KR100709565B1 - Method for fabricating capacitor in semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실린더형 하부전극을 형성하기 위해 캐패시터 형성용 희생막을 제거하는 과정에서 하단 구조물이 데미지를 입지 않도록 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 소정공정이 완료된 기판상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막상에 하부구조 보호용 완충막을 형성하는 단계; 상기 하부구조 보호용 완충막상에 캐패시터 형성용 희생막을 형성하는 단계;상기 하부구조 보호용 완충막 및 상기 캐패시터 형성용 희생막을 선택적으로 제거하여 상기 콘택플러그가 노출되는 캐패시터 형성용 홀을 형성하는 단계; 상기 캐패시터 형성용 홀의 내부에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 캐패시터 형성용 희생막을 습식식각공정으로 제거하는 단계; 상기 하부전극 표면에 유전체 박막을 형성하는 단계; 및 상기 유전체 박막상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 제공한다.
The present invention is to provide a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device to prevent the lower structure from damage in the process of removing the capacitor formation sacrificial film to form a cylindrical lower electrode, to which the present invention is completed a substrate Forming an insulating film on the substrate; Forming a buffer film for protecting a lower structure on the insulating film; Forming a sacrificial layer for forming a capacitor on the underlayer protective buffer layer; selectively removing the underlayer protective buffer layer and the capacitor forming sacrificial layer to form a capacitor forming hole through which the contact plug is exposed; Forming a lower electrode in the capacitor forming hole; Removing the capacitor forming sacrificial layer by a wet etching process; Forming a dielectric thin film on the lower electrode surface; And it provides a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device comprising the step of forming an upper electrode on the dielectric thin film.
반도체, 캐패시터, 습식식각, 층간절연막, 실린더.Semiconductor, Capacitor, Wet Etch, Interlayer Insulator, Cylinder.
Description
도1a 내지 도1b는 종래기술에 의한 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 나타내는 도면.1A to 1B show a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to the prior art.
도2a 내지 도2h는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 나타내는 도면.
2A to 2H illustrate a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
35 : 식각정지막35: etching stop film
36 : 하부구조 보호용 완충막36: buffer film for protecting the substructure
37 : 캐패시터 형성용 희생막37: sacrificial film for capacitor formation
38 : 캐패시터 형성용 홀38: hole for capacitor formation
39 : 하부전극용 스페이서39: spacer for lower electrode
41 : 하부전극
41: lower electrode
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 3차원 구조를 가지는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device having a three-dimensional structure.
반도체 메모리 장치, 특히 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 집적도가 증가함에 따라 정보 기억을 위한 기본 단위인 메모리 셀의 면적이 급격하게 축소되고 있다.As the degree of integration of semiconductor memory devices, in particular DRAM (Dynamic Random Access Memory), increases, the area of memory cells, which are basic units for information storage, has been rapidly reduced.
이러한 메모리 셀 면적의 축소는 셀 캐패시터의 면적 감소를 수반하여, 센싱 마진과 센싱 속도를 떨어뜨리고, α-입자에 의한 소프트 에러(Soft Error)에 대한 내구성이 저하되는 문제점을 유발하게 된다. 따라서, 제한된 셀 면적에서 충분한 정전용량을 확보할 수 있는 방안이 필요하게 되었다.Such a reduction in the memory cell area is accompanied by a reduction in the area of the cell capacitor, thereby lowering the sensing margin and the sensing speed, and causes a problem that the durability against soft errors caused by α-particles is degraded. Accordingly, there is a need for a method capable of securing sufficient capacitance in a limited cell area.
캐패시터의 정전용량(C)은 하기의 수학식 1과 같이 정의된다.The capacitance C of the capacitor is defined as in Equation 1 below.
여기서, ε은 유전률, As는 전극의 유효 표면적, d는 전극간 거리를 각각 나타낸 것이다. 따라서, 캐패시터의 정전용량을 늘리기 위해서는 전극의 표면적을 넓히거나, 유전체 박막의 두께를 줄이거나, 유전률을 높여야 한다. Is the dielectric constant, As is the effective surface area of the electrode, and d is the distance between the electrodes. Therefore, in order to increase the capacitance of the capacitor, it is necessary to increase the surface area of the electrode, reduce the thickness of the dielectric thin film, or increase the dielectric constant.
이 중에서 콘케이브(Concave) 구조, 실린더(Cylinder) 구조등과 같이 캐패시터의 전극 구조를 3차원 형태로 만들어 제한된 레이아웃 면적에서 전극의 유효 표면적을 증대시키는 방안이 먼저 고려되었다. Among them, a method of increasing the effective surface area of the electrode in a limited layout area by first making a three-dimensional form of the electrode structure of the capacitor, such as a concave structure and a cylinder structure, was first considered.
콘케이브 구조는 절연막에 캐패시터의 전극이 형성될 홀을 만들고, 홀의 내부 표면에 캐패시터의 하부전극을 형성시키고, 그 상부에 유전체 박막과 상부전극을 형성시키는 형태이다. 그러나, 반도체 메모리 장치가 점점 더 고집적화되면서 콘케이브 구조로도 제한된 셀면적 내에서 셀당 요구되는 충분한 캐패시터 용량을 확보하기 힘들게 되어, 보다 큰 표면적을 제공할 수 있는 실린더 구조가 제안되었다.The concave structure forms a hole in which an electrode of a capacitor is to be formed in an insulating film, a lower electrode of a capacitor is formed on an inner surface of the hole, and a dielectric thin film and an upper electrode are formed thereon. However, as semiconductor memory devices are increasingly integrated, it is difficult to secure sufficient capacitor capacity per cell within a limited cell area even with a concave structure, and thus a cylinder structure capable of providing a larger surface area has been proposed.
실린더 구조는 절연막에 캐패시터의 전극이 형성될 홀을 만들고, 그 홀의 내부에 캐패시터의 하부전극을 형성한 다음, 거푸집으로 사용된 절연막을 제거한 다음, 남은 하부전극의 표면을 따라 유전체 박막과 상부전극을 차례로 적층하는 형태이다.The cylinder structure forms a hole in which the electrode of the capacitor is to be formed in the insulating film, forms a lower electrode of the capacitor in the hole, removes the insulating film used as a formwork, and then removes the dielectric thin film and the upper electrode along the remaining lower electrode surface. It is a form laminated in order.
따라서 실린더 구조는 하부전극의 안쪽과 바깥쪽 표면 모두를 캐패시터의 유효 표면적으로 사용할 수 있어, 콘케이브 구조보다 제한된 면적에서 보다 큰 캐패시턴스를 가지는 캐패시터를 형성할 수 있다.Therefore, the cylinder structure can use both the inner and outer surfaces of the lower electrode as the effective surface area of the capacitor, thereby forming a capacitor having a larger capacitance in a limited area than the concave structure.
그러나, 반도체 메모리 장치의 집적도는 점점 더 증가되어 하나의 단위셀에 할당되는 면적이 계속 줄어들고 있다. 반면에 안정적인 데이터의 유지를 위해서는 캐패시터는 일정한 용량이 요구되는 상황에서는 실린더 구조의 캐패시터도 제조되는 전극의 형태가 그 폭은 점점 더 좁아지고, 높이는 점점 더 높아지고 있는 실정이다.However, the degree of integration of semiconductor memory devices is increasing and the area allocated to one unit cell continues to decrease. On the other hand, in a situation where a capacitor has a constant capacity to maintain stable data, the electrode is also manufactured in a capacitor having a cylindrical structure, and the width thereof is getting narrower and higher.
또한, 실린더 구조의 캐패시터는 하부전극을 형성할 때, 캐패시터 형성용 절연막을 제거하는 습식식각 공정에서 사용되는 화학용액이 하부구조에 데미지를 입 히는 문제점도 있다.In addition, the capacitor of the cylinder structure has a problem in that the chemical solution used in the wet etching process of removing the capacitor forming insulating film when the lower electrode is formed damages the lower structure.
도1a 내지 도1b는 종래기술에 의한 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 나타내는 도면이다.1A to 1B are views showing a capacitor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art.
종래기술에 의한 반도체 장치의 캐패시터 제조방법은 먼저 도1a에 도시된 바와 같이, 활성영역(11)이 형성된 반도체기판(10)상에 층간절연막(12)을 형성한 후, 층간절연막(12)을 관통하여 반도체기판(10)의 활성영역(11)과 연결되는 콘택홀을 형성한다. 콘택홀을 도전성 물질로 매립하여 콘택플러그(13)를 형성한다. In the method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to the related art, first, as shown in FIG. 1A, an interlayer
이어서 콘택플러그(13)의 상부영역을 리세스한 한 후에 리세스 한 영역에 티타늄실리사이드(14)를 형성한다.Next, after the upper region of the
이어서 실리콘질화막으로 식각정지막(15)을 형성하고, 그 상부에 캐패시터 형성용 희생막(16)을 형성한다. 이어서 콘택플러그(13)의 상부에 형성된 캐패시터 형성용 희생막을 선택적으로 제거하여 캐패시터 형성용 홀을 형성한다.Subsequently, an
이어서 캐패시터 형성용 홀의 내부에 금속막으로 하부전극(17)을 형성한다.Subsequently, the
이어서 도1b에 도시된 바와 같이, 캐패시터 형성용 희생막(16)을 습식식각 공정으로 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the
이어서 하부전극(17)이 표면에 고유전율을 가지는 물질로 유전체 박막을 형성하고, 그 상부에 상부전극을 형성한다.Subsequently, the
전술한 바와 같이 제한된 면적에서 캐패시터의 용량을 확보하기 위해서 실린더형으로 하부전극을 형성하나, 그것만으로는 부족하여 유전체 박막을 고유전율을 가지는 물질을 유전체 박막으로 사용하고 있다. 고유전율의 유전체 박막 특성을 최 대한 얻기 위해 상, 하부전극을 금속막으로 형성하고 있다.As described above, in order to secure the capacity of the capacitor in a limited area, the lower electrode is formed in a cylindrical shape. However, this is not sufficient, and a material having a high dielectric constant is used as the dielectric thin film. The upper and lower electrodes are formed of a metal film in order to obtain the high dielectric constant thin film characteristics.
하부전극을 금속막으로 사용하게 되면, 종래에 주로 하부전극으로 사용하던 도전성 폴리실리콘막과는 달리 하부전극과 식각정지막 또는 콘택플러그 같은 하부구조와의 계면에 미세 균일이 발생하게 된다.(A 참조)When the lower electrode is used as a metal film, unlike the conductive polysilicon film mainly used as a lower electrode, fine uniformity is generated at an interface between the lower electrode and an underlying structure such as an etch stop film or a contact plug. Reference)
실린더형 하부전극을 만들기 위해서 캐패시터 형성용 희생막을 제거하는 습식식각공정에서 사용되는 화학물질이 전술한 하부전극과 식각정지막 또는 콘택플러그 같은 하부구조와의 계면을 통해 침투 확산하여 절연막을 분해시키거나 벙크(bunker)와 같은 보이드(void)를 유발시키고, 심지어 전기전 배선특성을 가지는 비트라인등을 부식시키거나 균일시키는 문제점을 일으키게 된다.Chemicals used in the wet etching process of removing the capacitor-forming sacrificial layer to make the cylindrical lower electrode penetrate and diffuse through the interface between the lower electrode and the lower structure such as an etch stop film or a contact plug to decompose the insulating film, or It causes voids such as bunkers and even causes corrosion or uniformity of bit lines having electrical wiring characteristics.
캐패시터의 용량확보를 위해 하부전극을 금속막으로 사용한 가운데, 캐패시터 형성용 희생막을 습식식각공정으로 제거하는 공정은 실린더형 하부전극을 형성하는 공정은 필수적으로 필요하기 때문에, 이 때의 습식식각공정에서 하부전극의 하단 하부구조가 데미지를 입지 않게 하는 공정개발이 필수적이다.While the lower electrode is used as the metal film to secure the capacity of the capacitor, the process of removing the capacitor forming sacrificial film by the wet etching process is essential to form the cylindrical lower electrode. It is essential to develop a process so that the lower bottom structure of the lower electrode is not damaged.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 실린더형 하부전극을 형성하기 위해 캐패시터 형성용 희생막을 제거하는 과정에서 하단 구조물이 데미지를 입지 않도록 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device such that the lower structure is not damaged in the process of removing the capacitor forming sacrificial film to form the cylindrical lower electrode. do.
본 발명은 기판 상에 활성영역을 노출시키는 콘택홀을 갖는 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막에 상기 콘택홀을 매립하여 상기 활성영역과 접촉되는 콘택 플러그를 형성하는 단계; 상기 절연막상에 상기 콘택 플러그를 덮도록 하부구조 보호용 완충막 및 캐패시터 형성용 희생막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 하부구조 보호용 완충막 및 상기 캐패시터 형성용 희생막을 선택적으로 제거하여 상기 콘택 플러그를 노출하는 캐패시터 형성용 홀을 형성하는 단계; 상기 캐패시터 형성용 홀의 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 스페이서 상에 상기 콘택 플러그와 접촉되어 전기적으로 연결되는 하부전극을 형성하는 단계; 상기 캐패시터 형성용 희생막과 상기 스페이서의 상기 하부구조 보호용 완충막 보다 높게 돌출된 부분을 습식식각공정으로 제거하는 단계; 상기 하부전극 표면에 유전체 박막을 형성하는 단계; 및 상기 유전체 박막상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 제공한다.The present invention includes forming an insulating film having a contact hole exposing an active region on a substrate; Filling the contact hole in the insulating layer to form a contact plug in contact with the active region; Sequentially forming an underlayer protective buffer film and a capacitor forming sacrificial film on the insulating film to cover the contact plug; Selectively removing the underlayer protective buffer layer and the capacitor forming sacrificial layer to form a capacitor forming hole exposing the contact plug; Forming a spacer on a sidewall of the capacitor forming hole; Forming a lower electrode on the spacer, the lower electrode being in electrical contact with the contact plug; Removing a portion of the capacitor forming sacrificial layer and the spacer that protrudes higher than the buffer layer for protecting the lower structure by a wet etching process; Forming a dielectric thin film on the lower electrode surface; And it provides a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device comprising the step of forming an upper electrode on the dielectric thin film.
본 발명은 실린더형 하부전극의 형성할 때에 식각정지막으로 형성된 실리콘질화막과 캐패시터 형성용 희생막의 사이에 하부구조 보호용 완충막을 형성하여 캐패시터 형성용 희생막을 제거하는 습식식각공정에서 사용되는 화학용액으로 인해 캐패시터 형성용 희생막이 제거되는 과정에서 급격하게 변화되는 스트레스를 적절하게 완충, 완화시켜, 하부구조에 화학용액이 침투, 확산이 되지 않도록 하는 발명이다.
The present invention is due to the chemical solution used in the wet etching process of removing the capacitor forming sacrificial film by forming a buffer buffer for the lower structure between the silicon nitride film formed of the etch stop film and the sacrificial film for forming the capacitor when forming the cylindrical lower electrode In the process of removing the capacitor-forming sacrificial film, the stress rapidly changed and appropriately alleviated, thereby preventing the chemical solution from penetrating and diffusing into the substructure.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도2a 내지 도2g는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치의 캐패시 터 제조방법을 나타내는 도면이다.2A to 2G illustrate a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 반도체 장치의 캐패시터 제조방법은 먼저 도2a에 도시된 와 같이, 활성영역(31)이 형성된 반도체기판(30)상에 층간절연막(32)을 형성한 후, 층간절연막(32)을 관통하여 반도체기판(30)의 활성영역(31)과 연결되는 콘택홀을 형성한다. 콘택홀을 도전성 물질로 매립하여 콘택플러그(33)를 형성한다. In the method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 2A, an interlayer
여기서 도전성 물질은 폴리실리콘막을 이용하거나, 텅스텐 같은 금속을 이용할 수 있다.The conductive material may be a polysilicon film or a metal such as tungsten.
여기서 층간절연막(32)은 USG(Undoped-Silicate Glass)막, PSG(Phospho-Silicate Glass)막, BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)막, HDP(High density Plasma) 산화막, SOG(Spin On Glass)막, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, LP-TEOS(Low pressure TEOS)막, 또는 HDP(high densigy plasma)를 이용한 산화막등을 사용하거나 열적 산화막(Thermal Oxide; 퍼니스에서 600~1,100℃사이의 고온으로 실리콘 기판을 산화시켜 형성하는 막)을 이용한다.The
이어서 콘택플러그(33)의 상부영역을 리세스한 한 후에 리세스 한 영역에 금속실리사이드막(34)을 형성한다. 금속실리사이드막에 사용되는 금속으로는 Ti, Co, Pt, Ir, Ru 및 AlSiN3의 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 상기 그룹으로부터 선택된 적어도 두 물질의 혼합물을 사용하여 500 ~ 1000도의 온도범위에서 환원분위기에서 급속열처리를 이용하여 형성한다.Subsequently, after the upper region of the
이어서 실리콘질화막(SixNy)으로 식각정지막(35)을 형성한다. 여기서 x와 y는 0.1~ 4, 0.1 ~ 5의 범위를 가진다.Subsequently, an
이어서 도2b에 도시된 바와 같이, 식각정지막(35) 상에 하부구조 보호용 완충막(36)을 형성하는데, 하부구조 보호용 완충막(36)은 실리콘산화막(36a) 또는 폴리실리콘막(36b)을 이용하여 10 ~ 3000Å 범위로 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 2B, an underlayer
또한, 하부구조 보호용 완충막(36)을 실리콘산화막(36a)과 폴리실리콘막(36b)을 일정한 비율로 적층하여 형성할 수도 있다. 여기서 실리콘산화막(36a)은 PSG, USG 또는 LP-TEOS등을 사용하여 형성한다. In addition, the lower
또한 폴리실리콘(36b)의 상 하부에, 실리콘산화막(36a)을 형성할 수도 있다.In addition, a silicon oxide film 36a may be formed above and below the
또한, 폴리실리콘막(36b)은 가스의 열적평형상태에서 형성시키는 방법을 이용하여 그 온도는 400 ~ 700도의 온도범위에서 환원분위기에서 형성한다.In addition, the
폴리실리콘막(36b)은 화학기상증착법 또는 원자층증착법을 이용하여 형성한다.The
이어서 도2c에 도시된 바와 같이, 캐패시터 형성용 희생막(37)을 하부구조 보호용 완충막(36) 상에 형성한다. 이 때 캐패시터 형성용 희생막(37)과 하부구조 보호용 완충막(36)의 높이가 실린더형 하부전극이 형성될 높이가 된다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, a
여기서 캐패시터 형성용 희생막(37)은 USG(Undoped-Silicate Glass)막, PSG(Phospho-Silicate Glass)막, BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)막, HDP(High density Plasma) 산화막, SOG(Spin On Glass)막, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, LP-TEOS(Low pressure TEOS)막 또는 HDP(high densigy plasma)를 이용한 산화막등을 사용하거나 열적 산화막(Thermal Oxide; 퍼니스에서 600~1,100℃사이의 고온으로 실리콘 기판을 산화시켜 형성하는 막)등을 이용하여 형성하는데, 하부에 있는 하부구조 보호용 완충막(36)과는 식각선택비가 다른 막으로 형성한다.Here, the capacitor forming
이어서 도2d에 도시된 바와 같이, 캐패시터 형성용 희생막(37)과 하부구조 보호용 완충막(36)을 선택적으로 제거하고, 이어서 노출된 식각정지막(35)을 제거하여 캐패시터 형성용 홀(38)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2D, the capacitor forming
이어서 도2e에 도시된 바와 같이, 캐패시터 형성용 홀(38)의 패턴을 따라 산화막 또는 질화막을 형성한 다음 금속실리사이드막(34)이 노출되도록 전면식각(blank etch back) 공정 등을 통해 캐패시터 형성용 홀(38)의 측벽에 스페이서(39)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2E, an oxide film or a nitride film is formed along the pattern of the capacitor forming hole 38, and then the capacitor is formed through a blank etch back process to expose the
여기서 스페이서(39)를 형성하는 이유는 하부전극 보호용 완충막(36)을 폴리실리콘막으로 사용하는 경우 이웃한 하부전극간에 쇼트가 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위한 막이다. The reason why the
이어서 도2f에 도시된 바와 같이, 캐패시터 형성용 홀(38)의 바닥면에 실리사이드(40)를 금속실리사이드막(34)과 접촉되게 형성하고, 스페이서(39)가 형성된 그 상부에 하부전극(41)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2F, the
하부전극(41)은 텅스텐막(W) 또는 티타늄질화막(TiN), 백금막(Pt), 이리듐막(Ir), 이리듐산화막(IrO2), 루테늄막(Ru), 루테늄산화막(RuO2), 텅스텐질화막(WN)등을 사용하거나, 이들의 조합을 이용하여 적층하여 사용한다.The
이어서 도2g에 도시된 바와 같이 습식식각공정을 이용하여 캐패시터 형성용 희생막(37)과 함께 스페이서(39)의 하부구조 보호용 완충막(36) 보다 높게 돌출된 부분을 제거하여 실린더 구조의 하부전극을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2G, a portion of the lower electrode of the cylinder structure is removed by removing the portion protruding higher than the
이 때 습식식각공정에서 사용되는 화학용액으로는 HF, BOE용액(Buffered Oxidant Etchant), HF+NF4), H2SO4, H3PO4 등과 같은 강산과 일정량의 H 2O, H2O2를 혼합하여 사용한다.At this time, the chemical solution used in the wet etching process is mixed with a strong acid such as HF, BOE solution (Buffered Oxidant Etchant, HF + NF 4 ), H2SO4, H 3 PO 4 and a certain amount of H 2 O, H 2 O 2 Use it.
이 때 습식식각공정에서 캐패시터 형성용 희생막(37)을 제거하기 위해 화학 용액을 사용하더라도, 하부구조 보호용 완충막(36)이 있기 때문에, 화학용액이 하단구조에 침투되지 않아서 하단의 절연막을 식각하여 생기는 벙크나 보이드가 형성되지 않게 된다.At this time, even if the chemical solution is used to remove the capacitor-forming
이는 캐패시터 형성용 희생막(37)을 제거하는 공정에서 급격하게 변화되는 스트레스를 캐패시터 형성용 희생막(37) 하단에 형성된 하부구조 보호용 완충막(36)으로 인해, 적절하게 완충, 완화시켜 하부구조로 화학용액의 침투 확산을 차단시키게 되는 것이다.This is due to the underlayer
이어서 도2h에 도시된 바와 같이, 하부전극(41)의 표면에 유전체 박막(42)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2H, a dielectric
유전체 박막(42)으로는 실리콘산화막, 실리콘질화막, Ta2O5, Al2O
3, La2O3, HfO2, SrTiO3, (Ba1-
x,Srx)TiO3(BST), ZrO2등의 고유전체 물질, (Pb,Zr)TiO3(PZT), BaTiO3(BTO), (Bi1-
x,Lax)Ti3O12(BLT), (Pb,La)(Zr,Ti)O
3(PLZT), SrBi2Ta2O9(SBT), SrBi2(Ta1-x,Nbx)2O9(SBTN), Bi4Ti
3O12(BiT)등의 강유전체 물질중 하나를 선택하거나, 또는 이들의 조합을 적층하여 사용할 수 있다.The dielectric
유전체 박막(42)는 원자층증착법 또는 화학기상증착법을 이용하여 10 ~ 1000Å범위로 형성한다. 이어서 유전체 박막(42)의 특성향상을 위해 열처리 공정을 200 ~ 700도 범위에서 진행한다.The dielectric
이어서 유전체 박막(42) 상에 상부전극(43)을 형성하여 캐패시터를 완성한다.
Subsequently, an upper electrode 43 is formed on the dielectric
상부전극(43)은 텅스텐막(W) 또는 티타늄질화막(TiN), 백금막(Pt), 이리듐막(Ir), 이리듐산화막(IrO2), 루테늄막(Ru), 루테늄산화막(RuO2), 텅스텐질화막(WN)등을 사용하거나, 이들의 조합을 이용하여 적층하여 사용한다.
The upper electrode 43 includes a tungsten film W or a titanium nitride film TiN, a platinum film Pt, an iridium film Ir, an iridium oxide film IrO 2 , a ruthenium film Ru, a ruthenium oxide film RuO 2 , Tungsten nitride film (WN) or the like is used, or a combination thereof is used for lamination.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 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 idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
본 발명에 의해서 캐패시터 하부전극을 금속을 이용하여 실린더형으로 형성하더라도, 실린더형 하부전극을 형성하는 과정에서 그 하단에 완충막이 구비되어 있기 때문에, 캐패시터 형성용 희생막을 제거할 때 사용하는 습식식각용 화학용액이 하부구조에 침투하지 않아 하부구조에 데미지가 가해지지 않는다.According to the present invention, even when the capacitor lower electrode is formed in a cylindrical shape using a metal, a buffer film is provided at a lower end thereof in the process of forming the cylindrical lower electrode, and thus wet etching is used to remove the sacrificial film for capacitor formation. The chemical solution does not penetrate the infrastructure and does not damage the infrastructure.
따라서 보다 신뢰성이 있는 캐패시터 및 반도체 장치를 제조할 수 있다.
Therefore, a more reliable capacitor and semiconductor device can be manufactured.
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2004
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