KR900005356B1 - Burid source type dynamic semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래의 다이나믹 반도체 기억소자로서,1 is a conventional dynamic semiconductor memory device.
(a)는 소오스가 설치되어 있는 상태를 보인 평면도.(a) is a top view which shows the state in which the source is installed.
(b)는 소오스가 설치되어 있는 상태를 보인 단면도.(b) is sectional drawing which shows the state in which the source was installed.
제2도는 종래의 N형 웰을 이용한 다이나믹 반도체 기억소자의 단면도.2 is a cross-sectional view of a dynamic semiconductor memory device using a conventional N-type well.
제3도는 본 발명의 일실시예로서 소오스 매립형 다이나믹 반도체 기억소자의 평면도.3 is a plan view of a source buried dynamic semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.
제4도는 제3도의 A-A선 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
제5도는 제3도의 B-B선 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.
제6a도-6(e)도는 본 발명 소오스 매립형 다이나믹 반도체 기억소자의 제조공정과정을 나타낸 종단면도.6A-6E are longitudinal cross-sectional views showing the fabrication process of the source buried dynamic semiconductor memory device of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1,31 : P형 실리콘기판 2 : 플레이트전극1,31 P-type silicon substrate 2: Plate electrode
15,32 : P형 에피층 3 : 절연막15,32 P-type epitaxial layer 3: insulating film
18,33 : 소오스 26 : 활성영역18,33
27 : 제1트렌치 28 : 비트선27: first trench 28: bit line
29 : 실리콘의 접합부 30 : 제2트렌치29
34 : 게이트 산화막 35 : 드레인34: gate oxide film 35: drain
36 : 캐패시터 산화막 37 : 제2다결정실리콘36: capacitor oxide film 37: second polycrystalline silicon
38 : 저온산화막 39 : 실리콘 질화보호막38: low temperature oxide film 39: silicon nitride protective film
40 : 제1다결정실리콘 41 : BPSG 막40: first polysilicon 41: BPSG film
본 발명은 고집적화 다이나믹 반도체에 있어서 소오스전극을 트렌치 캐패시터 내부에 매립시킨 셀을 갖는 소오스 매립형 다이나믹 반도체 기억소자에 관한 것이다.The present invention relates to a source buried dynamic semiconductor memory device having a cell in which a source electrode is embedded in a trench capacitor in a highly integrated dynamic semiconductor.
일반적으로 기억소자의 칩 면적중 메모리 셀이 차지하는 비율은 약605에 이른다. 따라서 초고집적화를 추진하기 위해서는 메모리 셀 면적을 최소화하는 것이 필수적인바 이와같은 요구에 부응하기 위하여 고집적화에 따른 메모리 셀의 변환과정을 살펴보면 256K 디램(DRAM)까지는 대부분 플레너 형(Planar Type)셀을 사용해왔으나 매가비트급(Megabit) 디램(DRAM)에 이르러서는 셀 크기 축소의 한계가 있어 스택형(Stack type)셀로 대치되었다.In general, the memory cell occupies about 605 in the chip area of the memory device. Therefore, minimizing the memory cell area is essential to promote ultra-high integration. In order to meet such demands, the process of converting memory cells due to high integration has mostly used planar type cells up to 256K DRAM. The megabit DRAM has been replaced by a stack type cell due to the limitation of the size reduction of the cell.
그러나 4M 디램(DRAM) 및 16M 디램(DRAM)등 최대용량에 대한 정보산업분야에의 요구가 계속 증대되면서 유한한 평면에 유효면적을 확대시키는 방법으로 실리콘기판에 홈을 형성하여 홈 벽면을 커패시터로 사용하는 트렌치 구조가 새롭게 등장한 이래 4M DRAM 단계에서는 대부분 트렌치 셀 구조를 채택하고 있으며 이러한 경향은 16M DRAM 등 집적화가 높아질수록 더욱 심화될 것으로 예상된다.However, as the demand in the information industry for maximum capacity, such as 4M DRAM and 16M DRAM, continues to increase, grooves are formed on silicon substrates by forming grooves in silicon substrates by increasing the effective area on a finite plane. Since the new trench structure is newly introduced, the trench cell structure is mostly adopted in the 4M DRAM stage, and this trend is expected to increase as the integration of 16M DRAM increases.
다이나믹 메모리 셀의 단위는 1트랜지스터 1커패시터로 구성되는데 4M 디램(DRAM) 경우 셀 크기는 10㎛2내외이며 16M 디램(DRAM) 정도의 초고집적 단계에서는 셀 크기가 5㎛2내외로 보고 있다. 차세대 기억소자를 위한 셀 크기의 이같은 극단적인 축소를 위해서는 좁은 개구폭(1-2㎛2)에 8㎛정도의 깊은 트렌치를 형성하거나 다결정실리콘 막을 좁은 트렌치안에 이중으로 분리시켜 채워 넣어야 하는 등 극한적인 기술들이 필요하게 된다. 특히 셀 간격의 축소로 인한 셀간의 심한 전기적 간섭현상 및 알파입자 입사에 의한 소프터에러(Soft error) 발생의 억제는 셀 크기 축소와 함께 차세대 기억소자 개발을 위한 가장 중요한 문제로 대두되고 있는바, 종래의 셀은 제1(a)(b)에 도시한 바와같이 4M 디램(DRAM)의 DIET(DIelectrically Encapsulated Trench Capacitor Cell)로서 셀의 크기는 12.72㎛2(2.4㎛×5.3㎛)이다. 즉 P형 실리콘기판(1)상에 플레이트 전극(2) 절연막(3) 스토리지 노드(Storage Node)(4), 소오스와 스토리지 노드를 연결하는 다결정실리콘(5) LOCOS(LOCal Oxidultion of Silicon) 절연막(6), 커패시터 유전막(7), 소오스(8), 드레인(9), 워드선(10), 비트선(11) 그리고 트렌치 커패시터영역(123), 그리고 트렌치콘택영역(13)이다.The unit of the dynamic memory cell is composed of one transistor and one capacitor. In the case of 4M DRAM, the cell size is about 10 μm 2, and in the ultra-high density stage of about 16M DRAM, the cell size is about 5 μm 2 . To achieve this extreme reduction in cell size for next-generation memory devices, extreme trenches such as forming deep trenches of about 8 μm in narrow aperture widths (1-2 μm 2 ) or double-separating polysilicon films in narrow trenches are required. Skills are needed. In particular, the severe electrical interference between cells due to the reduction of the cell spacing and the suppression of soft error caused by the alpha particle incident are the most important issues for the development of next-generation memory devices along with the reduction of the cell size. The conventional cell is a DIET (DIelectrically Encapsulated Trench Capacitor Cell) of 4M DRAM (DRAM) as shown in first (a) (b) and has a size of 12.72 μm 2 (2.4 μm × 5.3 μm). That is, on the P-type silicon substrate 1, the plate electrode 2, the insulating film 3, the storage node 4, the polysilicon 5 connecting the source and the storage node, and the LOCOS (LOCal Oxidultion of Silicon) insulating film ( 6), capacitor dielectric film 7,
본 셀 구조는 붕소(Boron)가 도핑(Doping)된 다결정실리콘(2)이 인(Phosphorus)이 도핑된 다결정실리콘(4)을 커패시터 유전막(7)을 사이로 둘러싸고 있기 때문에 실리콘기판(1)쪽으로의 공핍층(depletion layer)거리를 짧게 할 수 있어 트렌치간의 간격을 좁힐 수 있는 장점이 있다.In the cell structure, since the polysilicon 2 doped with boron is surrounded by the capacitor dielectric film 7 with the polysilicon 4 doped with phosphorus, the silicon substrate 1 toward the silicon substrate 1. Since the depletion layer distance can be shortened, the gap between trenches can be narrowed.
상기의 특징으로 셀 크기를 더욱 축소시켜 16M 디램(DRAM)에의 응용도 가능할 것으로 예상한 바 있다. 그러나 셀간의 간격 축소는 트렌치콘택(13)와 워드선(10)의 간격 및 트렌치콘택(13)간의 대각선 간격이 좁아지는 등 부가적인 문제가 발생하므로 트렌치간의 간섭현상제어 능력만으로 셀 축소가 가능할 것이라는 제안에는 다소 무리가 있다.It is anticipated that the above characteristics will further reduce the cell size to be applicable to 16M DRAM. However, the reduction of the gap between cells causes additional problems such as narrowing the gap between the
제2도는 4M 디램(DRAM)의 SPT(Substrate Plate Trench)셀로서 P형 실리콘기판(14) P형 에피층(15) N형 웰(16) 붕소가 도핑된 드레인(17) 붕소가 도핑된 소오스(18) 붕소가 도핑된 다결정실리콘(19) 커패시터 유전막(20) 붕소가 도핑된 다결정실리콘(19)과 소오스(18)를 연결하는 다결정실리콘(21) 워드선(22) 비트선(23) LOCOS 절연막(24)이다. 이 셀은 활성영역(Active region)을 N형 웰 내에 설정함으로써 종래의 셀과는 달리 P형 트랜스퍼 트랜지스터(Transfer Transistor)를 사용했는데 그 이유는 N형 웰과 P형 기판 및 P형 에피층 경계에서 형성되는 에너지 장벽에 의해 알파입자 입사 및 기타의 기판 잡음에 의해 발생된 소수캐리어가 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)내에 수집되는 것을 막아서 소프터에러 발생의 억제 및 신호대 잡음비를 높히는 효과를 볼 수 있게 한 것이다.FIG. 2 is a substrate plate trench (SPT) cell of 4M DRAM, a P-type silicon substrate 14, a P-type
이와같이 셀 형태는 셀 간의 간섭현상억제, 소프트에러 발생억제 등 각각의 목적에 따라 제각기 다른 구조를 채택하고 있으나 기본적으로 제1도, 제2도 등에서 볼 수 있는 것처럼 드레인, 소오스, 게이트로 이루어지는 트랜스퍼 트랜지스터와 스토리지 커패시터, 그리고 이웃 셀과의 격리를 위한 격리 영역이 셀 면적을 차지하는 기본요소가 되어왔다.As such, the cell type has a different structure for each purpose such as suppression of interference between cells and suppression of soft error generation, but basically a transfer transistor composed of a drain, a source, and a gate as shown in FIGS. 1 and 2. And storage capacitors, as well as isolation for isolation from neighboring cells, have become fundamental elements of the cell area.
따라서 본 발명의 목적은 디램(DRAM)의 집적화를 높힘에 있어 기술적 난이도의 급격한 증가를 피하는 대신 셀 형태에 존재하는 소오스 부분의 면적을 트렌치커패시터 내부에 매립시킴으로써 기존의 공정기술 수준으로도 초고집적 메모리 셀을 제조할 수 있게 하는 것이다.Therefore, the purpose of the present invention is to avoid the sudden increase in the technical difficulty in increasing the integration of DRAM (RAM), instead of filling the area of the source portion present in the cell form inside the trench capacitor, ultra-high density memory even at the existing process technology level. To make a cell.
본 발명의 다른 목적은 소오스 면적을 기존 셀에 비해 매우 감소시킴과 아울러 셀과 셀, 활성영역간의 거리를 2㎛내외로 근접시킴으로써 알파입자 입사에 의한 소프트에러 발생확률을 대폭 감소시킬 수 있게 하는 것이다.Another object of the present invention is to significantly reduce the source area compared to the existing cells, and to significantly reduce the probability of occurrence of soft errors due to alpha particle incidence by bringing the distance between the cell, the cell and the active area to within 2 μm. .
본 발명의 또다른 목적은 트렌치 일부분을 제외한 모든 활성영역이 트렌치 격리(trench isolation)방법에 의해 분리시켜 셀간의 간섭현상을 억제하는 것이다.It is still another object of the present invention to suppress interference between cells by separating all active regions except trench portions by a trench isolation method.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
제3도는 본 발명에 의한 셀 배치도로서 본 발명은 게이트를 형성하는 제3다결정실리콘(25)의 폭은 0.8㎛ 활성영역(26)간의 간격 1.0㎛, 제1트렌치(27)간의 간격은 0.5㎛ 제1트렌치(27)의 면적은 0.8㎛×2.0㎛ 제3다결정실리콘(25)의 간격은 2.4㎛, 메탈선(28)의 폭은 1.0㎛, 메탈선(28)과 실리콘과의 접합부(29)는 1.5㎛×0.8㎛, 접합부(29) 부분의 활성영역은 2.1㎛×1.4㎛, 제3다결정실리콘(25)와 제1트렌치(27)와의 간격은 0.15㎛, 활성영역(26)와 제1트렌치(27)의 중첩부분은 0.55㎛, 제1트렌치(27)의 길이방행과 접합부(29)부분의 활성영역(26)간격은 0.3㎛, 메탈선(28) 간격은 1.0㎛로 설계 되었으며 활성영역(26)이외의 부분은 제2트렌치(30)에 의해 분리되어 있다. 트랜스퍼 트랜지스터의 드레인 부분은 두개의 트랜지스터를 공유하도록 효과적으로 배열하였고 종래의 각종 셀에서 평면상에 배치되던 소오스는 제1트렌치(27)안으로 매립함으로써 제1트렌치(27)의 패턴 형성작업(Photolithography)과 제3다결정실리콘(25)의 패턴형성 작업간의 정렬오차(misalign)에 의한 정렬마진(align margin) 0.15㎛을 고려한다 하더라도 평면상의 소오스 면적은 불과 0.12㎛(셀 면적에 대한 소오스 면적비=1.8%)밖에 되지 않아 소오스 면적의 비중을 극단적으로 낮출 수 있는 것이다.3 is a cell arrangement diagram according to the present invention. In the present invention, the width of the
본 발명에 의한 셀 구동순서는 다음과 같다. 워드선(word line)(25), 비트선(bit line)(28)역할을 하며 비트선(28)로부터 정보(전압)가 인가되고 워드선(25)이 선택적으로 정보에 관한 문(gate)을 열거나 닫아주면서 특정행렬(번지)에 있는 제1트렌치(27)로 정보를 저장(write)하거나 이미 저장된 정보를 읽음(read)으로써 일련의 디램(DRAM)동작이 수행된다.The cell driving sequence according to the present invention is as follows. It acts as a
제4도는 제3도의 A-A 단면도이다. 제3다결정실리콘으로 워드라인(25) 역할을 하며 게이트산화막(34), 메탈선으로 비트선(28) 역할을 하고 비소(Arsenic) 도핑된 드레인(35) 소오스(33)가 제1트렌치(27)안으로 매립되어 있는 부분이다. P+형 실리콘기판(31)이고 P-에피층(32)이다. 제2트렌치 영역(30)으로써 화학증착장치(CVD)에 의한 산화막으로 채워져 있다. 커패시터 산화막(36), 저온산화막(LTO)(38), 보호막(39)이다.4 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. The third polycrystalline silicon serves as the
본 발명의 중요공정 치수를 보면 제1트렌치(27)의 깊이는 5㎛, 제2트렌치(30)의 깊이는 1.5㎛, P-형 에피층(32)의 두께는 1.2㎛, 그리고 제1트렌치(27)과 인접 제1트렌치(27)와의 간격은 0.5㎛이다. 위와 같은 제1트렌치(27)구조의 크기(dimension)로 제3다결정실리콘(25) 농도 약 1×1020cm-3, P+기판(31) 농도 약 1×1019cm-3으로 공정했을 경우 축전용량(capacitance)은 최소한 40fF을 얻을 수 있어서 축전용량의 여유분은 충분함을 알 수 있었다.In view of the important process dimensions of the present invention, the
본 발명에 의한 셀은 CCC(Corrugate Cpacitor Cell)나 DTC(Depletion Trench Capacitor)등 트렌치 외벽에 전하를 축전하는 실리콘기판노드(node)형과는 달리 BSE(Buried Storage Electrode), SPT등과 같은 실리콘기판 플레이트(Plate)형을 채택하였다.The cell according to the present invention is a silicon substrate plate such as BSE (Buried Storage Electrode), SPT, etc., unlike a silicon substrate node type which accumulates electric charges in the trench outer wall such as CCC (Corrugate Cpacitor Cell) or DTC (Depletion Trench Capacitor). (Plate) type was adopted.
실리콘기판 노드형은 플레이트에 가해진 전압에 의해 공핍층이 형성되며 알파입자가 입사될 경우 실리콘 기판에서 발생한 전하가 트렌치 외벽으로 수집되기 때문에 펀치스로우(Punch-through) 및 소프트에러를 유발할 가능성이 크다. 반면 본 발명에 의한 셀은 트렌치내벽(27)으로 전하를 저장하고 내장된 전하는 벽면 절연막(36)에 의해 보호받게 되므로 소프트에러에 강하다.In the silicon substrate node type, the depletion layer is formed by the voltage applied to the plate, and when alpha particles are incident, charges generated in the silicon substrate are collected into the trench outer walls, which is likely to cause punch-through and soft errors. On the other hand, the cell according to the present invention stores electric charges in the trench
또한 인접 셀간의 전하 공급원이 완전히 분리되어 있기 때문에 공핍층이 중첩되어도 전하에 의한 크로스로킹(cross talking)은 발생하지 않는다. 이와같은 이유로 본 셀 구조의 경우 제1트렌치(27)과 인접 제1트렌치(27)의 간격은 0.5㎛로도 충분하며 이론적으로는 패턴형성의 해상력(resolution)까지 좁힐 수 있다.In addition, since the charge sources between adjacent cells are completely separated, cross talking due to charge does not occur even when the depletion layers overlap. For this reason, in the cell structure, the distance between the
아울러 소스가 트렌치(27)안으로 매립됨으로써 알파입자의 입사뿐 아니라 기타 빛, 열 등 각종 변화에 의해 캐리어(Carrier)가 발생된다 하더라도 트렌치(27)안으로 수집되는 영역(33)이 극히 작아서 소프트에러에 대한 매우 강한 내성을 나타낼 뿐 아니라 기타 각종 전기적 잡음의 억제능력이 매우 크게 되는 것이다.In addition, since the source is embedded in the
제5도는 제3도의 B-B선 단면도로서 화학증착법 CVD 산화막으로 채워진 제2트렌치(30)로 활성영역(26)들이 완전히 분리되어 있고 제1트렌치(27) 역시 제2트렌치(30)에 의해 격리되었다. 또한 제1트렌치(27)영역으로 침범한 제2다결정실리콘영역(37)과 활성영역(26)도 제2트렌치(30)로 분리시켰다. 이와같은 제2트렌치(30)에 의한 트렌치 격리방법으로 활성영역, 트렌치, 커패시터 및 제2다결정실리콘 상호간의 전기적 간섭현상을 억제할 수 있게 한 것이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3 and the
제6도는 제3도의 A-A에 상응하는 부분의 단면도로서 (a)부터 (f)까지의 순서에 따라 본 발명에 의한 소스 매립형 셀(Source Submerged Trench Cell) 제조과정을 개략적으로 예시한 것이다.6 is a cross-sectional view of a portion corresponding to A-A of FIG. 3 schematically illustrating a process of manufacturing a source submerged trench cell according to the present invention in the order of (a) to (f).
먼저 제6(a)도까지의 공정과정을 간략히 설명하기로 한다. P+실리콘기판(31) 농도는 약 1×10-19cm-3이고 이 기판위에 두께 1.2㎛, 저항값 5-20Ω㎝를 갖는 P-형 에피층(32)을 성장시킨다. 에피층(32)위에 트렌치 엣칭(etching)을 위한 마스크 층으로 두께 8000Å의 붕소(B) 및 인(P)의 무게비 각각 4%인 BPSG(Borophospo Silicate Glass)박막(41)을 화학증착법(CVD)으로 증착한다. 이어서 제1트렌치(27)패턴형성 작업을 한 뒤 감광막(Photoresist)를 제거하고 BPSG 막(41)과 실리콘기판(31)의 식각비가 1:10이 되도록 플라즈마(Plasma)식각 조건을 맞추어 트렌치 엣칭을 실시한다. 제1트렌치(27) 깊이가 5㎛되도록 엣칭하면 BPSG 막(41)은 약3000Å 정도가 남게된다. 제1트렌치(27)의 오목(concave) 부분(42) 및 블록(convex) 부분(43)의 예각은 전장(electric field)을 강하게 하여 최종적으로 커패시터가 완성될 경우 모서리부분(42)(43)의 항복전압(breakdown voltage)이 낮아지고 누설전류(leakage current)가 증대하므로 결국 커패시터의 신뢰도를 저하시키는 주요 원인이 된다.First, the process up to FIG. 6 (a) will be briefly described. The P +
이 같은 현상을 억제하기 위해 두께 약 400Å의 산화막을 성장시킨 뒤 다시 습식 엣칭 방식으로 400Å의 산화막을 제거해 냄으로써 모서리(42)(43) 부분의 예각을 좀더 둔화시킨다. 곧이어 커패시터 산화막(36)을 두께 150Å로 성장시킨 뒤 두께 8000Å, 인(P) 농도 약 1×1020cm-3정도 도핑된 제1다결정실리콘(40)을 제1트렌치(27)안에 채워 넣는다.To suppress this phenomenon, by growing an oxide film having a thickness of about 400 kPa, the acute angles of the corners 42 and 43 are further reduced by removing the 400 kPa oxide film by wet etching. Subsequently, the
제6(b)도는 플라즈마 식각방법으로 엣치 백(etch back)하여 BPSG 막(41)위에 있는 제1다결정실리콘(40)을 제거한 뒤 제1트렌치(27)내부로 다시 엣치 백 하는 과정을 나타낸 것이다. 이 과정에서 중요한 것은 트랜스퍼 트랜지스터의 드레인 깊이(junction depth)만큼(약 0.2㎛) 식각깊이 조정을 잘해야 한다는 점이다. 만약 드레인의 깊이와 제1트렌치(27)내부로 오버엣칭(over etching)한 깊이가 많은 차이가 발생한 경우 소오스와 드레인간의 캐리어 이동이 비대칭성(asymmetry)을 띄게 되므로 오버엣칭 깊이(44)조정에 신중을 기해야 한다.FIG. 6 (b) shows a process of etching back to the inside of the
도면 중(45)는 제1다결정실리콘(40) 오버엣칭으로 인해 노출된 두께 150A의 커패시터 산화막이다. 이 부분은 산화막(45)는 100:1(불화수소) 용액으로 약6분간 습식 엣칭하여 측면의 P에피층(32)이 노출되도록 한다.45 is a capacitor oxide film having a thickness of 150 A exposed due to overetching of the first
곧바로 도핑되지 않은 제2다결정실리콘(37)을 약 5000Å 정도 증착한 뒤 다시 플라즈마 엣칭 방법으로 엣치 백하여 평탄화(Planarization)시킨 단면을 제6c도에 나타냈다. 이때 제2다결정실리콘(37)을 도핑시키지 않은 것은 제2다결정실리콘 증착후의 열처리 과정에서 도우펀트(dopant)의 확산(diffusion)에 의해 채널(Channel)길이 짧아짐을 방지하기 위한 것이다.6C shows a cross-section of the non-doped
제6(d)도는 트렌치 격리를 위한 제2트렌치 패턴형성(혹은 활성영역 패턴형성) 작업에 이어 제2트렌치 엣칭을 한 후의 단면도이다.FIG. 6 (d) is a cross-sectional view after the second trench etch following the second trench pattern formation (or active region pattern formation) operation for trench isolation.
이 과정에서 공정기법상 중요한 세가지 점은 첫째 트렌치 격리 영역(30)이 제1트렌치영역(27)의 상당부분을 점유하게 한점, 둘째 제2트렌치의 깊이는 P-에피층보다 적어도 0.3㎛ 더 깊게 형성한다는 점, 그리고 세째 측면 채널스톱(Channel stop)을 위한 붕소(B)의 이온 주입과정이다. 종래의 셀 배열 형태로는 소오스를 매립시킬 경우 활성영역, 트렌치 커패시터 등이 근접하게 되어 소오스를 더 이상 축소할 수 없는 제한이 뒤따르지만 본 발명과 같이 제1트렌치 영역(27)안으로 트렌치 격리영역(30)을 중첩시킴으로서 이러한 제한 요소는 해결되어 소오스 매립형태가 가능해질 뿐아니라 중첩된 만큼의 면적 역시 축소시킬 수가 있게 된다.In this process, three important points in the process technique are that the first
또한 제2트렌치(30) 깊이를 농도가 높은 P+ 실리콘기판(31) 영역까지 침투시킴으로써 인접 트렌치에 가해진 전압에 의한 공핍층의 길이를 짧게 할 수가 있어서 셀과 셀간의 간섭현상을 줄일 수 있다.In addition, by penetrating the depth of the
도면중(46)은 트렌치 격리방법으로 인해 측면 트랜지스터(side wall transistor)로 작동할 소지가 있는 부분이다. 측면 트랜지스터의 작동 가능성을 없애기 위해서는 이부분(46)의 문터전압(threshold voltage)을 높혀주는 동시에 측면 부위의 표면손상(Surface damage)을 제거해야 한다.46 is a part likely to operate as a side wall transistor due to the trench isolation method. In order to eliminate the possibility of side transistor operation, it is necessary to increase the threshold voltage of the
먼저 문턱전압 상승을 위해 이온주입기(ion implanter)로 불화붕소(BF2)를 약 1×1013cm-2농도로 경사를 주면서 주입시킨다. (47)은 이 과정에 의해 형성된 P형 영역을 나타낸 것이다. 이어서 제2트렌치(30) 엣칭을 위한 마스크산화막(48)을 제거한 뒤 건식산화막 성장방법으로 두께 200Å 정도의 산화막을 성장시킨다. 이 같이 붕소(B)주입 및 열산화막 성장법으로 측면부분(46)의 누설 전류를 억제시킬 수 있게 하였다.First, in order to increase the threshold voltage, boron fluoride (BF2) is injected while tilting at a concentration of about 1 × 10 13 cm −2 with an ion implanter. Reference numeral 47 shows a P-type region formed by this process. Subsequently, after removing the mask oxide film 48 for etching the
제6(e)도까지의 공정과정은 아래와 같다. 제2트렌치(30)부분을 CVD 산화막으로 채우되 먼저 도핑되지 않은 화학증착법(CVD) 산화막을 380℃정도에서 두께 약 3000Å으로 증착시키고 그다음 붕소(B)와 인(P)이 무게함량 각각 4%인 BPSG 막을 두께 12000Å로 증착시킨다.The process up to Figure 6 (e) is as follows. The
이어 감광막을 도포, 감광막과 BPSG 막의 식각비가 1:!이 되도록 플라즈마 엣칭 장비로 엣치백하여 제2트렌치(30) 부분을 평탄화시킨다. 이때 제2트렌치(30) 길이가 1.5㎛보다 길게 뻗친 부분은 화학증착법(CVD) 산화막으로 완벽하게 평탄화시킬수는 없지만 다소의 굴곡이 있다하더라도 소자작동의 문제점은 없다. 계속해서 게이트 산화막(34) 150Å, 워드선 역할을 하는 제3다결정실리콘(25) 4000Å을 증착한 뒤 게이트 패턴형성 작업에 의해 게이트를 형성하고 드레인(35) 및 매립 소오스(33) 형성을 위해 비소(As)를 5×1015cm-2의 농도를 이온주입하여 주입된 비소가 접합깊이(junction depth) 0.2㎛ 정도 되도록 열처리로 확산시킨다.Subsequently, the photoresist film is applied, and the back trench is etched back with the plasma etching equipment so that the etching ratio of the photoresist film and the BPSG film is 1 :! to planarize the
이어서 도핑되지 않은 화학증착법(CVD) 산화막 3000Å위에 붕소(B), 인(P)이 각각 무게비 4% 함유된 BPSG 막 4000Å으로 된 저온산화막 LTO(Low Temperature Oxide)(38)을 증착하고 콘택 패턴형성 작업을 끝낸 뒤 메탈선(28)을 연결한 후 최종적으로 플라즈마 화학증착장치(PECVD)에 의한 실리콘 질화막(silicon nitride)으로 보호막(39)을 증착하면 되는 것이다.Subsequently, a low temperature oxide film LTO (LTO) 38 made of a BPSG film 4000 된 containing 4% by weight of boron (B) and phosphorus (P) was deposited on 3000 Å of an undoped chemical vapor deposition (CVD) oxide film to form a contact pattern. After the work is completed, the
이와같은 일련의 제조과정을 거쳐 제4도에 도시한 바와같은 형태의 새로운 셀을 완성한다. 이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 소오스를 제1트렌치 안으로 매립시킴으로써 제1트렌치의 패턴형성 작업과 제3다결정실리콘의 패턴형성 작업간의 정렬오차에 의한 정렬마진을 고려한다 하더라도 평면상의 소오스 면적이 적어 소오스 면적의 비중을 극단적으로 낮출 수 있고 알파입자의 입사뿐만 아니라 빛, 열 등 각종 변화에 의한 캐리어가 발새오디어 트렌치안으로 수집되는 영역이 극히 작아서 소프트에러에 대한 매우 강한 내성을 나타내 전기적 잡음을 억제할 수 있고 또한 제1트렌치 영역안으로 제2트렌치 격리영역을 중첩시킴으로써 중첩된 만큼 면적 역시 축소시킬 수 있고 제2트렌치 깊이를 농도가 높은 P+형 실리콘기판 영역까지 침투시켜 줌으로 해서 인접트렌치에 가해지는 전압에 의한 공핍층의 길이를 짧게 할 수 있어 셀과 셀의 간섭현상을 줄일 수 있으며 아울러 제2트렌치에는 문턱전압을 상승시키기 위하여 이온주입기로 불화붕소(BF2)를 경사를 주면서 주입시키고 전식산화막 성장법으로 두께가 200Å 정도의 산화막을 성장시켜 줌으로써 측면 트랜지스터 부분에 누설전류를 억제할 수 있는 새로운 구조를 제공해 줄 수 있는 것이다.This series of manufacturing processes completes a new cell of the type shown in FIG. As described above, according to the present invention, even if the alignment margin due to misalignment between the patterning operation of the first trench and the patterning operation of the third polycrystalline silicon is considered by embedding the source into the first trench, the source area on the plane is small. The specific gravity of the area can be extremely reduced, and the area where carriers are collected in the trench audio trench due to various changes such as light and heat as well as alpha particle incidence is extremely small, which shows very strong resistance to soft errors. It is also possible to reduce the area by overlapping the second trench isolation region in the first trench region, and to penetrate the second trench depth to the region of high concentration P + type silicon substrate, thereby providing a voltage applied to the adjacent trenches. The length of the depletion layer can be shortened by the interference between cells Reduces the phase and as well as the on the side of the transistor section by giving second trench is by giving the the boron trifluoride (BF 2) in an ion implanter in order to raise the threshold voltage gradient injection and illumination thickness is grown 200Å degree of the oxide film in the oxide film growth method It can provide a new structure that can suppress the leakage current.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019870014930A KR900005356B1 (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | Burid source type dynamic semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019870014930A KR900005356B1 (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | Burid source type dynamic semiconductor memory device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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KR890011083A KR890011083A (en) | 1989-08-12 |
KR900005356B1 true KR900005356B1 (en) | 1990-07-27 |
Family
ID=19267325
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1019870014930A KR900005356B1 (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | Burid source type dynamic semiconductor memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR900005356B1 (en) |
-
1987
- 1987-12-24 KR KR1019870014930A patent/KR900005356B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR890011083A (en) | 1989-08-12 |
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