KR20050079433A - Semiconductor devices having a planar metal-insulator-metal capacitor and methods of fabricating the same - Google Patents

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KR20050079433A
KR20050079433A KR1020040007683A KR20040007683A KR20050079433A KR 20050079433 A KR20050079433 A KR 20050079433A KR 1020040007683 A KR1020040007683 A KR 1020040007683A KR 20040007683 A KR20040007683 A KR 20040007683A KR 20050079433 A KR20050079433 A KR 20050079433A
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Abstract

엠아이엠 커패시터를 갖는 반도체소자 및 그 제조방법을 제공한다. 상기 반도체소자는 반도체기판 상에 형성된 층간절연막 및 상기 층간절연막 내에 형성된 하부배선을 구비한다. 상기 하부배선의 소정영역 상에 하부전극 및 유전막 패턴이 차례로 적층되고, 상기 유전막 패턴 상에 상부전극이 적층된다. 상기 상부전극의 측벽들 및 상기 유전막 패턴의 가장자리는 스페이서로 덮여진다. 상기 스페이서 및 상기 상부전극을 갖는 반도체기판의 전면은 캐핑막으로 덮여진다.Provided are a semiconductor device having an MI capacitor and a method of manufacturing the same. The semiconductor device includes an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate and a lower wiring formed in the interlayer insulating film. The lower electrode and the dielectric layer pattern are sequentially stacked on the predetermined region of the lower wiring, and the upper electrode is stacked on the dielectric layer pattern. Sidewalls of the upper electrode and an edge of the dielectric layer pattern are covered with a spacer. The entire surface of the semiconductor substrate having the spacer and the upper electrode is covered with a capping film.

Description

평판형 엠아이엠 커패시터를 갖는 반도체소자 및 그 제조방법{Semiconductor devices having a planar metal-insulator-metal capacitor and methods of fabricating the same}Semiconductor devices having a planar metal-insulator-metal capacitor and methods of fabricating the same

본 발명은 반도체소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로 평판형 엠아이엠 커패시터를 갖는 반도체소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device having a flat plate type M capacitor and a method of manufacturing the same.

고성능 반도체소자들을 제조하기 위해서는, 낮은 전기적인 저항 및 높은 신뢰성을 갖는 금속배선이 요구된다. 이러한 금속배선으로 구리배선이 유력한 후보로 각광받고 있다. 그러나 , 상기 구리배선은 일반적인 사진/식각 공정을 사용하여 형성하기가 어렵다. 이에 따라, 상기 구리배선을 형성하는데 있어서, 다마신 공정이 널리 사용되고 있다. In order to manufacture high performance semiconductor devices, metal wiring with low electrical resistance and high reliability is required. With such metal wires, copper wires are in the spotlight as potential candidates. However, the copper wiring is difficult to form using a general photo / etch process. Accordingly, the damascene process is widely used to form the copper wiring.

한편, 상기 반도체소자들은 트랜지스터들, 저항체들 및 커패시터들과 같은 개별소자들(discrete devices)을 포함한다. 상기 커패시터들의 각각은 서로 중첩된 상부전극 및 하부전극과 아울러서 이들 전극들 사이에 개재된 유전체막으로 구성된다. 상기 전극들은 도우핑된 폴리실리콘막으로 형성할 수 있다. 그러나 , 상기 폴리실리콘막은 후속의 열처리 공정시 추가로 산화될 수 있다. 이에 따라, 상기 커패시터의 전기적인 특성이 변화될 수 있다.On the other hand, the semiconductor devices include discrete devices such as transistors, resistors and capacitors. Each of the capacitors is composed of an upper electrode and a lower electrode superimposed on each other, and a dielectric film interposed between these electrodes. The electrodes may be formed of a doped polysilicon film. However, the polysilicon film may be further oxidized in subsequent heat treatment processes. Accordingly, electrical characteristics of the capacitor may be changed.

이에 더하여, 상기 폴리실리콘 전극들에 인가되는 전압의 크기(magnitude)에 따라서 상기 커패시터는 불균일한 정전용량을 보일 수 있다. 예를 들면, 상기 전극들이 n형의 불순물로 도우핑된 폴리실리콘막으로 형성되고 상기 상부전극에 음의 전압이 인가되면, 상기 하부전극의 표면에 정공들이 유기된다. 즉, 상기 하부전극의 표면에 공핍층(depletion layer)이 형성될 수 있다. 상기 공핍층의 폭은 상기 음의 전압의 크기에 따라 변화한다. 결과적으로, 상기 커패시터의 정전용량은 상기 전극들에 인가되는 전압의 크기에 따라 변화될 수 있다. 다시 말해서, 상기 폴리실리콘막으로 이루어진 전극들을 채택하는 커패시터들은 비선형적인 특성(non linear characteristic)을 보일 수 있다. 따라서 , 상기 폴리실리콘 전극들을 갖는 커패시터들은 정교한 특성을 요구하는 반도체소자들, 예를 들면, 아날로그 회로를 갖는 반도체소자들에 부적합하다.In addition, depending on the magnitude of the voltage applied to the polysilicon electrodes, the capacitor may exhibit non-uniform capacitance. For example, when the electrodes are formed of a polysilicon film doped with n-type impurities and a negative voltage is applied to the upper electrode, holes are induced on the surface of the lower electrode. That is, a depletion layer may be formed on the surface of the lower electrode. The width of the depletion layer varies with the magnitude of the negative voltage. As a result, the capacitance of the capacitor may vary depending on the magnitude of the voltage applied to the electrodes. In other words, capacitors employing the electrodes made of the polysilicon film may exhibit a non linear characteristic. Therefore, the capacitors having the polysilicon electrodes are unsuitable for semiconductor devices requiring sophisticated characteristics, for example, semiconductor devices having analog circuits.

최근에, 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 금속전극들을 갖는 커패시터, 즉 엠아이엠 커패시터가 제안된 바 있다. 특히, 상기 엠아이엠 커패시터는 높은 정전용량을 얻기 위하여 고유전막(high-k dielectric layer)을 채택한다. Recently, in order to solve the above problems, a capacitor having metal electrodes, i.e., an MCM capacitor, has been proposed. In particular, the MMC capacitor adopts a high-k dielectric layer to obtain high capacitance.

도 1 및 도 2는 종래의 엠아이엠 커패시터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 and 2 are cross-sectional views for explaining a conventional method of manufacturing a MI capacitor.

도 1을 참조하면, 반도체기판(20) 상에 층간절연막(21)을 형성하고, 상기 층간절연막(21) 내에 다마신 공정을 사용하여 제1 및 제2 구리배선들(30a,30b)을 형성한다. 상기 구리배선들(30a,30b) 및 상기 층간절연막(21) 상에 하부전극막(31), 고유전막(32) 및 상부전극막(33)을 차례로 형성한다. 상기 고유전막(32)은 주로 산소를 포함하는 반응 가스들을 사용하여 형성된다. 따라서 , 상기 고유전막(32)을 구리배선들(30a,30b) 상에 직접 형성하면, 상기 구리배선들(30a,30b)이 상기 고유전막(32)을 형성하는 동안 산화될 수 있다. 상기 하부전극막(31)은 상기 고유전막(32)을 형성하는 동안 상기 구리배선들(30a,30b)이 산화되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 1, an interlayer insulating layer 21 is formed on a semiconductor substrate 20, and first and second copper wires 30a and 30b are formed in the interlayer insulating layer 21 by using a damascene process. do. A lower electrode layer 31, a high dielectric layer 32, and an upper electrode layer 33 are sequentially formed on the copper wires 30a and 30b and the interlayer insulating layer 21. The high-k dielectric layer 32 is formed using reaction gases mainly containing oxygen. Therefore, if the high dielectric film 32 is directly formed on the copper wirings 30a and 30b, the copper wirings 30a and 30b may be oxidized while the high dielectric film 32 is formed. The lower electrode layer 31 prevents the copper wires 30a and 30b from being oxidized while the high dielectric layer 32 is formed.

도 2를 참조하면, 상기 상부전극막(33), 고유전막(32) 및 하부전극막(31)을 연속적으로 패터닝하여 상기 제1 구리배선(30a) 상에 차례로 적층된 하부전극(31a), 고유전막 패턴(32a) 및 상부전극(33a)을 형성한다. 상기 하부전극막(31) 및 상부전극막(33)은 일반적으로 금속막으로 형성된다. 따라서 , 상기 전극막들(31,33)을 패터닝하기 위해서는 염소계열의 식각가스(chlorine-based etching gas)가 널리 사용된다. 이 경우에, 상기 구리배선들(30a,30b)의 노출부들(exposed areas;34)이 손상되어 상기 구리배선들(30a,30b)의 신뢰성, 예를 들면 전자천이(electro-migration; EM) 특성을 저하시킨다.Referring to FIG. 2, the lower electrode 31a sequentially stacked on the first copper wiring 30a by successively patterning the upper electrode layer 33, the high dielectric layer 32, and the lower electrode layer 31. The high dielectric film pattern 32a and the upper electrode 33a are formed. The lower electrode film 31 and the upper electrode film 33 are generally formed of a metal film. Therefore, chlorine-based etching gas is widely used to pattern the electrode layers 31 and 33. In this case, exposed areas 34 of the copper wires 30a and 30b are damaged, so that the reliability of the copper wires 30a and 30b, for example, electro-migration (EM) characteristics. Lowers.

더 나아가서, 상기 고유전막(32)이 패터닝되는 동안 상기 고유전막 패턴(32a)의 측벽에 식각 손상이 가해진다. 이러한 식각 손상은 상기 상부전극(33a) 및 상기 하부전극(31a) 사이의 누설전류 경로(leakage current path)를 제공한다. 이에 더하여, 상기 하부전극막(31)이 패터닝되는 동안 상기 하부전극막(31)이 재 스퍼터링되어(re-sputtered) 상기 고유전막 패턴(32a)의 측벽 상에 금속성 물질(35)이 증착될 수 있다. 상기 금속성 물질(35) 역시 상기 상부전극(33a) 및 상기 하부전극(31a) 사이의 누설전류 경로(leakage current path)를 제공한다.Furthermore, etching damage is applied to the sidewalls of the high dielectric layer pattern 32a while the high dielectric layer 32 is patterned. This etching damage provides a leakage current path between the upper electrode 33a and the lower electrode 31a. In addition, while the lower electrode layer 31 is patterned, the lower electrode layer 31 is re-sputtered so that the metallic material 35 may be deposited on the sidewall of the high-k dielectric layer pattern 32a. have. The metallic material 35 also provides a leakage current path between the upper electrode 33a and the lower electrode 31a.

상술한 바와 같이 종래의 기술에 따르면, 고유전막 패턴의 측벽에 가해진 식각 손상부위가 하부전극 접경부터 상부전극 접경에 이르게 된다. 또한, 하부전극막이 패터닝되는 동안 상기 고유전막 패턴의 측벽 상에 금속성 물질이 증착될 수 있다. 이에 따라, 상기 하부전극 및 상부전극 사이의 누설전류 특성이 현저히 저하될 수 있다.As described above, according to the related art, the etching damage applied to the sidewall of the high-k dielectric layer pattern reaches from the lower electrode border to the upper electrode border. In addition, a metal material may be deposited on sidewalls of the high-k dielectric pattern while the lower electrode layer is patterned. Accordingly, leakage current characteristics between the lower electrode and the upper electrode may be significantly reduced.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 누설전류 문제와 전자천이(electro-migration; EM) 특성의 저하 문제를 해결하고 전극의 저항 문제가 최소화된 다마신(damascene) 배선간의 평판형 엠아이엠(metal-insulator-metal; MIM) 커패시터를 갖는 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve the problem of leakage current and deterioration of the electro-migration (EM) characteristics and flat plate-type metal-insulator between the damascene wiring to minimize the electrode resistance problem To provide a semiconductor device having a metal (MIM) capacitor and a method of manufacturing the same.

본 발명의 실시예들은 평판형 엠아이엠(metal-insulator-metal; MIM) 커패시터를 갖는 반도체 소자를 제공한다. 이 소자는 반도체기판 상에 형성된 층간절연막 및 상기 층간절연막 내에 형성된 하부배선을 포함한다. 상기 하부배선의 소정영역 상에 하부전극 및 유전막 패턴이 차례로 적층된다. 상기 유전막 패턴 상에 상부전극이 제공되고, 상기 상부전극의 측벽들 및 상기 유전막 패턴의 가장자리는 스페이서로 덮여진다. 상기 스페이서 및 상기 상부전극을 갖는 반도체기판의 전면은 캐핑막으로 덮여진다.Embodiments of the present invention provide a semiconductor device having a flat metal-insulator-metal (MIM) capacitor. The device includes an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate and a lower wiring formed in the interlayer insulating film. The lower electrode and the dielectric film pattern are sequentially stacked on the predetermined area of the lower wiring. An upper electrode is provided on the dielectric layer pattern, and sidewalls of the upper electrode and an edge of the dielectric layer pattern are covered with a spacer. The entire surface of the semiconductor substrate having the spacer and the upper electrode is covered with a capping film.

본 발명의 다른 실시예들은 평판형 엠아이엠(metal-insulator-metal; MIM) 커패시터를 갖는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 반도체기판 상에 층간절연막을 형성하는 것과 상기 층간절연막 내에 다마신 기술을 사용하여 하부배선을 형성하는 것을 구비한다. 상기 하부배선 및 상기 층간절연막 상에 하부전극막, 유전체막, 상부전극막을 차례로 형성한다. 상기 상부전극막을 패터닝하여 상기 하부배선의 소정영역 상부에 상부전극을 형성하고, 상기 상부전극의 측벽들 상에 스페이서를 형성한다. 상기 상부전극 및 상기 스페이서를 식각 마스크들로 사용하여 상기 유전체막 및 상기 하부전극막을 식각하여 하부전극 및 유전체막 패턴을 형성한다. 상기 하부전극 및 유전체막 패턴을 갖는 반도체기판의 전면 상에 캐핑막을 형성한다.Another embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device having a flat metal-insulator-metal (MIM) capacitor. The method includes forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate and forming lower wirings using a damascene technique in the interlayer insulating film. A lower electrode film, a dielectric film, and an upper electrode film are sequentially formed on the lower wiring and the interlayer insulating film. The upper electrode layer is patterned to form an upper electrode on a predetermined region of the lower wiring, and a spacer is formed on sidewalls of the upper electrode. The dielectric layer and the lower electrode layer are etched using the upper electrode and the spacer as etching masks to form a lower electrode and a dielectric layer pattern. A capping film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate having the lower electrode and the dielectric film pattern.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 , 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the scope of the invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예들에 따른 엠아이엠 커패시터들을 갖는 반도체소자들 및 그 제조방법들을 설명하기 위한 단면도들이다.3A through 3F are cross-sectional views illustrating semiconductor devices having MCM capacitors and fabricating methods thereof according to embodiments of the present invention.

먼저, 도 3f를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 엠아이엠 커패시터들을 갖는 반도체소자들을 설명하기로 한다.First, with reference to FIG. 3F, semiconductor devices having MI capacitors according to embodiments of the present invention will be described.

도 3f를 참조하면, 반도체기판(38) 상에 층간절연막(39)이 적층되고, 상기 층간절연막(39) 내에 다마신 공정에 의해 형성된 제1 및 제2 하부배선들(40a, 40b)이 제공된다. 상기 하부배선들(40a, 40b)의 각각은 하부 금속배선 및 상기 하부금속배선의 하부면 및 측벽들을 둘러싸는 장벽금속막 패턴을 포함할 수 있다. 상기 장벽금속막 패턴은 탄탈륨 질화막(TaN), 타이타늄 질화막(TiN), 타이타늄막, 탄탈륨막, 텅스텐 질화막(WN) 및 루테늄막(Ru)들 중 적어도 하나의 물질막일 수 있고, 상기 하부 금속배선은 구리막, 알루미늄막, 알루미늄-구리막 및 텅스텐막들 중 어느 하나의 물질막일 수 있다.Referring to FIG. 3F, an interlayer insulating layer 39 is stacked on the semiconductor substrate 38, and first and second lower interconnections 40a and 40b are formed in the interlayer insulating layer 39 by a damascene process. do. Each of the lower interconnections 40a and 40b may include a lower metal interconnection and a barrier metal layer pattern surrounding lower surfaces and sidewalls of the lower metal interconnection. The barrier metal layer pattern may be at least one of a tantalum nitride layer (TaN), a titanium nitride layer (TiN), a titanium layer, a tantalum layer, a tungsten nitride layer (WN), and a ruthenium layer (Ru). It may be a material film of any one of a copper film, an aluminum film, an aluminum-copper film, and a tungsten film.

상기 하부배선들(40a, 40b)의 상부면 들은 각각 제1 및 제2 완충도전막들(barrier metal; 42a, 42b)로 덮여질 수 있다. 상기 제1 및 제2 완충도전막들(42a, 42b)은 금속막을 식각하기 위한 공정 가스들, 예컨대 염소 가스에 대하여 강한 내성을 갖는 도전막인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 완충도전막들(42a, 42b)은 텅스텐막이나 CoWP(Cobalt, Tungsten, Phosphorous)막일 수 있다.Upper surfaces of the lower interconnections 40a and 40b may be covered with first and second buffer metals 42a and 42b, respectively. The first and second buffer conductive films 42a and 42b are preferably conductive films having a strong resistance to process gases, such as chlorine gas, for etching the metal film. For example, the buffer conductive layers 42a and 42b may be a tungsten film or a CoWP (Cobalt, Tungsten, Phosphorous) film.

상기 제1 완충도전막(42a)의 소정영역 상에 하부전극(51a) 및 유전체막 패턴(52a)이 차례로 적층된다. 상기 하부전극(51a)은 순수 금속 질화막 또는 알루미늄이나 실리콘을 함유하는 3원계 금속 질화막일 수 있다. 구체적으로, 상기 순수 금속 질화막은 타이타늄 질화막, 탄탈륨 질화막, 또는 텅스텐 질화막일 수 있고, 상기 3원계 금속 질화막은 탄탈륨 실리콘 질화막(TaSiN) 또는 탄탈륨 알루미늄 질화막(TaAlN)일 수 있다. 이에 더하여, 상기 하부전극(51a)은 상기 순수 금속 질화막 또는 상기 3원계 금속 질화막 상에 적층된 귀금속막(noble metal layer)을 더 포함할 수 있다. 상기 귀금속막은 루테늄막, 백금막 또는 이리듐막일 수 있다. 상기 귀금속막은 후속 공정에서 상기 제1 하부배선(40a)이 산화되는 것을 방지하는 산소확산 방지막의 역할을 한다.The lower electrode 51a and the dielectric film pattern 52a are sequentially stacked on the predetermined region of the first buffer conductive film 42a. The lower electrode 51a may be a pure metal nitride film or a ternary metal nitride film containing aluminum or silicon. Specifically, the pure metal nitride layer may be a titanium nitride layer, a tantalum nitride layer, or a tungsten nitride layer, and the ternary metal nitride layer may be a tantalum silicon nitride layer (TaSiN) or a tantalum aluminum nitride layer (TaAlN). In addition, the lower electrode 51a may further include a noble metal layer stacked on the pure metal nitride film or the ternary metal nitride film. The precious metal film may be a ruthenium film, a platinum film or an iridium film. The noble metal film serves as an oxygen diffusion preventing film to prevent the first lower interconnection 40a from being oxidized in a subsequent process.

상기 유전체막 패턴(52a)은 알루미늄 산화막(AlO), 하프늄 산화막(HfO), 탄탈륨 산화막(TaO), 란탄 산화막(LaO), 에스티막(ST), 비에스티막(BST), 피지티막(PZT), 에스비티막(SBT), 지르코늄 산화막(ZrO)과 같은 금속산화막이나 이들의 질화막과 같은 고유전막일 수 있다.The dielectric layer pattern 52a may be formed of an aluminum oxide layer (AlO), a hafnium oxide layer (HfO), a tantalum oxide layer (TaO), a lanthanum oxide layer (LaO), an esteri layer (ST), a non-ESTI layer (BST), or a PZT layer. , A metal oxide film such as an SBT film, a zirconium oxide film (ZrO), or a high dielectric film such as a nitride film thereof.

상기 유전체막 패턴(52a) 상의 일부영역에 상부전극(53a)이 적층되어 형성된다. 상기 상부전극(53a)은 상기 하부전극(51a)처럼 순수 금속 질화막 또는 알루미늄이나 실리콘을 함유하는 3원계 금속 질화막일 수 있다. 이에 더하여, 상기 상부전극(53a)은 상기 순수 금속 질화막 또는 상기 3원계 금속 질화막 하부에 배치되는 귀금속막(noble metal layer)을 더 포함할 수 있다. 상기 귀금속막은 루테늄막(Ru), 백금막(Pt) 또는 이리듐막(Ir)일 수 있고 상기 유전체막 패턴(52a) 및 상기 상부전극(53a) 사이의 계면 특성을 향상시키는 역할을 한다. An upper electrode 53a is stacked on a portion of the dielectric film pattern 52a. The upper electrode 53a may be a pure metal nitride film or a ternary metal nitride film containing aluminum or silicon, like the lower electrode 51a. In addition, the upper electrode 53a may further include a noble metal layer disposed under the pure metal nitride film or the ternary metal nitride film. The noble metal layer may be a ruthenium layer Ru, a platinum layer Pt, or an iridium layer Ir, and may improve interface characteristics between the dielectric layer pattern 52a and the upper electrode 53a.

상기 상부전극(53a) 상에 하드마스크 패턴(54a)이 추가로 적층될 수 있다. 상기 하드마스크 패턴(54a)은 상기 유전체막 패턴(52a) 및 하부전극(51a)에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질막인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 하드마스크 패턴(54a)은 실리콘 질화막(SiN), 실리콘 산질화막(SiON), 알루미늄 산화막(AlO), 알루미늄 산질화막(AlON)과 같은 절연막일 수 있다. 상기 상부전극(53a)이 상기 유전체막 패턴(52a) 및 하부전극(51a)에 대하여 높은 식각 선택비를 갖는 도전막인 경우에, 상기 하드마스크 패턴(54a)은 적층되지 않을 수 있다.A hard mask pattern 54a may be further stacked on the upper electrode 53a. The hard mask pattern 54a may be a material film having an etch selectivity with respect to the dielectric film pattern 52a and the lower electrode 51a. For example, the hard mask pattern 54a may be an insulating film such as silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), aluminum oxide (AlO), or aluminum oxynitride (AlON). When the upper electrode 53a is a conductive film having a high etching selectivity with respect to the dielectric layer pattern 52a and the lower electrode 51a, the hard mask pattern 54a may not be stacked.

상기 상부전극(53a)의 측벽들 및 상기 유전체막 패턴(52a)의 노출된 가장자리 상부 면들은 스페이서(55)로 덮여진다. 또한, 상기 스페이서(55)의 외측벽은 상기 유전체막 패턴(52a)의 측벽들에 자기정렬된다. 즉, 상기 스페이서(55)는 상기 유전체막 패턴(52a)의 노출된 가장자리 상에 위치한다. 결과적으로, 상기 상부전극(53a)의 폭은 상기 유전체막 패턴(52a)의 폭보다 작다. 상기 스페이서(55)는 실리콘 질화막(SiN), 실리콘 산질화막(SiON), 알루미늄 산화막(AlO), 알루미늄 산질화막(AlON)과 같은 절연막일 수 있다. 상기 상부전극(53a)상에 상기 하드마스크 패턴(54a)이 적층되는 경우에, 상기 스페이서(55)는 상기 상부전극(53a)의 측벽들과 아울러서 상기 하드마스크 패턴(54a)의 측벽들을 덮도록 연장될 수 있다.Sidewalls of the upper electrode 53a and exposed edge upper surfaces of the dielectric film pattern 52a are covered with a spacer 55. In addition, the outer wall of the spacer 55 is self-aligned to the sidewalls of the dielectric film pattern 52a. That is, the spacer 55 is positioned on the exposed edge of the dielectric film pattern 52a. As a result, the width of the upper electrode 53a is smaller than the width of the dielectric film pattern 52a. The spacer 55 may be an insulating layer, such as a silicon nitride layer (SiN), a silicon oxynitride layer (SiON), an aluminum oxide layer (AlO), or an aluminum oxynitride layer (AlON). When the hard mask pattern 54a is stacked on the upper electrode 53a, the spacer 55 covers sidewalls of the hard mask pattern 54a together with sidewalls of the upper electrode 53a. Can be extended.

상기 스페이서(55), 상부전극(53a) 및 하드마스크 패턴(54a)을 포함한 반도체 기판의 전면은 캐핑막(60)으로 덮여진다. 상기 캐핑막(60)은 실리콘 질화막(SiN) 또는 실리콘 질화막(SiN)과 알루미늄 산화막(AlO)의 이중 절연막일 수 있다. The entire surface of the semiconductor substrate including the spacer 55, the upper electrode 53a, and the hard mask pattern 54a is covered with a capping layer 60. The capping layer 60 may be a silicon nitride layer (SiN) or a double insulating layer of a silicon nitride layer (SiN) and an aluminum oxide layer (AlO).

상기 캐핑막(60), 하드마스크 패턴(54a) 및 스페이서(55)는 후속 공정의 수소(hydrogen)가 함유된 공정(예: PECVD-SiN 공정)에서 커패시터가 수소 대메지(hydrogen damage - 유전막의 환원현상)를 일으키는 것을 막아주는 역할도 함께 수행하게 된다.The capping layer 60, the hard mask pattern 54a, and the spacer 55 may be formed by a capacitor in a hydrogen damage-dielectric layer in a hydrogen-containing process (eg, PECVD-SiN process). It also plays a role in preventing the reduction phenomenon).

상기 캐핑막(60)상에 금속층간절연막(70)이 적층된다. 상기 금속층간절연막(70)은 실리콘 산화막(SiO2)과 같은 저유전체막인 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 캐핑막(60)은 상기 제1 및 제2 하부배선들(40a, 40b), 즉 구리배선들 내의 구리 원자들이 상기 금속층간절연막(70)내로 확산되는 것을 방지한다. 또한, 상기 금속층간절연막(70)은 평평한 상부면 을 갖는 평탄화된 금속층간절연막일 수 있다. 상기 금속층간절연막(70)상에 화학적기계적 연마 저지막(80)이 추가로 적층될 수 있다. 상기 화학적기계적 연마 저지막(80)은 실리콘질화막일 수 있다.A metal interlayer insulating film 70 is stacked on the capping film 60. The metal interlayer insulating film 70 is preferably a low dielectric film such as a silicon oxide film (SiO 2). In this case, the capping layer 60 prevents the copper atoms in the first and second lower interconnections 40a and 40b, that is, the copper interconnections from being diffused into the interlayer insulating layer 70. In addition, the interlayer dielectric layer 70 may be a planarized interlayer dielectric layer having a flat upper surface. A chemical mechanical polishing stoppage layer 80 may be further stacked on the interlayer dielectric layer 70. The chemical mechanical polishing stopper film 80 may be a silicon nitride film.

상기 상부전극(53a)은 상기 화학적기계적 연마 저지막(80), 금속층간절연막(70), 캐핑막(60) 및 하드마스크 패턴(54a)을 관통하는 복수개의 제1 비아 콘택 플러그들(65a)에 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 제1 완충도전막(42a)은 상기 화학적기계적 연마 저지막(80), 금속층간절연막(70) 및 캐핑막(60)을 관통하는 제2 비아 콘택 플러그(65b)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이와 마찬가지로(similarly), 상기 제2 완충도전막(42b)은 상기 화학적기계적 연마 저지막(80), 금속층간절연막(70) 및 캐핑막(60)을 관통하는 제3 비아 콘택 플러그(65c)에 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 제1 및 제2 완충도전막들(42a, 42b)이 제공되지 않는 경우에, 상기 제2 및 제3 비아 콘택 플러그들(65b, 65c)은 각각 상기 제1 및 제2 하부배선들(40a, 40b)에 직접 접촉된다.The upper electrode 53a may include a plurality of first via contact plugs 65a penetrating through the chemical mechanical polishing barrier layer 80, the interlayer dielectric layer 70, the capping layer 60, and the hard mask pattern 54a. Is electrically connected to the. In addition, the first buffer conductive layer 42a may be electrically connected to the second via contact plug 65b passing through the chemical mechanical polishing barrier layer 80, the metal interlayer insulating layer 70, and the capping layer 60. Can be. Similarly, the second buffer conductive layer 42b is formed on the third via contact plug 65c penetrating through the chemical mechanical polishing barrier layer 80, the interlayer dielectric layer 70, and the capping layer 60. Can be electrically connected. When the first and second buffer conductive layers 42a and 42b are not provided, the second and third via contact plugs 65b and 65c may respectively be the first and second lower interconnections 40a. , 40b) directly.

상기 제1 비아 콘택 플러그들(65a)은 적어도 2개인 것이 바람직하다. 이는 상기 상부전극(53a) 및 상기 제1 비아 콘택 플러그들(65a) 사이의 접촉저항을 최소화시키기 위함이다. 상기 비아 콘택 플러그들(65a, 65b, 65c)의 각각은 구리 플러그, 알루미늄 플러그, 알루미늄-구리 플러그 또는 텅스텐 플러그와 같은 금속 플러그일 수 있다. 이에 더하여, 상기 비아 콘택 플러그들(65a, 65b, 65c)의 각각은 상기 금속 플러그의 측벽들 및 하부면을 둘러싸는 장벽금속막 패턴을 더 포함할 수 있다.Preferably, the first via contact plugs 65a are at least two. This is to minimize the contact resistance between the upper electrode 53a and the first via contact plugs 65a. Each of the via contact plugs 65a, 65b, 65c may be a metal plug such as a copper plug, an aluminum plug, an aluminum-copper plug or a tungsten plug. In addition, each of the via contact plugs 65a, 65b, and 65c may further include a barrier metal film pattern surrounding sidewalls and a bottom surface of the metal plug.

상기 화학적기계적 연마 저지막(80)상에 제1 내지 제3 상부금속배선들(90a, 90b, 90c)이 제공된다. 상기 제1 내지 제3 상부금속배선들(90a, 90b, 90c)은 각각 상기 제1 내지 제3 비아 콘택 플러그들(65a, 65b, 65c)을 덮도록 배치된다. 상기 제1 내지 제3 상부금속배선들(90a, 90b, 90c)은 구리막, 알루미늄막, 알루미늄-구리막 및 텅스텐막들 중 어느 하나의 물질막일 수 있다. 이에 더하여, 상기 제1 내지 제3 상부금속배선들(90a, 90b, 90c)의 각각은 상기 상부금속배선의 하부면 및 측벽들을 둘러싸는 장벽금속막 패턴을 더 포함할 수 있다.First to third upper metal wires 90a, 90b, and 90c are provided on the chemical mechanical polishing stopper film 80. The first to third upper metal wires 90a, 90b, and 90c are disposed to cover the first to third via contact plugs 65a, 65b, and 65c, respectively. The first to third upper metal wires 90a, 90b, and 90c may be a material film of any one of a copper film, an aluminum film, an aluminum-copper film, and a tungsten film. In addition, each of the first to third upper metal wires 90a, 90b, and 90c may further include a barrier metal film pattern surrounding lower surfaces and sidewalls of the upper metal wires.

도 3a 내지 도 3f를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 엠아이엠 커패시터들을 갖는 반도체소자들의 제조방법들을 설명하기로 한다.3A to 3F, methods of fabricating semiconductor devices having MI capacitors according to example embodiments will be described.

도 3a를 참조하면, 반도체기판(38) 상에 층간절연막(39)을 형성한다. 상기 층간절연막(39) 내에 다마신 기술을 사용하여 제1 및 제2 하부배선들(40a,40b)을 형성한다. 상기 하부배선들(40a, 40b)은 구리막, 알루미늄막, 알루미늄 구리막 또는 텅스텐막과 같은 금속막으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 하부배선들(40a, 40b)은 차례로 적층된 하부 장벽 금속막 및 금속막을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 장벽 금속막은 탄탈륨 질화막, 타이타늄 질화막, 타이타늄막, 탄탈륨막, 텅스텐 질화막 및 루테늄막들중 적어도 하나의 물질막으로 형성할 수 있다. 상기 하부배선들(40a,40b) 및 상기 층간절연막(39) 상에 하부전극막(51), 유전체막(52), 상부전극막(53)을 차례로 형성한다. 상기 하부전극막(51)을 형성하기 전에, 상기 제1 및 제2 하부배선들(40a, 40b) 상에 각각 선택적으로 제1 및 제2 완충 도전막들(42a, 42b)을 형성할 수 있다. 상기 완충 도전막들(42a, 42b)을 형성하는 것은 선택적 CVD 공정을 사용하여 상기 하부배선들(40a, 40b) 상에 선택적으로 텅스텐막을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이와는 달리, 상기 완충 도전막들(42a, 42b)을 형성하는 것은 무전해 도금법(electroless plating method)을 사용하여 상기 하부배선들(42a, 42b) 상에 선택적으로 CoWP(cobalt tungsten phosphorous)막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3A, an interlayer insulating film 39 is formed on the semiconductor substrate 38. First and second lower interconnections 40a and 40b are formed in the interlayer insulating layer 39 using a damascene technique. The lower interconnections 40a and 40b may be formed of a metal film such as a copper film, an aluminum film, an aluminum copper film, or a tungsten film. In addition, the lower interconnections 40a and 40b may be formed to have lower barrier metal layers and metal layers sequentially stacked. The barrier metal film may be formed of at least one material film of a tantalum nitride film, a titanium nitride film, a titanium film, a tantalum film, a tungsten nitride film, and a ruthenium film. The lower electrode layer 51, the dielectric layer 52, and the upper electrode layer 53 are sequentially formed on the lower interconnections 40a and 40b and the interlayer insulating layer 39. Before the lower electrode layer 51 is formed, first and second buffer conductive layers 42a and 42b may be selectively formed on the first and second lower interconnections 40a and 40b, respectively. . Forming the buffer conductive layers 42a and 42b may include selectively forming a tungsten layer on the lower interconnections 40a and 40b using a selective CVD process. In contrast, forming the buffer conductive layers 42a and 42b may be performed by using an electroless plating method to selectively form a cobalt tungsten phosphorous (CoWP) layer on the lower interconnections 42a and 42b. It may include.

상기 상부전극막(53) 상에 하드마스크막(54)을 추가로 형성할 수 있다. 상기 하드마스크막(53)은 상기 유전체막(52) 및 하부전극막(51)에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질막으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 하드마스크막(54)은 실리콘 질화막(SiN), 실리콘 산질화막(SiON), 알루미늄 산화막(AlO), 알루미늄 산질화막(AlON)과 같은 절연막으로 형성할 수 있다. 상기 상부전극막(53)이 상기 유전체막(52) 및 하부전극막(51)에 대하여 높은 식각 선택비를 갖는 도전막인 경우에, 상기 하드마스크막(54)을 형성하는 것은 생략될 수 있다. A hard mask layer 54 may be further formed on the upper electrode layer 53. The hard mask layer 53 may be formed of a material layer having an etch selectivity with respect to the dielectric layer 52 and the lower electrode layer 51. For example, the hard mask layer 54 may be formed of an insulating layer, such as a silicon nitride layer (SiN), a silicon oxynitride layer (SiON), an aluminum oxide layer (AlO), or an aluminum oxynitride layer (AlON). When the upper electrode film 53 is a conductive film having a high etching selectivity with respect to the dielectric film 52 and the lower electrode film 51, the formation of the hard mask film 54 may be omitted. .

도 3b를 참조하면, 상기 상부전극막(53)과 상기 하드마스크막(54)을 패터닝하여 상기 하부배선(40a)의 소정영역 상부에 상부전극(53a) 및 하드마스크 패턴(54a)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, the upper electrode layer 53 and the hard mask layer 54 are patterned to form an upper electrode 53a and a hard mask pattern 54a on a predetermined region of the lower interconnection 40a. .

도 3c를 참조하면, 상기 상부전극(53a) 및 하드마스크 패턴(54a)의 측벽들 상에 스페이서(55)를 형성한다. 상기 스페이서(55)는 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막, 알루미늄 산화막 또는 알루미늄 산질화막으로 형성할 수 있다. 도 3a에서 상기 하드마스크막(54)을 형성하는 공정이 생략되는 경우에는, 상기 스페이서(55)는 상기 상부전극(53a)의 측벽들 상에 형성된다.Referring to FIG. 3C, spacers 55 are formed on sidewalls of the upper electrode 53a and the hard mask pattern 54a. The spacer 55 may be formed of a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, or an aluminum oxynitride film. When the process of forming the hard mask layer 54 is omitted in FIG. 3A, the spacer 55 is formed on sidewalls of the upper electrode 53a.

도 3d를 참조하면, 상기 하드마스크 패턴(54a) 및 상기 스페이서(55)를 식각 마스크들로 사용하여 상기 유전체막(52) 및 상기 하부전극막(51)을 식각하여 하부전극(51a) 및 유전체막 패턴(52a)을 형성한다. 이 경우에, 상기 유전체막 패턴(52a)의 측벽에 식각손상이 가해질 수 있다. 이러한 식각손상된 측벽은 누설전류의 경로로 작용할 수 있다. 그러나, 본 실시예에서, 상기 유전체막 패턴(52a)의 식각손상된 측벽들은 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 스페이서(55)에 의해 상기 상부전극(53a)의 측벽으로부터 이격되도록 형성된다. 따라서, 상기 상부전극(53a) 및 상기 하부전극(51a) 사이의 직접적인 누설전류 경로가 형성되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 3D, the dielectric layer 52 and the lower electrode layer 51 are etched using the hard mask pattern 54a and the spacer 55 as etch masks, thereby lowering the lower electrode 51a and the dielectric. The film pattern 52a is formed. In this case, an etch damage may be applied to the sidewall of the dielectric film pattern 52a. These etched sidewalls can act as a path for leakage current. However, in the present embodiment, the etched sidewalls of the dielectric film pattern 52a are formed to be spaced apart from the sidewall of the upper electrode 53a by the spacer 55 as shown in FIG. 3D. Accordingly, it is possible to prevent the direct leakage current path between the upper electrode 53a and the lower electrode 51a from being formed.

상기 하부전극(51a)의 형성시에는 염소(chlorine)기로 엔드 포인트(end point)가 인지(detecting)되는 시간까지 식각하고 이후 오버에치(over etch)는 메탈오가닉(metal-organic)계열의 클로린 에천트(chlorine etchant)를 사용하여 식각하는 것이 바람직하다. 상기 유전체막(52), 상기 스페이서(55) 및 상기 하드마스크막(54)의 각각은 식각할 때 불소(fluorine) 또는 염소(chlorine)를 함유하는 식각가스로 진행하는 것이 바람직하다.When the lower electrode 51a is formed, the chlorine group is etched until the end point is detected, and then the overetch is chlorine of metal-organic series. It is preferable to etch using chlorine etchant. Each of the dielectric film 52, the spacer 55, and the hard mask film 54 preferably proceeds with an etching gas containing fluorine or chlorine when etching.

도 3e를 참조하면, 상기 하부전극(51a), 상기 유전체막 패턴(52a) 및 상기 스페이서(55)를 갖는 반도체기판의 전면 상에 캐핑막(60)을 형성한다. 상기 캐핑막(60)은 실리콘 질화막(SiN) 또는 실리콘 질화막(SiN)과 알루미늄 산화막(AlO)의 이중 절연막으로 형성할 수 있다. 상기 캐핑막(60), 하드마스크 패턴(54a) 및 스페이서(55)는 수소(hydrogen)를 함유하는 공정가스를 사용하는 후속공정(예: PECVD-SiN 공정)을 진행하는 동안 커패시터가 수소 대메지(hydrogen damage - 유전막의 환원현상)를 받는 것을 방지하는 수소 장벽막의 역할을 한다.Referring to FIG. 3E, a capping layer 60 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate having the lower electrode 51a, the dielectric layer pattern 52a, and the spacer 55. The capping layer 60 may be formed of a silicon nitride layer (SiN) or a double insulating layer of a silicon nitride layer (SiN) and an aluminum oxide layer (AlO). The capping layer 60, the hard mask pattern 54a, and the spacer 55 may have a capacitor formed by hydrogen during a subsequent process using a process gas containing hydrogen (eg, a PECVD-SiN process). It acts as a hydrogen barrier that protects against hydrogen damage.

도 3f를 참조하면, 상기 캐핑막(60) 위에 금속층간절연막(70)을 형성한다. 상기 캐핑막(60)은 상기 하부배선들 내의 금속원자들, 특히, 구리원자들이 상기 금속층간절연막(70) 내로 확산되는 것을 방지하는 장벽막의 역할을 한다. 상기 금속층간절연막(70)상에 화학적기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 저지막(80)을 추가로 형성할 수 있다. 상기 상부전극(53a)위로 상기 화학적기계적 연마 저지막(80), 금속층간절연막(70), 캐핑막(60) 및 하드마스크 패턴(54a)을 관통하는 복수개의 제1 비아 콘택 플러그들(65a)을 형성한다. 또한, 상기 제1 완충도전막(42a)위로는 상기 화학적기계적 연마 저지막(80), 금속층간절연막(70) 및 캐핑막(60)을 관통하는 제2 비아 콘택 플러그(65b)를 형성한다. 이와 마찬가지로, 상기 제2 완충도전막(42b)위로는 상기 화학적기계적 연마 저지막(80), 금속층간절연막(70) 및 캐핑막(60)을 관통하는 제3 비아 콘택 플러그(65c)를 형성한다. 상기 제1 및 제2 완충도전막들(42a, 42b)이 제공되지 않는 경우에, 상기 제2 및 제3 비아 콘택 플러그들(65b, 65c)은 각각 상기 제1 및 제2 하부배선들(40a, 40b)상에 직접 접촉하도록 형성된다. 상기 화학적기계적 연마 저지막(80)상에 제1 내지 제3 상부금속배선들(90a, 90b, 90c)을 형성한다. 상기 제1 내지 제3 상부금속배선들(90a, 90b, 90c)은 각각 상기 제1 내지 제3 비아 콘택 플러그들(65a, 65b, 65c)을 덮도록 형성된다.Referring to FIG. 3F, a metal interlayer insulating film 70 is formed on the capping film 60. The capping layer 60 serves as a barrier layer that prevents metal atoms, particularly copper atoms, from being diffused into the interlayer dielectric layer 70. A chemical mechanical polishing (CMP) blocking film 80 may be further formed on the interlayer insulating film 70. A plurality of first via contact plugs 65a penetrating through the chemical mechanical polishing barrier layer 80, the metal interlayer dielectric layer 70, the capping layer 60, and the hard mask pattern 54a on the upper electrode 53a. To form. In addition, a second via contact plug 65b may be formed on the first buffer conductive layer 42a through the chemical mechanical polishing barrier layer 80, the metal interlayer insulating layer 70, and the capping layer 60. Similarly, a third via contact plug 65c is formed on the second buffer conductive layer 42b through the chemical mechanical polishing barrier layer 80, the metal interlayer insulating layer 70, and the capping layer 60. . When the first and second buffer conductive layers 42a and 42b are not provided, the second and third via contact plugs 65b and 65c may respectively be the first and second lower interconnections 40a. , 40b). First to third upper metal wires 90a, 90b, and 90c are formed on the chemical mechanical polishing barrier layer 80. The first to third upper metal wires 90a, 90b, and 90c are formed to cover the first to third via contact plugs 65a, 65b, and 65c, respectively.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하부배선을 덮는 하부전극막 상에 유전체막을 형성하므로, 상기 유전체막을 형성하는 동안 산소를 함유하는 공정가스가 사용될지라도 상기 하부배선이 산화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유전체막의 식각된 측벽이 상부전극의 측벽과 이격되도록 형성되므로 상부전극 및 하부전극 사이의 누설전류 특성을 현저히 개선시킬 수 있다. 이에 더하여, 하부배선들 및 금속층간 절연막 사이에 캐핑막이 형성된다. 상기 캐핑막은 상기 하부배선들 내의 금속원자들, 예컨대 구리원자들이 상기 금속층간절연막 내로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 금속층간절연막의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention as described above, since the dielectric film is formed on the lower electrode film covering the lower wiring, it is possible to prevent the lower wiring from being oxidized even if a process gas containing oxygen is used during the formation of the dielectric film. In addition, since the etched sidewalls of the dielectric layer are formed to be spaced apart from the sidewalls of the upper electrode, leakage current characteristics between the upper electrode and the lower electrode can be significantly improved. In addition, a capping film is formed between the lower wirings and the interlayer insulating film. The capping layer may prevent diffusion of metal atoms, for example, copper atoms, in the lower interconnections into the interlayer insulating layer. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the characteristics of the interlayer insulating film.

도 1 및 도 2는 엠아이엠 커패시터를 갖는 종래의 반도체소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional semiconductor device having an M capacitor.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예들에 따른 엠아이엠 커패시터들을 갖는 반도체소자들 및 그 제조방법들을 설명하기 위한 단면도들이다.3A through 3F are cross-sectional views illustrating semiconductor devices having MCM capacitors and fabricating methods thereof according to embodiments of the present invention.

Claims (14)

반도체기판 상에 형성된 층간절연막;An interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate; 상기 층간절연막 내에 형성된 하부배선;A lower wiring formed in the interlayer insulating film; 상기 하부배선의 소정영역 상에 차례로 적층된 하부전극 및 유전막 패턴;A lower electrode and a dielectric layer pattern sequentially stacked on a predetermined region of the lower wiring; 상기 유전막 패턴 상에 적층된 상부전극;An upper electrode stacked on the dielectric layer pattern; 상기 상부전극의 측벽들 및 상기 유전막 패턴의 가장자리를 덮는 스페이서; 및A spacer covering sidewalls of the upper electrode and an edge of the dielectric layer pattern; And 상기 스페이서 및 상기 상부전극을 갖는 반도체기판의 전면을 덮는 캐핑막을 포함하는 반도체소자.And a capping layer covering an entire surface of the semiconductor substrate having the spacer and the upper electrode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부배선 및 상기 하부전극 사이에 개재되고 상기 하부배선의 상부면 전체를 덮도록 연장된 완충도전막을 더 포함하는 반도체소자.And a buffer conductive layer interposed between the lower wiring and the lower electrode and extending to cover the entire upper surface of the lower wiring. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부전극 및 상기 캐핑막 사이에 개재된 하드마스크 패턴을 더 포함하되, 상기 스페이서는 상기 상부전극의 측벽들과 아울러서 상기 하드마스크 패턴의 측벽들을 덮는 것을 특징으로 하는 반도체소자.And a hard mask pattern interposed between the upper electrode and the capping layer, wherein the spacer covers sidewalls of the hard mask pattern together with sidewalls of the upper electrode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캐핑막 상에 적층된 금속층간절연막; 및A metal interlayer insulating film stacked on the capping film; And 상기 금속층간절연막 상에 배치되고 상기 상부전극에 전기적으로 접속된 상부배선을 더 포함하는 반도체소자.And an upper wiring disposed on the interlayer insulating film and electrically connected to the upper electrode. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 상부배선은 금속층간절연막 및 상기 캐핑막을 관통하는 복수개의 비아 콘택 플러그들을 통하여 상기 상부전극에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체소자.And the upper wiring is electrically connected to the upper electrode through a plurality of via contact plugs penetrating through the interlayer insulating layer and the capping layer. 반도체기판 상에 층간절연막을 형성하고, An interlayer insulating film is formed on the semiconductor substrate, 상기 층간절연막 내에 다마신 기술을 사용하여 하부배선을 형성하고, Forming a lower wiring in the interlayer insulating film using a damascene technique; 상기 하부배선 및 상기 층간절연막 상에 하부전극막, 유전체막, 상부전극막을 차례로 형성하고, A lower electrode film, a dielectric film, and an upper electrode film are sequentially formed on the lower wiring and the interlayer insulating film; 상기 상부전극막을 패터닝하여 상기 하부배선의 소정영역 상부에 상부전극을 형성하고,Patterning the upper electrode layer to form an upper electrode on a predetermined region of the lower wiring, 상기 상부전극의 측벽들 상에 스페이서를 형성하고,Forming a spacer on sidewalls of the upper electrode, 상기 상부전극 및 상기 스페이서를 식각 마스크들로 사용하여 상기 유전체막 및 상기 하부전극막을 식각하여 하부전극 및 유전체막 패턴을 형성하고,Etching the dielectric film and the lower electrode film using the upper electrode and the spacer as etching masks to form a lower electrode and a dielectric film pattern; 상기 하부전극 및 유전체막 패턴을 갖는 반도체기판의 전면 상에 캐핑막을 형성하는 것을 포함하는 반도체소자의 제조방법.And forming a capping film on the entire surface of the semiconductor substrate having the lower electrode and the dielectric film pattern. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 하부전극막을 형성하기 전에 상기 하부배선 상에 선택적으로 완충도전막을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체소자의 제조방법.And forming a buffer conductive film selectively on the lower wiring before forming the lower electrode film. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 완충도전막은 화학증착(chemical vapor deposition; CVD)법으로 텅스텐을 상기 하부배선 위에 선택적으로 형성하거나, 무전해 도금(Electroless Plating)법으로 CoWP(Cobalt, Tungsten, Phosphorous)를 상기 하부배선 위에 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The buffer conductive film selectively forms tungsten on the lower wiring by chemical vapor deposition (CVD), or CoWP (Cobalt, Tungsten, Phosphorous) on the lower wiring by electroless plating. Forming a semiconductor device, characterized in that formed. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 상부전극 및 상기 캐핑막 사이에 개재된 하드마스크 패턴을 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 스페이서는 상기 상부전극의 측벽들과 아울러서 상기 하드마스크 패턴의 측벽들을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And forming a hard mask pattern interposed between the upper electrode and the capping layer, wherein the spacer is formed to cover sidewalls of the hard mask pattern together with sidewalls of the upper electrode. Manufacturing method. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 캐핑막 상에 금속층간절연막을 형성하고,A metal interlayer insulating film is formed on the capping film; 상기 금속층간절연막 상에 상부배선을 형성하는 것을 더 포함하되,The method may further include forming an upper wiring on the interlayer insulating film. 상기 상부금속배선은 상기 상부전극에 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And the upper metal wiring is electrically connected to the upper electrode. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 상부금속배선은 금속층간절연막 및 상기 캐핑막을 관통하는 복수개의 비아 콘택 플러그들을 통하여 상기 상부전극에 전기적으로 접속되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And the upper metal wiring is electrically connected to the upper electrode through a plurality of via contact plugs penetrating through the interlayer insulating film and the capping film. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 유전체막은 알루미늄 산화막, 하프늄 산화막, 탄탈륨 산화막, 란탄 산화막, 에스티막(ST), 비에스티막(BST), 피지티막(PZT), 에스비티막(SBT), 지르코늄 산화막이나 이들의 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The dielectric film may be formed of an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, a tantalum oxide film, a lanthanum oxide film, an Estee film (ST), a BEST film (BST), a PZT film, an SBT film, a zirconium oxide film, or a nitride film thereof. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 캐핑막은 실리콘 질화막 또는 실리콘 질화막과 알루미늄 산화막의 이중 절연막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And the capping film is formed of a silicon nitride film or a double insulating film of a silicon nitride film and an aluminum oxide film. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 스페이서는 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막, 알루미늄 산화막 또는 알루미늄 산질화막을 사용하여 형성하는 반도체소자의 제조방법.The spacer is formed using a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film or an aluminum oxynitride film.
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