KR960013639B1 - Manufacture and structure of semiconductor memory cell - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래의 반도체 메모리 셀의 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 일부 단면도.1 is a partial cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a capacitor of a conventional semiconductor memory cell.
제2도는 본 발명의 반도체 메모리 셀의 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 일부 단면도.2 is a partial cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory cell of the present invention.
본 발명은 반도체 메모리 셀의 캐패시터 제조방법 및 구조에 관한 것으로 특히 디램 셀에 사용되는 충전용량이 큰 캐패시터의 제조방법 및 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitor manufacturing method and structure of a semiconductor memory cell, and more particularly to a manufacturing method and structure of a capacitor having a large charge capacity used in a DRAM cell.
반도체 메모리 셀의 캐패시터 제조방법은 일례가 제1도에 도시되어 있는데, 먼저 반도체 기판(10)상에 활성영역을 정의하고, 게이트전극(12), 소오스/드레인영역(13), 및 절연막(14)을 형성한다.An example of a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory cell is shown in FIG. 1, which first defines an active region on a semiconductor substrate 10, and then includes a gate electrode 12, a source / drain region 13, and an insulating layer 14. ).
그런 후 폴리실리콘(16)을 증착하고 적절한 열처리(ANNEALING)를 통하여 헤미스페리컬(HEMISPHERICAL : 반구형) 구조를 만든 다음, 산화막 또는 SOG (Spi n On Glass)막을 형성하고 이를 블랭킷(BLANKET)식각(에치백)하여 폴리실리콘막(16)의 요철의 흠부분에만 채워지도록 한후 폴리실리콘 식각분위기에서 식각하여 제1도의 (A)와 같은 형태를 만든다.Then, polysilicon 16 is deposited and a hemispherical (HEMISPHERICAL) structure is formed through appropriate heat treatment. Then, an oxide film or a spin on glass (SOG) film is formed and a blanket (BLANKET) etching is performed. The back of the polysilicon film 16 so as to be filled only in the grooves of the unevenness of the polysilicon film 16, and then etched in the polysilicon etch atmosphere to form the shape as shown in FIG.
그런 후 제1도의 (B)와 같이 , 홈부분의 잔여 산화막(17)을 습식식각하여 제거한 다음 사진식각공정으로 캐패시터의 노우드(스토리지 전극)을 폴리실리콘으로 형성한다.Then, as shown in (B) of FIG. 1, the residual oxide film 17 of the groove portion is wet-etched and removed, and then the photo Norm of the capacitor is formed of polysilicon by a photolithography process.
다음 캐패시터용 유전막(18)을 형성하고 폴리실리콘으로 플레이트 전극(19)를 형성하여 캐패시터의 제작을 완료한다.Next, the capacitor dielectric film 18 is formed and the plate electrode 19 is formed of polysilicon to complete the fabrication of the capacitor.
이후는 BPSG 증착(20) 및 플로우잉(FLOWING)을 거쳐 메탈과 드레인(DRAIN)간의 접촉상을 열고 메탈베선(22)을 형성한다.Thereafter, the contact phase between the metal and the drain DRAIN is opened through BPSG deposition 20 and flowing to form the metal wire 22.
그러나, 상술한 종래 방법에 따른 캐패시터는 노우드 폴리의 표면적이 작으므로 충전용량이 작을 뿐만 아니라고, 노우드 폴리상에 RIE(REATIVE ION ETCHING)을 행하므로 이에 의한 손상(DAMAGE)이 발생되는 문제점이 있었다.However, since the capacitor according to the conventional method described above has a small surface area of the norwood poly, the charging capacity is not only small, and the damage caused by the damage due to RIE (REATIVE ION ETCHING) is performed on the norwood poly. there was.
따라서, 본 발명의 목적은 노우드 폴리의 표면적의 손상을 방지할 수 있는 반도체 메모리 셀의 캐패시터 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory cell capable of preventing damage to the surface area of the nord poly.
본 발명의 다른 목적은 노우드 폴리의 표면적을 크게하여 충전용량을 증가시킬 수 있는 반도체 메모리 셀의 캐패시터를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a capacitor of a semiconductor memory cell capable of increasing the charge capacity by increasing the surface area of the nord poly.
제2도는 본 발명의 반도체 메모리 셀의 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 일부 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory cell of the present invention.
본 발명은 반도체기판 상에 게이트전극 및 소오스/드레인 영역을 형성하고, 표면을 절연층으로 덮고 캐패시터의 노우드 전극과 연결할 콘택홀을 연후 그위에 메모리 셀의 캐패시터를 제조하는 방법으로서, (1) 제1폴리실리콘층(36)을 형성한 후, 제2폴리실리콘층(40)를 형성하고 적절한 열처리를 함으로써 반구모양의 구조를 형성하는 단계, (2) 반구형의 폴리실리콘층(40)위에 마스크층을 데포지션하고 에치백하여 반구모양 요철의 흠 부위에만 마스크층(42)이 남도록 하는 단계, (3) 상기 마스크층(42)을 식각 마스크로 하여 제2폴리실리콘층(40)를 블랭킷식각하고, 제2폴리실리콘층의 봉우리부분 밑의 절연막(38)이 드러나면 제2폴리실리콘층(40)의 나머지부분을 식각 마스크로 하여 절연막(38)를 에치하여 절연막(38)에 다수의 구멍을 형성하는 단계, (4) 제3폴리실리콘(44)을 형성한 다음, 제3폴리실리콘(44) 및 제2폴리실리콘(40)을 식각하여 절연막(38)의 윗부분 일부가 드러나게 하고, 절연막(38)을 제거하고사진식각공정을 통해 캐패시터의 저장용전극(50)를 형성하는 단계, (5) 캐패시터의 저장용 전극(50) 표면에 캐패시터 유전막(52)을 형성하고, 그 위에 캐패시터의 플레이트 전극(54)을 형성하는 단계로 이루어 진다.The present invention provides a method of forming a capacitor of a memory cell on a semiconductor substrate by forming a gate electrode and a source / drain region, covering a surface with an insulating layer, opening a contact hole to be connected to the capacitor's nord electrode, and (1) After forming the first polysilicon layer 36, forming a hemispherical structure by forming a second polysilicon layer 40 and appropriate heat treatment, (2) a mask on the hemispherical polysilicon layer 40 Deposition and etch back the layer so that the mask layer 42 remains only on the flaw of the hemispherical irregularities, (3) Blank etching the second polysilicon layer 40 using the mask layer 42 as an etching mask When the insulating film 38 under the peak portion of the second polysilicon layer is exposed, a plurality of holes are formed in the insulating film 38 by etching the insulating film 38 using the remaining portion of the second polysilicon layer 40 as an etching mask. Forming, (4) third poly After forming the silicon 44, the third polysilicon 44 and the second polysilicon 40 are etched to expose a portion of the upper portion of the insulating film 38, the insulating film 38 is removed, and a photolithography process is performed. Forming a capacitor storage electrode 50 of the capacitor, (5) forming a capacitor dielectric film 52 on the surface of the capacitor storage electrode 50, and forming a plate electrode 54 of the capacitor thereon. Lose.
제(1) 단계에서 절연막(38)은 산화막, BPSG, SOG, 혹은 TEOS에서 선택하여 형성하며 제(2)단계에서 폴리실리콘층(40)위의 마스크층은 산화막 또는 SOG로 형성한다.In step (1), the insulating film 38 is selected from an oxide film, BPSG, SOG, or TEOS. In step (2), the mask layer on the polysilicon layer 40 is formed of an oxide film or SOG.
제(4) 단계에서 절연막(38)을 제거할때는 블랭킷식각 또는 습식식각한다.When removing the insulating film 38 in the step (4), the blanket etching or wet etching.
이렇게 제작되는 반도체 메모리 셀의 캐패시터 제조방법의 일실시예가 제2도에 도시되어 있다.One embodiment of the capacitor manufacturing method of the semiconductor memory cell thus produced is shown in FIG.
본 발명의 반도체 메모리 셀의 캐패시터 제조방법의 일실시예가 제2도에 도시되어 있다.One embodiment of a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory cell of the present invention is shown in FIG.
제2조 A에서 보인 바와 같이 , 먼저 반도체기판(30)상에 활성영역을 정의하고, 게이트전극(32), 소오스/드레인 영역(33), 및 절연막(34)을 형성한 다음, 표면을 절연층으로 덮고 캐패시터의 노우드 전극과 연결한 콘택홀을 연후 그위에 메모리 셀의 캐패시터를 제조하기 위하여 제1폴리실리콘층(36)을 형성하고, 절연막(38)를 형성한 후, 제2폴리실리콘층(40)를 형성하고 적절한 열처리를 함으로써 반구모양의 구조를 형성한다.As shown in Article 2 A, first, an active region is defined on the semiconductor substrate 30, the gate electrode 32, the source / drain region 33, and the insulating film 34 are formed, and then the surface is insulated. After covering the layer and opening the contact hole connected to the nod electrode of the capacitor, the first polysilicon layer 36 is formed to form the capacitor of the memory cell thereon, the insulating film 38 is formed, and then the second polysilicon is formed. The hemispherical structure is formed by forming the layer 40 and performing appropriate heat treatment.
이 때, 폴리실리콘(36)의 평탄도를 좀더 좋게하기 위해서 증착-에치백(ETCHBACK)-증착의 공정을 사용해도 된다. 상기에서, 절연막(38)은 일반적인 산화막(예 : LTO, HTO, HLD 등)을 사용해도 좋으나 평탄도 측면에서 BPSG를 사용하거나 혹은 SOG와 TEDS (TETRA-ETHLY-ORTHO-SILICATE)를 사용해도 좋다. 그런후 폴리실리콘(40)를 증착한 다음 적절한 열처리를 함으로써 반구모양(HEMISPHERICAL)의 구조를 만든다.At this time, in order to further improve the flatness of the polysilicon 36, a process of deposition-etch back deposition may be used. In the above, the insulating film 38 may use a general oxide film (eg, LTO, HTO, HLD, etc.), but may use BPSG in terms of flatness, or SOG and TEDS (TETRA-ETHLY-ORTHO-SILICATE). Then, the polysilicon 40 is deposited and then subjected to appropriate heat treatment to make a hemispherical structure (HEMISPHERICAL).
이어서, 산화막 혹은 SOG를 데포지션하고 에치백하여 요철의 홈 부위에만 산화막 혹은 SOG(42)가 남게한다.Subsequently, the oxide film or SOG is deposited and etched back so that the oxide film or SOG 42 remains only in the uneven groove portion.
다음에 제2도의 B에서 보인 바와 같이, 산화막 혹은 SOG(42)을 식각 마스크로하여 폴리실리콘층(40)를 블랭킷식각하고 폴리실리콘층의 봉우리 부분 밑의 절연막(38)이 드러나면 폴리실리콘(40)의 나머지부분을 식각 마스크로 하여 절연막(38)를 비등방성 에치한다.Next, as shown in FIG. 2B, the polysilicon layer 40 is blanket-etched using the oxide film or the SOG 42 as an etching mask, and the polysilicon layer 40 is exposed when the insulating film 38 under the peak portion of the polysilicon layer is exposed. Anisotropic etch is performed on the insulating film 38 using the remaining portion of the?
그런후 제3폴리실리콘(44)을 컨포멀(CONFORMAL)하게 증착한 다음 폴리실리콘(40 및 44)을 블랭킷식각 또는 습식식각하여 절연막(38)의 위부분 일부가 드러나게 한다음 습식식각으로 절연막(38)을 제거하고 사진식각 공정을 통해 제2도의 C에서 보인바와 같은 캐패시터의 노우드 전극(50)를 형성한다.Thereafter, the third polysilicon 44 is conformally deposited, and then the polysilicon 40 and 44 are blanket-etched or wet-etched to expose a portion of the upper portion of the insulating film 38. 38) is removed and a photolithography process forms the nod electrode 50 of the capacitor as shown in C of FIG.
그후 제2도의 D에서 보인 바와 같이, 캐패시터의노우드 표면에 캐패시터 유전막(52)을 형성하고, 그위에 캐패시터의 플레이트 전극(54)을 폴리실리콘를 증착한 후 사진식각하여 형성하고, BPSG(56)을 증착한 다음 메탈과 드레인(DRAIN)간의 접촉창을 연후 메탈배선(58)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 2D, the capacitor dielectric film 52 is formed on the surface of the capacitor, and the plate electrode 54 of the capacitor is formed by depositing polysilicon and then photo-etching the BPSG 56. After depositing the metal and the contact window between the drain (DRAIN) to form a metal wiring (58).
상술한 바와 같이 형성된 반도체 메모리 셀의 캐패시터는 반도체기판(30)상에 게이트 전극(32),소오스/드레인 영역(33) 및 절연막(34)으로 이루어진 트랜지스터 상에 제1폴리실리콘층(36)과, 이 제1폴리시리콘층(36)상에 다수 개의 기둥형태로 형성된 제3폴리실리콘층(44)으로 이루어진 캐패시터의 스토리지 노우드전극(50)이 형성된다. 그리고, 상기 캐패시터 노우드 전극(50)의 표면에 캐패시터 유전막(52)을 형성하고, 이 캐패시터 유전막(52)상에 폴리실리콘으로 이루어진 캐패시터의 플레이트 전극(54)이 형성된다. 상기 노우드전극(50),유전막(52) 및 플레이트전극(54)은 캐패시터를 이루는 데, 이 캐패시터는 노우드 전극(50)이 제1폴리실리콘층(36)상에 다수 개의 기둥형태로 형성된 제3폴리실리콘층(44)을 가지므로 표면적이 증가되어 충전 용량이 증가된다. 그리고, 상기 캐패시터상에 드레인(DRAIN)이 노출되게 BPSG(56)가 형성되며, 이 BPSG(56)상에 메탈배선(58)이 형성된다.The capacitor of the semiconductor memory cell formed as described above may include a first polysilicon layer 36 on a transistor including a gate electrode 32, a source / drain region 33, and an insulating layer 34 on the semiconductor substrate 30. On the first polysilicon layer 36, a storage norm electrode 50 of a capacitor including a third polysilicon layer 44 formed in a plurality of pillars is formed. A capacitor dielectric film 52 is formed on the surface of the capacitor norm electrode 50, and a plate electrode 54 of a capacitor made of polysilicon is formed on the capacitor dielectric film 52. The nord electrode 50, the dielectric film 52 and the plate electrode 54 form a capacitor, which is formed in the form of a plurality of pillars on the first polysilicon layer 36. Having the third polysilicon layer 44, the surface area is increased to increase the filling capacity. A BPSG 56 is formed on the capacitor to expose the drain DRAIN, and a metal wiring 58 is formed on the BPSG 56.
상술한 바와 같이 본 발명의 방법에 의하면, 절연막(38)의 두께로 조절하면 충분히 큰 충전용량을 얻을 수가 있으며,습식식각도 사용가능하므로 RIE에 의한 손상이 줄어들며, 노우드폴리의 형성시 폴리실리콘을 식각 마스크로 하여 산화막을 식각하는데 폴리실리콘의 두께를 약간만 조절하여도 산화막 식각시 패턴의 손실이 거의 없어진다.As described above, according to the method of the present invention, if the thickness of the insulating film 38 is adjusted, a sufficiently large filling capacity can be obtained, and since wet etching is also available, damage by RIE is reduced, and polysilicon is formed during the formation of norwood poly. When the oxide film is etched using the etching mask, even if the thickness of the polysilicon is slightly adjusted, the loss of the pattern during the oxide film etching is almost eliminated.
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