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KR100876878B1 - New DRAM cell structure - Google Patents

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KR100876878B1
KR100876878B1 KR1020020080001A KR20020080001A KR100876878B1 KR 100876878 B1 KR100876878 B1 KR 100876878B1 KR 1020020080001 A KR1020020080001 A KR 1020020080001A KR 20020080001 A KR20020080001 A KR 20020080001A KR 100876878 B1 KR100876878 B1 KR 100876878B1
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South Korea
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storage node
node contact
interlayer insulating
interlayer dielectric
region
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KR1020020080001A
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이제희
이가원
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주식회사 하이닉스반도체
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/033Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
    • H10B12/0335Making a connection between the transistor and the capacitor, e.g. plug

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract

본 발명은 스위치드 스토리지 노드 콘택(switched storage node contact) 구조를 이용한 새로운 디램 셀 구조를 개시한다. 개시된 본 발명의 디램 셀 구조는, 필드 영역 및 액티브 영역을 갖는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 필드 영역에 형성된 소자분리막과, 상기 기판 액티브 영역 및 소자분리막 상에 형성된 수 개의 워드라인과, 상기 워드라인 양측의 기판 표면 내에 형성된 소오스/드레인 영역과, 상기 워드라인을 덮도록 기판의 전 영역 상에 형성된 제1층간절연막과, 상기 제1층간절연막 상에 드레인 영역과 콘택되도록 형성된 비트라인과, 상기 제1층간절연막 상에 상기 비트라인을 덮도록 형성된 제2층간절연막과, 상기 제2층간절연막 상에 형성된 제3층간절연막과, 상기 제1, 제2 및 제3층간절연막 내에 소오스 영역과 콘택되도록 형성된 스토리지 노드 콘택과, 상기 스토리지 노드 콘택 양측의 상기 제2층간절연막 상에 형성된 패턴 형태의 스토리지 노드 콘택 스위치과, 상기 제3층간절연막 상에 상기 스토리지 노드 콘택과 콘택되도록 형성된 캐패시터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 스토리지 노드 콘택 둘레에 스위칭 소자를 형성하고, 그리고, 데이터 기억 동작시에 상기 공핍 게이트에 네가티브 바이어스를 인가하여 스토리지 노드 콘택으로 사용된 폴리실리콘을 공핍시킴으로써 셀 누설 전류 증가에 의한 데이터 기억능력 특성 열화를 방지할 수 있다. The present invention discloses a new DRAM cell structure using a switched storage node contact structure. The disclosed DRAM cell structure includes a semiconductor substrate having a field region and an active region, an isolation layer formed in the field region of the semiconductor substrate, several word lines formed on the substrate active region and the isolation layer, and the word A source / drain region formed in the substrate surface on both sides of the line, a first interlayer dielectric layer formed on the entire region of the substrate to cover the word line, a bit line formed in contact with the drain region on the first interlayer dielectric layer, A second interlayer dielectric layer formed on the first interlayer dielectric layer to cover the bit line, a third interlayer dielectric layer formed on the second interlayer dielectric layer, and a source region in the first, second and third interlayer dielectric layers; The formed storage node contacts and the storage node contact switches in a pattern form formed on the second interlayer insulating layers on both sides of the storage node contacts. And, a third capacitor is formed so that the contact with the storage node contacts in the interlayer dielectric film. According to the present invention, data is generated by increasing a cell leakage current by forming a switching element around a storage node contact, and depleting polysilicon used as a storage node contact by applying a negative bias to the depletion gate during a data storage operation. The deterioration of memory characteristics can be prevented.

Description

새로운 디램 셀 구조{New DRAM cell structure}New DRAM cell structure

도 1은 디램 세대별 충전용량 값에 따른 누설 전류 한계를 보여주는 그래프.1 is a graph showing the leakage current limit according to the charge capacity value by DRAM generation.

도 2는 종래의 디램 구조를 도시한 단면도. 2 is a cross-sectional view showing a conventional DRAM structure.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 새로운 디램 셀 구조를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing a new DRAM cell structure according to an embodiment of the present invention.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 디램 셀 동작 원리를 설명하기 위한 도면. 4A and 4B are diagrams for explaining a DRAM cell operating principle according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 디램 셀의 동작 특성을 시뮬레이션한 결과 그래프.5 is a graph showing a simulation result of operating characteristics of a DRAM cell according to the present invention;

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예에 따른 디램 셀 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도. 6A through 6E are cross-sectional views of processes for describing a DRAM cell manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디램 셀 구조를 도시한 단면도. 7 is a cross-sectional view showing a DRAM cell structure according to another embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

31 : 반도체 기판 32 : 소자분리막31 semiconductor substrate 32 device isolation film

33 : 워드라인 34 : 제1층간절연막33: word line 34: first interlayer insulating film

35 : 비트라인 36 : 제2층간절연막35 bit line 36 second interlayer insulating film

37 : 스토리지 노드 콘택 스위치 38 : 제3층간절연막37: storage node contact switch 38: the third interlayer insulating film

39 : 스토리지 노드 콘택 40 : 희생산화막39: storage node contact 40: sacrificial oxide film

41 : 스토리지 노드 42 : 유전체막41: storage node 42: dielectric film

43 : 플레이트 노드 44 : 캐패시터43: plate node 44: capacitor

본 발명은 디램에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 셀 누설 전류를 감소시키기 위해 스토리지 노드 콘택 둘레에 스위치 소자(switch device)를 설치한 새로운 디램 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a DRAM, and more particularly, to a new DRAM structure in which a switch device is installed around a storage node contact to reduce cell leakage current.

최근들어 노트북 컴퓨터와 PDA(Persnal Digital Assistant)가 발전되면서 저전력, 저전압, 고속의 메모리에 대한 요구가 더욱 커지고 있다. 이에 소자의 최소 피치 크기(minimum pitch size)는 점차 감소하여 디램 셀 트랜지스터의 경우 채널 길이가 0.1㎛ 이하로의 감소가 불가피하다. Recently, with the development of notebook computers and personal digital assistants (PDAs), the demand for low power, low voltage, and high speed memory is increasing. As a result, the minimum pitch size of the device gradually decreases, and in the case of DRAM cell transistors, it is inevitable to reduce the channel length to 0.1 μm or less.

여기서, 모스펫(MOSFET)의 채널 길이(channel length)가 작아지면서 가장 우려되는 것은 누설 전류(Leakage current)이다. 즉, 채널 길이가 짧아짐에 따라 드레인에서의 강한 전계의 영향으로 소오스와 채널간의 전위 장벽(potential barrier)이 감소되어 게이트가 턴-온(turn-on)이 되지 않은 상태에서도 소오스와 드레인간에 전류가 흐르게 된다. 이를 소위 DIBL(Drain Induced Barrier Lowering) 현상이라 칭한다. Here, the leakage current is the most concern as the channel length of the MOSFET becomes smaller. That is, as the channel length becomes shorter, the potential barrier between the source and the channel is reduced due to the strong electric field in the drain, so that the current between the source and the drain is not even when the gate is not turned on. Will flow. This is called a so-called drain induced barrier lowering (DIBL) phenomenon.

한편, DIBL을 억제하기 위해 기판의 도핑 농도를 높일 경우, 이번에는 접합 누설 전류가 증가하게 된다. 누설 전류의 증가는 소비전력의 증가를 야기시키는 문제를 안고 있지만, 보다 중요한 것은 디램의 경우에 기억능력(Retention) 특성을 열화시키는 주요인이 될 수 있다는 것이다. On the other hand, when the doping concentration of the substrate is increased to suppress DIBL, the junction leakage current increases this time. Increasing leakage current poses a problem of increasing power consumption, but more importantly, it can be a major cause of deterioration of retention characteristics in the case of DRAM.                         

도 1은 디램 세대별 캐패시터 충전용량 값에 따른 누설 전류의 한계를 보여주는 그래프이다. 1 is a graph showing a limit of leakage current according to a capacitor charge capacity value of each DRAM generation.

보여지는 바와 같이, 1G급 디램 셀에서는 2fA/cell, 그리고, 16G급 디램 셀에서는 2.5fA/cell의 충전용량이 요구될 것으로 예측된다. As shown, it is expected that a charging capacity of 2fA / cell in a 1G DRAM cell and 2.5fA / cell in a 16G DRAM cell will be required.

도 2는 종래의 디램을 도시한 단면도이다. 이와 같은 디램 구조에 있어서, 고밀도화와 함께 가장 문제가 되는 것은 셀 누설 전류로 인해 디램 기억능력 특성이 열화되는 것이다. 2 is a cross-sectional view showing a conventional DRAM. In such a DRAM structure, the most problematic problem with the increase in density is that the DRAM memory capacity characteristic is degraded due to the cell leakage current.

여기서, 셀 누설 전류에는 플레이트 전극과 스토리지 전극간의 전위차에 의한 캐패시터 누설 전류와, 스토리지 전극과 기판간의 전위차에 의한 스위칭 트랜지스터에서의 접합 누설 전류, 그리고, 스토리지 전극과 비트라인간의 전위차에 의한 드레인, 소오스간의 전류(IDS) 등이 있다. Here, the cell leakage current includes a capacitor leakage current due to a potential difference between a plate electrode and a storage electrode, a junction leakage current in a switching transistor due to a potential difference between a storage electrode and a substrate, and a drain and source due to a potential difference between a storage electrode and a bit line. Liver current I DS and the like.

도 2에서, 도면부호 1은 반도체 기판, 2는 소자분리막, 3은 워드라인, 4는 제1층간절연막, 5는 비트라인, 6은 제2층간절연막, 7은 스토리지 노드와 콘택되는 폴리플러그(이하, "스토리지 노드 콘택(storage node contact)"이라 칭함), 8은 산화막, 9는 스토리지 노드, 10은 유전체막, 11은 플레이트 노드, 그리고, 20은 캐패시터를 각각 나타낸다.In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, 2 denotes a device isolation layer, 3 denotes a word line, 4 denotes a first interlayer insulating layer, 5 denotes a bit line, 6 denotes a second interlayer insulating layer, and 7 denotes a polyplug in contact with a storage node. Hereinafter referred to as " storage node contact "), 8 is an oxide film, 9 is a storage node, 10 is a dielectric film, 11 is a plate node, and 20 is a capacitor.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 누설 전류에 의한 기억능력 특성 열화를 방지할 수 있는 새로운 디램 셀 구조를 제 공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a new DRAM cell structure capable of preventing deterioration of memory capacity characteristics due to leakage current.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 필드 영역 및 액티브 영역을 갖는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 필드 영역에 형성된 소자분리막; 상기 기판 액티브 영역 및 소자분리막 상에 형성된 수 개의 워드라인; 상기 워드라인 양측의 기판 표면 내에 형성된 소오스/드레인 영역; 상기 워드라인을 덮도록 기판의 전 영역 상에 형성된 제1층간절연막; 상기 제1층간절연막 상에 드레인 영역과 콘택되도록 형성된 비트라인; 상기 제1층간절연막 상에 상기 비트라인을 덮도록 형성된 제2층간절연막; 상기 제2층간절연막 상에 형성된 제3층간절연막; 상기 제1, 제2 및 제3층간절연막 내에 소오스 영역과 콘택되도록 형성된 스토리지 노드 콘택; 상기 스토리지 노드 콘택 양측의 상기 제2층간절연막 상에 형성된 패턴 형태의 스토리지 노드 콘택 스위치; 및 상기 제3층간절연막 상에 상기 스토리지 노드 콘택과 콘택되도록 형성된 캐패시터를 포함하는 디램 셀 구조를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a semiconductor substrate having a field region and an active region; An isolation layer formed in the field region of the semiconductor substrate; Several word lines formed on the substrate active region and the isolation layer; Source / drain regions formed in the substrate surface on both sides of the word line; A first interlayer insulating film formed over the entire area of the substrate to cover the word line; A bit line formed on the first interlayer insulating layer to contact the drain region; A second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film to cover the bit line; A third interlayer insulating film formed on the second interlayer insulating film; A storage node contact formed to contact the source region in the first, second and third interlayer insulating films; A storage node contact switch in a pattern form formed on the second interlayer insulating layer on both sides of the storage node contact; And a capacitor formed on the third interlayer insulating layer to be in contact with the storage node contact.

여기서, 상기 스토리지 노드 콘택 스위치는 도핑된 비정질 실리콘, 도핑된 다결정 실리콘, 도핑된 단결정 실리콘, 또는, 도핑된 실리콘게르마늄(SiXGe1-X) 중에서 어느 하나로 이루어진다. The storage node contact switch may include any one of doped amorphous silicon, doped polycrystalline silicon, doped single crystal silicon, or doped silicon germanium (Si X Ge 1-X ).

상기 스토리지 노드 콘택 스위치는 데이터 기억 동작시 소정 전압이 인가되는 것에 의해 스토리지 노드 콘택 물질을 공핍(depletion)시켜 셀 누설 전류가 억제되도록 기능하며, 또한, 데이터 읽기/쓰기 동작시 소정 전압이 인가되는 것에 의 해 스토리지 노드 콘택 물질을 축적(accumulation)시켜 스토리지 노드 콘택 저항을 개선하도록 기능한다. The storage node contact switch functions to deplete the storage node contact material by applying a predetermined voltage during a data storage operation, thereby suppressing a cell leakage current, and to apply a predetermined voltage during a data read / write operation. By accumulating the storage node contact material, it functions to improve the storage node contact resistance.

본 발명에 따르면, 스토리지 노드 콘택 둘레에 스위칭 소자를 형성하고, 그리고, 데이터 기억 동작시에 상기 공핍 게이트에 네가티브 바이어스를 인가하여 스토리지 노드 콘택으로 사용된 폴리실리콘을 공핍시킴으로써 셀 누설 전류 증가에 의한 데이터 기억능력 특성 열화를 방지할 수 있다. According to the present invention, data is generated by increasing a cell leakage current by forming a switching element around a storage node contact, and depleting polysilicon used as a storage node contact by applying a negative bias to the depletion gate during a data storage operation. The deterioration of memory characteristics can be prevented.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 새로운 디램 셀 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 디램 셀은 스토리지 노드 콘택(39)의 둘레에 스토리지 노드 콘택 물질을 공핍시킬 수 있는 스위치 소자(37 : 이하, "스토리지 노드 콘택 스위치"라 칭함)가 형성됨에 그 구조적인 특징이 있다.3 is a cross-sectional view illustrating a new DRAM cell structure according to an embodiment of the present invention. As shown, the DRAM cell of the present invention has a structure in which a switch element 37 (hereinafter referred to as a "storage node contact switch") capable of depleting storage node contact material is formed around the storage node contact 39. There is a characteristic.

즉, 본 발명의 디램 셀은 드레인 영역과 콘택되게 비트라인(35)이 형성된 기판 결과물을 덮도록 제2층간절연막(36)이 형성되며, 상기 제2층간절연막(36) 상에는 스토리지 노드 콘택 스위치(37)가 형성되고, 이를 덮도록 제3층간절연막(38)이 형성되며, 상기 제3, 제2 및 제1층간절연막(38, 36, 34) 내에는 소오스 영역(도시안됨)과 콘택하면서 상기 스위치(37)로 둘러쌓이도록 스토리지 노드 콘택(39)이 형성되고, 그리고, 제3층간절연막(38) 상에는 상기 스토리지 노드 콘택(39)과 콘택하도록 캐패시터(44)가 형성된 구조를 갖는다. That is, in the DRAM cell of the present invention, a second interlayer insulating layer 36 is formed to cover a substrate product on which the bit line 35 is formed to be in contact with the drain region, and a storage node contact switch ( 37, a third interlayer insulating film 38 is formed to cover the third interlayer insulating film 38, and the third, second and first interlayer insulating films 38, 36, and 34 are in contact with a source region (not shown). The storage node contact 39 is formed to be surrounded by the switch 37, and the capacitor 44 is formed on the third interlayer insulating layer 38 to contact the storage node contact 39.                     

도 3에서, 미설명된 도면부호 31은 반도체 기판, 32는 소자분리막, 33은 워드라인, 40은 희생산화막, 41은 스토리지 노드, 42는 유전체막, 그리고, 43은 플레이트 노드를 각각 나타낸다. In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a semiconductor substrate, 32 a device isolation film, 33 a word line, 40 a sacrificial oxide film, 41 a storage node, 42 a dielectric film, and 43 a plate node.

여기서, 상기 스토리지 노드 콘택 스위치(37)는 도핑된 비정질 실리콘, 도핑된 다결정 실리콘, 도핑된 단결정 실리콘, 또는, 도핑된 실리콘게르마늄(SiXGe1-X) 중에서 어느 하나로 이루어진다. The storage node contact switch 37 may be formed of any one of doped amorphous silicon, doped polycrystalline silicon, doped single crystal silicon, or doped silicon germanium (Si X Ge 1-X ).

이러한 스토리지 노드 콘택 스위치(37)는 데이터 기억 동작시 소정 전압이 인가되는 것에 의해 스토리지 노드 콘택 물질을 공핍(depletion)시켜 셀 누설 전류가 억제되도록 기능한다. The storage node contact switch 37 functions to deplete the storage node contact material by applying a predetermined voltage during a data storage operation so that the cell leakage current is suppressed.

또한, 상기 스토리지 노드 콘택 스위치(37)는 데이터 읽기/쓰기 동작시 소정 전압이 인가되는 것에 의해 스토리지 노드 콘택 물질을 축적(accumulation)시켜 스토리지 노드 콘택 저항을 개선하도록 기능한다. In addition, the storage node contact switch 37 functions to accumulate storage node contact materials by applying a predetermined voltage during data read / write operations to improve storage node contact resistance.

상기에서 스토리지 노드 콘택 스위치(37)의 제어 능력은 스토리지 노드 콘택 물질에서의 도핑 레벨에 따라 제어될 수 있다. In the above, the control capability of the storage node contact switch 37 may be controlled according to the doping level in the storage node contact material.

자세하게, 종래 디램에서의 스토리지 노드 콘택을 트랜지스터의 채널로 생각하고, 그리고, 본 발명에 따른 디램에서의 스토리지 노드 콘택 스위치를 게이트로 생각하면, 본 발명의 디램 셀은 종래의 N-채널 접합 필드 이펙트 트랜지스터(JFET)와 동일하게 동작한다고 생각할 수 있다. In detail, considering the storage node contact in the conventional DRAM as the channel of the transistor, and the storage node contact switch in the DRAM according to the present invention as the gate, the DRAM cell of the present invention is a conventional N-channel junction field effect. It can be considered to operate in the same manner as the transistor JFET.

즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 게이트(Vg)에 네가티브 바이어스(Negative Bias)를 가해줄 경우, 게이트 아래의 채널은 공핍되며, 도 4b에 도시된 바와 같은 전압-전류 특성에서 보여지듯이 드레인(Vd)에서 소오스(Vs=0V)로의 전류(Id)는 차단되게 된다. That is, as shown in FIG. 4A, when a negative bias is applied to the gate Vg, the channel under the gate is depleted, and as shown in the voltage-current characteristic as shown in FIG. 4B, the drain ( The current Id from Vd) to the source (Vs = 0V) is cut off.

도 5는 본 발명에 따른 디램 셀의 동작 특성을 시뮬레이션한 결과의 그래프이다. 시뮬레이션시, 바이어스 조건은 기억 모드(retention mode)로 워드라인(Vg)은 0V, 몸체 바이어스(Vb)는 -0.8V, 스토리지 전극과 비트라인간의 전위차(Vd)는 3V로 가정하였다. 5 is a graph showing the results of simulating the operating characteristics of the DRAM cell according to the present invention. In the simulation, it is assumed that the bias condition is the retention mode, the word line Vg is 0V, the body bias Vb is -0.8V, and the potential difference Vd between the storage electrode and the bit line is 3V.

도 5에서 V(dgate)는 스토리지 노드 콘택 스위치에 가해진 전압으로, 미소 도프트(lightly doped) N-형 폴리실리콘을 스토리지 노드 콘택으로 사용했을 경우, -1V 정도에서 공핍으로 인해 누설 전류가 60% 정도 감소함을 볼 수 있다. In FIG. 5, V (dgate) is a voltage applied to the storage node contact switch. When lightly doped N-type polysilicon is used as the storage node contact, leakage current is reduced by 60% due to depletion at about -1V. It can be seen that the degree decreases.

결국, 본 발명의 디램 셀은 고밀도 셀 구조를 유지하면서도 데이터 기억 모드에서 스토리지 노드 콘택 스위치에 네가티브 바이어스를 인가하는 것에 의해 스토리지 노드 콘택이 공핍되도록 함으로써, 셀 누설 전류를 억제하여 데이트 기억능력 특성을 개선시킬 수 있다. As a result, the DRAM cell of the present invention allows the storage node contact to be depleted by applying a negative bias to the storage node contact switch in the data storage mode while maintaining the high density cell structure, thereby suppressing the cell leakage current to improve the data storage characteristics. You can.

또한, 본 발명의 디램 셀은 데이트 읽기/쓰기(Read/Write) 모드에서 스토리지 노드 콘택 스위치에 소정 전압을 인가하여 전류가 축적(accumulation)되도록 함으로써 스토리지 노드 콘택 저항 또한 감소시킬 수 있다. In addition, the DRAM cell of the present invention may also reduce the storage node contact resistance by applying a predetermined voltage to the storage node contact switch in a data read / write mode to allow current to accumulate.

이하에서는 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 디램 셀의 제조방법을 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a DRAM cell according to the present invention as described above will be described.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 디램 셀 제조방법을 설명하기 위한 공정 별 단면도이다. 여기서, 도 3과 동일한 부분은 동일한 도면부호로 나타낸다. 6A to 6E are cross-sectional views of processes for describing a DRAM cell manufacturing method according to the present invention. Here, the same parts as in Fig. 3 are designated by the same reference numerals.

도 6a를 참조하면, 반도체 기판(31)의 필드 영역에 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에 따라 소자분리막(32)을 형성한 후, 소정 도전형의 불순물, 예컨데, P-형의 불순물을 이온주입하여 기판(31) 내에 P-웰(도시안됨)을 형성한다. Referring to FIG. 6A, after the device isolation layer 32 is formed in a field region of the semiconductor substrate 31 according to a shallow trench isolation (STI) process, ion implantation of impurities of a predetermined conductivity type, for example, a P-type impurity is performed. This forms a P-well (not shown) in the substrate 31.

다음으로, 공지의 공정에 따라 기판 액티브 영역 및 소자분리막(32) 상에 수 개의 워드라인(33)을 형성한다. 그런다음, 상기 워드라인(33) 양측의 기판 액티브 영역 표면 내에 불순물 이온주입 공정을 통해 소오스/드레인 영역(도시안됨)을 형성한다. 이어서, 상기 기판 결과물을 덮도록 제1층간절연막(34)을 형성한다. Next, several word lines 33 are formed on the substrate active region and the device isolation film 32 according to a known process. Then, a source / drain region (not shown) is formed in the surface of the substrate active region on both sides of the word line 33 by an impurity ion implantation process. Subsequently, a first interlayer insulating film 34 is formed to cover the substrate resultant.

그 다음, 워드라인들(33) 사이의 소오스/드레인 영역 상에 공지의 공정에 따라 콘택 플러그를 형성한다. Then, contact plugs are formed on the source / drain regions between the word lines 33 according to a known process.

도 6b를 참조하면, 제1층간절연막(34)을 식각하여, 예컨데, 드레인 영역 또는 드레인 영역 상에 형성된 콘택 플러그를 노출시킨 후, 도전막 증착 및 패터닝을 통해 상기 드레인 영역과 콘택되는 비트라인(35)을 형성한다. 그런다음, 상기 비트라인(35)을 덮도록 기판(31)의 전 영역 상에 제2층간절연막(36)을 형성한다. Referring to FIG. 6B, the first interlayer dielectric layer 34 may be etched to expose a contact plug formed on the drain region or the drain region, and then contact the drain region through conductive layer deposition and patterning. 35). Then, a second interlayer insulating film 36 is formed on the entire area of the substrate 31 to cover the bit line 35.

도 6c를 참조하면, 제2층간절연막(36) 상에 도핑된 비정질 실리콘, 도핑된 다결정 실리콘, 도핑된 단결정 실리콘, 또는, 도핑된 실리콘게르마늄(SiXGe1-X) 중에서 어느 하나로 이루어진 도전막을 증착한 후, 이를 패터닝하여 후속에서 스토리지 노드 콘택이 형성될 영역의 둘레에 플로팅된 패턴 형태로 스토리지 노드 콘택 스위치(37)를 형성한다. Referring to FIG. 6C, a conductive film made of any one of doped amorphous silicon, doped polycrystalline silicon, doped single crystal silicon, or doped silicon germanium (Si X Ge 1-X ) may be formed on the second interlayer insulating layer 36. After deposition, it is patterned to form the storage node contact switch 37 in the form of a pattern that is subsequently floated around the area where the storage node contact is to be formed.

여기서, 도시하지는 않았으나, 상기 스토리지 노드 콘택 스위치(37)는 단순 패턴의 형태가 아닌, 스페이서 형태로 형성할 수도 있다. 이 경우, 스페이서 형태의 스위치는 절연막의 증착 후에 스토리지 노드 콘택 물질을 증착하며, 그런다음, 상기 스토리지 노드 콘택 물질을 블랭킷 식각하는 것에 의해 형성된다. Although not shown, the storage node contact switch 37 may be formed in the form of a spacer rather than a simple pattern. In this case, a spacer-type switch is formed by depositing a storage node contact material after deposition of an insulating film, and then blanket etching the storage node contact material.

도 6d를 참조하면, 상기 스토리지 노드 콘택 스위치(37)를 덮도록 제2층간절연막(36) 상에 제3층간절연막(38)을 형성한다. 그런다음,상기 제3, 제2 및 제1층간절연막(38, 36, 34)을 식각하여, 예컨데, 소오스 영역 또는 소오스 영역 상에 형성된 콘택 플러그를 노출시키는 콘택홀을 형성한 다음, 콘택홀 내에 도전막, 바람직하게는 소정 레벨로 불순물이 도핑된 실리콘막을 매립시켜 스토리지 노드 콘택(39)을 형성한다. Referring to FIG. 6D, a third interlayer insulating layer 38 is formed on the second interlayer insulating layer 36 to cover the storage node contact switch 37. Then, the third, second and first interlayer insulating films 38, 36, and 34 are etched to form contact holes for exposing contact plugs formed on the source region or the source region, for example, and then in the contact holes. A conductive node, preferably a silicon film doped with impurities at a predetermined level, is embedded to form a storage node contact 39.

도 6e를 참조하면, 결과물 상에 희생산화막(40)을 형성한 후, 이를 식각하여 스토리지 노드 콘택(39)을 노출시키는 트렌치를 형성한다. 그런다음, 트렌치 표면에 스토리지 노드(41)를 형성한 후, 유전체막(42)과 플레이트 노드(43)를 차례로 형성하여 캐패시터(44)를 형성하고, 이 결과로서, 본 발명이 디램 셀 구조를 완성한다. Referring to FIG. 6E, after the sacrificial oxide layer 40 is formed on the resultant, the sacrificial oxide layer 40 is etched to form a trench for exposing the storage node contact 39. Then, after the storage node 41 is formed on the trench surface, the dielectric film 42 and the plate node 43 are sequentially formed to form the capacitor 44. As a result, the present invention provides a DRAM cell structure. Complete

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디램 셀 구조를 도시한 단면도로서, 이 실시예에 따르면, 스토리지 노드 콘택 스위치(37)는 전술한 실시예가 비트라인 형성 후에 형성한 것과는 달리 비트라인 형성 전에 형성한다. 7 is a cross-sectional view illustrating a DRAM cell structure according to another embodiment of the present invention. According to this embodiment, the storage node contact switch 37 is formed before the bit line is formed, unlike the above-described embodiment is formed after the bit line is formed. Form.

이 경우에도 마찬가지로 데이터 기억, 읽기/쓰기 동작시에 상기 스토리지 노드 콘택 스위치에 소정 전압을 가함으로써, 스토리지 노드 콘택 물질을 공핍 또는 축적시킬 수 있으며, 이에 따라, 누설 전류를 감소시킬 수 있다. In this case as well, by applying a predetermined voltage to the storage node contact switch during data storage and read / write operations, it is possible to deplete or accumulate the storage node contact material, thereby reducing the leakage current.

이상에서와 같이, 본 발명은 스토리지 노드 콘택 둘레에 스위치 소자를 설치하면서 데이터 기억시 상기 스위치 소자에 네가티브 바이어스를 인가해 줌으로써, 셀 누설 전류 증가에 의한 데이터 기억능력 특성 열화를 방지할 수 있으며, 그래서, 고밀도화를 그대로 유지하면서도 고성능 및 저전력의 디램을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, by applying a negative bias to the switch element during data storage while providing a switch element around the storage node contact, it is possible to prevent deterioration of data storage capability characteristics due to an increase in cell leakage current. In addition, high performance and low power DRAM can be provided while maintaining high density.

기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. In addition, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.

Claims (4)

필드 영역 및 액티브 영역을 갖는 반도체 기판; A semiconductor substrate having a field region and an active region; 상기 반도체 기판의 필드 영역에 형성된 소자분리막; An isolation layer formed in the field region of the semiconductor substrate; 상기 기판 액티브 영역 및 소자분리막 상에 형성된 수 개의 워드라인; Several word lines formed on the substrate active region and the isolation layer; 상기 워드라인 양측의 기판 표면 내에 형성된 소오스/드레인 영역; Source / drain regions formed in the substrate surface on both sides of the word line; 상기 워드라인을 덮도록 기판의 전 영역 상에 형성된 제1층간절연막; A first interlayer insulating film formed over the entire area of the substrate to cover the word line; 상기 제1층간절연막 상에 드레인 영역과 콘택되도록 형성된 비트라인; A bit line formed on the first interlayer insulating layer to contact the drain region; 상기 제1층간절연막 상에 상기 비트라인을 덮도록 형성된 제2층간절연막; A second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film to cover the bit line; 상기 제2층간절연막 상에 형성된 제3층간절연막; A third interlayer insulating film formed on the second interlayer insulating film; 상기 제1, 제2 및 제3층간절연막 내에 소오스 영역과 콘택되도록 형성된 스토리지 노드 콘택; A storage node contact formed to contact the source region in the first, second and third interlayer insulating films; 상기 스토리지 노드 콘택 양측의 상기 제2층간절연막 상에 형성된 패턴 형태의 스토리지 노드 콘택 스위치; 및 A storage node contact switch in a pattern form formed on the second interlayer insulating layer on both sides of the storage node contact; And 상기 제3층간절연막 상에 상기 스토리지 노드 콘택과 콘택되도록 형성된 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디램 셀 구조. And a capacitor formed on the third interlayer insulating layer to be in contact with the storage node contact. 제 1 항에 있어서, 상기 스토리지 노드 콘택 스위치는 The method of claim 1, wherein the storage node contact switch is 도핑된 비정질실리콘, 도핑된 다결정 실리콘, 도핑된 단결정 실리콘 및 도핑 된 실리콘게르마늄(SiXGe1-X)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 디램 셀 구조. A DRAM cell structure comprising any one selected from the group consisting of doped amorphous silicon, doped polycrystalline silicon, doped single crystal silicon, and doped silicon germanium (Si X Ge 1-X ). 제 1 항에 있어서, 상기 스토리지 노드 콘택 스위치는 The method of claim 1, wherein the storage node contact switch is 데이터 기억 동작시, 소정 전압이 인가되는 것에 의해 스토리지 노드 콘택 물질을 공핍(depletion)시켜 셀 누설 전류가 억제되도록 기능하는 것을 특징으로 하는 디램 셀 구조. A DRAM cell structure, characterized in that, during a data storage operation, the cell leakage current is suppressed by depleting the storage node contact material by applying a predetermined voltage. 제 1 항에 있어서, 상기 스토리지 노드 콘택 스위치는 The method of claim 1, wherein the storage node contact switch is 데이터 읽기/쓰기 동작시, 소정 전압이 인가되는 것에 의해 스토리지 노드 콘택 물질을 축적(accumulation)시켜 스토리지 노드 콘택 저항을 개선하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 디램 셀 구조. And a data storage device, wherein the DRAM cell structure accumulates a storage node contact material by applying a predetermined voltage during a data read / write operation, thereby improving the storage node contact resistance.
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