KR900005355B1 - Semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래 트렌치 캐패시터를 갖는 디램셀의 일실시예의 단면도.1 is a cross-sectional view of one embodiment of a DRAM cell having a conventional trench capacitor.
제2도는 종래 트렌치 캐패시터를 갖는 디램셀의 다른 실시예의 단면도.2 is a cross-sectional view of another embodiment of a DRAM cell having a conventional trench capacitor.
제3도는 본 발명에 따른 디램셀의 평면도.3 is a plan view of the DRAM cell according to the present invention.
제4a도-4(i)도는 본 발명에 따른 디램셀의 제조공정의 단면도.4A-4 (i) are cross-sectional views of a manufacturing process of a DRAM cell according to the present invention.
제5도는 제3도를 a-a'로 절단한 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line a-a 'of FIG.
제6도는 제3도를 b-b'로 절단한 단면도.6 is a cross-sectional view taken along line b-b 'of FIG.
본 발명은 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(Dynamic Random Access Memory:이하 디램이라 칭함)에 관한 것으로 특히 대용량 디램셀의 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM), and more particularly, to an apparatus for a large capacity DRAM cell and a method of manufacturing the same.
반도체 메모리 기술분야에 있어서는 메모리 용량을 증가시키기 위해 하나의 칩상에 메모리셀의 수를 증가시키려는 노력이 경주되고 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위해 제한된 칩의 표면상에 다수의 메모리셀이 형성되는 메모리셀 어레이의 면적을 최소화하는 것이 중요하며 최소면적의 면에서는 1트랜지스터 1캐패시터로 구성되는 메모리셀이 바람직하다는 것은 잘 알려져 있는 사실이다. 그러나 1트랜지스터 1캐패시터의 메모리셀에 있어서 대부분의 면적을 차지하는 부분은 캐패시터가 점유하는 면적이므로 캐패시터가 점유하는 면적을 최소화하면서도 상기 캐패시터의 용량을 크게하여 정보검출을 용이하게 하고 알파입자에 의한 소프트 에러를 감소시키는 것이 중요한 문제이다.In the semiconductor memory technology, efforts have been made to increase the number of memory cells on one chip in order to increase memory capacity. In order to achieve this purpose, it is important to minimize the area of a memory cell array in which a large number of memory cells are formed on the surface of a limited chip, and that a memory cell composed of one transistor and one capacitor is preferable in terms of the minimum area. It is a known fact. However, since the portion occupying most of the area of the memory cell of one transistor and one capacitor is the area occupied by the capacitor, while minimizing the area occupied by the capacitor, the capacity of the capacitor is increased to facilitate information detection and soft error caused by alpha particles. Reducing the problem is an important issue.
상기 문제해결을 위해서 캐패시터가 점유하는 표면면적을 최소화하고 스토리지 캐패시터의 용량을 최대화하기 위해 반도체 기판 표면에 트렌치(TRENCH)구조의 캐패시터를 형성하는 여러방법이 제안되었으며 실제로 4메가 이상의 디램에서는 트렌치구조를 쓰지않을 수 없는것이 사실이다.To solve the problem, various methods of forming a trench structure capacitor on the surface of a semiconductor substrate have been proposed to minimize the surface area occupied by the capacitor and maximize the capacity of the storage capacitor. It is true that you can not write.
종래 트렌치 캐패시터를 갖는 메모리셀의 한 예가 제1도에 도시한 바와같은 평면구조의 캐패시터를 트렌치 내부에 함몰시킨 구조의 메모리 셀이다.One example of a conventional memory cell having a trench capacitor is a memory cell having a planar capacitor as shown in FIG. 1 having a recess in the trench.
제1도는 트렌치 내부의 다결정 실리콘이 캐패시터의 한 전극 셀 플레이트되는 디램셀의 단면도로서, 도시한 바와 같이 P형 반도체기판(1)상에 형성된 P형 웰(2)상에 형성되고 캐패시터의 한 전극이되며 웰(2)과 캐패시터의 유전물질이 되는 절연막(4)으로 분리된 다결정실리콘(7) 셀 플레이트, 상기 웰(2)상에 상기 절연막(4) 하부에 형성되고 캐패시터의 타전극이 되는 N형 반도체영역(5), 상기 N형 반도체영역과 연결되는 트랜지스터의 소오스영역(10a), 후술하는 비트라인과 연결되는 트랜지스터의 드레인 영역(10b), 트랜지스터의 게이트가 되고 캐패시터의 상부를 지나는 다결정실리콘 워드라인(9), 상기 트랜지스터의 드레인(10b)과 연결되고 상기 워드라인(9)과 내부 절연층(11)으로 분리되는 다결정 실리콘 비트라인(12), 상기 비트라인(12)과 절연층(13)으로 분리되고 소정부위에서 하부의 다결정실리콘 워드라인(9)과 접속되는 금속라인(Backing Metal)구성된다.1 is a cross-sectional view of a DRAM cell in which polycrystalline silicon inside a trench is plated with one electrode of a capacitor, and is formed on a P-type well 2 formed on a P-type semiconductor substrate 1 as shown, and having one electrode of a capacitor. And a cell plate of polycrystalline silicon (7) separated by the insulating film (4) which becomes the dielectric material of the well (2) and the capacitor, and formed on the well (2) below the insulating film (4) and becomes the other electrode of the capacitor. An N-
상기 제1도와 같은 구조의 메모리셀은 캐패시터가 차지하는 평면적은 많이 감소시킬 수 있으나 트렌치 캐패시터들 사이에 펀치드루우(Punch-through)현상으로 인한 누설전류를 방지하기 위하여 도면에 나타난 바와같이 소자분리(Isolation) 영역(3)을 충분히 확보해야 한다.In the memory cell having the structure shown in FIG. 1, the planar area occupied by the capacitor can be greatly reduced. However, in order to prevent leakage current due to the punch-through phenomenon between the trench capacitors, as shown in FIG. Isolation) area 3 should be sufficiently secured.
한편 트렌치 캐패시터간의 펀치드루우 현상을 감소시키기 위하여 상기 웰(2)의 농도를 증가시킬수도 있으나 웰농도의 증가는 트랜지스터의 특성 및 트렌치 측면의 N형 반도체영역(5)과 웰(2)의 접합 브레이크다운 전압(Junction Breakdown Voltage) 감소등의 문제점을 야기시키므로 웰의 농도증가에는 한계가 있으며 또한 트렌치 측면의 N형 반도체영역의 접합 깊이를 적게 조절해야 하기 때문에 펀치드루우 현상을 감소시키기 위해 웰의 농도를 조절하는 것은 문제가 있었다.On the other hand, the concentration of the well 2 may be increased to reduce the punch draw between trench capacitors, but the increase in the well concentration may be due to the characteristics of the transistor and the junction of the N-
또한 상기 메모리셀은 캐패시터의 전하가 트렌치 밖을 따라 저장되기 때문에 평면적인 캐패시터와 마찬가지로 알파입자에 의한 소프트에러율(SER:Soft Error Rate)이 높은 문제점이 있었다.In addition, since the charge of the capacitor is stored along the outside of the trench, the memory cell has a high soft error rate (SER) due to alpha particles, similar to the planar capacitor.
제2도는 제1도의 메모리셀에서 문제가 된 트렌치들 사이의 펀치드루우 현상을 제거하고 SER을 감소시키기 위해 종래에 제안된 트렌치 캐패시터로서, 트렌치 측면을 산화막으로 소자분리(Isolation)시키고 트렌치 내부에 서로 분리된 2중의 다결정 실리콘층을 형성하여 캐패시터를 형성한 메모리셀이다.FIG. 2 is a trench capacitor conventionally proposed to eliminate the punch draw between the trenches in the memory cell of FIG. 1 and to reduce the SER. Isolation of the trench side with an oxide film and the inside of the trench are shown in FIG. A memory cell in which capacitors are formed by forming double polycrystalline silicon layers separated from each other.
제2도를 참조하면 도시한 바와같이 P형 반도체기판(21)상에 형성된 P형웰(22), 상기 P형웰(22)상에 형성되고 트렌치 내부를 둘러싸고 있는 두꺼운절연층(25), 상기 두꺼운절연층으로 웰(22)과 분리되고 트렌치 내부와 웰 표면상의 소정영역에 걸쳐 형성된 다결정실리콘 스토리지노드(Storage node)(26), 상기 다결정 스토리지노드(26)와 캐패시터의 유전물질층이 되는 절연막(27)으로 분리된 다결정실리콘 셀플레이트(Cell Plate)(28), 상기 다결정 실리콘 스토리지노드(26)와 연결되고 웰표면 상부에 형성된 트랜지스터의 소오스영역(32a), 후술하는 비트라인과 연결되고 웰표면 상부에 형성된 트랜지스터의 드레인영역(32b), 상기 트랜지스터의 소오스(32a)와 드레인(32b) 사이의 채널영역 상부의 게이트산화막(30)과, 상기 셀플레이트(28) 상부의 절연물질(29)로 분리된 트랜지스터의 게이트 및 워드라인이 되는 다결정실리콘층(31), 상기 트랜지스터의 드레인(32b)과 연결되고 상기 워드라인(31)과 내부 절연층(33)으로 분리되는 다결정실리콘 비트라인(34), 상기 비트라인(34)과 절연층(35)으로 분리되고 소정부위에서 하부의 다결정 실리콘 워드라인(31)과 접속되는 금속라인(Backing Metal)(36)으로 구성된다.Referring to FIG. 2, a P-
상기 제2도와 같은 구조의 메모리셀은 트렌치를 두꺼운 절연층(25)으로 소자분리 시키고 각 트렌치사이에 두꺼운 절연층(25)과 연결되는 소자분리 산화막(23)을 형성하여 트렌치, 내부에 캐패시터를 형성함으로써 제1도에서의 소프트에러율 문제나 펀치드루우 현상은 줄일 수 있으나 다결정실리콘 스토리지노드(26) 때문에 트렌치 내부에서 캐패시터의 실체면적이 감소하여 디램셀의 동작에 필요한 캐패시터 용량을 확보하기 위해서는 트렌치의 평면적을 크게하든지 혹은 트렌치를 깊게 파야하는 문제점이 있으며 상부의 다결정실리콘 셀플레이트(28)로 인하여 소자의 토폴로지(Topology)가 높아져서 캐패시터 형성후에 형성되는 트랜지스터의 제조공정이 어려워지는 문제점이 있었다.In the memory cell having the structure as shown in FIG. 2, the trench is separated into a thick
따라서 본 발명의 목적은 작은 메모리셀 면적에 대하여 대용량의 캐패시터를 갖고 동시에 알파입자에 대한 소프트에러율이 적은 메모리셀의 장치 및 그 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a memory cell having a large capacity capacitor for a small memory cell area and at the same time having a low soft error rate for alpha particles.
이하 본 발명에 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described in detail.
제3도는 본 발명에 따른 메모리셀 어레이의 레이아웃 평면도이다.3 is a layout plan view of a memory cell array according to the present invention.
도면중 영역(40)은 캐패시터가 형성되는 트렌치 영역이고, 영역(41)은 트렌치내부와 기판상에서 트렌치 외부를 둘러싸고 있는 다결정실리콘 스토리지노드 영역이며, 영역(42)을 제외한 나머지 영역에는 다결정 실리콘 샘플레이트가 형성되고, 영역(43)은 스토리지노드 영역(41)과 영역(50)을 통하여 연결되고 영역(51)을 통해서 트랜지스터의 소오스영역(48)과 연결되는 기판과 동일도전형의 불순물 도핑영역을 포함하는 액티브영역이며, 영역(44)은 다결정실리콘 워드라인 영역이고, 영역(45)은 트랜지스터의 드레인 영역(49)과 콘택(47)을 통해 연결되는 다결정실리콘 비트라인 영역이며, 영역(46)은 워드라인과 접속되는 알루미늄 라인(Backing Metal)이고, 영역(52)은 트렌치와 트렌치를 분리하는 소자분리 산화막 영역이며, 이 소자 분리 산화막 영역의 하부에는 소자분리 산화막과 접하여 기판과 동일도전형의 필드도핑층이 있다.In the figure, region 40 is a trench region in which a capacitor is formed, and region 41 is a polysilicon storage node region surrounding the trench interior on the inside of the trench and on the substrate, and polycrystalline silicon sample rate in the remaining regions except region 42. The region 43 is formed of an impurity doped region of the same conductivity type as the substrate connected to the storage node region 41 and the region 50 and connected to the source region 48 of the transistor through the region 51. A region 44 is a polysilicon wordline region, region 45 is a polysilicon bitline region connected via a drain 47 and a contact 47 of the transistor, region 46 Is an aluminum line (Backing Metal) connected to the word line, and the region 52 is an element isolation oxide region that separates the trench from the trench. Substrate same as in contact with the isolating oxide film also has a field of type doped layer.
제4a도-4(i)도는 본 발명에 따른 트렌치 캐패시터를 갖는 메모리셀의 제조공정도로서 제3도에서 a-a'방향으로 절단한 단면의 일부분을 도시한 것이다.4A-4 (i) show a process diagram of a memory cell having a trench capacitor according to the present invention, showing a part of a cross section cut in the a-a 'direction in FIG.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 트렌치 캐패시터를 갖는 메모리셀의 일실시예의 제조공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of an embodiment of a memory cell having a trench capacitor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제4(a)도를 참조하면 먼저 실리콘기판(61)상에 메모리셀이 형성될 영역에 P형 웰(62)을 형성한다. 그다음 실리콘기판(61) 상부에 산화막층과 Si3N4의 질화막층을 형성하고 메모리셀과 셀의 분리를 위하여 기판상의 소정영역에 기판과 동일 도전형의 필드도핑층(63)을 형성한후 선택적 산화막공정(LOCOS:Local Oxidation of Silicon)으로 필드도핑층(63)상에 소자분리 산화막(64)을 형성한다. 그다음 소자 분리 산화막 형성시 산화마스크로 사용된 상기 산화막층과 질화막층을 제거하고 통상의 사진공정으로 포토레지스트 마스크를 형성하여 고농도 N형의 도핑층(65)을 형성한다.Referring to FIG. 4A, first, a P-
상기 N+도핑층(65)은 1트랜지스터와 1캐패시터로 이루어지는 본 발명의 메모리셀에서 캐패스터의 스토리지노드와 트랜지스터의 소오스를 연결하는 역할을 한다.The N + doped layer 65 serves to connect the storage node of the capacitor and the source of the transistor in the memory cell of the present invention including one transistor and one capacitor.
제4(b)도는 트렌치 마스크를 형성하는 공정에서 상기 기판(61)상에 240A정도의 산화막층(66), 1500A정도의 질화막층(67)과 1000A 정도의 CVD방법으로 형성되는 CVD산화막(68)을 차례 대로 형성한 후 트렌치를 형성할 영역[제3도의 영역(40)]을 반응성 이온에칭(RIE:Reactive Ion Etching)방법으로 CVD산화막(68), 질화막(67)과 산화막(66)을 에칭하여 트렌치창(69)을 형성한다.4 (b) shows a CVD oxide film 68 formed on the substrate 61 by a 240A oxide layer 66, a 1500A nitride layer 67, and a 1000A CVD method in the process of forming a trench mask. ) In order to form the trenches (region 40 in FIG. 3). The CVD oxide film 68, the nitride film 67 and the oxide film 66 are formed by the reactive ion etching (RIE) method. Etching is performed to form trench window 69.
제4(c)도는 제1트렌치를 형성하는 공정으로 상기 제4(b)도의 공정에서 형성된 트렌치 마스크를 에칭마스크로 하여 실리콘기판을 반응성 이온에칭법으로 1-3㎛정도의 길이만큼 에칭하여 제1트렌치(71)를 형성한다. 이공정에서 CVD산화막의 두께는 제4(b)도에서 보다 낮아지게 되며 실리콘과 산화막의 선택비 및 트렌치 깊이에 따라 CVD산화막의 두께가 결정된다. 그다음 열적 산화막과 CVD산화막을 트렌치가 형성된 기판상부에 형성하고 다시 형성된 산화막들을 반응성 이온에칭 방법으로 에칭하면 제1트렌치 측면에 1000-2000A정도의 측면 산화막(72)이 형성된다.FIG. 4 (c) is a process of forming a first trench, and the silicon substrate is etched by a length of about 1-3 μm using a reactive ion etching method using the trench mask formed in the process of FIG. 4 (b) as an etching mask. One trench 71 is formed. In this process, the thickness of the CVD oxide film is lower than that shown in FIG. 4 (b), and the thickness of the CVD oxide film is determined by the selectivity and the trench depth of the silicon and the oxide film. Then, the thermal oxide film and the CVD oxide film are formed on the trench-formed substrate, and the formed oxide films are etched by the reactive ion etching method to form the
상기 두꺼운 측면산화막(72)은 이후 공정을 통해 형성되는 캐패시터의 공핍영역(Depletion)을 억제한다. 제4(d)도는 제2트렌치를 형성하는 공정에서 별도의 마스크없이 상기 공정에서 형성된 트렌치마스크를 사용하여 실리콘기판을 에칭하면 제2트렌치(73)가 형성된다. 이때 상기 제4(c)의 공정에서 형성된 측면산화막(72)은 그대로 남아있게되고 트렌치가 깊어짐에 따라 기판상부의 CVD산화막(68b)가 얇아지게 된다.The thick
그다음 제2트렌치가 형성된 트렌치 측면을 기판과 동일 도전형으로 표면농도가 10-10/cm정도 되도록 고농도 N+또는 P+의 불순물을 도핑하여 불순물 도핑영역(74)을 형성한다. 이때 불순물의 도핑방법은 이온주입법을 사용할 수도 있고, P+ 또는 N+를 포함하는 글래스를 트렌치에 도포하여 고온의 로에서 불순물들을 확산시킬수도 있으며, 통상의 BN(Boron Nitrid)웨이퍼를 사용할수도 있음은 이분야의 통상의 지식을 가진자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Then, the doping region 74 is formed by doping the trench side in which the second trench is formed, with a high concentration of N + or P + such that the surface concentration is about 10-10 / cm in the same conductivity type as the substrate. At this time, the doping method of the impurity may be ion implantation method, glass containing P + or N + may be applied to the trench to diffuse the impurities in a high-temperature furnace, and a conventional BN (Boron Nitrid) wafer may be used. Those skilled in the art will readily understand.
상기 불순물 도핑시 상기 제1트렌치 벽면(71')에 두껍게 형성한 측면산화막(72)의 마스크작용으로 측면산화막(72)이 형성된 제1트렌치 벽면에 하단부 일부분과 제2트렌치 표면전체에 걸쳐 불순물 도핑 영역(74)이 형성된다.When doping the impurity, the dopant is doped over the entire portion of the lower end portion and the second trench on the first trench wall surface in which the
또한 상기에서는 산화막으로 측면산화막(72)을 형성한 실시예를 보였으나 질화막으로 대치하여 형성할 수도 있다.In the above embodiment, the
그다음 트렌치 표면을 정화(Cleaning)하기 위하여 트렌치 표면에 산화막을 기르고 다시 제거하는 방법을 사용하거나 또는 트렌치 표면을 다결정실리콘 에칭물질로 직접 식각을 하는 방법을 사용한다.Then, in order to clean the trench surface, a method of growing and removing an oxide layer on the trench surface or etching the trench surface directly with a polysilicon etching material is used.
제4(e)도는 트렌치 캐패시터의 유전물질층을 형성하는 공정으로서, 별도의 마스크없이 상기 트렌치마스크로 사용된 CVD산화막(68b), 질화막(67) 및 산화막(66)을 제거하고 기판전면에 산화막으로 캐패시터의 유전물질층(75)을 형성하고 상기 유전물질층(75)상에 다결정실리콘층(76)을 형성한다.FIG. 4 (e) shows a process of forming a dielectric material layer of a trench capacitor. The CVD oxide film 68b, nitride film 67 and oxide film 66 used as the trench mask are removed without a mask, and an oxide film is formed on the entire surface of the substrate. As a result, the dielectric material layer 75 of the capacitor is formed and the polysilicon layer 76 is formed on the dielectric material layer 75.
이때 상기 측면산화막이 형성되었던 제1트렌치 벽면은 전체 산화막층의 두께가 1000A-2000A정도 되도록 형성한다. 또한 상기 유전물질층(75)은 산화막 이외에도 산화막과 질화막을 혼합한 구조로 형성할수도 있다.At this time, the first trench wall surface where the side oxide film was formed is formed such that the thickness of the entire oxide layer is about 1000A-2000A. In addition, the dielectric material layer 75 may have a structure in which an oxide film and a nitride film are mixed in addition to the oxide film.
그다음 기판전면에 트렌치 내부까지 충분히 도포되도록 포토레지스터를 형성한후 기판전면을 노광하고 현상하여 트렌치 내부의 포토레지스트(77)만 남도록 한다. 그다음 상기 기판상의 다결정 실리콘(76)과 유전물질층(75)을 제4(f)도와 같이 상부의 실리콘 표면과 비슷한 레벨까지 에칭되도록 하였(다.Then, a photoresist is formed on the entire surface of the substrate so that the inside of the trench is sufficiently coated, and then the entire surface of the substrate is exposed and developed to leave only the photoresist 77 inside the trench. Then, the polycrystalline silicon 76 and the dielectric material layer 75 on the substrate were etched to a level similar to that of the upper silicon surface as shown in FIG. 4 (f).
제4(g)도는 트렌치 캐패시터의 스토리지 노드를 형성하는 공정으로서 먼저 상기 제4(f)도의 포토레지스트(77)를 제거하고 다결정 실리콘(78)을 침적한다. 그다음 다결정실리콘(76)과 (78)을 상기 N형의 도핑층과 동일한 도전형의 불순물로 도핑한후 포토레지스트를 도포하고 통상의 사진식각 공정으로 실리콘표면과 소정 겹쳐지는 다결정실리콘(78)의 패턴을 형성하여 다결정실리콘 스토리지 노드[이하(78)로 칭함]를 완성한다. 상기 다결정실리콘 스토리지 노드(78)는 영역(79)을 통하여 N+도핑층(65)과 접속되어 있다. 그다음 상기 식각공정시 마스로 사용된 포토레지스트를 제거하고 캐패시터 유전물질이 되는 산화막(80)을 트렌치 내부에 함몰된 스토리지노드 다결정실리콘층(78) 및 상부의 실리콘 표면에 성장시킨다. 상기 캐패시터 유전물질은 산화막 대신 상기 트렌치를 둘러싸고 있는 캐패시터 유전물질(75)과 동일한 물질을 사용할수 있다.FIG. 4 (g) shows a process of forming the storage node of the trench capacitor. First, the photoresist 77 of FIG. 4 (f) is removed and the polycrystalline silicon 78 is deposited. Then, the polycrystalline silicon 76 and 78 is doped with an impurity of the same conductivity type as that of the N-type doping layer, and then a photoresist is applied to the polycrystalline silicon 78 which is overlapped with the silicon surface by a conventional photolithography process. A pattern is formed to complete the polysilicon storage node (hereinafter referred to as 78). The polysilicon storage node 78 is connected to the N + doped layer 65 through the region 79. Then, the photoresist used as a mask during the etching process is removed, and an oxide film 80, which is a capacitor dielectric material, is grown on the storage node polycrystalline silicon layer 78 recessed in the trench and on the upper silicon surface. The capacitor dielectric material may be the same material as the capacitor dielectric material 75 surrounding the trench instead of the oxide layer.
제4(h)도는 트렌치 패캐시터의 셀플레이트를 형성하는 공정으로서 상기 제4(g)도 상에 다결정실리콘층(81)을 침적하고 소정의 불순물을 도핑한후 다시 식각하여 실리콘 표면에서 다결정실리콘층(81)의 두께가 약3000A이 되도록 한다.FIG. 4 (h) is a process of forming a cell plate of a trench capacitor. The polycrystalline silicon layer 81 is deposited on the fourth (g) diagram, doped with a predetermined impurity, and then etched again to form a polycrystal on the silicon surface. The thickness of the silicon layer 81 is about 3000A.
그다음 다결정실리콘층(81)에 불순물을 도핑하고 마스크를 사용하여 통상의 식각방법으로 다결정실리콘 셀플레이트(81)를 최종적으로 형성한다. 그다음 다결정실리콘 셀플레이트(81)의 상부에 산화막(82)을 성장시켜 캐패시터 다결정실리콘 셀플레이트와 이후 형성되는 다결정실리콘 워드라인을 절연시킨다. 이때 캐패시터 플레이트(81)는 도핑된 다결정실리콘이므로 절연산화막(82)은 실리콘 표면보다 다결정실리콘(81)표면에서 더 두껍게 성장하게 된다.Then, the polysilicon layer 81 is doped with impurities and finally the polysilicon cell plate 81 is formed by a conventional etching method using a mask. An oxide film 82 is then grown on top of the polysilicon cell plate 81 to insulate the capacitor polysilicon cell plate and the polysilicon word line formed thereafter. At this time, since the capacitor plate 81 is doped polysilicon, the insulating oxide film 82 grows thicker on the surface of the polysilicon 81 than on the silicon surface.
그다음 트랜지스터가 형성될 영역의 상기 산화막층(82)을 제거한후 트랜지스터의 게이트 산화막(83)상에 다결정실리콘 워드라인(84)을 형성하며 상기 다결정실리콘 워드라인(84)을 마스크로하여 트랜지스터가 형성될 영역에 N형 불순물을 도핑시켜 트랜지스터의 드레인영역(85a)과 소오스영역(85b)을 형성한다.After removing the oxide layer 82 in the region where the transistor is to be formed, a polysilicon word line 84 is formed on the gate oxide layer 83 of the transistor, and the transistor is formed using the polysilicon word line 84 as a mask. The drain region 85a and the source region 85b of the transistor are formed by doping N-type impurities in the region to be formed.
그다음 상기 다결정실리콘 워드라인(84)의 상부에 이후 형성되는 다결정실리콘 비트라인과 절연을 목적으로 하는 절연층(86)을 형성하고 상기 절연층(86)상에는 상기 트랜지스터의 드레인영역(85a)과 접속이 되는 다결정실리콘 비트라인(87)을 형성한다.Next, an insulating layer 86 is formed on the polysilicon word line 84 to be insulated from the polysilicon bit line formed thereafter, and is connected to the drain region 85a of the transistor on the insulating layer 86. The polysilicon bit line 87 is formed.
그다음 상기 다결정실리콘 비트라인(87)상에 절연층(88)을 형성하고 상기 절연층(88)상에는 알루미늄등의 금속으로 형성되며 소정 영역에서 상기 다결정실리콘 워드라인(84)과 접속이 되는 금속라인(Backing Metal)(89)을 형성한다.Next, an insulating layer 88 is formed on the polysilicon bit line 87, and a metal line is formed of a metal such as aluminum on the insulating layer 88 and connected to the polysilicon word line 84 in a predetermined region. (Backing Metal) 89 is formed.
제5도는 상기 제4(a)도-제4(i)도의 공정을 거쳐 형성되는 본 발명에 따른 디램셀의 완성된 단면도로서 상기에서 언급한 바와같이 제3도의 a-a'로 절단한 단면도이고, 제6도는 상기 제3도의 평면도를 b-b'로 절단한 단면도이며 제3도와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line a-a 'of FIG. 3 as mentioned above as a completed cross-sectional view of the DRAM cell according to the present invention, which is formed through the process of FIGS. 4 (a) to 4 (i). 6 is a cross-sectional view taken along line b-b 'of FIG. 3, and the same reference numerals are used for the same portions as in FIG.
상기 도면에서 살펴보면 본 발명에 따른 메모리셀은 제1도전형의 웰(62)이 형성된 제1도전형의 반도체기판(61)과 제1유전물질층(75)을 사이에 두고 트렌치 내부에 다결정실리콘 스토리지 노드(78)가 형성되고, 상기 다결정실리콘 스토리지 노드(78)와 제2유전물질층(80)을 사이에 두고 트렌치 내부 및 트렌치상부의 기판에 걸쳐 다결정실리콘 셀플레이트(81)가 형성되며, 상기 제1유전물질층(75)과 접한 기판 및 웰영역에는 기판과 동일 도전형인 제1도전형의 불순물이 도핑된 불순물 반도체영역(74)이 형성되고, 상기 스토리지노드(78)의 소정영역(79)가 접하고 상기 불순물 반도체영역(74)과 이격하여 제2도전형의 반도체영역(65)이 형성되며, 상기 제2도전형의 반도체영역(65)과 접하게 제2도전형의 트랜지스터의 소오스영역(85b)이 형성되고, 상기 소오스영역과 이격하여 제2도전형의 트랜지스터의 드레인영역(85a)이 형성되며, 상기 트랜지스터의 소오스 및 드레인영역(85a)(85b)사이의 이격 영역상부와 다결정실리콘 셀플레이트(81)상부에는 소정의 절연막(83)(82)으로 분리되어 다결정실리콘 워드라인(84)이 형성되고, 상기 워드라인(84) 상에서 상기 트랜지스터의 드레인 영역(85a)과 접속하고 상기 워드라인(84)과 절연막(86)으로 분리된 다결정실리콘 비트라인(87)이 형성되며 상기 비트라인(87)상에는 절연막(88)으로 분리되어 알루미늄라인(Backing Metal)(89)이 형성되어 있다.Referring to the drawings, the memory cell according to the present invention includes polycrystalline silicon in the trench with the first conductive semiconductor substrate 61 having the first
또한 셀과 셀사이 즉 트렌치 캐패시터와 이웃한 트렌치 캐패시터는 소자분리 산화막(64)과 소자 분리산화막(64) 하부기판 영역에 필드도핑층(63)을 형성하고 있으며 측면산화막(72)이 형성된 제1트렌치의 깊이는 상기 필드도핑층(63)과 제2트렌치를 둘러싸고 형성된 불순물 도핑영역(74)이 분리되기 충분하게 형성되어 있다.In addition, the cell-to-cell, that is, the trench capacitor and the trench capacitor adjacent to each other, form a field doping layer 63 in the region of the lower substrate of the device isolation oxide 64 and the device isolation oxide 64 and the
또한 상기에서 다결정실리콘 스토리지 노드(78)는 웰과 반대도전형인 상기 트랜지스터의 소오스와 동일도전형의 불순물로 도핑된 다결정실리콘을 사용하여 도핑된 실리콘 연결영역(65)을 통해 트랜지스터의 소오스영역(85b)과 연결이 된다.In addition, the polysilicon storage node 78 is a source region of the transistor through the silicon connection region 65 doped using polycrystalline silicon doped with impurities of the same conductivity type as the source of the transistor that is opposite to the well. 85b).
또한 상기와 같은 구조의 본 발명은 실리콘기판(61)과 트렌치상에 침적된 다결정실리콘 플레이트를 모두 셀플레이트로 사용한다. 제1플레이트인 기판에는 접지전압 또는 제2플레이트와 동일한 전압을 인가한다.In addition, the present invention having the structure described above uses both the silicon substrate 61 and the polysilicon plate deposited on the trench as a cell plate. The ground plate or the same voltage as the second plate is applied to the first plate.
상술한 바와같이 본 발명은 트렌치와 트렌치 내부의 다결정실리콘 스토리지노드에 캐패시켜 유전물질을 형성함으로써 일정한 크기의 트렌치를 사용하여 캐패시터의 유효면적을 최대화 할 수 있다.As described above, the present invention can maximize the effective area of a capacitor by using a trench of a constant size by forming a dielectric material by capturing the trench and the polysilicon storage node inside the trench.
또한 본 발명은 2번의 트렌치 공정으로 트렌치 표면을 선택적으로 산화시켜 트렌치에 함몰된 다결정 실리콘을 캐패시터의 스토리지노드로 만들므로써 인접한 트렌치 사이에 펀치 드루우가 없고 알파입자에 의한 캐패시터의 전하파괴 현상을 줄일 수 있다.In addition, the present invention selectively oxidizes the trench surface in two trench processes, thereby making the polycrystalline silicon recessed in the trench into the storage node of the capacitor, thereby eliminating the punch draw between adjacent trenches and reducing the charge destruction of the capacitor by the alpha particles. have.
따라서 본 발명은 디램셀 동작에 필요한 캐패시턴스를 적은 평면적을 이용하여 확보할수 있고 트렌치들 사이의 소자분리 영역도 줄일수 있으므로 보다 고집적 디램셀 및 이와유사한 메모리셀로써 응용될 수 있다.Therefore, the present invention can secure the capacitance required for DRAM cell operation using a small planar area and can reduce the device isolation region between the trenches, and thus can be applied as a more highly integrated DRAM cell and a similar memory cell.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019870013616A KR900005355B1 (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1019870013616A KR900005355B1 (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
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KR900005355B1 true KR900005355B1 (en) | 1990-07-27 |
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Family Applications (1)
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KR1019870013616A KR900005355B1 (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
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KR (1) | KR900005355B1 (en) |
-
1987
- 1987-11-30 KR KR1019870013616A patent/KR900005355B1/en not_active IP Right Cessation
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KR890008983A (en) | 1989-07-13 |
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