KR100215893B1 - 반도체 소자의 커패시터 제조방법 - Google Patents

반도체 소자의 커패시터 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 간한 것으로 특히, 커패시터의 정전용량을 향상시키도록 한 반도체 소자의 커패시터 제조방법에 관한 것이다.
이와같은 본 발명의 반도체 소자의 커패시터 제조방법은 소자 격리막과 트랜지스터들을 구비한 기판상에 제 1,2 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 절연막상에 제 1 평탄화용 절연막, 질화막, 제 1 도전층, 제 2 평탄화용 절연막을 차례로 형성하는 공정과, 상기 기판의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 평탄화용 절연막, 제 1 도전층, 질화막, 제 1 평탄화용 절연막, 제 2 절연막, 제 1 절연막을 선택적으로 제거하여 노드 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 노드 콘택홀 내부 및 그에 인접한 제 2 평탄화용 절연막상에 제 2 도전층 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제 2 평탄화용 절연막을 제거하고 상기 제 2 도전층 패턴을 포함한 전면에 산화막을 형성하는 공정과, 상기 산학막상의 전면에 일정한 식각량으로 에치백을 실시하여 산화막을 선택적으로 제거하는 공정과, 상기 잔존하는 산화막을 포함한 전면에 제 3 도전층을 형성하는 공정과, 상기 제 3, 제 1 도전층상에 일정한 식각량으로 에치백을 실시하여 선택적으로 제거하고 상기 산화막 및 질화막을 제거하는 공정과, 상기 제 1 도전층, 제 2 도전층 패턴, 제 3 도전층을 포함한 전면에 유전체막과 제 4 도 전층을 형성하는 공정을 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자의 커패시터 제조방법
본 발명은 반도체 소자의 제조방멉에 간한 것으로 특히, 커패시터의 정전용량을 향상시키도록 한 반도체 소자의 커패시터 제조방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 반도체 소자의 커패시터 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1a - 도 1f는 종래의 반도체 소자의 커패시터 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와같이 필드영역과 활성영역으로 정의된 반도체 기판(11)의 필드영역에 필드 산화막(12)을 형성하고, 상기 필드 산화막(12)을 포함한 전면에 게이트 절연막(13) 및 케이트 전극용 폴리 실리콘(도시하지 앉음)을 차례로 형성한다.
그리고 상기 플리 실리콘상에 제 1 감광막(도시하지 않음)을 도포한 후, 사진석판술(Photo lithography) 및 식각공정을 통해 상기 폴리 실리콘층 및 게이트 절연막(13)을 선택적으로 제거하여 상기 반도체 기판(11)의 활성영역에 일정한 간격을 갖는 게이트 전극(14)을 형성한다.
이어, 상기 케이트 전극(14)을 마스크로 이용하여 반도체 기판(11)에 저농도불순물 이온주입에 의한 LDD(Lightly Doped Deposition)영역을 형성한다.
그리고 상기 게이트 전극(14)을 포함한 전면에 측벽 스페이서용 길연막(도시하지 않음)을 증착하고, 에치백(Etch Back) 공정을 실시하여 상기 게이트 전극(14)의 양측면에 측벽 스페이서(15)를 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극(14) 및 측벽 스페이서(15)를 마스크로 상기 반도체기판(11)에 고농도 불순물 이온을 주입하여 상기 LDD 영역과 연결되는 소오스/드레인 불순물 확산영역(16)을 형성한다.
다음에, 상기 게이트 전극(14) 및 측벽 스페이서(15)를 포함한 전면에 제 1절연막(17)을 형성하고, 상기 제 1 절연막(17)상에 제 2 감광막(18)을 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 패터닝한다.
도 1b에 도시된 바와같이 상기 패터닝된 제 2 감광막(18)을 마스크로 상기소오스/드레인 불순물 확산영역(16)의 소정부분이 노출되도록 상기 제 1 절연막(17)을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀(Contact Hole)(19)을 형성하고, 상기 제 2 감광막(18)을 제거한다.
그리고 상기 제 1 콘택홀(19)을 포함한 전면에 비트라인 콘택용 제 1 폴리 실리콘을 형성하고, 제 3 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포한 후, 사진석판술 및 식각공정으로 상기 폴리 실리콘을 선택적으로 제거하여 상기 콘택홀(19)와 그에 인접한 제 1 절연막(17)상에 비트라인 콘택(Bit Line Contact)의 패드(Pad)(20)를 형성한다.
이어, 상기 패드(20)를 포함한 전면에 제 2 절연막(21)을 형성하고, 상기 제 2 절연막(21)상에 제 4 감광막(22)을 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 패터닝한다.
도 1c에 도시된 바와같이 상기 패터닝된 제 4 감광막(22)을 마스크로 상기 제 2 절연막(21)과 제 1 걸연막(17)을 선택적으로 제거하여 상기 소오스/드레인 불순물 확산영역(16)의 표면이 일정부분 노출되도록 제 2 콘택홀(23)을 형성하고, 상기 제 4 감광막(22)을 제거한다.
도 1d에 도시된 바와같이 상기 제 2 콘택홀(23)을 포함한 전면에 커패시터의 하부전극용 제 2 폴리 실리콘(24)을 형성한다. 그리고 상기 제 2 폴리 실리콘(24) 상에 제 3 절연막(25)을 형성하고, 상기 제 3 절연막(25) 상에 제 5 감광막(26)을 도포한 후, 노광 및 현상공장으로 패터닝한다.
도 1e에 도시된 바와같이 상기 패터닝된 제 5 감광막(26)을 마스크로 상기 제 3 절연막(25)을 선택적으로 제거하여 제 3 절연막 패턴(25a)을 형성한다. 이때 상기 제 2 폴리 실리콘(24)도 선택적으로 제거된다.
이어, 상기 제 3 절연막 패턴(25a)을 포함한 전면에 커패시터의 하부전극용 제 3 폴리 실리콘을 형성한 후, 에치백 공정을 실시하여 상기 제 3 절연막 패턴(25a)의 양측면에 제 3 폴리 실리콘 측벽(27)을 형성한다.
도 1f에 도시된 바와같이 습식식각(Wet Etch)으로 상기 제 3 절연막 패턴(25a)을 제거하고, 상기 제 2 폴리 실리콘(24)과 제 3 폴리 실리콘 측벽(27)을 포함한 전면에 유전체막(28)과 커패시터의 상부전극용 제 4 폴리 실리콘(29)을 형성하여 커패시터를 형성한다.
그러나 상기와 같은 종래의 반도체 소자의 커패시터 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 커패시터 전극의 면적이 작아 소자 동작을 위한 충분한 커패시턴스의 확보가 불가능하여 고집적 소자에는 부적합 하며, 커패시턴스를 증가시키기 위해서는 소자의 크기를 크케 해야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 커패시터 하부전극의 면적을 크게하여 충분한 커패시턴스를 확보함으로써 고집적 소자에 적당한 반도체 소자의 커패시터 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a - 도 1f는 종래의 반도체 소자의 커패시터 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 2a - 도 2h는 본 발명의 반도체 소자의 커패시터 제조방법을 나타낸 공정 단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 반도체 기판 32 : 필드 산화막
33 : 게이트 절연막 34 : 게이트 전극
35 : 측벽 스페이서 36 : 소오스/드레인 불순물 확산영역
37 : 제 1 절연막 38 : 제 2 감광막
39 : 콘택홀 40 : 패드
41 : 제 2 절연막 42 : 제 1 평탄화용 절연막
43 : 질화막 44 : 제 1 폴리 실리콘
45 : 제 2 평탄화용 절연막 46 : 제 4 감광막
47 : 노드 콘택홀 48 : 제 2 폴리 실리콘
48a : 제 2 폴리 실리콘 패턴 49 : 제 5 감광막
50 : 산화막 51 : 제 3 폴리 실리콘
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 커패시터 제조 방법은 소자 격리막과 트랜지스터들을 구비한 기판상에 제 1, 2 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 절연막상에 제 1 평탄화용 절연막, 질화막, 제 1 도전층, 제 2 평탄화용 절연막을 차례로 형성하는 공정과, 상기 기판의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 평탄화용 절연막, 제 1 도전층, 질화막, 제 1 평탄화용 절연막, 제 2 절연막, 제 1 절연막을 선택적으로 제거하여 노드 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 노드 콘택홀 내부 및 그에 인접한 제 2 평탄화용 절연막상에 제 2 도전층 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제 2 평탄화용 절연막을 제거하고 상기 제 2 도전층 패턴을 포함한 전면에 산화막을 형성하는 공정과, 상기 산화막상의 전면에 일정한 식각량으로 에치백을 실시하여 산화막을 선택적으로 제거하는 공정과, 상기 잔존하는 산화막을 포함한 전면에 제 3 도전층을 형성하는 공정과, 상기 제 3, 제 1 도전층상에 일정한 식각량으로 에치백을 실시하여 선택적으로 제거하고 상기 산화막 및 질화막을 제거하는 공정과, 상기 제 1 도전층, 제 2 도전층 패턴, 제 3 도전층을 포함한 전면에 유전체막과 제 4 도전층을 형성하는 공정을 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 소자의 커패시터 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a - 도 2h는 본 발명의 반도체 소자의 커패시터 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 2a에 도시된 바와같이 필드영역과 활성영역으로 정의된 반도체 기판(31)의 필드영역에 필드 산화막(32)을 형성하고, 상기 필드 산학막(32)을 포함한 전면에 게이트 절연막(33) 및 게이트 전극용 폴리 실리콘(도시하지 않음)을 차례로 형성한다.
그리고 상기 폴리 실리콘상에 제 1 감광막(도시하지 않음)을 도포한 후, 사진석판술(Photolithography) 및 식각공정을 통해 상기 폴리 실리콘층 및 게이트 절연막(33)을 선택적으로 제거하여 상기 반도체 기판(31)의 활성영역에 일정한 간격을 갖는 케이트 전극(34)을 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극(34)을 마스크로 상기 반도체 기판(31)에 저농도 불순물 이온주입에 의한 LDD(Lightly Doped Deposition)영역을 형성한다.
그리고 상기 케이트 전극(34)을 포함한 전면에 측벽 스페이서용 절연막(도시 하지 않음)을 증착하고, 전면에 에치백(Etch Back) 공정을 실시하여 상기 케이트 전극(34)의 양측면에 측벽 스페이서(35)를 형성한다.
이어, 상기 케이트 전극(34) 및 측벽 스페이서(35)를 마스크로 상기 반도체기판(31)에 고농도 불순물 이온을 주입하여 상기 LDD 영역과 연결되는 소오스/드레인 불순물 확산영역(36)을 형성한다.
다음에, 상기 게이트 전극(34) 및 측벽 스페이서(35)를 포함한 전면에 제 1 절연막(37)을 형성하고, 상기 제 1 절연막(37)상에 제 2 감광막(38)을 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 패터닝한다.
도 2b에 도시된 바와같이 상기 패터닝된 제 2 감광막(38)을 마스크로 상기 소오스/드레인 불순물 확산영역(36)의 표면이 소정부분 노출되도록 상기 제 1 절연막(37)을 선택적으로 제거하여 콘택홀(Contact Hole)(39)을 형성하고, 상기 제 2 감광막(38)을 제거한다.
그리고 상기 콘택홀(39)을 포함한 전면에 비트라인 콘댁용 제 1 폴리 실리콘을 형성하고, 제 3 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포한 후, 사진석판술 및 식각공정으로 상기 폴리 실리콘을 선택적으로 제거하여 상기 콘택홀(39)와 그에 인접한 제 1 절연막(37)상에 비트라인 콘택(Bit Line Contact)의 패드(Pad)(40)를 형성한다.
이어, 상기 패드(40)를 포함한 전면에 제 2 절연막(41) 및 제 1 평탄학용 절연막(42) 그리고 질화막(43)을 차례로 형성하고, 상기 질화막(43)상에 도우프트 제1 폴리 실리콘(44) 및 제 2 평탄화용 절연막(45)을 형성한다.
이때 상기 제 1 평탄화용 절연막(42)은 HLD(High temperature Low Deposition)나 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)로 형성하고, 상기 제 2 평탄화용 절연막(45)은 BPSG, SOG(Spin On Glass), CMP(ChermicaI Mechanical Polishing) 등으로 형성한다.
이어, 상기 제 2 평탄학용 절연막(45)상에 제 4 감광막(46)을 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 패터닝한다.
도 2c에 도시된 바와같이 상기 패터닝된 제 4 감광막(46)을 마스크로 상기소오스/드레인 불순물 확산영역(36)의 표면이 소정부분 노출되도록 상기 제 2 평탄화용 절연막(45), 제 1 폴리 실리콘(44), 질화막(43), 제 1 평탄화용 절연막(42), 제 2 절연막(41), 제 1 절연막(37)을 선택적으로 제거하여 노드 콘택홀(47)을 형성한다.
이어, 상기 제 4 감광막(46)을 제거하고, 상기 노드 콘택홀(47)을 포함한 전면에 도프트 제 2 폴리 실리콘(48)을 형성하고, 상기 제 2 폴리 실리콘(48)상에 제 5 감광막(49)을 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 패터닝한다.
도 2d에 도시된 바와같이 상기 패터닝된 제 5 감광막(49)을 마스크로 상기 제 2 폴리 실리콘(48)을 선택적으로 제거하여 상기 노드 콘택홀(47) 내부와 그에 인접한 제 2 평탄화용 절연막(45)상에 제 2 폴리 실리콘 패턴(48a)을 형성하고, 상기 제 5 감광막(49)을 제거한다.
도 2e에 도시된 바와같이 불소(HF)를 이용한 습식식각으로 상기 제 2 평탄화용 절연막(45)을 완전히 제거하고, 상기 제 2 폴리 실리콘 패턴(48a)를 포함한 전면에 산화막(50)을 형성한다.
도 2f에 도시된 바와같이 전면에 에치백 공정을 실시하여 상기 산화막(50)을 선택적으로 제거한다. 이때 식각량은 상기 산화막(50)의 형성두께 보다 10% 더 되는 두께만큼 식각한다.
그 이유는 커패시터가 형성되는 영역을 제외한 부분에 상기 산화막(50)이 잔류되는 것을 방지하기 위해서이다.
그리고 상기 잔존하는 산화막(50)을 포함한 전면에 제 3 폴리 실리콘(51)을 형성한다.
도 2g에 도시된 바와같이 전면에 에치백 공정을 실시하여 상기 제 3 폴리 실리콘(51) 및 제 1 폴리 실리콘(44)을 선택적으로 제거한다.
여기서 상기 에치백 공정시 식각량은 상기 제 3 폴리 실리콘(51) 및 제 1 폴리 실리콘(44)의 두께를 식각하는 정도 이상이면 된다.
도 2h에 도시된 바와같이 습식식각으로 상기 산화막(50)을 제거하고, 165℃정도의 H3PO4화학용액을 이용하여 상기 질화막(43)을 제거하므로써 상기 제 1 폴리실리콘(44), 제 2 폴리 실리콘 패턴(48a), 제 3 폴리 실리콘(51)으로 이루어진 커패시터의 하부전극을 형성한다.
이후 공정은 도시하지 않았지만 상기 커패시터의 하부전극을 포함한 전면에 유전체막과 커패시터의 상부전극용 도전층을 형성하므로써 커패시터를 형성한다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 반도체 소자의 커패시터 제조방법에 있어서커패시터의 하부전극의 면적을 크게 형성하므로써 커패시터의 용량을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 소자 격리막과 트탠지스터들을 구비한 기판상에 제 1, 2 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 절연막상에 제 1 평탄화용 절연막, 질화막, 제 1 도전층, 제 2 평탄화용 절연막을 차례로 형성하는 공정과, 상기 기판의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 평탄화용 절연막, 제 1 도전층, 질화막, 제 1 평탄화용 절연막, 제 2 절연막, 제 1 절연막을 선택적으로 제거하여 노드 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 노드 콘택홀 내부 및 그에 인접한 제 2 평탄화용 절연막상에 제 2 도전층 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제 2 평탄화용 절연막을 제거하고 상기 제 2 도전층 패턴을 포함한 전면에 산화막을 형성하는 공정과, 상기 산화막상의 전면에 일정한 식각량으로 에치백을 실시하여 산화막을 선택적으로 제거하는 공정과, 상기 잔존하는 산화막을 포함한 전면에 제 3 도전층을 형성하는 공정과, 상기 제 3, 제 1 도전층상에 일정한 식각량으로 에치백을 실시하여 선택적으로 제거하고 상기 산화막 및 질화막을 제거하는 공정과, 상기 제 1 도전층, 제 2 도전층 패턴, 제 3 도전층을 포함한 전면에 유전체막과 제 4 도전층을 형성하는 공정을 포함하여 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1, 2 평탄화용 절연막은 BPSG, HLD, SOG 등의 적어도 어느 하나의 절연막으로 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 산화막을 선택적으로 제거할때 에치백 공정의 식각량은 상기 제 2 산화막의 형성두께 보다 10% 더 되는 두께 만큼 식각하는 식각량으로 함을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 질화막은 뜨거운 인산(165℃, H3PO4)을 사용한 습식식각으로 제거함을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 도전층 및 제 1 도전층을 선랙적으로 제거할때 식각량은 상기 제 3, 제 1 도전층의 두께를 식각하는 정도 이상으로 식각함을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법.
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