KR910008122B1 - Semiconductor memory device having stacked capacitor and method of fabricating thereof - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래방법에 따라 제조된 2중 적층캐패시터 구조를 갖는 반도체 기억장치 단면도.1 is a cross-sectional view of a semiconductor memory device having a double stacked capacitor structure manufactured according to a conventional method.
제2a도 내지 제2g도는 본 발명에 따라 2중 적층캐패시터 구조를 갖는 반도체 기억장치의 제조과정을 나타내는 단면도.2A to 2G are cross-sectional views showing the fabrication process of a semiconductor memory device having a double stacked capacitor structure according to the present invention.
제3a도 내지 제3g도는 본 발명의 일실시예를 따라 2중 적층캐패시터 구조를 갖는 반도체 기억장치의 제조과정을 나타내는 단면도.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor memory device having a double stacked capacitor structure in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 실리콘 기판 2 : 소자분리 산화막1
3 : 게이트 산화막 4 및 4' : 게이트전극 및 게이트 전극선3:
5 및 17 : 산화막 스페이서 6 및 6' : 소오스 및 드레인영역5 and 17:
7 및 20 : 산화막 8 및 16 : 셀플레이트전극7 and 20:
9, 12 및 15 : 유전체막 10 및 14 : 전하보존전극9, 12, and 15:
13 : 전도물질 스페이서 13' : 전도물질13: conductive material spacer 13 ': conductive material
11 및 19 : 감광물질 18 : 질화막11 and 19: photosensitive material 18: nitride film
본 발명은 전하보존전극을 중심으로 위,아래로 셀플레이트전극이 둘러싼 2중 적층캐패시터 구조를 갖는 반도체 기억장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 전하보존전극을 드레인 전극에 접속하기 위해 셀플레이트전극에 형성할 때 홈벽면에도 유전체막을 형성하여 캐패시터 용량을 증대시키는 2중 적층캐패시터 구조를 갖는 반도체 기억장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device having a double stacked capacitor structure surrounded by cell plate electrodes up and down around a charge storage electrode, and a method of manufacturing the same. Particularly, a cell plate electrode is used to connect a charge storage electrode to a drain electrode. The present invention relates to a semiconductor memory device having a double stacked capacitor structure in which a dielectric film is also formed on the groove wall surface to increase the capacitor capacity when formed in the trench.
DRAM 반도체 기억장치는 집적도 증가에 따라 캐패시터 구조가 트렌치형 및 적층형 구조로 크게 분류되어 지금까지 여러가지 구조들이 개발되어져 왔다. 적층형 캐패시터 구조의 경우, 집적도 증가에 따른 단위셀의 면적이 축소되어 캐패시터의 용량측면에서 한계에 도달되어, 이러한 캐패시터 용량에 대한 한계를 극복하기 위하여 단위구조에서 셀플레이트전극이 전하보존전극을 중심으로 위 아래로 둘러싼 2중 적층캐패시터 구조로 구성하여 캐패시터 용량을 증대시키고자 하였다.As DRAM semiconductor memory devices have increased in density, capacitor structures have been largely classified into trench and stacked structures, and various structures have been developed so far. In the case of the stacked capacitor structure, the area of the unit cell is reduced due to the increase in the density, and thus the limit is reached in terms of the capacitance of the capacitor. In order to overcome the limitation on the capacitor capacity, the cell plate electrode is centered on the charge storage electrode in the unit structure. In order to increase the capacity of the capacitor by constructing a double stacked capacitor structure surrounding the top and bottom.
2층 적층캐패시터의 구조를 구성하기 위해서는 전하보존전극은 셀플레이트전극을 지나 드레인전극과 연결되어야 한다. 그러므로 전하보존전극과 드레인전극을 접촉시키기 위한 콘택의 크기만큼은 캐패시터 전극의 표면적에서 제외되었다.In order to construct the structure of the two-layer stacked capacitor, the charge storage electrode must be connected to the drain electrode through the cell plate electrode. Therefore, the size of the contact for contacting the charge storage electrode and the drain electrode was excluded from the surface area of the capacitor electrode.
종래의 2중 적층캐패시터의 형성방법은 전하보존전극과 드레인전극을 접촉시키기 위해 드레인전극위의 셀플레이트전극 부분에 콘택(홈)을 형성한후, 콘택의 측벽(셀플레이트 측벽)에 산화막 스페이서를 형성함으로써 셀플레이트전극과 전하보존전극과의 접촉을 방지하면서 전하보존전극을 드레인전극에 연결시켰다. 그러므로 캐패시터전극의 표면적은 이 콘택크기만큼 감소하게 된다.In the conventional method of forming a double stacked capacitor, a contact (groove) is formed in the cell plate electrode portion on the drain electrode to contact the charge storage electrode and the drain electrode, and then an oxide spacer is formed on the sidewall (cell plate sidewall) of the contact. By forming, the charge storage electrode was connected to the drain electrode while preventing contact between the cell plate electrode and the charge storage electrode. Therefore, the surface area of the capacitor electrode is reduced by this contact size.
따라서, 본 발명은 동일면적에서 캐패시터 용량을 높이도록 전하보존전극과 드레인전극을 연결하는 공정에서 드레인전극 위의 셀플레이트전극에 콘택을 형성한 후 콘택의 측벽(셀플레이트 측벽)에도 캐패시터 유전체막을 형성하여 이루어지는 2중 적층캐패시터 구조를 갖는 반도체 기억장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention forms a capacitor dielectric film on the sidewall (cell plate sidewall) of the contact after forming a contact on the cell plate electrode on the drain electrode in the process of connecting the charge storage electrode and the drain electrode to increase the capacitor capacity in the same area. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a double stacked capacitor structure and a method of manufacturing the same.
종래의 방법에 비해 본 발명은 콘택의 측벽표면적만큼 더 캐패시터 용량을 증가시킬 수 있다.Compared to the conventional method, the present invention can increase the capacitor capacity by the side wall surface area of the contact.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 종래의 방법에 따라 형성된 2중 적층캐패시터 구조를 갖는 반도체 기억장치를 나타낸 단면도로써, 실리콘 기판(1) 상부에 소자분리산화막(2)을 형성하고 게이트산화막(3) 및 게이트 전도물질을 순차적으로 형성시키고, 마스크패턴 공정으로 게이트전극 및 게이트 전극선(4 및 4')을 형성한 다음 이온주입으로 소오스 및 드레인영역(6 및 6')에 불순물을 주입시킨 후, 산화막(7)을 전영역에 형성하고 드레인영역(6') 상부에 2중 적층캐패시터를 형성하는 것으로, 드레인영역(6') 상부에 제1차 플레이트전극(8), 캐패시터 유전체막(9), 전하보존전극(10) 유전체막(15) 및 플레이트전극(16)로 적층시켜 형성하되, 셀플레이트전극(8)에 콘택(홈)을 형성하고 산화막 스페이서(17)을 콘택 벽면에 형성한 다음 상부의 전하보존전극(10)을 드레인영역(6')에 접속시킨 상태를 도시하고 있다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor memory device having a double stacked capacitor structure formed in accordance with a conventional method. The device
그러나, 본 발명은 종래의 셀플레이트전극(8)에 형성된 콘택 벽면에 유전체막을 형성시켜 용량이 증대된 2중 적층캐패시터를 제조하는 것으로, 제2a도 내지 제2g도를 참고하여 설명하기로 한다.However, the present invention is to fabricate a double stacked capacitor with increased capacitance by forming a dielectric film on the contact wall formed on the conventional
제2a도는 실리콘 기판(1)상에 소자분리산화막(2)을 형성하고자 게이트 산화막(3) 및 게이트 전도물질을 순차적으로 형성한다음, 패턴을 형성시켜서 게이트전극 및 게이트 전극선(4 및 4')을 형성하고, 이온주입방법으로 LDD(Lightly Doped Drain) 영역의 소오스 및 드레인영역(6 및 6')을 형성한 후, 게이트전극(4)측벽에 산화막 스페이서(5)를 형성한 상태의 단면도이다.FIG. 2A sequentially forms the
제2b도는 상기 게이트전극(4)과 셀플레이트전극(8)을 절연시키기 위하여 산화막(7)을 일정두께로 침착한 상태의 단면도이다.2B is a cross-sectional view of the
제2c도는 상기 산화막(7) 상부에 셀플레이트전극용 전도물질을 침착하고 패턴을 형성시켜 제1차 셀플레이트전극(8)을 형성한다음 캐패시터 유전체막(9)을 형성하고, 전하보존전극용 전도물질(10')을 침착하며, 전하보존전극용 전도물질(10')과 드레인영역(6')을 연결시키기 위해 드레인영역(6') 상부에 감광물질(11)로 드레인 콘택마스크를 형성한 상태를 도시하고 있다.2C illustrates the formation of a primary
제2d도는 상기 감광물질(11)이 제거된 부분의 전하보존전극용 전도물질(10'), 캐패시터 유전체막(9), 셀플레이트전극(8) 및 산화막(7)을 순서대로 식각한 다음 다시 감광물질(11)을 완전히 제거하고 전체적으로 캐패시터 유전체막(12)과 전도물질(13')을 침착한 단면도로써, 상기 전도물질(13')은 콘택부분의 셀플레이트전극(8) 측벽에 형성된 캐패시터 유전체막을 보호하기 위해 침착한 것이다.FIG. 2D shows the conductive material 10 ', the capacitor
제2e도는 콘택부분의 측벽의 전도물질(13')을 비등방성으로 식각하여 스페이서(13)를 형성한 후 전하보존전극용 전도물질(10') 상부 및 드레인영역(6') 상부에 있는 캐패시터 유전체막(12)을 비등방성식각으로 식각한 상태의 단면도이다.FIG. 2E shows an anisotropic etching of the conductive material 13 'on the sidewall of the contact portion to form the spacer 13, and then the capacitor on the upper portion of the conductive material 10' and the drain region 6 'of the charge storage electrode. A cross-sectional view of the dielectric film 12 etched by anisotropic etching.
제2f도는 전하보존전극용 전도물질(10')과 드레인영역(6')을 연결시키기 위해 전하보존전극용 전도물질(14')을 침착한 상태를 도시하고 있다.FIG. 2F shows a state in which the charge storage electrode conductive material 14 'is deposited to connect the charge storage electrode conductive material 10' and the drain region 6 '.
제2g도는 마스크패턴을 형성하여 전하보존전극(10 및 14)을 형성하고 제2차 캐패시터 유전체막(15)을 형성한후, 제2차 셀플레이트전극(16)을 형성한 상태의 단면도이다.FIG. 2G is a cross-sectional view of a state in which the secondary cell plate electrode 16 is formed after the mask pattern is formed to form the
상기 공정이후에 절연체를 형성하고 소오스영역(6)에 비트선을 접속시킨 후 보호층을 형성하여 반도체 기억소자를 완성시킨다.After the above process, an insulator is formed, a bit line is connected to the
제3a도부터 제3g도까지 는 본 발명에 의해 콘택영역에 유전체를 형성하기 위한 일실시예로써, 제2a도와 제2b도까지는 제조과정이 동일하므로 생략한다.3A to 3G are exemplary embodiments for forming a dielectric in the contact region according to the present invention, and the manufacturing processes are the same as those of FIGS. 2A and 2B, and thus will be omitted.
제3a도는 제2b도의 공정후에 제1차 셀플레이트용 전도물질(8')을 전영역에 걸쳐 일정두께로 침착한 상태의 단면도이다.FIG. 3A is a cross-sectional view of the first cell plate conductive material 8 'deposited at a predetermined thickness over the entire area after the process of FIG. 2B.
제3b도는 제1차 셀플레이트전극(8)을 형성한 후 전하보존전극을 드레인영역(6')에 연결시키기 위해 드레인영역(6') 상부 일정부분의 제1차 셀플레이트전극(8)과 산화막(7)을 식각하여 드레인콘택을 형성하고 제1차 캐패시터 유전체막(9)을 형성한 상태의 단면도이다.3B illustrates the formation of the primary
제3c도는 전하보존전극용 전도물질(10')을 침착하고, 그위에 질화막(18)을 침착한 후, 질화막(18)을 콘택저부에만 남기기 위해 에치백(Etch Back) 공정용 감광물질(19)(또는 Polyimide, 또는 SOG)을 도포한 상태를 도시하고 있다.3C shows a photosensitive material for an etch back process for depositing a
제3d도는 감광물질(19)(또는 Polymide, 또는 SOG)과 질화막(18)의 식각선택비(Etch Selectivity)를 같게해서 에치백하여 콘택저부에만 질화막(18)을 남게한 후 열적으로 산화막(20)을 성장시킨 상태의 단면도이다.3d illustrates that the etch selectivity of the photosensitive material 19 (or polymide or SOG) and the
제3e도는 콘택밑 부분의 질화막(18)만을 식각한 후, 산화막(20)을 마스크로하여 콘택밑 부분의 전하보존전극용 전도물질(10')을 식각한 다음, 상기 보존전극용 전도물질(10')위의 마스크층으로 사용된 산화막(20)과 드레인영역(6')상에 있는 캐패시터 유전체막(9)을 식각한 상태의 단면도이다.In FIG. 3E, only the
제3f도는 전하보존전극용 전도물질(10')과 드레인영역(6')을 연결시키기 위해 전하보조전극용 전도물질을 침착한 후 마스크패턴을 형성하여 전하보존전극(10 및 14)을 형성한 상태의 단면도이다.FIG. 3f shows that the
제3g도는 제2차 캐패시터 유전체막(15)을 형성한후 제2차 셀플레이트전극(16)을 형성한 상태의 단면도이다.FIG. 3G is a cross-sectional view of the second cell plate electrode 16 formed after the second capacitor dielectric film 15 is formed.
상기와 같은 제조방법으로 드레인콘택 부분의 셀플레이트전극 측벽에 캐패시터 유전체막을 형성하여 전하보존전극의 표면적을 증가시킴으로써 종래의 구조에 비해 캐패시터 축적용량을 증가시킬 수 있다.By using the manufacturing method as described above, a capacitor dielectric film is formed on the sidewalls of the cell plate electrodes of the drain contact portion, thereby increasing the surface area of the charge storage electrode, thereby increasing the capacitor storage capacity as compared with the conventional structure.
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