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KR20120004223A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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KR20120004223A
KR20120004223A KR1020100064963A KR20100064963A KR20120004223A KR 20120004223 A KR20120004223 A KR 20120004223A KR 1020100064963 A KR1020100064963 A KR 1020100064963A KR 20100064963 A KR20100064963 A KR 20100064963A KR 20120004223 A KR20120004223 A KR 20120004223A
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KR
South Korea
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forming
pattern
bit line
substrate
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020100064963A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이창현
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020100064963A priority Critical patent/KR20120004223A/en
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Abstract

본 발명은 단차에 따른 스토리지 노드 콘택과 비트라인 간의 브릿지를 방지하고, 반도체 장치의 저항을 감소시킬 수 있는 반도체 장치 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 기판에 소자분리막을 형성하여 활성영역을 정의하는 단계; 상기 기판의 소자분리막에 매립되면서 상기 활성영역에 중첩되는 돌출부를 갖는 라인타입의 매립 비트라인을 형성하는 단계; 상기 매립 비트라인을 포함하는 전체 구조 상에 제1절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 매립 비트라인의 돌출부를 중심으로 양 옆의 활성영역에 콘택 타입의 리세스 패턴을 형성하는 단계; 및상기 리세스 패턴을 매립하면서 기판 상부로 돌출되는 라인 타입의 게이트 패턴을 형성하는 단계를 포함하여, 스토리지 노드 콘택 형성시 공정마진을 확보하는 효과, 스토리지 노드 콘택과 게이트 패턴 간의 자기정렬 콘택 패일 감소 및 스토리지 노드 콘택 저항 감소의 효과, 공정 마진 확보 및 양산성이 증가되는 효과가 있다.The present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can prevent the bridge between the storage node contact and the bit line according to the step and reduce the resistance of the semiconductor device, the step of forming an isolation layer on the substrate to define the active region ; Forming a buried bit line of a line type having a protrusion overlapping the active region while being embedded in the device isolation film of the substrate; Forming a first insulating film pattern on the entire structure including the buried bit line; Forming a contact type recess pattern in active regions on both sides of the protrusion of the buried bit line; And forming a line-type gate pattern protruding over the substrate while filling the recess pattern, thereby securing a process margin when forming a storage node contact, and reducing self-aligned contact fail between the storage node contact and the gate pattern. And reducing the storage node contact resistance, increasing process margins, and increasing mass productivity.

Description

반도체 장치 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR DEVICE}Semiconductor device manufacturing method {METHOD FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 세미 배리드 비트라인을 포함하는 반도체 장치 제조 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing techniques, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device comprising a semi-barrier bit line.

통상의 DRAM 공정은 기판에 소자분리막을 형성하여 활성영역을 정의하고, 이후 기판 상에 게이트 패턴, 랜딩 플러그 콘택, 비트라인 콘택, 비트라인, 스토리지 노드 콘택, 스토리지 노드 등의 공정을 순서로 진행하고 있다. In a typical DRAM process, an isolation layer is formed on a substrate to define an active region, and then a gate pattern, a landing plug contact, a bit line contact, a bit line, a storage node contact, and a storage node are sequentially processed on the substrate. have.

그러나, 종래 기술은 스토리지 노드 콘택 형성시 비트라인에 의해 단차가 발생하면서 스토리지 노드 콘택과 비트라인 간의 브릿지(Bridge) 등의 다양한 문제를 유발한다.However, the conventional technology causes various problems such as a bridge between the storage node contact and the bit line while the step is generated by the bit line when forming the storage node contact.

또한, 비트라인과 스토리지 노드 등의 연결을 위해 게이트 패턴 형성 후 게이트 패턴 상부로 랜딩 플러그 콘택을 형성하면서, 비트라인 콘택 및 스토리지 노드 콘택의 저항이 커지고, 반도체 소자의 집적화가 진행되면서 랜딩 플러그 콘택 공정시 자기정렬 콘택 패일(Self Aligned Contact Fail)이 발생하는 문제점이 있다.In addition, a landing plug contact is formed on the gate pattern after the gate pattern is formed for the connection of the bit line and the storage node, and the resistance of the bit line contact and the storage node contact increases, and the integration of the semiconductor device proceeds to the landing plug contact process. There is a problem in that a self-aligned contact fail occurs.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 단차에 따른 스토리지 노드 콘택과 비트라인 간의 브릿지를 방지하고, 반도체 장치의 저항을 감소시킬 수 있는 반도체 장치 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and provides a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing bridges between storage node contacts and bit lines due to a step and reducing resistance of the semiconductor device. There is this.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법은 기판에 소자분리막을 형성하여 활성영역을 정의하는 단계; 상기 기판의 소자분리막에 매립되면서 상기 활성영역에 중첩되는 돌출부를 갖는 라인타입의 매립 비트라인을 형성하는 단계; 상기 매립 비트라인을 포함하는 전체 구조 상에 제1절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 매립 비트라인의 돌출부를 중심으로 양 옆의 활성영역에 콘택 타입의 리세스 패턴을 형성하는 단계; 및상기 리세스 패턴을 매립하면서 기판 상부로 돌출되는 라인 타입의 게이트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object comprises the steps of defining an active region by forming an isolation layer on the substrate; Forming a buried bit line of a line type having a protrusion overlapping the active region while being embedded in the device isolation film of the substrate; Forming a first insulating film pattern on the entire structure including the buried bit line; Forming a contact type recess pattern in active regions on both sides of the protrusion of the buried bit line; And forming a line-type gate pattern protruding from the substrate while filling the recess pattern.

특히, 상기 리세스 패턴은 핀 패턴 또는 새들 핀 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.In particular, the recess pattern may include a pin pattern or a saddle pin pattern.

또한, 상기 게이트 패턴은 상기 활성영역의 중앙부분으로 치우쳐 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the gate pattern may be formed to be biased toward a central portion of the active region.

또한, 상기 매립 비트라인을 형성하는 단계는, 상기 소자분리막을 포함하는 기판 상에 상기 활성영역의 일부와 비트라인영역을 동시에 오픈시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 식각장벽으로 상기 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치의 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 트렌치에 도전물질을 매립하여 비트라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the buried bit line may include forming a photoresist pattern on the substrate including the device isolation layer to simultaneously open a portion of the active region and a bit line region; Forming a trench by etching the substrate using the photoresist pattern as an etch barrier; Forming a spacer on sidewalls of the trench; And embedding a conductive material in the trench to form a bit line.

또한, 상기 게이트 패턴을 형성하는 단계 후, 상기 게이트 패턴 사이를 매립하는 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 식각하여 상기 게이트 패턴 사이의 상기 기판을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀에 도전물질을 매립하여 스토리지 노드 콘택을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 콘택홀을 형성하는 단계는, 자기정렬콘택 식각을 이용하여 상기 절연막을 식각하는 것을 특징으로 한다.
The method may further include forming an insulating layer filling the gate pattern after the gate pattern; Etching the insulating layer to form a contact hole exposing the substrate between the gate patterns; And forming a storage node contact by filling a conductive material in the contact hole. The forming of the contact hole may include etching the insulating layer using self-aligned contact etching.

상술한 본 발명의 반도체 장치 제조 방법은 매립 비트라인을 미리 형성하고, 게이트 패턴을 활성영역의 중앙부분에 치우치도록 형성하여, 스토리지 노드 콘택 형성시 공정마진을 확보하는 효과가 있다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention described above has the effect of securing the process margin when forming the storage node contact by forming the buried bit line in advance and forming the gate pattern in the center portion of the active region.

따라서, 스토리지 노드 콘택과 게이트 패턴 간의 자기정렬 콘택 패일 감소 및 스토리지 노드 콘택 저항 감소의 효과가 있다.Therefore, there is an effect of reducing the self-aligned contact fail and storage node contact resistance between the storage node contact and the gate pattern.

또한, 매립 비트라인을 적용하여 랜딩 플러그 콘택을 생략하면서 스토리지 노드 콘택과 기판의 직접 연결이 가능하여 스토리지 노드 콘택의 저항 감소 효과가 있다.In addition, the buried bit line is applied to omit the landing plug contact and directly connect the storage node contact to the substrate, thereby reducing the resistance of the storage node contact.

또한, 랜딩 플러그 콘택 및 비트라인 콘택 등의 생략으로 공정 마진 확보 및 양산성이 증가되는 효과가 있다.
In addition, process margins are secured and mass productivity is increased by eliminating the landing plug contact and the bit line contact.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.1 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 평면도 및 단면도이다. (a)는 평면도이고, (b) 또는 (c)의 경우 (a)를 각각의 방향에 맞추어 자른 단면도이다. 설명의 편의를 위해 평면도와 단면도를 경우에 맞게 함께 도시하여 설명하기로 한다.1 to 8 are process plan views and cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention. (a) is a top view, and (b) or (c) is sectional drawing cut | disconnected according to each direction. For the convenience of description, a plan view and a cross-sectional view will be described with reference to the case.

도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10)에 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 통해 소자분리막(11A)을 형성한다. 이때, 소자분리막(11A)은 고밀도 플라즈마산화막(HDP oxide;High Density Plasma oxide), 스핀온 절연막(SOD;Spin On Dielectric) 등의 산화막을 포함할 수 있다. 소자분리막(11A)에 의해 활성영역(11B, Active Area)이 정의된다.As shown in FIG. 1, an isolation layer 11A is formed on a substrate 10 through a shallow trench isolation (STI) process. In this case, the device isolation layer 11A may include an oxide film such as a high density plasma oxide (HDP oxide) and a spin on dielectric (SOD). The active area 11B is defined by the device isolation film 11A.

이어서, 소자분리막(11A)을 포함하는 기판(10) 상에 비트라인을 오픈하는 제1마스크 패턴(12)을 형성한다. 제1마스크 패턴(12)은 기판(10) 상에 감광막을 코팅하고, 노광 및 현상을 비트라인 영역이 오픈되도록 패터닝하여 형성한다. 또한, 제2마스크 패턴(12)을 감광막으로 형성하는 경우, 식각마진을 확보하기 위해 감광막 하부에 비정질카본층 등의 하드마스크를 추가로 형성할 수 있다.Subsequently, a first mask pattern 12 for opening a bit line is formed on the substrate 10 including the device isolation layer 11A. The first mask pattern 12 is formed by coating a photoresist on the substrate 10 and patterning the exposure and development to open the bit line region. In addition, when the second mask pattern 12 is formed of a photoresist layer, a hard mask such as an amorphous carbon layer may be further formed below the photoresist layer to secure an etching margin.

제1마스크 패턴(12)에 의해 오픈되는 비트라인 영역은 활성영역(11B)과 중첩되는 돌출영역을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 제1마스크 패턴(12)에 의해 오픈되는 비트라인 영역은 전체적으로 라인타입으로 형성되며, 활성영역(11B)의 중앙부분과 중첩되도록 형성된다. 이는, 비트라인 콘택이 생략되면서 비트라인과 기판(10)을 연결하기 위함이다.The bit line region opened by the first mask pattern 12 may be formed to have a protruding region overlapping the active region 11B. That is, the bit line region opened by the first mask pattern 12 is formed in a line type as a whole and overlaps with the center portion of the active region 11B. This is to connect the bit line and the substrate 10 while the bit line contact is omitted.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1마스크 패턴(12, 도1 참조)을 식각장벽으로 기판(10)을 식각하여 비트라인용 트렌치(13)를 형성한다. 비트라인용 트렌치(13)는 제1마스크 패턴(12)에 의해 오픈된 영역 즉, 라인타입의 비트라인영역과 활성영역(11B)에 중첩되도록 돌출된 영역이 모두 식각된다. As illustrated in FIG. 2, the bit line trench 13 is formed by etching the substrate 10 using the first mask pattern 12 (see FIG. 1) as an etch barrier. The bit line trench 13 may be etched in an area opened by the first mask pattern 12, that is, a line type bit line area and a protruding area overlapping the active area 11B.

비트라인용 트렌치(13)는 소자분리막(11A)과 활성영역(11B)을 모두 식각하여 형성하는데, 이때 실리콘과 산화막의 선택비를 이용하여 산화막으로 형성된 소자분리막(11A)이 활성영역(11B)보다 더 많이 식각되도록 하는 것이 바람직하다. 이는, 비트라인의 두께를 증가시켜 시프트(Sheet) 저항을 낮추기 위함이다.The bit line trench 13 is formed by etching both the device isolation film 11A and the active region 11B, wherein the device isolation film 11A formed of the oxide film using the selectivity ratio of silicon and the oxide film is the active region 11B. It is desirable to allow more etching. This is to lower the shift resistance by increasing the thickness of the bit line.

이어서, 제1마스크 패턴(12, 도 1 참조)을 제거한다. 제1마스크 패턴(12, 도 1 참조)이 감광막인 경우, 제1마스크 패턴(12, 도 1 참조)은 건식식각으로 제거하며, 건식식각은 산소 스트립 공정을 포함한다.Next, the first mask pattern 12 (see FIG. 1) is removed. When the first mask pattern 12 (see FIG. 1) is a photosensitive film, the first mask pattern 12 (see FIG. 1) is removed by dry etching, and the dry etching includes an oxygen strip process.

도 3에 도시된 바와 같이, 비트라인용 트렌치(13)의 측벽에 스페이서(14)를 형성한다. 스페이서(14)는 비트라인용 트렌치(13)를 포함하는 전체구조의 단차를 따라 스페이서용 절연물질을 형성한 후, 스페이서용 절연물질을 식각하여 비트라인용 트렌치(13)의 측벽에만 잔류시켜 형성한다. 이때, 절연물질은 질화막으로 형성하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 3, spacers 14 are formed on sidewalls of the bit line trench 13. The spacer 14 is formed by forming an insulating material for the spacer along the step of the entire structure including the bit line trench 13, and then etching the spacer insulating material to remain only on the sidewall of the bit line trench 13. do. In this case, the insulating material is preferably formed of a nitride film.

이어서, 비트라인용 트렌치(13)에 도전물질을 매립하여 비트라인(15)을 형성한다. 도전물질은 배리어금속막과 금속물질의 적층구조로 형성할 수 있으며, 이때 금속물질은 예컨대 텅스텐으로 형성한다. 자세히는, 비트라인용 트렌치(13)에 배리어 금속막을 형성하고, 배리어 금속막 상에 비트라인용 트렌치(13)를 충분히 매립하는 두께로 금속물질을 매립한 후, 기판(10)의 표면이 드러나는 타겟으로 금속물질 및 배리어 금속막을 식각함으로써 매립 비트라인(15)을 형성한다. Subsequently, a conductive material is embedded in the bit line trench 13 to form the bit line 15. The conductive material may be formed in a stacked structure of a barrier metal film and a metal material, wherein the metal material is formed of tungsten, for example. In detail, a barrier metal film is formed in the bit line trench 13, and a metal material is buried in a thickness sufficient to sufficiently fill the bit line trench 13 on the barrier metal film, and then the surface of the substrate 10 is exposed. The buried bit line 15 is formed by etching the metal material and the barrier metal film with the target.

따라서, 활성영역(11B)의 중간부에 중첩되는 돌출부를 갖는 라인타입의 매립 비트라인(14)이 형성된다. 즉, 활성영역(11B)과 중첩되는 돌출부가 콘택(Contact) 역할을 하여 콘택 일체형 매립 비트라인(14)이 된다.Thus, a line type buried bit line 14 having a protrusion overlapping the middle portion of the active region 11B is formed. In other words, the protrusion overlapping the active region 11B serves as a contact to form the contact-integrated buried bit line 14.

위와 같이, 활성영역(11B)과 연결되고, 기판(10)에 매립된 매립 비트라인(14)을 형성함으로써 후속 활성영역과의 연결을 위한 비트라인 콘택 공정을 생략하여 공정마진을 확보하는 장점이 있다.As described above, by forming a buried bit line 14 connected to the active region 11B and buried in the substrate 10, an advantage of securing a process margin by eliminating a bit line contact process for subsequent connection with the active region is provided. have.

도 4에 도시된 바와 같이, 매립 비트라인(15)을 포함하는 기판(10) 상에 제1절연막(16)을 형성한다. 제1절연막(16)은 매립 비트라인(15)과 상부층 간의 절연을 위한 것으로, 절연물질로 형성하는 것이 바람직하며, 예컨대 절연물질은 질화막을 포함한다.As shown in FIG. 4, the first insulating layer 16 is formed on the substrate 10 including the buried bit line 15. The first insulating layer 16 is for insulating between the buried bit line 15 and the upper layer, and is preferably formed of an insulating material. For example, the insulating material includes a nitride film.

이어서, 제1절연막(16) 상에 제2마스크 패턴(17)을 형성한다. 제2마스크 패턴(17)은 제1절연막(16) 상에 감광막을 코팅하고, 노광 및 현상으로 게이트 영역이 오픈되도록 패터닝하여 형성할 수 있다. 이때, 제2마스크 패턴(17)에 의해 오픈되는 게이트 영역은 콘택 타입(Contact Type)으로 정의된다.Subsequently, a second mask pattern 17 is formed on the first insulating layer 16. The second mask pattern 17 may be formed by coating a photoresist on the first insulating layer 16 and patterning the gate region to be opened by exposure and development. In this case, the gate area opened by the second mask pattern 17 is defined as a contact type.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2마스크 패턴(17, 도 4 참조)을 식각장벽으로 제1절연막(16, 도 4 참조) 및 기판(10)을 식각하여 리세스 패턴(18)을 형성한다. 식각된 제1절연막(16, 도 4 참조)은 이하 '제1절연막패턴(16A)'이라고 한다.As shown in FIG. 5, the recess pattern 18 is formed by etching the first insulating layer 16 (see FIG. 4) and the substrate 10 using the second mask pattern 17 (see FIG. 4) as an etch barrier. . The etched first insulating layer 16 (refer to FIG. 4) is hereinafter referred to as 'first insulating layer pattern 16A'.

제2마스크 패턴(17, 도 4 참조)에 의해 식각된 리세스 패턴(18)은 활성영역(11B) 및 활성영역(11B) 외곽의 소자분리막(11A)이 함께 식각되고, 소자분리막(11A)이 활성영역(11B)보다 더 식각되면서 핀 타입(Fin Type)으로 형성되며, 이하, 핀 타입의 리세스 패턴을 '핀 패턴(18)'이라고 한다.In the recess pattern 18 etched by the second mask pattern 17 (see FIG. 4), the active region 11B and the device isolation layer 11A outside the active region 11B are etched together, and the device isolation layer 11A is formed. More than this active region 11B is etched to form a fin type (hereinafter referred to as a fin type), hereinafter referred to as a fin type recess pattern "pin pattern 18".

이어서, 제2마스크 패턴(17, 도 4 참조)을 제거한다. 제2마스크 패턴(17, 도 4 참조)이 감광막인 경우, 제2마스크 패턴(17, 도 4 참조)은 건식식각으로 제거하며, 건식식각은 산소 스트립 공정을 포함한다.Next, the second mask pattern 17 (see FIG. 4) is removed. When the second mask pattern 17 (see FIG. 4) is a photoresist film, the second mask pattern 17 (see FIG. 4) is removed by dry etching, and the dry etching includes an oxygen strip process.

(a)의 평면도를 참조하면, 매립 비트라인(15)의 돌출부를 중심으로 양 옆에 콘택형의 핀 패턴(18)이 형성된다. Referring to the plan view of (a), contact pin patterns 18 are formed on both sides of the protrusions of the buried bit line 15.

또한, (a)의 평면도를 B-B'에서 바라본 (b)의 단면도를 참조하면, 핀 패턴(18)을 중심으로 양 옆에 매립 비트라인(15)이 형성된 것을 확인할 수 있다.In addition, referring to the cross-sectional view of (b) viewed from the top view of (a) B-B ', it can be seen that the buried bit line 15 is formed on both sides around the pin pattern (18).

도 6에 도시된 바와 같이, 핀 패턴(18)의 측벽 및 바닥부에 게이트 절연막(19)을 형성한다. 게이트 절연막(19)은 산화막으로 형성하는 것이 바람직하며, 이를 위해 산화공정을 진행할 수 있다.As illustrated in FIG. 6, the gate insulating layer 19 is formed on the sidewalls and the bottom of the fin pattern 18. The gate insulating film 19 is preferably formed of an oxide film, for which an oxidation process may be performed.

이어서, 핀 패턴(18)을 충분히 매립하는 두께로 기판(10) 및 제1절연막 패턴(16A) 상에 폴리실리콘층(20)을 형성한다. 폴리실리콘층(20)을 형성한 후, 후속 공정을 위해 평탄화 공정을 진행한다. 평탄화 공정은 화학적기계적연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 진행할 수 있다.Subsequently, the polysilicon layer 20 is formed on the substrate 10 and the first insulating film pattern 16A with a thickness sufficiently filling the fin pattern 18. After the polysilicon layer 20 is formed, a planarization process is performed for a subsequent process. The planarization process may be performed by a chemical mechanical polishing process.

이어서, 평탄화된 폴리실리콘층(20) 상에 금속층(21)을 형성하고, 금속층(21) 상에 하드마스크용 질화막(22)을 형성한다. 금속층(21)은 적층구조로 형성할 수 있으며, 이때 배리어 금속막과 전극용 금속물질층의 적층구조를 갖는다. 또한, 전극용 금속물질층은 텅스텐을 포함한다. Subsequently, a metal layer 21 is formed on the planarized polysilicon layer 20, and a hard mask nitride film 22 is formed on the metal layer 21. The metal layer 21 may be formed in a stacked structure, wherein the metal layer 21 has a stacked structure of a barrier metal film and a metal material layer for electrodes. In addition, the electrode metal material layer includes tungsten.

도 7에 도시된 바와 같이, 하드마스크용 질화막(22), 금속층(21) 및 폴리실리콘층(20)을 식각하여 게이트 패턴(G)을 형성한다. 자세히 설명하면, 하드마스크용 질화막(22) 상에 게이트 패턴 영역을 정의하는 감광막 패턴을 형성하고, 하드마스크용 질화막(22)을 패터닝 한 후, 하드마스크용 질화막(22)을 식각장벽으로 금속층(21) 및 폴리실리콘층(20)을 식각한다. 특히, 폴리실리콘층(20)은 제1절연막패턴(16A) 상부에 잔류하지 않고, 핀 패턴(18) 내에만 잔류하도록 충분한 식각을 진행하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 7, the gate pattern G is formed by etching the hard mask nitride film 22, the metal layer 21, and the polysilicon layer 20. In detail, after forming a photoresist pattern defining a gate pattern region on the hard mask nitride film 22 and patterning the hard mask nitride film 22, the hard mask nitride film 22 is formed as an etch barrier as a metal layer ( 21) and the polysilicon layer 20 are etched. In particular, the polysilicon layer 20 may be sufficiently etched so as not to remain on the first insulating layer pattern 16A and to remain only in the fin pattern 18.

이하, 식각된 폴리실리콘층(20)은 '폴리실리콘전극(20)', 식각된 금속층(21)은 '금속전극(21)', 식각된 하드마스크용 질화막(22)은 '게이트 하드마스크(22)'라 한다.Hereinafter, the etched polysilicon layer 20 is a 'polysilicon electrode 20', the etched metal layer 21 is a 'metal electrode 21', and the etched hard mask nitride layer 22 is a 'gate hard mask ( 22).

특히, 게이트 패턴(G)은 라인타입으로 형성되며 매립비트라인(15)에 의해 비트라인 콘택(Bit Line Contact)이 생략되므로, 매립비트라인(15)의 돌출부 방향 즉, 활성영역의 중앙부분으로 치우치도록(Shift) 식각한다. 이때, 게이트 패턴(G)의 치우치는 거리는 이웃하는 게이트 패턴(G) 간의 충분한 절연이 가능하며, 후속 스토리지 노드 콘택의 선폭(CD)이 넓어지는 최적의 거리로 진행하는 것이 바람직하다.In particular, since the gate pattern G is formed in a line type and the bit line contact is omitted by the buried bit line 15, the gate pattern G is directed toward the protrusion of the buried bit line 15, that is, the center portion of the active region. Etch to shift. In this case, the biased distance of the gate pattern G may be sufficiently insulated between neighboring gate patterns G, and it is preferable to proceed to an optimal distance at which the line width CD of a subsequent storage node contact is widened.

따라서, (a)의 평면도와 같이, 콘택타입의 핀 패턴(18)와 일부 오버랩되면서 활성영역(11B)의 중앙부분으로 치우친 게이트 패턴(G)이 형성된 것을 확인할 수 있다. (a)의 평면도를 B-B'방향에서 바라본 (b)의 단면도의 경우 라인타입의 게이트 패턴(G)을 도시하고 있으므로 식각되지 않고 연결된 게이트 패턴(G)을 확인할 수 있다.Therefore, as shown in the plan view of (a), it can be seen that the gate pattern G, which is partially overlapped with the contact type fin pattern 18 and is biased toward the center portion of the active region 11B, is formed. In the cross-sectional view of (b) in which the plan view of FIG.

또한, (a)의 평면도를 C-C'방향에서 바라본 (c)의 단면도를 참조하면, 활성영역(11B)의 중앙부에 형성된 매립 비트라인(15)과 매립 비트라인(15)을 중심으로 양 옆에 형성된 콘택 타입의 핀 패턴(18), 핀 패턴(18)을 매립하면서 활성영역(11B)의 중앙부 즉, 매립 비트라인(15) 상부쪽으로 치우쳐 식각된 게이트 패턴(G)을 확인할 수 있다. In addition, referring to the cross-sectional view of (c) in which the plan view of (a) is viewed from the direction C-C ', both the buried bit line 15 and the buried bit line 15 formed in the center portion of the active region 11B are centered. The gate pattern G may be etched by filling the contact type fin pattern 18 and the fin pattern 18 formed next to the center portion of the active region 11B, that is, the upper portion of the buried bit line 15.

위와 같이, 게이트 패턴(G)을 활성영역(11B)의 중앙부로 치우쳐 형성함으로써 후속 스토리지 노드 콘택을 형성하기 위한 식각영역을 확보할 수 있는 장점이 있다.As described above, the gate pattern G is formed in the center of the active region 11B to secure an etch region for forming subsequent storage node contacts.

이어서, 게이트 패턴(G)을 포함하는 전체구조의 단차를 따라 캡핑막(23)을 형성한다. 캡핑막(23)은 게이트 패턴(G) 간의 절연 및 치우친 식각에 의해 노출된 폴리실리콘전극(20)이 외부와 접촉하는 것을 방지하기 위한 것으로, 절연물질로 형성하는 것이 바람직하며, 예컨대 질화막으로 형성한다.Subsequently, the capping film 23 is formed along the step of the entire structure including the gate pattern G. The capping layer 23 is to prevent the polysilicon electrode 20 exposed by the insulating and biased etching between the gate patterns G from coming into contact with the outside. The capping layer 23 is preferably formed of an insulating material, for example, a nitride layer. do.

도 8에 도시된 바와 같이, 캡핑막(23) 상에 게이트 패턴(G) 사이를 충분히 매립하는 두께로 제2절연막(24)을 형성한다. 제2절연막(24)은 게이트 패턴(G)과 상부층 간의 절연을 위한 것으로, 절연물질로 형성하는 것이 바람직하며 예컨대 산화막으로 형성한다. As shown in FIG. 8, the second insulating layer 24 is formed on the capping layer 23 to a thickness sufficiently filling the gate patterns G. Referring to FIG. The second insulating layer 24 is for insulating between the gate pattern G and the upper layer, and is preferably formed of an insulating material, for example, an oxide layer.

이어서, 제2절연막(24)을 식각하여 기판(10)을 노출시키는 콘택홀(Contact Hole)을 형성한 후, 도전물질을 매립하여 스토리지 노드 콘택(25, Storage Node Contact)을 형성한다. 도전물질은 폴리실리콘을 포함한다. 콘택홀은 자기정렬식각(Self Aligned Etch) 공정 즉, 질화막과 산화막 간의 식각선택비를 이용하여 식각을 진행할 수 있다.Subsequently, after forming the contact hole exposing the substrate 10 by etching the second insulating layer 24, the conductive material is filled to form a storage node contact 25. The conductive material includes polysilicon. The contact hole may be etched using a self aligned etching process, that is, an etching selectivity between the nitride film and the oxide film.

위와 같이, 도 3에서 매립 비트라인을 미리 형성하고, 게이트 패턴(G)을 활성영역의 중앙부분에 치우치도록 패터닝함으로써, 스토리지 노드 콘택 영역의 기판(10)만 오픈하는 콘택홀 패터닝시 공정마진을 충분히 확보할 수 있다. As shown in FIG. 3, the buried bit line is formed in advance, and the gate pattern G is patterned so as to be inclined to the center portion of the active region. Can be secured sufficiently.

또한, 게이트 패턴(G)이 치우친 만큼 식각영역이 넓어지면서 스토리지 노드 콘택(25)과 게이트 패턴(G) 간의 자기정렬 콘택 패일이 감소되고, 스토리지 노드 콘택(25)이 넓어지면서 후속 스토리지 노드와의 접촉면적이 증가되고, 따라서 스토리지 노드 콘택(25)의 저항을 감소시킬 수 있다. In addition, as the gate pattern G is biased, the etching area is widened, and thus, the self-aligned contact failing between the storage node contact 25 and the gate pattern G is reduced, and the storage node contact 25 is widened, so that the etching pattern is increased. The contact area can be increased, thus reducing the resistance of the storage node contacts 25.

더욱이, 스토리지 노드 콘택(25)과 스토리지 노드와의 접촉면적 증가에 따라 추가적인 스토리지 노드 콘택을 형성할 필요가 없으며, 랜딩 플러그 콘택이 생략되고 기판(10)과 스토리지 노드 콘택(25) 간의 직접 연결이 가능하여 스토리지 노드 콘택(25)의 저항이 감소된다.Moreover, there is no need to form additional storage node contacts as the area of contact between storage node contacts 25 and storage nodes increases, landing plug contacts are omitted and a direct connection between substrate 10 and storage node contacts 25 is eliminated. Possible resistance of the storage node contacts 25 is reduced.

또한, 랜딩 플러그 콘택, 비트라인 콘택 등의 생략으로 공정 마진 확보 및 양산성을 증가시킬 수 있는 장점이 있으며, 반도체 장치의 저항 감소로 제품 특성 및 제품 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
In addition, eliminating the landing plug contact, the bit line contact, etc., has the advantage of increasing the process margin and mass productivity, and has the advantage of improving the product characteristics and product yield by reducing the resistance of the semiconductor device.

본 발명의 기술 사상은 상기 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiments, it should be noted that the above embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

10 : 기판 11A : 소자분리막
11B : 활성영역 12 : 제1마스크 패턴
13 : 트렌치 14 : 스페이서
15 : 매립 비트라인 16 : 제1절연막
17 : 제2마스크 패턴 18 : 핀 패턴
19 : 게이트 절연막 20 : 폴리실리콘전극
21 : 금속전극 22 : 게이트 하드마스크
23 : 캡핑막 24 : 제2절연막
25 : 스토리지 노드 콘택
10: substrate 11A: device isolation film
11B: active area 12: first mask pattern
13: trench 14: spacer
15: buried bit line 16: first insulating film
17: second mask pattern 18: pin pattern
19 gate insulating film 20 polysilicon electrode
21: metal electrode 22: gate hard mask
23 capping film 24 second insulating film
25: Storage Node Contact

Claims (6)

기판에 소자분리막을 형성하여 활성영역을 정의하는 단계;
상기 기판의 소자분리막에 매립되면서 상기 활성영역에 중첩되는 돌출부를 갖는 라인타입의 매립 비트라인을 형성하는 단계;
상기 매립 비트라인을 포함하는 전체 구조 상에 제1절연막 패턴을 형성하는 단계;
상기 매립 비트라인의 돌출부를 중심으로 양 옆의 활성영역에 콘택 타입의 리세스 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 리세스 패턴을 매립하면서 기판 상부로 돌출되는 라인 타입의 게이트 패턴을 형성하는 단계
를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
Forming an isolation region on the substrate to define an active region;
Forming a buried bit line of a line type having a protrusion overlapping the active region while being embedded in the device isolation film of the substrate;
Forming a first insulating film pattern on the entire structure including the buried bit line;
Forming a contact type recess pattern in active regions on both sides of the protrusion of the buried bit line; And
Forming a gate pattern of a line type protruding from the substrate while filling the recess pattern;
A semiconductor device manufacturing method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 리세스 패턴은 핀 패턴 또는 새들 핀 패턴을 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 1,
The recess pattern includes a fin pattern or a saddle fin pattern.
제1항에 있어서,
상기 게이트 패턴은 상기 활성영역의 중앙부분으로 치우쳐 형성되는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 1,
And the gate pattern is formed to be biased toward a center portion of the active region.
제1항에 있어서,
상기 매립 비트라인을 형성하는 단계는,
상기 소자분리막을 포함하는 기판 상에 상기 활성영역의 일부와 비트라인영역을 동시에 오픈시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계;
상기 감광막 패턴을 식각장벽으로 상기 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;
상기 트렌치의 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및
상기 트렌치에 도전물질을 매립하여 비트라인을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 1,
Forming the buried bit line,
Forming a photoresist pattern on the substrate including the device isolation layer to simultaneously open a portion of the active region and a bit line region;
Forming a trench by etching the substrate using the photoresist pattern as an etch barrier;
Forming a spacer on sidewalls of the trench; And
Embedding a conductive material in the trench to form a bit line.
제1항에 있어서,
상기 게이트 패턴을 형성하는 단계 후,
상기 게이트 패턴 사이를 매립하는 절연막을 형성하는 단계;
상기 절연막을 식각하여 상기 게이트 패턴 사이의 상기 기판을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및
상기 콘택홀에 도전물질을 매립하여 스토리지 노드 콘택을 형성하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 1,
After forming the gate pattern,
Forming an insulating film filling the gate pattern;
Etching the insulating layer to form a contact hole exposing the substrate between the gate patterns; And
Filling a conductive material in the contact hole to form a storage node contact
A semiconductor device manufacturing method further comprising.
제5항에 있어서,
상기 콘택홀을 형성하는 단계는,
자기정렬콘택 식각을 이용하여 상기 절연막을 식각하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the contact hole,
And fabricating the insulating film by using self-aligned contact etching.
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