KR930007525B1 - Capacitor for semiconductor device and method for manufacturing thereof - Google Patents
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- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
Abstract
Description
제 1도는 일반적인 VLSI급 스택 커패시터 셀의 다면도.1 is a side view of a typical VLSI stack capacitor cell.
제 2도는 제 1도의 등가회로도.2 is an equivalent circuit diagram of FIG.
제 3도는 일반적인 VLSI급 트랜치 커패시터 셀의 단면도.3 is a cross-sectional view of a typical VLSI trench capacitor cell.
제 4도는 제 3도의 등가회로도.4 is an equivalent circuit diagram of FIG.
제 5도는 본 발명에 따른 병렬 커패시터의 DRAM 셀의 단면도.5 is a cross-sectional view of a DRAM cell of a parallel capacitor according to the present invention.
제 6도는 제 5도의 등가회로도.6 is an equivalent circuit diagram of FIG.
제 7도 내지 제 13도는 본 발명에 따른 병렬 커패시터의 DRAM셀의 제조공정도이다.7 to 13 are manufacturing process diagrams of a DRAM cell of a parallel capacitor according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 기판 2 : 에피텍셜츠층1 substrate 2 epitaxial layer
3 : 필드산화막 4 : 소오스 및 드레인 영역3: field oxide film 4: source and drain regions
5 : 게이트 6 : 측벽5: gate 6: side wall
7 : 제1산화막 8 : 제1질화막7: first oxide film 8: first nitride film
8a : 제2질화막 9 : 제2산화막8a: second nitride film 9: second oxide film
10 : 제1유전막 10a : 제2유전막10: first dielectric film 10a: second dielectric film
11 : 제1폴리실리콘 12 : 제2폴리실리콘11: first polysilicon 12: second polysilicon
12a : 스택 스토리지노드 13 : 포토레지스트12a: Stacked storage node 13: photoresist
14 : 제3유전막 15 : 플레이트전극14 third dielectric film 15 plate electrode
16 : 비트라인16: bit line
본 발명은 DRAM(Dynamic Random Access Memory)셀에 관한 것으로, 특히 16메가급 이상인ULSI(Ultra Large Scale Intergrated Circuit)제품에 적합하도록 병렬 커패시터에 의해 커패시터를 극대화한 병렬 커패시터의 DRAM 셀에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) cell, and more particularly, to a DRAM cell of a parallel capacitor in which a capacitor is maximized by a parallel capacitor to be suitable for ULSI (Ultra Large Scale Intergrated Circuit) products of 16 megabytes or more.
종래에는 제1도와 제3도에 도시한 바와같은 스텍 커패시터셀, 트랜치 커패시터 셀이 널리 사용되어 왔다.Conventionally, stack capacitor cells and trench capacitor cells as shown in FIGS. 1 and 3 have been widely used.
그러나, 고집적화 추세에 따라 단위면적당 탑재되는 소자의 수가 증가되어, 커패시터로 이용되는 면적이 줄어들게 되므로 DRAM 셀의 작동에 필요한 커패시턴스를 얻는데 문제점이 많았다.However, according to the trend of higher integration, the number of devices mounted per unit area is increased, and the area used as a capacitor is reduced, which causes problems in obtaining capacitance required for operation of a DRAM cell.
즉, 제1도에 도시한 스택 커패시터 셀은 커패시터 면적을 증가시키기 위하여 요철부위를 형성시키고 순차적으로 적층시켜 커패시터를 형성하는 구조로서, VLSI(Very Large Scale Integrated Circuit)급, 즉 4메가급 및 16메가급에서는 유효한 커패시턴스를 얻을 수 있으나, ULSI급인 16메가급 이상의 초고집적 메로리 소자에서는 한계에 도달하게 되었다.That is, the stacked capacitor cell shown in FIG. 1 is a structure in which convex and convex portions are formed in order to increase the capacitor area and are sequentially stacked to form capacitors. VLSI (Very Large Scale Integrated Circuit) class, that is, 4 mega and 16 Effective capacitance can be obtained in the mega class, but the limit has been reached in the ultra-high density memory devices of the ULSI class of more than 16 mega class.
또한, 제3도에 도시한 트랜치 커패시터셀은 커패시터 면적을 증가시키기 위하여 트랜치를 형성시킨 구조이지만, 이 또한 ULSI급의 초고집적 메모리소자에 적합한 커패시턴스를 확보하는데는 어려움이 있엇다.In addition, although the trench capacitor cell shown in FIG. 3 has a structure in which a trench is formed to increase the capacitor area, it is also difficult to secure a capacitance suitable for a ULSI class ultra-high density memory device.
여기서, 제2도와 제4도는 각각 제1도와 제3도의 등가회로도이다.2 and 4 are equivalent circuit diagrams of FIGS. 1 and 3, respectively.
상술한 바와같은 두개의 구조는 가장 대표적인 VLSI급 DRAM셀 구조라 할 수 있으나, 이러한 구조는 디자인 룰(Design Rule)이 더 작아진 ULSI급 DRAM 셀 구조로서는 유효한 커패시턴스를 확보하기 어렵기때무에 사용하기 어려운 문제점을 갖고 있다.The two structures as described above may be referred to as the most representative VLSI-class DRAM cell structure, but such a structure is difficult to obtain effective capacitance as a ULSI-class DRAM cell structure having a smaller design rule. It has a difficult problem.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 스택 커패시터와 트랜치 커패시터를 하나의 칩상에 마련하여 ULSI제품에 적합한 병렬 커패시터의 DRAM 셀을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a stack capacitor and a trench capacitor on one chip to provide a DRAM cell of a parallel capacitor suitable for ULSI products.
본 발명은 다른 목적은 본 발명의 병렬 커패시터의 DRAM 셀 제조방법을 제공하는데 있다. 이와 같은 목적을 달서하기 위한 본 발명의 특징은 하나의 반도체칩의 제조에 있어서, (a) 제1산화막, 제2질화막, 제2산화막을 마스크로 사용하여 기판 하부에 트랜치를 형성하고 트랜치 내부에 돌출된 모양의 제1폴리실리콘을 형성하여 트랜치 커패시터가 되는 면걱이 확장된 트랜치 커패시터를 형성하는 공정과, (b) 상기 기판상부에 스택 스토리지노드를 형성하여 상기 스택 스토리지노드의 전표면이 스택 커패시터 면적으로 사용되도록 스택 커패시터를 형성하는 공정으로 이루어진 병렬 커패시터의 DRAM 셀 제조방법에 있다.Another object of the present invention is to provide a DRAM cell manufacturing method of the parallel capacitor of the present invention. In order to achieve the above object, a feature of the present invention is to manufacture a semiconductor chip, which includes (a) forming a trench in the lower portion of the substrate using a first oxide film, a second nitride film, and a second oxide film as a mask, Forming a protruding first polysilicon to form a trench capacitor in which a spatula that is a trench capacitor is expanded; and (b) forming a stack storage node on the substrate, so that the entire surface of the stack storage node is a stack capacitor. There is a method of manufacturing a DRAM cell of a parallel capacitor consisting of a process of forming a stack capacitor to be used as an area.
본 발명은 다른 특징은 하나의 반도체칩에 있어서, 트랜치 내부에 커패시터 면적을 넓히기 위해 폴리실리콘을 돌출시킨 기판하부의 트랜치 커패시터와, 커패시터 스토리지노드의 전표면이 커패시터 면적으로 사용되는 기판상부의 스택 커패시터로 이루어진 병렬 커패시터의 DRAM 셀에 있다.According to another aspect of the present invention, in one semiconductor chip, a trench capacitor under a substrate in which polysilicon is protruded to increase a capacitor area inside a trench, and a stack capacitor on a substrate in which the entire surface of the capacitor storage node is used as the capacitor area. In the DRAM cell of the parallel capacitor.
이하, 본 발명은 첨부도면에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the accompanying drawings.
제5도는 본 발명에 따른 병렬 커패시터의 DRAM 셀의 단면도로서, 하나의 칩상에 스택 커패시터와 트랜치 커패시터가 병렬로 형성된 구조이다. 트랜치 커패시터는 트랜치 내부에서 제1폴리실리콘(11)을 돌출시켜 커패시터 면적을 넓힌 구조이며, 스택 커패시터는 스토리지노드(12a)의 전표면을 커패시터 면적으로 활용한 구조이다.5 is a cross-sectional view of a DRAM cell of a parallel capacitor according to the present invention, in which a stack capacitor and a trench capacitor are formed in parallel on one chip. The trench capacitor has a structure in which the capacitor area is increased by protruding the first polysilicon 11 from the inside of the trench, and the stack capacitor has a structure utilizing the entire surface of the storage node 12a as the capacitor area.
제6도는 제5도의 등가회로도로서, 트랜치 커패시터(CT)와 스택 커패시트(Cs)가 병렬로 연결되어 메모리 셀의 커패시턴스가 증가되어 있음을 알 수 있다.FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of FIG. 5, in which the trench capacitor C T and the stack capacitor Cs are connected in parallel to increase the capacitance of the memory cell.
다음은 본 발명의 병렬 커패시터의 DRAM 셀 제조방법에 대하여 설명한다. 제7도 내지 제13도는 본 발명의 병렬 커패시터의 DRAM 셀의 제조공정도이다. 제7도에 도시한 바와 같이 P+형기판(1)상에 P-형 에피택셜층(2)을 성장시키고 (제5도 참조), 그 상부에 필드산화막(3), N1형 불순물의 소오스 및 드레인영역(4), 워드라인으로 되는 게이트(5), 측벽(6)을 형성하고, 그 위에 제1산화막(7), 제2질화막(8),제2산화막(9)을 차례로 형성한 후, 트랜치를형성하기 위하여 소오스 또는 드레인 영역(4)상의 제한된 부분의 제1산화막(7), 제1질화막(8), 제2산화막(9)을 부분 식각한다.Next, a DRAM cell manufacturing method of a parallel capacitor of the present invention will be described. 7 to 13 are manufacturing process diagrams of a DRAM cell of the parallel capacitor of the present invention. As shown in FIG. 7, the P − type epitaxial layer 2 is grown on the P + type substrate 1 (see FIG. 5), and the field oxide film 3 and the N 1 type impurities Source and drain regions 4, gate 5 serving as word lines, sidewalls 6 are formed, and first oxide film 7, second nitride film 8, and second oxide film 9 are sequentially formed thereon. Afterwards, the first oxide film 7, the first nitride film 8, and the second oxide film 9 of the restricted portion on the source or drain region 4 are partially etched to form a trench.
그후, 제8도와 같이 p+형 기판(1)까지 트랜치를 형성하고, 트랜치 내부에 제1커패시터 유전막(10)을 형성한 후 결과를 전면에 제2질화막(8a)을 소오스 또는 드레인(4) 하면까지 에치백하여 트랜치 내측면에 소정높이의 제2질화막 측벽(8a)을 형성한 후, 전면에 제1플리실리콘(11)을 증착하여 트랜치를 메운다. 그후, 제10도와 같이 제1폴리실리콘(11)을 에치백하여 제2질화막 측벽(8a)과 동일 높이의 제1폴리실리콘(11)만 남기고 트랜치 내측에 노출된 제1커패시터 유전체막(10)을 스트립(Strip)한 후, 트랜치 내측에 남긴 제2질화막 측벽(8a)을 스트립하여 트랜치 내부에서 돌출된 모양의 제1폴리실리콘(11)만 남기고 그 폴리시리콘(11)상에 제2커패시터 유전막(10a)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 8, a trench is formed up to the p + type substrate 1, the first capacitor dielectric film 10 is formed inside the trench, and the second nitride film 8a is formed on the entire surface of the source or drain 4. After etching back to the lower surface to form the second nitride film sidewall 8a having a predetermined height on the inner side of the trench, the first polysilicon 11 is deposited on the entire surface to fill the trench. Thereafter, as shown in FIG. 10, the first capacitor dielectric layer 10 exposed to the inside of the trench, leaving only the first polysilicon 11 having the same height as the second nitride film sidewall 8a by etching back the first polysilicon 11. After stripping, the second nitride film sidewall 8a left inside the trench is stripped to leave only the first polysilicon 11 protruding from the trench and the second capacitor dielectric film on the polysilicon 11. It forms (10a).
트랜치 내부를 포함한 결과물 전면에 제1폴리실리콘(12)을 증착하여 트랜치를 메운다음, 소정의 포토레지스트 마스크(13)을 이용하여 상기 제1폴리실리콘(12)을 패터닝하여 스택 스토리지노드(12a)를 형성한 후, 상기 제1산화막(7)상의 제1질화막(8), 제2산화막(9)을 스트립하고 노출된 스택 스토리지노드(2a)의 표면에 제3커패시터 유전막(14)을 형성한다(제11도 및 제12도)The first polysilicon 12 is deposited on the entire surface including the inside of the trench to fill the trench, and then the first polysilicon 12 is patterned using a predetermined photoresist mask 13 to stack the storage node 12a. After forming, the first nitride film 8 and the second oxide film 9 on the first oxide film 7 are stripped, and a third capacitor dielectric film 14 is formed on the exposed surface of the stack storage node 2a. (Figures 11 and 12)
그후, 제13도와 같이 제3유전막(14)상에 플레이트 전극(15)을 형성하고 소정 영역에 비트라인(16)을 형성함으로써 충분한 커패시턴스를 갖는 병렬 커페시턴 셀이 완성된다.Thereafter, as shown in FIG. 13, the plate electrode 15 is formed on the third dielectric film 14, and the bit line 16 is formed in the predetermined region, thereby completing a parallel capacitance cell having sufficient capacitance.
이상 설명한 바와같이 본 발명은 스택구조와 트랜치 구조를 효율적으로 활용하고 서로 병렬로 연결하여 충분히 커패시턴스를 증가시킴으로써, VLSI급보다 디자인 룰이 더 작아진 ULSI급의 디바이스 구조의 작동에 필요한 커패시턴스가 충분히 확보될 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention efficiently utilizes the stack structure and the trench structure and connects them in parallel to increase the capacitance sufficiently, thereby sufficiently securing the capacitance necessary for the operation of the ULSI-class device structure, which has a smaller design rule than the VLSI class. There is an effect that can be.
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