을 형성한다. 이때, 제2절연막(42)은 게이트하드마스크막(38A)에 대해서는 식각선택비를 갖고, 희생패턴(38)에 대해서는 식각선택비가 없는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 게이트하드마스크막(38A)을 질화막으로 형성한 경우에 제2절연막(42)은 희생패턴(37)과 동일한 산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2E, a second insulating
다음으로, 제2절연막(42) 상에 비트라인콘택을 위한 감광막패턴(미도시)을 형성한 후에 감광막패턴을 식각장벽으로 셀영역의 제2절연막(42)을 식각하여 랜딩플러그(41)의 상부면 노출시키는 제1비트라인콘택홀(43)을 형성함과 동시에 주변영역(42)의 제2절연막(42)을 식각하여 희생패턴(37)을 노출시키고, 연속해서 노출된 희생패턴(37)을 식각하여 보호막(36A)을 노출시키는 제2비트라인콘택홀(44)을 형성한다.Next, after forming a photoresist pattern (not shown) for the bit line contact on the second insulating
여기서, 희생패턴(37)의 측벽이 양의 기울기를 갖도록 형성함에 따라 제2비트라인콘택홀(44)의 측벽 일부도 양의 기울기를 갖는다. 이를 통해, 제2비트라인콘택홀(44) 내부 용적을 증가시켜 후속 공정을 통해 형성될 제2비트라인콘택의 체적을 증가시켜 제2비트라인콘택의 저항성분을 감소시킬 수 있으며, 제2비트라인콘택과 게이트전극(35A) 사이의 콘택면적을 증가시켜 이들 사이의 콘택저항을 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다.Here, as the sidewall of the
또한, 제2절연막(42) 및 희생패턴(37)을 서로 동일한 물질로 형성함으로써, 셀영역의 제1비트라인콘택홀(43)과 주변영역의 제2비트라인콘택홀(44)을 동시에 형성하여 공정과정을 단순화시킬 수 있으며, 제1 및 제1비트라인콘택홀(43, 44) 형성공정을 동시에 진행하더라도 셀영역의 게이트하드마스크막(38A) 손실에 기인한 불량 발생을 방지할 수 있다. In addition, by forming the second insulating
다음으로, 제2비트라인콘택홀(44) 아래 보호막(36A)을 추가적으로 식각하여 게이트전극(35A)을 노출시킨다. 이는, 후속 공정을 통해 형성된 제2비트라인콘택과 게이트전극(35A) 사이의 콘택저항을 보다 효과적으로 감소시키기 위함이다. 한편, 보호막(36A)을 도전성 물질로 형성하기 때문에 경우에 따라서는 보호막(36A) 식각공정을 생략할 수도 있다. Next, the
도 2f에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2비트라인콘택홀(43, 44)에 도전물질을 매립하여 비트라인콘택(45, BLC)을 형성한다. 즉, 셀영역에 제1비트라인콘택(45A, BLC1)을 형성함과 동시에 주변영역에 제2비트라인콘택(45B, BLC2)을 형성한다. As illustrated in FIG. 2F, conductive materials are filled in the first and second bit line contact holes 43 and 44 to form
다음으로, 도면에 도시하지는 않았지만, 제2절연막(42) 상에 제1 및 제2비트 라인콘택(45A, 45B)에 접하도록 비트라인을 형성한다. Next, although not shown in the figure, a bit line is formed on the second insulating
이와 같이, 본 발명은 희생패턴(37)을 형성함으로써, 제1 및 제2비트라인콘택(45A, 45B)을 동시에 형성하여 공정과정을 단순화시킬 수 있으며, 제2비트라인콘택(45B)의 저항성분을 감소시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, the
또한, 본 발명은 보호막(36A)을 구비함으로써, 희생패턴(37)으로 인해 게이트도전막(35) 또는 게이트전극(35A)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. In addition, according to the present invention, the
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will appreciate that various embodiments within the scope of the technical idea of the present invention are possible.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 비트라인콘택 형성방법을 도시한 공정단면도. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming a bit line contact according to the related art.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치 제조방법을 도시한 공정단면도. 2A through 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
*도면 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
31 : 기판 32 : 소자분리막31
33 : 활성영역 34, 34A : 게이트절연막33:
35 : 게이트도전막 35A : 게이트전극35: gate
36, 36A : 보호막 37 : 희생패턴36, 36A: protective film 37: sacrificial pattern
38, 38A : 게이트하드마스크막 39 : 게이트38, 38A: gate hard mask film 39: gate
40 : 제1절연막 41 : 랜딩플러그40: first insulating film 41: landing plug
42 : 제2절연막 43 : 제1비트라인콘택홀42: second insulating film 43: first bit line contact hole
44 : 제2비트라인콘택홀 45 : 비트라인콘택44: second bit line contact hole 45: bit line contact
45A : 제1비트라인콘택홀(BLC1) 45B : 제2비트라인콘택홀(BLC2)45A: first bit line contact hole (BLC1) 45B: second bit line contact hole (BLC2)
46 : 스페이서46: spacer
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090087200A KR20110029503A (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Method for manufacturing semiconductor device |
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---|---|---|---|
KR1020090087200A KR20110029503A (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Method for manufacturing semiconductor device |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020090087200A KR20110029503A (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Method for manufacturing semiconductor device |
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-
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- 2009-09-15 KR KR1020090087200A patent/KR20110029503A/en not_active Application Discontinuation
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |