KR940009615B1 - Manufacturing method of semiconductor memory device - Google Patents

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KR940009615B1
KR940009615B1 KR1019910015605A KR910015605A KR940009615B1 KR 940009615 B1 KR940009615 B1 KR 940009615B1 KR 1019910015605 A KR1019910015605 A KR 1019910015605A KR 910015605 A KR910015605 A KR 910015605A KR 940009615 B1 KR940009615 B1 KR 940009615B1
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trench
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semiconductor
insulating layer
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반천수
김병렬
최수한
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삼성전자 주식회사
김광호
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Abstract

The method for fabricating a semiconductor memory device comprises the steps of: forming an insulating layer on a semiconductor substrate and forming a contact hole in the insulating layer; growing epitaxial layer in the contact hole by the same height as that of the insulating layer; forming gate electrodes of MISFETs on the epitaxial layer; forming a trench in the insulating layer placed on both sides of the gate electrodes; forming an impurity region on the sidewall and bottom of the trench and forming source and drain regions on the epitaxial layer placed between the gate electrodes to form MISFETs; depositing conductive material to form a storage node; and forming a dielectric layer and a plate electrode.

Description

반도체 기억장치 제조방법Semiconductor Memory Manufacturing Method

제 1 도는 종래 기술에 의한 반도체 기억장치의 일부 개략 단면도.1 is a partial schematic cross-sectional view of a semiconductor memory device according to the prior art.

제 2 도 (a)∼(h)는 이 발명에 따른 반도체 기억장치의 제조공정도.2A to 2H are manufacturing process diagrams of a semiconductor memory device according to the present invention.

제 3 도 내지 제 5 도는 이 발명의 반도체 기억장치에 대한 각각의 변형예를 나타낸 일부 개략단면도이다.3 to 5 are some schematic cross-sectional views showing respective modifications of the semiconductor memory device of the present invention.

이 발명은 반도체 기억장치에 관한 것으로, 특히 트렌치(trench) 구조의 커패시터를 갖는 DRAM(dynamic RAM)에 있어 고집적화에 적합하고 아울러 요구되는 커패시터 용량의 개선을 위한 반도체 기억 장치의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor memory device suitable for high integration in a DRAM (dynamic RAM) having a trench structure capacitor and for improving the required capacitor capacity.

반도체 기억장치인 DRAM에 있어서 정보의 기억은 용량에 축적된 전하의 유무에 따라 이루어지지만 최근의 고집적화 추세에 따른 DRAM의 실현에 있어 셀 면적은 16K 비트 DRAM 이후로는 하나의 트랜지스터에 하나의 트랜지스터에 하나의 커패시터만을 사용하고 있는 반면에, 셀 축적 용량치는 일정 레벨을 유지한 것이 요구된다. 이러한 커패시터 형성에 관련하여 메모리 셀의 축적용량 소자는 그 구조면에서 볼 때 플래나형, 스택형 또는 트렌치형 등이 개발되어 있으나 이들 중 스택형 커패시터 구조의 개선된 형태인 소위 핀(fin) 구조가 제안되었지만, 이 기술은 전하축적 레벨의 증가를 가져온다 하더라도 요구되는 유효면적 확보를 위해 사용되는 제조공정이 복잡하고 또한 실리콘 기판위로 적층되어 막이 형성되므로 단차가 높다는 문제가 있다.In DRAM, a semiconductor memory device, information is stored depending on whether or not there is a charge accumulated in the capacity. However, in the realization of DRAM according to the recent high integration trend, the cell area is divided into one transistor and one transistor after 16K bit DRAM. While only one capacitor is used, it is required to maintain a constant level of cell accumulation capacity. In terms of the capacitor formation, the storage capacitor of the memory cell has been developed in the form of a planar, stacked, or trench in terms of its structure, but among these, a so-called fin structure, which is an improved form of a stacked capacitor structure, has been developed. Although proposed, this technique has a problem that the step is high because the manufacturing process used to secure the required effective area is complicated even if the level of charge accumulation level is increased, and a film is formed by stacking on the silicon substrate.

이러한 관점에서 고집적화 및 요구되는 용량의 확보가 가능한 트렌치 커패시터 구조를 갖는 반도체 기억 장치의 관심이 증대되는 가운데 연구개발의 범위가 넓어지고 있다.From this point of view, the interest of semiconductor memory devices having a trench capacitor structure capable of high integration and required capacity is increasing, and the scope of research and development is widening.

제 1 도에 도시된 반도체 장치의 단면도는 커패시터로서 트렌치 구조를 갖는 DRAM의 메모리 셀 부분을 나타낸 것이다.A cross-sectional view of the semiconductor device shown in FIG. 1 shows a memory cell portion of a DRAM having a trench structure as a capacitor.

정보의 기억은 트렌치 구조의 커패시터(C)에서 행해지고 정보의 전달을 MISFET의 능동소자(T)를 통해 이루어진다. 이 두 소자는 하나의 셀을 구성하고 도면에는 소자분리를 위한 필드산화막(1)간 활성영역상에 2개의 셀이 형성된 것을 도시하고 있다. MISFET(T)는 게이트(G)와 반도체 기판(S)상의 소오스/드레인을 포함하고 이 소오스/드레인 영역은 그 하나가 트렌치의 전하축적 전극부(5)에 연결되고 또 다른 영역은 콘택영역(B)을 통해 비트라인(2)과 연결되고 있다.The storage of information is done in the capacitor C of the trench structure and the transfer of information is done via the active element T of the MISFET. These two devices constitute one cell, and the drawing shows two cells formed on the active region between the field oxide films 1 for device isolation. The MISFET (T) comprises a source / drain on the gate (G) and the semiconductor substrate (S), the source / drain region of which is connected to the charge accumulation electrode portion (5) of the trench and the other region is a contact region ( It is connected to the bit line 2 through B).

반도체 기판내에 형성된 트렌치(6) 내부로는 유전체로서 이를 테면 ONO(oxide-nitride-oxide)층(3)이 형성되고 그 위에 다시 플레이트 전극층(4)이 형성되어 커패시터를 구성하는데 이러한 구조의 메모리가 갖는 문제점은 다음과 같다.Inside the trench 6 formed in the semiconductor substrate, a dielectric such as an oxide-nitride-oxide (ONO) layer 3 is formed and a plate electrode layer 4 is formed thereon to form a capacitor. The problem is as follows.

먼저, 예를 들면 64M급 정도로 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 셀이 차지하는 면적이 협소해지면서 도면에서 콘택영역이 비례하여 면적이 좁아져 오정렬이 발생할 확률이 높아지고 그 좌우에 위치할 MISFET에 영향을 미치고 수율이 저하되는 문제가 있다. 이것은 좁은 콘택영역의 형성을 위한 에칭공정의 한계를 수반하고 있기 때문에 만족할 만한 소자 구현이 어렵게 된다.First, as semiconductor devices are highly integrated at, for example, 64M class, the area occupied by the cells becomes narrow, and the contact area becomes narrow in proportion to the area in the drawing, which increases the probability of misalignment and affects the MISFETs located on the left and right sides, and yields. This has a problem of deterioration. This entails the limitation of the etching process for the formation of a narrow contact region, which makes it difficult to realize a satisfactory device.

또한, 커패시터 용량에 있어서 도면과 같이 트렌치 크기 및 그 위로 확장 형성된 단차를 이용한 표면적을 이용하여 용량의 유지를 꾀하였으나 고집적화에 따른 소자의 축소는 이에 비례하여 표면적의 감소가 따르기 때문에 고집적화에 따른 용량의 유지가 어려운 문제가 있다. 즉, 종래와 같은 구조에서는 구조적이므로 메로리셀 형성이 곤란하고 용량의 유지 측면에서 보아도 개선의 여지를 안고 있는 구조인 것이다.In addition, in the capacitor capacity, as shown in the figure, the capacitance is maintained by using the trench size and the surface area using the step formed thereon, but the reduction of the device due to the high integration is accompanied by a decrease in the surface area. There is a problem that is difficult to maintain. That is, in the conventional structure, since it is structural, merolicel formation is difficult and it is a structure which has room for improvement even from the viewpoint of capacity maintenance.

따라서, 이 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고 신뢰성있고 수율면에서 유리할 뿐만 아니라 고집적화에 따른 용량의 감소가 없도록 한 트렌치 구조의 커패시터를 갖는 DRAM 및 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a DRAM having a trench structure capacitor and a method of manufacturing the same, which solve the problems described above, are not only reliable and advantageous in terms of yield, but also have no reduction in capacity due to high integration.

이 발명의 반도체 장치 제조 공정은 반도체 기판 위에 소정 높이의 절연층을 형성하여 소자형성을 위한 개구부를 형성하는 단계 ; 정의된 개구부내에서 기판과 동일한 단결정 반도체층을 절연층 높이로 성장시키는 단계 ; 개구부 내에 성장된 반도체층상에 한 쌍의 MISFET를 위한 게이트 전극을 형성하고, 이 게이트 전극들과 양측의 절연층간 영역에 대해 기판 또는 그 이상의 깊이로 트렌치를 형성하는 단계 ; 트렌치 측벽과 바닥부에 대해 불순물 층의 형성 및 게이트 전극간 형성된 반도체층상에 이온 주입에 의한 소오스/드레인 영역을 형성하여 MISFET를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 트렌치와 그 주위의 막질의 단차에 걸쳐 도전성 물질을 침적하여 전하축적 전극부를 형성하고 이 위에 유전체 및 플레이트 전극층을 형성하여 커패시터를 형성하는 단계로 이루어져 트렌치 구조의 커패시터를 갖는 DRAM 셀을 제작한다.The semiconductor device manufacturing process of the present invention comprises the steps of forming an opening for forming an element by forming an insulating layer having a predetermined height on the semiconductor substrate; Growing a single crystal semiconductor layer, such as a substrate, to an insulating layer height within a defined opening; Forming a gate electrode for a pair of MISFETs on the semiconductor layer grown in the opening, and forming a trench at a depth of a substrate or more for the gate electrodes and the interlayer insulating regions on both sides; Forming an MISFET by forming an impurity layer on the trench sidewalls and the bottom and forming a source / drain region by ion implantation on the semiconductor layer formed between the gate electrodes, and covering the trench and the film quality around the trench. The conductive material is deposited to form a charge accumulation electrode portion, and a dielectric and plate electrode layer are formed thereon to form a capacitor to fabricate a DRAM cell having a capacitor having a trench structure.

이하 이 발명에 대하여 제조공정 수순을 나타낸 첨부한 제2도(a)∽(h) 및 제3도를 참조하여 설명한다.Hereinafter, this invention is demonstrated with reference to attached drawing 2 (a)-(h) and FIG. 3 which show a manufacturing process procedure.

이 발명의 반도체 기억장치는 기판위에 성장시킨 또 다른 반도체층상에 형성된다.The semiconductor memory device of this invention is formed on another semiconductor layer grown on a substrate.

이를 위해 먼저, 제 2a 도와 같이 반도체 기판(11)상에 소정 높이의 절연층(13)을 침적 형성한다. 이 절연층은 습식 산화법 또는 화학 기상 증착 방법으로 산화막으로 성장되는데 그 높이는 본 실시예에서 0.5∽2㎛ 정도로 되었지만, 두께 설정에 대한 포괄적인 개념은 트렌치와 이에 양립해 있는 MISFET의 두 소자가 형성가능한 최소한의 수직 높이 또는 그 이상의 높이로 형성시키는 것이다.To this end, first, an insulating layer 13 having a predetermined height is deposited on the semiconductor substrate 11 as shown in FIG. 2A. The insulating layer is grown to an oxide film by a wet oxidation method or a chemical vapor deposition method, and the height thereof is about 0.5∽2 μm in this embodiment, but the comprehensive concept of thickness setting is possible to form two elements of trench and MISFET compatible therewith. It is to be formed at the minimum vertical height or higher.

제 2b 도는 상기한 바와 같이 형성된 절연층에 대해 기판이 노출되도록 부분적으로 식각하여 개구부(15)를 형성하는 단계이다.2B is a step of partially etching the substrate to expose the insulating layer formed as described above to form the opening 15.

이 개구부는 적어도 하나 또는 둘 이상의 메모리 셀을 형성할 수 있는 크기로 정의된다. 그러나 이 발명에서는 한 쌍의 메모리 셀이 고집적화에 따른 설계규칙에 의해 설정된 최소한의 크기로 형성되는 정도의 개구부로 형성된다.This opening is defined to be sized to form at least one or more memory cells. However, in the present invention, a pair of memory cells are formed with openings having a minimum size formed by a design rule according to high integration.

이와 같이 마련된 개구부로는 하기하는 바와 같은 반도체층이 형성된다. 즉, 제 2c 도와 같이 예를 들면 저압화학기상증착(LPCVD) 방법으로 소위 SEG(selectively epitaxial growth ;선택적 에픽텍셜 성장) 기법에 따른 단결정 반도체층(17)을 형성한다. 앞에서 언급하였듯이 이 성장된 단결정 반도체층(17)은 이미 형성된 절연층의 높이까지 계속적으로 성장되고 그리고 이 영역내에 메모리 셀이 형성된다.The semiconductor layer as described below is formed as the opening provided in this way. That is, as shown in FIG. 2C, a single crystal semiconductor layer 17 is formed by a so-called selective epitaxial growth (SEG) technique, for example, by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). As mentioned above, this grown single crystal semiconductor layer 17 is continuously grown to the height of the already formed insulating layer and a memory cell is formed in this region.

그리고 기판의 도전형 타입에 의존하여 에피택셜 성장 중 불순물을 포함시켜 기판과 동일 도전형 및 동일 농도의 반도체층을 형성하도록 한다.Depending on the conductivity type of the substrate, impurities may be included during epitaxial growth to form semiconductor layers having the same conductivity type and the same concentration as the substrate.

메모리 셀은 하나의 커패시터와 MISFET로 구성되는데 상기 형성된 반도체층(17) 상에는 한 쌍의 매모리 셀이 동시에 형성되고 먼저 신호전달을 위한 능동소자로서의 MISFET가 다음과 같이 형성된다.The memory cell is composed of a capacitor and a MISFET. A pair of memory cells are simultaneously formed on the formed semiconductor layer 17. First, an MISFET as an active element for signal transmission is formed as follows.

제 2d 도와 같이 한쌍의 MISFET에 대한 각각의 게이트 전극을 형성하기 위해서, 단결정 반도체층(17) 상에 박막의 게이트 절연층(18)을 형성하고, 전면에 걸쳐, 게이트 전극을 위한 도전층(19)과 이 도전층에 대한 층간 절연층(21) 형성을 위해 절연층을 형성한다.In order to form the respective gate electrodes for the pair of MISFETs as shown in the 2d diagram, a thin film gate insulating layer 18 is formed on the single crystal semiconductor layer 17, and the conductive layer 19 for the gate electrode is formed over the entire surface. ) And an insulating layer is formed to form the interlayer insulating layer 21 for the conductive layer.

상기 게이트 절연층(18)은 반도체층(17)에 대해 열산화 공정으로 얇게 형성될 수 있다. 그리고 게이트 전극을 위한 도전층(19)은 예를 들면 폴리실리콘층으로 침적 형성되고 그 위에 절연층은 고온 산화막(HTO막)으로 침적 형성된다. 이 때 HTO막(21)은 그 두께가 500∽2,000Å의 두께로 이 실시예에서 형성된다.The gate insulating layer 18 may be thinly formed by a thermal oxidation process with respect to the semiconductor layer 17. The conductive layer 19 for the gate electrode is deposited by, for example, a polysilicon layer, and the insulating layer is deposited by a high temperature oxide film (HTO film) thereon. At this time, the HTO film 21 is formed in this embodiment with a thickness of 500∽2,000∽.

그리고 언급하였듯이, 한 쌍의 게이트 전극의 형성 위치는 상기 HTO막(21) 위에 패턴 정의된 포토레지스트막(23)에 의해 설정된다. 제 2d 도에는 포토레지스트막이 노광, 현상되어 4개의 분할된 막이 형성되어 있는데 반도체층상의 포토레지스트막은 게이트 전극을 정의하고 절연층(21) 상의 포토레지스트막은 워드라인의 형성을 위해 패턴 형성된 것이다.And as mentioned, the formation position of a pair of gate electrode is set by the patterned photoresist film 23 on the HTO film 21. In FIG. 2D, the photoresist film is exposed and developed to form four divided films. The photoresist film on the semiconductor layer defines a gate electrode, and the photoresist film on the insulating layer 21 is patterned to form word lines.

따라서 상기 패턴된 포토레지스트막(23)을 마스크로 하여 HTO막(21)과 폴리실리콘층(19)을 연속적으로 식각해낸다.Therefore, the HTO film 21 and the polysilicon layer 19 are continuously etched using the patterned photoresist film 23 as a mask.

이렇게 식각함으로써 게이트 전극과 워드라인에 대한 패턴을 형성한 후에는 포토레지스트막(23)을 제거하고, 제 2e 도와 같이 기판 전면에 걸쳐 HTO막을 500∽2,000Å 정도의 두께로 형성한다. 이 절연층은 앞선 단계에서 게이트 전극 위의 절연층과 유사한 두께로 그 측벽상에도 절연층을 형성하기 위한 것이다. 즉, 제 2e 도와 같이 HTO막(25)을 침적 형성한 후에 이를테면 RIE와 같은 건식식각 방법으로 HTO막을 식각하여 게이트 전극 및 워드라인의 양 측벽상에 HTO애 의한 측벽 산화막 또는 스페이서(S)가 형성되도록 한다(제 2f 도).After etching to form a pattern for the gate electrode and the word line, the photoresist film 23 is removed, and the HTO film is formed to a thickness of about 500∽2,000∽ over the entire surface of the substrate as shown in FIG. This insulating layer is for forming an insulating layer on the sidewalls in a similar thickness to the insulating layer on the gate electrode in the previous step. That is, after the HTO film 25 is deposited as shown in FIG. 2e, the HTO film is etched by a dry etching method such as RIE to form sidewall oxide films or spacers S formed on both sidewalls of the gate electrode and the word line. (FIG. 2f).

또한, 이 HTO의 두께는 측벽에 형성되는 n+접합 깊이와도 관계가 있다. 이 때 건식식각 처리시 스페이서 형성과 동시에 박층의 게이트 절연층(18)을 동시에 식각하여 단결정 반도체층(17)이 부분적으로 노출되도록 한다.The thickness of this HTO is also related to the n + junction depth formed on the sidewalls. At this time, during the dry etching process, the gate insulating layer 18 of the thin layer is simultaneously etched simultaneously with the formation of the spacer so that the single crystal semiconductor layer 17 is partially exposed.

상기한 바와 같이 게이트 전극에 대한 형성에 이어서 MISFET를 완성하기 전에 커패시터를 위한 트렌치를 형성한다. 이 트렌치는 절연층(13)과 각각의 게이트 전극간 노출된 단결정 반도체층(17)에 의하여 마련된 영역에 형성된다.As described above, following the formation of the gate electrode, a trench for the capacitor is formed before completing the MISFET. This trench is formed in a region provided by the single crystal semiconductor layer 17 exposed between the insulating layer 13 and each gate electrode.

통상 트렌치는 건식식각 방법으로 형성되는데 이 때 두 개의 게이트 전극간 또한 노출된 반도체층이 트렌치 형성시 식각됨을 방지하기 위해서 제 2f 도와 같이 기판 전면에 포토레지스트막(27)을 스핀코팅하여 노광, 현상한 뒤에 게이트 전극간 부위에 대해서 포토레지스트 층이 패턴 형성되도록 한다.In general, the trench is formed by a dry etching method. In this case, the photoresist layer 27 is spin-coated on the entire surface of the substrate to expose and develop the semiconductor layer between the two gate electrodes and the exposed semiconductor layer during the trench formation. Afterwards, a photoresist layer is patterned on the inter-gate region.

따라서 단결정 반도체층(17)의 노출부위는 단지 트렌치 형성을 위한 영역으로 국한되며, 이어서, 제 2g 도와 같이 건식식각 방법으로 HTO막인 스페이서(S)와 절연층(13) 및 포토레지스트막(27)을 에칭 마스크로 하여 즉, SiO2와 Si층의 선택비(selectivity)를 조절함으로써 단결정 실리콘 반도체층(17)이 식각되므로 트렌치가 형성된다.Therefore, the exposed portion of the single crystal semiconductor layer 17 is limited to only the region for trench formation, and then the spacer S, the insulating layer 13, and the photoresist layer 27, which are HTO films, are dry-etched as in the second g layer. Using the etching mask, that is, by adjusting the selectivity of the SiO 2 and Si layers, the single crystal silicon semiconductor layer 17 is etched, thereby forming a trench.

트렌치의 깊이는 커패시터의 용량에 관계한다. 또는 그 폭도 관계가 있으나 반도체층(17)의 점유 넓이가 협소하므로 가능한한 깊게 형성될 필요가 있는데 도면과 같이 기판 레벨 정도로 식각되거나 또는 그 이상의 깊이로 트렌치를 형성할 수 있다.The depth of the trench is related to the capacitance of the capacitor. Alternatively, the width of the semiconductor layer 17 may be narrowed, but the area of the semiconductor layer 17 may be narrow. Therefore, the semiconductor layer 17 may be formed as deep as possible.

초기 공정시 절연층(13)의 높이에 대해 설명하였듯이 이는 소자형성을 위한 높이 뿐만 아니라 트렌치의 형성 깊이에도 관계되어 있는 것이다.As described with respect to the height of the insulating layer 13 during the initial process, this is related not only to the height for device formation but also to the depth of trench formation.

포토레지스트막(27)을 제거하고, 드러난 실리콘층에 대해 열산화공정을 실시함으로써 트렌치 내주면과 게이트 전극간 영역에서 얇은 절연층(28)이 형성되도록 한다. 그리고 MISFET의 완성을 위해서 소오스/드레인 영역이 이온 주입 공정에 의해 형성되는데, 이온 주입시 실리콘 충격완화를 위해서 상기 열산화막(28)이 활용된다. 트렌치 측벽에 있어서 이온 주입은 이온 주입각을 적절히 조절함으로써 가능하며, 더욱이 각도 조절에 의한 이온 주입은 얕은 접합을 형성하는 잇점을 갖는다.By removing the photoresist film 27 and performing a thermal oxidation process on the exposed silicon layer, a thin insulating layer 28 is formed on the trench inner peripheral surface and the gate electrode region. A source / drain region is formed by an ion implantation process to complete the MISFET. The thermal oxide layer 28 is utilized to alleviate the impact of silicon during ion implantation. Ion implantation in the trench sidewalls is possible by appropriately adjusting the ion implantation angle, and furthermore, the ion implantation by the angle adjustment has the advantage of forming a shallow junction.

이와 같이 게이트 전극 및 이온 주입에 의한 소오스/드레인 영역(29)의 형성으로 한 쌍의 MISFET를 완성한다.Thus, the pair of MISFETs is completed by forming the source / drain regions 29 by the gate electrode and the ion implantation.

이어서 얇게 형성된 열산화층(28)을 습식 또는 건식 식각방법으로 제거하여 단결정 실리콘 반도체층(17)과 반도체 기판(11)이 노출되도록 한다. 따라서, 게이트 전극간 형성된 소오스/드레인 영역은 신호전송을 위한 도전라인과 연결이 될 수 있고 또한 트렌치 내주면에 형성된 MISFET의 소오스/드레인 영역은 이후 형성된 커패시터의 전극과 직접 연결된다.Subsequently, the thin thermal oxide layer 28 is removed by a wet or dry etching method to expose the single crystal silicon semiconductor layer 17 and the semiconductor substrate 11. Therefore, the source / drain regions formed between the gate electrodes may be connected to the conductive lines for signal transmission, and the source / drain regions of the MISFETs formed on the inner circumferential surface of the trench may be directly connected to the electrodes of the subsequently formed capacitor.

DRAM 셀을 구성하는 커패시터의 전하축적 전극(31)은 형성된 트렌치와 이 트렌치 입구 주위의 막질의 단차에 걸쳐 도전성 물질을 도포함으로써 형성된다. 제 2h 도와 같이 전하축적 전극을 위한 도전성 물질은 트렌치 측벽과 바닥부 및 게이트 전극과 워드라인 부분에 걸쳐 형성된다. 도전성 물질로는 폴리실리콘층이 사용될 수 있으며 이어서 이 전극을 따라 유전체로서 ONO막(22)을 형성하고 또한 도전성 물질 즉, 폴리실리콘을 침적형성하여 커패시터의 플레이트 전극(33)을 형성함으로써 DRAM 메모리 셀을 구성하는 커패시터(C)가 완성된다.The charge accumulation electrode 31 of the capacitor constituting the DRAM cell is formed by applying a conductive material over the formed trench and the film quality step around the trench inlet. As shown in FIG. 2h, a conductive material for the charge storage electrode is formed over the trench sidewalls and the bottom portion and the gate electrode and the wordline portion. As the conductive material, a polysilicon layer may be used, which is then formed along the electrode to form the ONO film 22 as a dielectric, and also by depositing the conductive material, i.e., polysilicon, to form the plate electrode 33 of the capacitor. The capacitor C constituting the above is completed.

종래 공정에서 게이트 전극간 소오스/드레인 영역에 대한 콘택 영역을 위해 오정렬 공차를 고려한 예비영역을 고려하여 설계되므로 고집적화에 장애요소가 되었으나 이 발명과 같이 사진식각에 의한 콘택 영역이 형성되는 것이 아니고 공정 진행중에 형성되었기 때문에 고집적화에 영향을 미치지 않는다.In the conventional process, it is designed to consider the preliminary region considering the misalignment tolerance for the contact region of the source / drain region between the gate electrodes, which is an obstacle to high integration, but the contact region is not formed by photo etching as in the present invention and is in progress. Because it is formed in, it does not affect high integration.

이러한 공정상의 잇점으로 고집적화에 따른 커패시터 용량의 감소 측면에서 트렌치 깊이를 충분히 유의할 수 있기 때문에 커패시터 용량은 오히려 증가될 수 있는 것이다.This process advantage allows the capacitor capacity to be increased, since the trench depth can be sufficiently taken into account in terms of reducing the capacitor capacity due to high integration.

제 3 도 내지 제 5 도는 이 발명의 변형예를 각각 나타낸 것이다.3 to 5 show modifications of the present invention, respectively.

제 3 도 도시한 제 2 실시예는 절연층의 트렌치 측벽을 형성하고 그 바닥부에서 커패시터의 전하축적 전극과 MISFET의 소오스/드레인 영역이 접촉되도록 한 구조를 예시한 것이다.FIG. 3 illustrates a structure in which a trench sidewall of an insulating layer is formed and a charge accumulation electrode of a capacitor and a source / drain region of a MISFET are contacted at the bottom thereof.

이것을 형성하기 위해서는 제 2g 도의 단계에서 건식식각 방법으로 트렌치 바닥부와 또한 게이트 전극간 열산화막을 식각하여 제거함으로써 트렌치 양측벽에서는 각각 절연층(13)과 열산화층(29)이 잔류토록 하되 바닥부는 불순물 영역이 노출되고 또한 게이트 전극간 영역도 노출되도록 하여 언급한 구조가 얻어진다.To form this, in the step of FIG. The impurity region is exposed and the inter-gate electrode region is also exposed to obtain the above-mentioned structure.

이 발명의 제 3 실시예는 제 4 도에 도시되었다. 이 구조는 트렌치의 깊이에 관련한 것으로 트렌치 깊이가 에피 실리콘 기판 이상으로 형성된 것을 나타낸 것으로 용량이 보다 증가된 형태를 갖는다. 도면으로 35는 보호막으로서 BPSG(borophosphosilicate glass) 막이다.A third embodiment of this invention is shown in FIG. This structure is related to the depth of the trench and shows that the trench depth is formed beyond the epi silicon substrate and has a form with an increased capacity. 35 is a borophosphosilicate glass (BPSG) film as a protective film.

또한 제 5 도는 이 발명의 또 다른 변형예로서, 제 3 도와 같이 트렌치 측벽이 절연성 측벽이 형성되도록 한 것이다. 동일한 방법이 적용될 수 있으며 트렌치의 깊이가 길어져서 반도체층내에 이온 주입에 따른 불순물층 형성시 각도 조절에 의한 이온 주입이라 하더라도 부분적으로 농도가 낮은 영역이 생기지만 전하축적 전극을 위한 폴리실리콘 침적시 불순물을 함유한 도핑된 폴리실리콘을 사용하여 확산에 의한 농도 분포로 양호한 트랜지스터 형성이 가능하다.5 is another modification of the present invention, in which the trench sidewalls form insulating sidewalls as shown in the third diagram. The same method can be applied, and the depth of the trench is increased, so that even when ion implantation is performed by angle control when forming an impurity layer due to ion implantation in the semiconductor layer, a region having a low concentration is formed, but impurities during polysilicon deposition for charge storage electrodes By using doped polysilicon containing the concentration distribution by diffusion, good transistor formation is possible.

이 발명에 따라서 개구부내에 선택적 에피택셜 성장된 반도층 및 게이트 스페이서 등의 공정에 의해서 접촉부 형성이 공정중에 형성되는 잇점과 오정렬 문제가 없어 설계여부가 증가하고 또한 커패시터 전극이 형성되는 면적의 증가로 용량이 증가하는 등의 효과가 있다.According to the present invention, there is no advantage in forming the contact portion during the process and the misalignment problem by the process such as the semiconductor spacer and the gate spacer which are selectively epitaxially grown in the opening, so that the design is increased and the capacity is increased due to the increase in the area where the capacitor electrode is formed. This increases the effect.

Claims (6)

반도체 기판 위에 소정 높이의 절연층을 형성하여 소자형성을 위한 개구부를 형성하는 단계 ; 정의된 개구부내에서 기판과 동일한 단결정 반도체층을 절연층 높이로 성장시키는 단계 ; 개구부 내에 성장된 반도체 상에 한 쌍의 MISFET를 위한 게이트 전극을 형성하고, 이 게이트 전극들과 양측의 절연층간 영역에 대해 기판 또는 그 이상의 깊이로 트렌치를 형성하는 단계 ; 트렌치 측벽과 바닥부에 대해 불순물 층의 형성 및 게이트 전극간 반도체층 상에 이온 주입에 의한 소오스/드레인 영역을 형성하여 MISFET를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 트렌치와 그 주위의 막질의 단차에 걸쳐 도전성 물질을 침적하여 전하축적 전극부를 형성하고 그 위에 유전체 및 전극층을 형성하여 커패시터를 형성하는 단계로 이루어져 형성됨을 특징으로 하는 트렌치 구조의 커패시터를 갖는 반도체 기억장치 제조방법.Forming an opening for forming an element by forming an insulating layer having a predetermined height on the semiconductor substrate; Growing a single crystal semiconductor layer, such as a substrate, to an insulating layer height within a defined opening; Forming a gate electrode for a pair of MISFETs on a semiconductor grown in the opening, and forming a trench at a depth of a substrate or higher for the gate electrodes and the interlayer insulating regions on both sides; Forming an MISFET by forming an impurity layer on the trench sidewalls and the bottom and forming a source / drain region by ion implantation on the semiconductor layer between the gate electrodes, and over the steps of the trench and the surrounding film quality. And depositing a conductive material to form a charge accumulation electrode portion, and forming a dielectric and an electrode layer thereon to form a capacitor. 제 1 항에 있어서, 상기한 반도체 기판위에 형성되는 절연층의 높이는 형성될 트렌치의 깊이에 기초하여 그 범위 내에서 설정됨을 특징으로 하는 반도체 기억장치 제조방법.The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the height of the insulating layer formed on the semiconductor substrate is set within the range based on the depth of the trench to be formed. 제 1 항에 있어서, 상기 MISFET 형성 후, 형성된 트렌치 측벽에 선택적으로 절연층을 형성하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 반도체 기억장치 제조방법.2. The method of claim 1, further comprising selectively forming an insulating layer on the formed trench sidewalls after forming the MISFET. 제 1 항에 있어서, 상기 개구부내에 형성된 반도체층 상에 게이트 전극 형성 후 소정 깊이로 형성되는 트렌치는 상기 반도체층과 개구부를 지지하는 절연층의 접촉영역을 트렌치의 일측벽으로 하여 양 쪽에 동시에 형성됨을 특징으로 하는 반도체 기억장치 제조방법.The trench of claim 1, wherein the trench formed at a predetermined depth after the gate electrode is formed on the semiconductor layer formed in the opening is formed at both sides of the trench by using a contact region between the semiconductor layer and the insulating layer supporting the opening as one side wall of the trench. A semiconductor memory device manufacturing method characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서, 상기한 트렌치 형성후 노출된 실리콘 영역에 대해 열산화막 형성하여 MISFET를 위한 소오스/드레인 영역을 이온 주입에 의해 형성하고 열산화막을 식각 처리하여 게이트 전극간 영역이 접촉영역으로 형성됨을 특징으로 하는 반도체 기억장치 제조방법.The method of claim 1, wherein a thermal oxide layer is formed on the exposed silicon region after the trench is formed to form a source / drain region for the MISFET by ion implantation, and the thermal oxide layer is etched to form a region between gate electrodes. A method of manufacturing a semiconductor memory device, the method comprising: 제 1 항에 있어서, 상기 트렌치 구조 형성시 필드산화막과 게이트 절연막을 마스크로 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 기억장치 제조방법.The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein a field oxide film and a gate insulating film are formed as a mask when forming the trench structure.
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