KR100189726B1 - Capacitor of semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR100189726B1
KR100189726B1 KR1019960028405A KR19960028405A KR100189726B1 KR 100189726 B1 KR100189726 B1 KR 100189726B1 KR 1019960028405 A KR1019960028405 A KR 1019960028405A KR 19960028405 A KR19960028405 A KR 19960028405A KR 100189726 B1 KR100189726 B1 KR 100189726B1
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Abstract

본 발명은 반도체장치의 커패시터 및 그의 제조방법에 관한 것으로서 상부에 게이트전극이 형성되고 소정 부분에 제2도전형의 불순물이 고농도로 도핑되어 소오스 또는 드레인영역으로 이용되는 확산영역이 형성된 제1도전형의 반도체기판과, 상기 반도체기판 상에 형성되며 상기 확산영역을 노출시키는 접촉구를 갖는 절연막과, 상기 접촉구의 내부에서 상기 확산영역과 접촉되고 상기 접촉구의 외부에서 횡 방향으로 소정 부분 연장되게 형성된 제1전도층과, 상기 제1전도층의 측면에 종 방향으로 연장되며 상기 제1전도층의 하부 표면과 소정 부분 접촉되게 형성된 제2전도층과, 상기 제1 및 제2전도층의 표면에 형성된 유전막과, 상기 유전막의 표면에 형성된 제3전도층을 포함한다. 따라서, 스토리지전극의 하부전극을 이루는 제1다결정실리콘층과 상부전극을 이루는 제2다결정실리콘층 사이의 부착력의 향상에 의해 이후 공정에서 제2다결정실리콘층의 움직임으로 인한 제1다결정실리콘층과 부착이 불량 및 분리를 방지하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitor of a semiconductor device and a method of manufacturing the same. A first conductive type having a gate electrode formed thereon and a diffusion region used as a source or drain region formed by doping a high concentration of impurities of a second conductivity type in a predetermined portion. An insulating film having a semiconductor substrate, a contact hole formed on said semiconductor substrate, said contact hole exposing said diffusion region, and being formed in contact with said diffusion region inside said contact hole and extending a predetermined portion in a lateral direction outside said contact hole. A first conductive layer, a second conductive layer extending in a longitudinal direction on a side surface of the first conductive layer, and formed to be in partial contact with a lower surface of the first conductive layer, and formed on surfaces of the first and second conductive layers And a third conductive layer formed on the surface of the dielectric film. Therefore, the adhesion between the first polycrystalline silicon layer constituting the lower electrode of the storage electrode and the second polycrystalline silicon layer constituting the upper electrode is improved by the adhesion of the first polycrystalline silicon layer due to the movement of the second polycrystalline silicon layer in a subsequent process. This defect and separation can be prevented to improve the reliability of the device.

Description

반도체장치의 커패시터와 그의 제조방법Capacitor of Semiconductor Device and Manufacturing Method Thereof

제1도는 본 발명에 따른 커패시터의 단면도.1 is a cross-sectional view of a capacitor according to the present invention.

제2a도 내지 d도는 본 발명의 제1실시예에 따른 커패시터의 제조공정도.2a to d is a manufacturing process of the capacitor according to the first embodiment of the present invention.

제3a도 내지 d도는 본 발명의 제2실시예에 따른 커패시터의 제조공정도.3a to d is a manufacturing process diagram of a capacitor according to a second embodiment of the present invention.

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

11 : 반도체기판 13 : 확산영역11: semiconductor substrate 13: diffusion region

15 : 절연층 17 : 접촉구15: insulating layer 17: contact hole

19 : 제1다결정실리콘 21 : 패턴층19: first polycrystalline silicon 21: pattern layer

23 : 제2다결정실리콘 25 : 유전막23: second polysilicon 25: dielectric film

27 : 제3다결정실리콘 29 : 희생층27: third polysilicon 29: sacrificial layer

31 : 공간31: space

본 발명은 반도체장치의 커패시터(capacitor) 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 큰 축전 용량(capacitance)과 높은 신뢰성을 갖는 반도체장치의 커패시터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitor of a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a capacitor of a semiconductor device having a large capacitance and high reliability and a method of manufacturing the same.

반도체장치의 고집적화에 따라 셀(cell) 면적이 축소되어도 커패시터가 일정한 축전 용량을 갖도록 축전 밀도를 증가시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 축전 밀도를 증가시키기 위해서는 커패시터를 적층(stacked) 또는 트렌치(trench)의 3차원 구조로 형성하여 유전체의 면적을 증가시키거나, 또는, 산화탄탈늄(Ta2O5)등의 고유전 물질로 유전체를 형성하는 방법이 있다.Many studies have been conducted to increase the storage density so that the capacitor has a constant storage capacity even if the cell area is reduced due to the high integration of the semiconductor device. In order to increase the storage density, the capacitor is formed into a three-dimensional structure of a stacked or trench to increase the area of the dielectric material, or the dielectric material is made of a high dielectric material such as tantalum oxide (Ta 2 O 5 ). There is a way to form.

상기 적층 커패시터는 제조 공정이 용이하고 대략 생산에 적합한 구조로서 축전 용량을 증대시키는 동시에 알파 입자(α particle)에 의한 전하 정보 혼란에 대하여 면역성을 갖는다.The multilayer capacitor is a structure that is easy to manufacture and is approximately suitable for production, increasing the storage capacity and being immune to the disturbance of charge information caused by alpha particles.

종래의 스택 구조를 갖는 커패시터의 제조방법이 본 발명자에 의해 발명된 미국 특허청에 등록된 제5,219,780호(발명의 명칭 : Method for fabricating a semicond uctor memory cell)에 개시되어 있다.A method for manufacturing a capacitor having a conventional stack structure is disclosed in US Patent No. 5,219,780 (Method for fabricating a semicond uctor memory cell), which is registered with the U.S. Patent Office.

상기 종래의 커패시터의 제조방법은 스위칭(switching) 또는 패스(pass) 트랜지스터의 소오스나 드레인전극에 연결되는 하부전극을 이루는 제1다결정실리콘층과 축전 면적을 증가시키기 위하여 원통형으로 설치되는 상부전극을 이루는 제2다결정실리콘층을 감광막 마스크를 이용하지 않고 에치 백(etch back)하여 스토리지전극을 형성한다. 그러므로, 스토리지 전극을 형성시 제1 및 제2다결정실리콘층을 자기 정합(self-alignment)적으로 연결시키므로 공정이 간단해진다.The conventional method of manufacturing a capacitor includes a first polycrystalline silicon layer forming a lower electrode connected to a source or drain electrode of a switching or pass transistor, and an upper electrode installed in a cylindrical shape to increase a storage area. The second polysilicon layer is etched back without using a photoresist mask to form a storage electrode. Therefore, the process is simplified because the first and second polysilicon layers are self-aligned to each other when forming the storage electrode.

그러나, 제2다결정실리콘층이 제1다결정실리콘층의 단면에만 접촉되므로 작은 접촉 면적에 의해 부착력이 저하되어 세정 등의 이 후 공정시 제2다결정실리콘층이 움직이게 되어 제1다결정실리콘과 부착이 불량하게 되거나 분리되는 문제점이 있었다.However, since the second polysilicon layer contacts only the end face of the first polysilicon layer, the adhesion force is reduced by a small contact area, and the second polysilicon layer moves during the subsequent process such as cleaning, so that the adhesion with the first polysilicon layer is poor. There was a problem that was made or separated.

따라서, 본 발명의 목적은 스토리지전극을 이루는 하부전극의 제1다결정실리콘층과 원통형을 이루어져 상부전극을 이루는 제2다결정실리콘층 사이의 접착 면적을 증가시켜 부착력을 향상시킬 수 있는 반도체장치의 커패시터를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to increase the adhesion area between the first polycrystalline silicon layer of the lower electrode constituting the storage electrode and the second polycrystalline silicon layer constituting the cylinder to form the upper electrode, thereby improving the adhesion of the semiconductor device capacitor. In providing.

본 발명의 다른 목적은 이 후 공정시 상부전극을 이루는 제2다결정실리콘층의 움직임에 의해 하부전극의 제1다결정실리콘층과 부착이 불량해지거나 분리되는 것을 방지할 수 있는 반도체장치의 커패시터의 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to manufacture a capacitor of a semiconductor device which can prevent the adhesion of the first polycrystalline silicon layer of the lower electrode and the separation of the lower electrode due to the movement of the second polycrystalline silicon layer constituting the upper electrode in a subsequent process In providing a method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 커패시터는 상부에 게이트전극이 형성되고 소정 부분에 제2도전형의 불순물이 고농도로 도핑되어 소오스 또는 드레인영역으로 이용되는 확산영역이 형성된 제1도전형의 반도체기판과, 상기 반도체기판 상에 형성되며 상기 확산영역을 노출시키는 접촉구를 갖는 절연막과, 상기 접촉구의 내부에서 상기 확산영역과 접촉되고 상기 접촉구의 외부에서 횡 방향으로 소정 부분 연장되게 형성된 제1전도층과, 상기 제1전도층의 측면에 종 방향으로 연장되며 상기 제1전도층의 하부 표면과 소정 부분 접촉되게 형성된 제2전도층과, 상기 제1 및 제2전도층의 표면에 형성된 유전막과, 상기 유전막의 표면에 형성된 제3전도층을 포함한다.In the capacitor of the semiconductor device according to the present invention for achieving the above object, a first conductive electrode having a gate electrode formed thereon and a diffusion region used as a source or drain region formed by doping a high concentration of impurities of a second conductivity type in a predetermined portion thereof. An insulating film having a semiconductor substrate, a contact hole formed on the semiconductor substrate and exposing the diffusion region, and contacting the diffusion region inside the contact hole and extending a predetermined portion in a transverse direction from the outside of the contact hole. A first conductive layer, a second conductive layer extending in a longitudinal direction on a side surface of the first conductive layer, and formed to be in partial contact with a lower surface of the first conductive layer, and on the surfaces of the first and second conductive layers. And a third conductive layer formed on the surface of the dielectric film.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 커패시터의 제조방법은 소정 부분 상에 게이트전극이 형성되고 이 게이트전극 측면 하부에 제2도전형의 확산영역이 형성된 제1도전형의 반도체기판 상에 상기 확산영역을 노출시키는 접촉구를 갖는 절연층을 형성하는 공정과, 상기 접촉구 내부를 포함하여 절연층 상에 제1전도층과 상기 절연층과 식각 선택성을 갖는 패턴층을 순차적으로 증착하고 패터닝하는 공정과, 상기 패턴층을 마스크로 사용하여 상기 제1전도층의 하부가 언더 컷되게 상기 절연층을 소정 두께 식각하는 공정과, 상기 제1전도층 하부의 언더컷된 부분을 채우도록 제1전도층 및 패턴층의 측면에 제2전도층을 형성하는 공정과, 상기 제1 및 제2전도층의 표면에 유전막을 형성하는 공정과, 상기 유전막의표면에 제3전도층을 형성하는 공정을 구비한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to the present invention. Forming an insulating layer having a contact hole exposing the diffusion region thereon, and sequentially depositing a first conductive layer and a pattern layer having an etch selectivity with the insulating layer on the insulating layer including the inside of the contact hole; And etching the insulating layer by a predetermined thickness such that the lower portion of the first conductive layer is undercut by using the pattern layer as a mask, and filling the undercut portion under the first conductive layer. Forming a second conductive layer on side surfaces of the first conductive layer and the pattern layer, forming a dielectric film on the surfaces of the first and second conductive layers, and forming a third conductive layer on the surface of the dielectric film. A comprises a step of forming.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 따른 커패시터의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a capacitor according to the present invention.

상기 본 발명에 따른 커패시터는 N형의 불순물이 고농도로 도핑되어 소오스 또는 드레인영역으로 이용된느 확산영역(13)과 게이트전극(도시되지 않음)이 형성된 P형 반도체기판(11) 상에 상기 확산영역(13)을 노출시키는 접촉구(17)를 갖는 절연층(15)이 형성된다. 상기 절연층(15)은 산화실리콘 등의 절연물질로 형성되며 접촉구(17) 주위의 소정 부분을 제외한 나머지 부분이 1000∼2000Å 정도의 깊이로 식각된다. 그리고, 스토리지전극의 하부전극으로 이용되는 불순물이 도핑된 제1다결정실리콘층(19)이 접촉구(17)의 내부룰 포함하는 절연층(15) 상에 형성된다. 상기에서 제1다결정실리콘층(19)은 접촉구(17)의 내부에서 확산영역(13)과 접촉되며 접촉구(17)의 외부에서 절연층(15)과 접촉되게 횡 방향으로 연장된다. 상기 제1다결정실리콘층(19)은 1000∼1500Å 정도의 두께를 가지며 접촉구(17)의 외부로 연장된 것이 하부 표면의 소정 부분이 노출되도록 절연층(15)이 1000∼2000Å 정도의 깊이로 언더 컷(undercut)되게 형성된다.The capacitor according to the present invention is diffused on a P-type semiconductor substrate 11 having a diffusion region 13 and a gate electrode (not shown) which are heavily doped with N-type impurities and used as a source or drain region. An insulating layer 15 having a contact hole 17 exposing the region 13 is formed. The insulating layer 15 is formed of an insulating material such as silicon oxide, and the remaining portions except for a predetermined portion around the contact hole 17 are etched to a depth of about 1000 to 2000 kPa. In addition, a first polysilicon layer 19 doped with impurities used as a lower electrode of the storage electrode is formed on the insulating layer 15 including the inside of the contact hole 17. The first polysilicon layer 19 is in contact with the diffusion region 13 inside the contact hole 17 and extends in the transverse direction to contact the insulating layer 15 outside the contact hole 17. The first polysilicon layer 19 has a thickness of about 1000 to 1500 kPa, and the insulating layer 15 has a depth of about 1000 to 2000 kPa so that a predetermined portion of the lower surface is exposed to the outside of the contact hole 17. It is formed to be undercut.

그리고, 제1다결정실리콘층(19)의 측면에 스토리지전극의 상부전극으로 이용되는 불순물이 도핑된 제2다결정실리콘층(23)이 하부의 소정부분이 접촉되게 형성된다. 상기 제2다결정실리콘층(23)은 1000∼1500Å 정도의 두께를 가지며 절연층(15)이 언더 컷된 부분을 채워 제1다결정실리콘층(19) 하부의 노출된 부분과 접촉되어 전기적으로 연결되게 형성된다. 상기 제1 및 제2다결정실리콘층(19)(23)은 스토리지전극이 된다.The second polysilicon layer 23 doped with impurities used as the upper electrode of the storage electrode is formed on the side surface of the first polysilicon layer 19 so that a predetermined portion of the lower portion contacts. The second polysilicon layer 23 has a thickness of about 1000 to 15001, and the insulating layer 15 fills the undercut portion to be in contact with the exposed portion under the first polysilicon layer 19 to be electrically connected. do. The first and second polysilicon layers 19 and 23 become storage electrodes.

제1 및 제2다결정실리콘층(19)(23), 즉, 스토리지전극의 표면에 유전막(25)이 형성된다. 유전막(25)은 산화실리콘이나 산화실리콘/질화실리콘/산화실리콘(Oxide/Nitride/Oxide), 또는, 산화탄탈늄(Ta2O5)등의 고유전 물질로 50∼100Å 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 그리고, 상기 유전막(25)의 표면에 플레이트전극으로 이용되는 불순물이 도핑된 제3다결정실리콘층(27)이 1000∼1500Å 정도의 두께로 형성된다.The dielectric film 25 is formed on the first and second polysilicon layers 19 and 23, that is, on the surface of the storage electrode. The dielectric layer 25 is formed of a high dielectric material such as silicon oxide, silicon oxide / silicon nitride / silicon oxide (Oxide / Nitride / Oxide), or tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) to have a thickness of about 50 to 100 kPa. do. A third polysilicon layer 27 doped with an impurity used as a plate electrode on the surface of the dielectric layer 25 is formed to a thickness of about 1000 to 1500 Å.

또한, 본 발명은 언더 컷된 부분이 접촉구(17)까지 연장되어 제1다결정실리콘층(19)은 접촉구(17) 이외에 형성된 것의 하부면이 모두 노출되도록 할 수도 있다. 이러한 경우에는 제2다결정실리콘층(23)이 제1다결정실리콘층(19)의 노출된 하부면의 전체와 접촉되므로 제1다결정실리콘층(19)과 제2다결정실리콘층(23) 사이의 부착력이 더욱 증가된다.In addition, according to the present invention, the undercut portion may extend to the contact hole 17 so that the first polysilicon layer 19 may expose all of the lower surfaces of the first polysilicon layer 19 formed in addition to the contact hole 17. In this case, since the second polysilicon layer 23 is in contact with the entire exposed lower surface of the first polysilicon layer 19, the adhesion force between the first polycrystalline silicon layer 19 and the second polysilicon layer 23 This is further increased.

제2a도 내지 d도는 본 발명의 제1실시예에 따른 커패시터의 제조공정도이다.2a to d is a manufacturing process diagram of a capacitor according to a first embodiment of the present invention.

제2a도를 참조하면, 소정 부분 상에 게이트전극(도시되지 않음)이 형성되고, 이 게이트전극 측면 하부에 N형의 불순물이 고농도로 도핑되어 소오스 또는 드레인영역으로 이용되는 확산영역(13)을 갖는 P형의 반도체기판(11) 상에 산화실리콘 등의 절연물질로 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하, CVD라 칭함) 방법으로 증착하여 절연층(15)을 형성한다. 그리고, 포토리쏘그래피(photolithography) 방법에 의해 확산영역(13)이 노출되도록 절연층(15)의 소정 부분을 제거하여 접촉구(17)를 형성한다.Referring to FIG. 2A, a gate electrode (not shown) is formed on a predetermined portion, and a diffusion region 13 used as a source or drain region is doped with N-type impurities at a high concentration under the gate electrode side. The insulating layer 15 is formed on the P-type semiconductor substrate 11 having an insulating material such as silicon oxide by chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD). Then, the contact hole 17 is formed by removing a predetermined portion of the insulating layer 15 so that the diffusion region 13 is exposed by photolithography.

제2b도를 참조하면, 접촉구(17)의 내부 표면을 포함하여 절연층(15)상에 불순물이 도핑된 제1다결정실리콘층(19)을 저압화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition : 이하, LPCVD라 칭함) 방법으로 1000∼1500Å 정도의 두께로 증착한다. 그리고, 제1다결정실리콘층(19)상에 절연막(15)을 이루는 산화실리콘에 대해 식각 선택성을 갖는 질화실리콘이나, PSG(Phosphour Silicate Glass) 또는 BPSG(Boro-Phophour Silicate Glass) 등과 같은 불순물이 도우핑된 산화물을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하, CVD라 칭함) 방법으로 3000∼5000Å 정도의 두께로 증착하여 패턴층(21)을 형성한다. 그리고, 패턴층(21)과 제1다결정실리콘층(19)을 포토리쏘그래피 방법으로 순차적으로 패터닝하여 스토리지전극의 하부전극을 한정한다. 그 다음, 패턴층(21)과 제1다결정실리콘층(19)을 마스크로 사용하여 불산(HF)을 포함하는 식각 용액으로 습식 식각하거나 화학적 건식 식각 방법으로 절연막(15)을 1000∼2000Å 정도 두께 식각한다. 이 때, 제1다결정실리콘층(19)의 하부에 1000∼2000Å 정도의 깊이로 언더 컷된다.Referring to FIG. 2B, a low pressure chemical vapor deposition of the first polycrystalline silicon layer 19 doped with impurities on the insulating layer 15 including the inner surface of the contact hole 17 is described below. And LPCVD) to deposit a thickness of about 1000 to 1500 mW. On the first polysilicon layer 19, impurities such as silicon nitride having an etch selectivity with respect to the silicon oxide forming the insulating film 15, phosphosilicate glass (PSG), or boro-phosphosilicate glass (BPSG), etc. The dope oxide is deposited to a thickness of about 3000 to 5000 kPa by chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD) to form a pattern layer 21. The pattern layer 21 and the first polysilicon layer 19 are sequentially patterned by photolithography to define the lower electrode of the storage electrode. Next, using the pattern layer 21 and the first polysilicon layer 19 as a mask, the insulating film 15 is about 1000 to 2000Å thick by wet etching with an etching solution containing hydrofluoric acid (HF) or by a chemical dry etching method. Etch it. At this time, the bottom portion of the first polysilicon layer 19 is undercut to a depth of about 1000 to 2000 micrometers.

제2c도를 참조하면, 상술한 구조의 전 표면에 LPCVD 방법으로 불순물이 도핑된 제2다결정실리콘층(23)을 1000∼1500Å 정도의 두께로 형성한다. 이 때, 제2다결정실리콘층(23)은 제1다결정실리콘층(19) 하부의 언더 컷된 부분이 매립되어 노출된 부분과 접촉된다. 그리고, 제2다결정실리콘층(23)을 절연층(15)과 패턴층(21)이 노출되도록 반응성이온식각등의 방법으로 에치백(etchback)한다. 그러므로, 제2다결정실리콘층(23)은 제1다결정실리콘층(19) 및 패턴층(21)의 측면과 언더 컷된 부분에제1다결정실리콘층(19)의 하부 표면에만 남게되며, 이는 스토리지전극의 상부전극이 된다. 상기에서 제1 및 제2다결정실리콘층(19)(23)은 스토리지 전극이 된다.Referring to FIG. 2C, the second polycrystalline silicon layer 23 doped with impurities by the LPCVD method is formed on the entire surface of the above-described structure to a thickness of about 1000 to 1500 mW. At this time, the second polysilicon layer 23 is in contact with the exposed portion of the undercut portion of the lower portion of the first polysilicon layer 19 is buried. The second polysilicon layer 23 is etched back using a method such as reactive ion etching to expose the insulating layer 15 and the pattern layer 21. Therefore, the second polysilicon layer 23 remains only on the lower surface of the first polysilicon layer 19 on the side and undercut portions of the first polysilicon layer 19 and the pattern layer 21, which is a storage electrode. Becomes the upper electrode of. In the above, the first and second polysilicon layers 19 and 23 become storage electrodes.

제2d도를 참조하면, 상기 패턴층(21)을 선택적으로 식각하여 제거한다. 그리고, 제1 및 제2다결정실리콘층(19)(23), 즉, 스토리지전극의 표면에 유전막(25)을 형성한다. 상기 유전막(25)은 산화실리콘이나 산화실리콘/질화실리콘/산화실리콘(Oxide/Nitride/Oxide), 또는, 산화탄탈늄(Ta2O5)등의 고유전 물질로 50∼100Å 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 그리고, 상기 유전막(25)이 표면에 LPCVD 방법에 의해 플레이트전극으로 이용되는 불순물이 도핑된 제3 다결정 실리 콘층(27)을 1000∼1500Å 정도의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 2D, the pattern layer 21 is selectively etched and removed. The dielectric film 25 is formed on the first and second polysilicon layers 19 and 23, that is, on the surface of the storage electrode. The dielectric layer 25 is made of a high dielectric material such as silicon oxide, silicon oxide / silicon nitride / silicon oxide (Oxide / Nitride / Oxide), or tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) so as to have a thickness of about 50 to 100Å. Is formed. Then, the third polycrystalline silicon layer 27 doped with impurities used as the plate electrode on the surface of the dielectric film 25 by the LPCVD method is formed to a thickness of about 1000 to 1500 Å.

제3a도 내지 d도는 본 발명의 제2실시예에 따른 커패시터의 제조공정도이다.3A to 3D are manufacturing process diagrams of a capacitor according to a second embodiment of the present invention.

제3a도를 참조하면, 소정 부분 상에 게이트전극(도시되지 않음)이 형성되고, 이 게이트전극 측면 하부에 N형의 불순물이 고농도로 도핑되어 소오스 또는 드레인영역으로 이용되는 확산영역(13)을 갖는 P형의 반도체기판(11)상에 산화실리콘 등의 절연물질을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하, CVD라 칭함) 방법으로 증착하여 절연층(15)을 형성한다. 그리고, 상기 절연층(15)상에 절연층(15)을 이루는 산화실리콘과 식각 선택비가 다른 질화실리콘을 CVD 방법으로 1000∼1500Å 정도의 두께로 증착하여 희생층(29)을 형성한다. 그 다음, 포토리쏘그래피(photolithography) 방법에 의해 확산영역(13)이 노출되도록 희생층(29) 및 절연층(15)의 소정 부분을 연속으로 제거하여 접촉구(17)를 형성한다.Referring to FIG. 3A, a gate electrode (not shown) is formed on a predetermined portion, and a diffusion region 13 used as a source or drain region is doped with N-type impurities at a high concentration under the gate electrode side. An insulating material, such as silicon oxide, is deposited on the P-type semiconductor substrate 11 with a chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD) method to form an insulating layer 15. The sacrificial layer 29 is formed on the insulating layer 15 by depositing silicon nitride having a different etching selectivity from silicon oxide constituting the insulating layer 15 to a thickness of about 1000 to 1500 mW by the CVD method. Then, the contact hole 17 is formed by successively removing a predetermined portion of the sacrificial layer 29 and the insulating layer 15 so that the diffusion region 13 is exposed by photolithography.

제3b도를 참조하면, 접촉구(17)의 내부 표면을 포함하여 희생층(29) 상에 불순물이 도핑된 제1다결정실리콘층(19)을 LPCVD 방법으로 1000∼1500Å 정도의 두께로 증착한다. 그리고, 제1다결정실콘층(19)상에 절연막(15)을 이루는 산화실리콘 및 희생층(29)을 이루는 질화실리콘에 대해 식각 선택성을 갖는 PSG(Phosphour Silicate Glass) 또는 BPSG(Boro-Phosphour Silicate Glass) 등과 같은 불순물이 도우핑된 산화물을 CVD 방법으로 3000∼5000Å 정도의 두께로 증착하여 패턴층(21)을 형성한다. 그리고, 패턴층(21)과 제1다결정실리콘층(19)을 포토리쏘그래피 방법으로 순차적으로 패터닝하여 스토리지전극의 하부전극을 한정한다. 그 다음, 희생층(29)을 인산(H3PO4)를 포함하는 식각 용액으로 습식 식각하거나 화학적 건식 식각 방법으로 식각하여 제거하여 제1다결정실리콘층(19) 하부에 접촉구(17) 까지 연장하는 공간(31)을 형성한다. 이 때, 절연층(15) 및 패턴층(21)은 희생층(29)과 식각 선택비가 다르므로 제거되지 않는다.Referring to FIG. 3B, the first polycrystalline silicon layer 19 doped with impurities on the sacrificial layer 29 including the inner surface of the contact hole 17 is deposited to have a thickness of about 1000 to 1500 kPa by the LPCVD method. . In addition, PSG (Bhosphour Silicate Glass) or BPSG (Boro-Phosphour Silicate Glass) having an etch selectivity with respect to the silicon oxide forming the insulating film 15 and the silicon nitride forming the sacrificial layer 29 on the first polycrystalline silicon layer 19. An oxide doped with an impurity such as) is deposited by a CVD method to a thickness of about 3000 to 5000 Å to form the pattern layer 21. The pattern layer 21 and the first polysilicon layer 19 are sequentially patterned by photolithography to define the lower electrode of the storage electrode. Next, the sacrificial layer 29 is removed by wet etching using a etching solution containing phosphoric acid (H 3 PO 4 ) or by etching by chemical dry etching to the contact hole 17 below the first polycrystalline silicon layer 19. An extending space 31 is formed. In this case, the insulating layer 15 and the pattern layer 21 are not removed because the etching selectivity is different from that of the sacrificial layer 29.

제3c도를 참조하면, 상술한 구조의 전 표면에 LPCVD 방법으로 불순물이 도핑된 제2다결정실리콘층(23)을 1000∼1500Å 정도의 두께로 형성한다. 이 때, 제2다결정실리콘층(23)은 공간(31)을 채워 제1다결정실리콘층(19) 하부 표면과 접촉하므로 부착력이 증가된다. 그리고, 제2다결정실리콘층(23)을 절연층(15)과 패턴층(21)이 노출되도록 반응성이온식각등의 방법으로 에치백(etchback)한다. 그러므로, 제2다결정실리콘층(23)은 제1다결정실리콘층(19) 및 패턴층(21)의 측면과 언더 컷된 부분에 제1다결정실리콘층(19)의 하부 표면에만 남게되며, 이는 스토리지전극의 상부전극이 된다. 상기에서 제1 및 제2다결정실리콘층(19)(23)은 스토리지 전극이 된다.Referring to FIG. 3C, the second polycrystalline silicon layer 23 doped with impurities by the LPCVD method is formed on the entire surface of the above-described structure to a thickness of about 1000 to 1500 mW. At this time, the second polysilicon layer 23 fills the space 31 and contacts the lower surface of the first polysilicon layer 19, thereby increasing adhesion. The second polysilicon layer 23 is etched back using a method such as reactive ion etching to expose the insulating layer 15 and the pattern layer 21. Therefore, the second polysilicon layer 23 remains only on the lower surface of the first polysilicon layer 19 on the side and undercut portions of the first polysilicon layer 19 and the pattern layer 21, which is a storage electrode. Becomes the upper electrode of. In the above, the first and second polysilicon layers 19 and 23 become storage electrodes.

제3d도를 참조하면, 상기 패턴층(21)을 선택적으로 식각하여 제거한다. 그리고, 제1 및 제2다결정실리콘층(19)(23)은, 즉, 스토리지전극의 표면에 유전막(25)을 형성한다. 상기 유전막(25)은 산화실리콘이나 산화실리콘/질화실리콘/산화실리콘(Oxide/Nitride/Oxide), 또는, 산화탄탈늄(Ta2O5) 등의 고유전 물질로 50∼100Å 정도의 두께로 갖도록 형성된다. 그리고, 상기 유전막(25)의 표면에 LPCVD 방법에 의해 플레이트전극으로 이용되는 불순물이 도핑된 제3다결정실리콘층(27)을 1000∼1500Å 정도의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 3D, the pattern layer 21 is selectively etched and removed. The first and second polysilicon layers 19 and 23 form the dielectric film 25 on the surface of the storage electrode. The dielectric layer 25 is made of a high dielectric material such as silicon oxide, silicon oxide / silicon nitride / silicon oxide (Oxide / Nitride / Oxide), or tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) to have a thickness of about 50 to 100Å. Is formed. A third polysilicon layer 27 doped with impurities used as a plate electrode by the LPCVD method is formed on the surface of the dielectric film 25 to a thickness of about 1000 to 1500 Å.

상술한 바와 같이 본 발명은 트랜지스터의 소오스 또는 드레인영역으로 이용되는 확산영역에 연결되는 커패시터의 스토리지전극의 하부전극을 이루는 제1다결정실리콘층의 하부를 언더 컷 또는 공간을 형성하여 노출시키고 상부전극을 이루는 제2다결정실리콘층을 언더 컷 또는 공간을 채우도록 형성하므로 제1다결정실리콘층과 제2다결정실리콘층의 접촉 면적을 증가시켜 부착력을 향상시킨다.As described above, the present invention exposes the lower portion of the first polycrystalline silicon layer forming the lower electrode of the storage electrode of the capacitor connected to the diffusion region used as the source or drain region of the transistor by forming an undercut or a space, Since the second polysilicon layer is formed to undercut or fill the space, the contact area between the first polysilicon layer and the second polysilicon layer is increased to improve adhesion.

따라서, 본 발명은 스토리지전극의 하부전극을 이루는 제1다결정실리콘층과 상부전극을 이루는 제2다결정실리콘층 사이의 부착력의 향상에 의해 이후 공정에서 제2다결정실리콘층의 움직임으로 인한 제1다결정실리콘층과 부착이 불량 및 분리를 방지하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention provides a method of improving adhesion between the first polycrystalline silicon layer forming the lower electrode of the storage electrode and the second polycrystalline silicon layer forming the upper electrode, thereby increasing the first polycrystalline silicon due to the movement of the second polycrystalline silicon layer in a subsequent process. The layer and adhesion can be prevented from defects and separation to improve the reliability of the device.

Claims (12)

상부에 게이트전극이 형성되고 소정 부분에 제2도전형의 불순물이 고농도로 도핑되어 소오스 또는 드레인영역으로 이용되는 확산영역이 형성된 제1도전형의 반도체기판과, 상기 반도체기판 상에 형성되며 상기 확산영역을 노출시키는 접촉구를 갖는 절연막과, 상기 접촉구의 내부에서 상기 확산영역과 접촉되고 상기 접촉구의 외부에서 횡 방향으로 소정 부분 연장되게 형성된 제1전도층과, 상기 제1전도층의 측면에 종 방향으로 연장되며 상기 제1전도층의 하부 표면과 소정 부분 접촉되게 형성된 제2전도층과, 상기 제1 및 제2전도층의 표면에 형성된 유전막과, 상기 유전막의 표면에 형성된 제3전도층을 구비하는 반도체장치의 커패시터.A first conductive semiconductor substrate having a gate electrode formed thereon and a diffusion region used as a source or a drain region formed by doping a high concentration of impurities of a second conductivity type in a predetermined portion, and formed on the semiconductor substrate; An insulating film having a contact hole exposing a region, a first conductive layer formed to be in contact with the diffusion region inside the contact hole and to extend a predetermined portion in a transverse direction from the outside of the contact hole, and to a side surface of the first conductive layer. The second conductive layer extending in the direction and formed to be in contact with the lower surface of the first conductive layer at a predetermined portion, the dielectric film formed on the surfaces of the first and second conductive layers, and the third conductive layer formed on the surface of the dielectric film. A capacitor of a semiconductor device provided. 제1항에 있어서, 상기 절연층은 상기 접촉구의 외부로 연장하는 상기 제1전도층의 끝단의 소정 부분과 접촉되지 않도록 언더 컷되게 등방성으로 식각된 반도체장치의 커패시터.The capacitor of claim 1, wherein the insulating layer is isotropically etched undercut so that the insulating layer does not come into contact with a predetermined portion of the end of the first conductive layer extending outside the contact hole. 제2항에 있어서, 상기 절연층이 1000∼2000Å의 깊이로 언더 컷된 반도체장치의 커패시터.3. The capacitor of claim 2, wherein the insulating layer is undercut to a depth of 1000 to 2000 microseconds. 제1항에 있어서, 상기 절연층의 상부 표면이 상기 제1전도층의 상기 접촉구의 외부로 연장하는 부분과 접촉되지 않는 반도체장치의 커패시터.The capacitor of claim 1, wherein the upper surface of the insulating layer is not in contact with a portion extending outward of the contact hole of the first conductive layer. 소정 부분 상에 게이트전극이 형성되고 이 게이트전극 측면 하부에 제2도전형의 확산영역이 형성된 제1도전형이 반도체기판 상에 상기 확산영역을 노출시키는 접촉구를 갖는 절연층을 형성하는 공정과, 상기 접촉구 내부를 포함하여 절연층 상에 제1전도층과 상기 절연층과 식각 선택성을 갖는 패턴층을 순차적으로 증착하고 패터닝하는 공정과, 상기 패턴층을 마스크로 사용하여 상기 제1전도층의 하부가 언더컷되게 상기 절연층을 소정 두께 식각하는 공정과, 상기 제1전도층 하부의 언더 컷된 부분을 채우도록 제1전도층 및 패턴층의 측면에 제2전도층을 형성하는 공정과, 상기 제1 및 제2전도층의 표면에 유전막을 형성하는 공정과, 상기 유전막의 표면에 제3전도층을 형성하는 공정을 구비하는 반도체장치의 커패시터의 제조방법.Forming a insulating layer having a contact hole exposing the diffusion region on a semiconductor substrate, wherein the first conductivity type having a gate electrode formed on a predetermined portion and having a diffusion region of a second conductivity type formed under the side of the gate electrode; And sequentially depositing and patterning a first conductive layer and a pattern layer having an etch selectivity with the insulating layer, including an inside of the contact hole, and using the pattern layer as a mask. Etching the insulating layer by a predetermined thickness such that a lower portion of the undercut is undercut, forming a second conductive layer on side surfaces of the first conductive layer and the pattern layer to fill the undercut portion under the first conductive layer, and And forming a dielectric film on the surfaces of the first and second conductive layers, and forming a third conductive layer on the surface of the dielectric film. 제5항에 있어서, 상기 패턴층을 질화실리콘, PSG(Phosphour Silicate Glass) 또는 BPSG(Boro-Phosphour Silicate Glass)로 형성하는 반도체장치의 커패시터의 제조방법.The method of claim 5, wherein the pattern layer is formed of silicon nitride, phosphorus silicate glass (PSG), or boro-phosphosilicate glass (BPSG). 제5항에 있어서, 상기 절연층을 등방성으로 식각하는 반도체장치의 커패시터의 제조방법.The method of claim 5, wherein the insulating layer is etched isotropically. 제7항에 있어서, 상기 절연층을 1000∼2000Å의 두께 식각하는 반도체장치의 커패시터의 제조방법.The method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to claim 7, wherein the insulating layer is etched in a thickness of 1000 to 2000 microns. 소정 부분 상에 게이트전극이 형성되고 이 게이트전극 측면 하부에 제2도전형의 확산영역이 형성된 제1도전형의 반도체기판 상에 상기 확산영역을 노출시키는 접촉구를 갖는 절연층과 희생층을 형성하는 공정과, 상기 접촉구 내부를 포함하여 희생층 상에 제1도전층과 상기 절연층과 식각 선택성을 갖는 패턴층을 순차적으로 증착하고 패터닝하는 공정과, 상기 희생층을 제거하여 상기 제1전도층의 하부 표면을 노출시키는 공간을 형성하는 공정과, 상기 제1도전층 하부의 공간을 채우도록 제1전도층 및 패턴층의 측면에 제2전도층을 형성하는 공정과, 상기 제1 및 제2전도층의 표면에 유전막을 형성하는 공정과, 상기 유전막의 표면에 제3전도층을 형성하는 공정을 구비하는 반도체장치의 커패시터의 제조방법.An insulating layer and a sacrificial layer having a contact hole for exposing the diffusion region are formed on the first conductive semiconductor substrate having a gate electrode formed on a predetermined portion and a diffusion region of the second conductivity type formed under the side of the gate electrode. And sequentially depositing and patterning a first conductive layer and a pattern layer having an etch selectivity with the insulating layer, including the inside of the contact hole, and removing the sacrificial layer. Forming a space exposing the lower surface of the layer, forming a second conductive layer on side surfaces of the first conductive layer and the pattern layer to fill the space under the first conductive layer, and the first and second 2. A method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device, comprising: forming a dielectric film on the surface of the conductive layer; and forming a third conductive layer on the surface of the dielectric film. 제9항에 있어서, 상기 희생층을 질화실리콘으로 형성하는 반도체장치의 커패시터의 제조방법.10. The method of claim 9, wherein the sacrificial layer is formed of silicon nitride. 제10항에 있어서, 상기 희생층을 1000∼1500Å의 두께로 형성하는 반도체장치의 커패시터의 제조방법.The method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to claim 10, wherein the sacrificial layer is formed to a thickness of 1000 to 1500 Å. 제9항에 있어서, 상기 패턴층을 PSG(Phosphour Silicate Glass) 또는 BPSG(Boro- Phosphour Silicate Glass)로 형성하는 반도체장치의 커패시터의 제조방법.The method of claim 9, wherein the pattern layer is formed of PSG (Phosphour Silicate Glass) or BPSG (Boro-Phosphour Silicate Glass).
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