KR100223893B1 - The manufacturing method of semiconductor memory device - Google Patents

The manufacturing method of semiconductor memory device Download PDF

Info

Publication number
KR100223893B1
KR100223893B1 KR1019960061440A KR19960061440A KR100223893B1 KR 100223893 B1 KR100223893 B1 KR 100223893B1 KR 1019960061440 A KR1019960061440 A KR 1019960061440A KR 19960061440 A KR19960061440 A KR 19960061440A KR 100223893 B1 KR100223893 B1 KR 100223893B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
forming
tasin
memory device
lower electrode
Prior art date
Application number
KR1019960061440A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR19980043549A (en
Inventor
이창재
김준기
Original Assignee
구본준
엘지반도체주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 구본준, 엘지반도체주식회사 filed Critical 구본준
Priority to KR1019960061440A priority Critical patent/KR100223893B1/en
Publication of KR19980043549A publication Critical patent/KR19980043549A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100223893B1 publication Critical patent/KR100223893B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/033Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
    • H10B12/0335Making a connection between the transistor and the capacitor, e.g. plug
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/48Data lines or contacts therefor
    • H10B12/482Bit lines

Abstract

본 발명은 반도체 메모리소자에 관한 것으로 특히 커패시터 하부전극과 폴리실리콘간의 확산방지 및 베리어메탈층의 면저항을 줄이기에 적당한 반도체 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor memory device suitable for preventing diffusion between a capacitor lower electrode and polysilicon and reducing sheet resistance of the barrier metal layer.

본 발명에 따른 반도체 메모리소자의 제조방법은 반도체기판상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 선택적으로 패터닝하여 노드 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 노드 콘택홀내에 반도체층 플러그를 형성하는 단계; 상기 반도체층 상층 및 상기 절연막 전면에 TaSiN층 및 하층전극을 차례로 형성하는 단계; 상기 하층전극 및 상기 TaSiN층을 커패시터영역에만 남도록 패터닝하는 단계; 상기 TaSiN층 및 상기 하층전극 표면에 고유전막을 형성하는 단계; 상기 고유전막 전면에 상층전극을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention includes forming an insulating film on a semiconductor substrate; Selectively patterning the insulating layer to form a node contact hole; Forming a semiconductor layer plug in the node contact hole; Sequentially forming a TaSiN layer and a lower electrode on the upper layer of the semiconductor layer and the entire insulating layer; Patterning the lower electrode and the TaSiN layer so that only the capacitor region remains; Forming a high dielectric film on surfaces of the TaSiN layer and the lower electrode; And forming an upper electrode on the entire high dielectric layer.

Description

반도체 메모리소자의 제조방법Manufacturing Method of Semiconductor Memory Device

본 발명은 반도체 메모리소자에 관한 것으로 특히 커패시터 하부전극과 폴리실리콘간의 확산방지 및 베리어메탈층의 면저항을 줄이기에 적당한 반도체 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor memory device suitable for preventing diffusion between a capacitor lower electrode and polysilicon and reducing sheet resistance of the barrier metal layer.

일반적으로 커패시터는 소자의 집적도가 증가함에 따라 그 면적이 작아지면서 이로 인한 커패시턴스(capacitance)의 감소를 보상하기 위해 점차로 유전막의 두께를 줄여왔다. 그러나, 유전막의 두께감소에 따라 터널링(tunneling)에 의한 누설전류(leakage current)가 증가하게 되고 이러한 누설전류와 유전막 두께의 극박화때문에 점차로 커패시터의 신뢰성이 저하되는 문제가 발생하게 되었다.In general, capacitors have been gradually reducing the thickness of the dielectric film to compensate for the reduction in capacitance as the area of the device increases as the device density increases. However, as the thickness of the dielectric film decreases, leakage current due to tunneling increases, and the reliability of the capacitor gradually decreases due to the leakage current and the thinning of the dielectric film thickness.

이러한 유전막의 극박화를 피하는 방법으로 저장전극(storage node)에 매우 복잡한 표면굴곡을 형성하여 커패시터의 유효면적을 증가시키는 방법이 널리 사용되고 있다. 그리고 이와 함께 커패시터의 유전막으로 유전율(dielectric constant)이 높은 질화막/산화막의 적층구조나 산화막/질화막/산화막의 적층구조를 사용하여 박막화 추세에 맞추었으나 이러한 방법은 심한 단차(step coverage)를 주어 사진묘화 공정을 어렵게 하고, 공정단가가 상승하는 등의 문제로 인해 256MB 디램(DRAM)급 이상의 고집적 소자에서는 사용하기 어려울 것으로 예측하고 있다. 그에 따라 커패시터의 커패시턴스를 획기적으로 향상시키면서 표면 굴곡을 줄이는 방법으로 고유전율(high dielectric constant)을 갖는 물질을 커패시터의 유전막으로 사용하는 방법이 제시되었으며 이에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다.As a method of avoiding the thinning of the dielectric film, a method of increasing the effective area of a capacitor by forming a very complex surface bending at a storage node is widely used. In addition, the thin film is fabricated using a nitride / oxide layer or oxide / nitride / oxide layer having a high dielectric constant as the dielectric film of the capacitor. It is expected to be difficult to use in high-integration devices of 256MB DRAM or more due to problems such as difficult process and higher process cost. Accordingly, a method of using a material having a high dielectric constant as the dielectric film of a capacitor has been proposed as a method of dramatically improving the capacitance of the capacitor and reducing the surface curvature.

커패시터용 고유전율 물질로 가장 많이 연구된 물질은 Ta2O5이며, 이 물질은 박막화, 특성개선 및 집적화 등에 많은 성과가 있었으나 실질적인 유전율은 그리 높지 않아 향후 점차 고집적화되어가는 추세를 고려할때 그 사용범위가 넓지 않을 것으로 예측되어 최근들어 페로브스카이트(perovskite)형 산화물에 대한 관심이 높아지고 있으며 특히, 반도체 장치에 사용될 고유전막으로써 집중적인 연구의 대상이 되고 있다.Ta 2 O 5 is the most studied material for high dielectric constant for capacitors. This material has many achievements in thinning, improving characteristics, and integration, but its practical dielectric constant is not so high. Recently, interest in perovskite-type oxides is increasing, and in particular, it is the subject of intensive research as a high dielectric film to be used in semiconductor devices.

이러한 고유전막 물질로는 PZT[(Pb(Zr,Ti)O3], PLZT[(Pb,La)(Zr,Ti)O3], BST[((Ba,Sr)TiO3], BaTiO3, SrTiO3등이 있다. 그러나 이러한 물질은 그 증착온도가 600∼700℃의 고온에서 녹고 실리콘 또는 폴리실리콘 등과 쉽게 반응하며 이들 물질의 커패시터 고유전막 형성과정에서 강한 산화성 분위기에 표면이 노출되면서 그에 따른 스토리지 노드의 산화 등으로 인해 전극의 재료 및 구조 등 실질적인 집적공정을 진행하면서 발생하는 문제점을 해결하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.Such high-k dielectric materials include PZT [(Pb (Zr, Ti) O 3 ], PLZT [(Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ], BST [((Ba, Sr) TiO 3 ], BaTiO 3 , SrTiO 3 etc. However, these materials melt at high temperatures of 600-700 ° C. and react easily with silicon or polysilicon, and the surface is exposed to a strong oxidizing atmosphere during the formation of capacitor high-k dielectric films. Many studies have been conducted to solve the problems caused by the actual integration process such as the electrode material and structure due to the oxidation of the node.

그리고, 스토리지 노드와 같은 하부전극을 형성하는 물질로는 산화가 잘되지 않아 누설전류의 발생을 가장 억제하는 물질로 알려진 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), RuO2및 IrO2등을 사용하고 있다.In addition, platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), RuO 2 and IrO 2 are known as materials that form a lower electrode such as a storage node, and are known as materials that do not oxidize well to suppress leakage current. Etc. are used.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 종래 반도체 메모리소자의 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a conventional semiconductor memory device will be described with reference to the accompanying drawings.

도1a 내지 도1g는 종래 반도체 메모리소자의 제조공정 단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views of a manufacturing process of a conventional semiconductor memory device.

먼저, 도1a에 나타낸 바와 같이 통상의 공정을 사용하여 반도체기판(1)에 필드산화막(2) 및 게이트전극(3)을 형성한후 게이트전극(3)의 양측 반도체기판(1)에 소오스/드레인영역으로 사용할 고농도 불순물영역(4)을 형성한다. 이때, 미설명 부호 5는 게이트전극(3)을 절연시키기위한 게이트 절연막이다.First, as shown in FIG. 1A, the field oxide film 2 and the gate electrode 3 are formed on the semiconductor substrate 1 using a conventional process, and then the source / side of the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode 3 is formed. A high concentration impurity region 4 to be used as the drain region is formed. At this time, reference numeral 5 denotes a gate insulating film for insulating the gate electrode 3.

도1b에 나타낸 바와 같이 상기 게이트전극(3)을 포함한 기판전면에 평탄성이 좋은 물질을 사용하여 제 1 산화막(6)을 증착한다. 그다음, 상기 게이트전극(3)일측 고농도 불순물영역(4a)이 노출되도록 상기 제 1 산화막(6)을 선택적으로 패터닝(포토리소그래피공정 + 식각공정)하여 비트라인 콘택홀(7)을 형성한다.As shown in Fig. 1B, the first oxide film 6 is deposited on the front surface of the substrate including the gate electrode 3 by using a material having good flatness. Thereafter, the first oxide layer 6 is selectively patterned (photolithography process + etching process) so as to expose the high concentration impurity region 4a on one side of the gate electrode 3 to form a bit line contact hole 7.

도1c에 나타낸 바와 같이 상기 비트라인 콘택홀(7) 및 제 1 산화막(6)전면에 폴리실리콘층을 형성한후 선택적으로 패터닝하여 비트라인(8)을 형성한다. 그 다음, 상기 비트라인(8)을 포함한 제 1 산화막(6)전면에 제 2 산화막(9)을 형성한다.As shown in FIG. 1C, a polysilicon layer is formed on the entire surface of the bit line contact hole 7 and the first oxide film 6, and then selectively patterned to form a bit line 8. Next, a second oxide film 9 is formed on the entire surface of the first oxide film 6 including the bit line 8.

도1d에 나타낸 바와 같이 상기 게이트전극(3)타측의 고농도 불순물영역(4b)이 노출되도록 상기 제 1, 제 2 산화막(6)(9)을 선택적으로 패터닝하여 노드 콘택홀(10)을 형성한다. 그다음, 상기 노드 콘택홀(10)내에 폴리실리콘을 이용하여 폴리실리콘 플러그(11)를 형성한다.As shown in FIG. 1D, the first and second oxide films 6 and 9 are selectively patterned to form the node contact hole 10 so that the high concentration impurity region 4b on the other side of the gate electrode 3 is exposed. . Then, the polysilicon plug 11 is formed using polysilicon in the node contact hole 10.

도1e에 나타낸 바와 같이 상기 폴리실리콘 플러그(11)를 포함한 제 2 산화막(9)전면에 배리어메탈층(12), 하층전극(13) 및 감광막(PR)을 차례로 형성한후 노광 및 현상공정으로 커패시터 영역에만 남도록 상기 감광막(PR)을 패터닝한다. 이때, 상기 하층전극(13)은 백금을 사용하여 형성하고, 상기 베리어메탈층(12)으로는 TiN이나 TiW 또는 TaN 중 어느 하나의 물질을 사용하여 형성하였다.As shown in FIG. 1E, the barrier metal layer 12, the lower layer electrode 13, and the photoresist film PR are sequentially formed on the entire surface of the second oxide film 9 including the polysilicon plug 11, and then exposed and developed. The photoresist film PR is patterned to remain only in the capacitor region. In this case, the lower electrode 13 is formed using platinum, and the barrier metal layer 12 is formed using any one material of TiN, TiW or TaN.

도1f에 나타낸 바와 같이 상기 패터닝된 감광막(PR)을 마스크로 이용한 식각공정으로 하층전극(13) 및 베리어메탈층(12)을 선택적으로 제거한다. 그다음, 상기 감광막(PR)을 제거한다.As shown in FIG. 1F, the lower electrode 13 and the barrier metal layer 12 are selectively removed by an etching process using the patterned photoresist film PR as a mask. Then, the photoresist film PR is removed.

도1g에 나타낸 바와 같이 상기 하층전극(13) 및 베리어메탈층(12) 표면에 고유전막(14) 및 상층전극(15)을 차례로 형성하여 종래 반도체 메모리소자를 완성한다. 이때, 베리어메탈층(12)으로 사용하는 TiN, TaW와 TiW는 600℃ 이상의 고온에서는 열적안정성(고온열처리후의 면저항의 증가, 확산방지능력)이 파괴되므로 그 이하의 온도에서 고유전막을 증착한다. 그리고, 도면에서 도시하지는 않았지만 후속공정에서 진행되는 배선공정이후에서 평탄층을 형성하는 공정에서 우수한 평탄성을 갖기 위해서는 평탄층에 대해 800℃이상의 고온 열처리를 필요로 한다.As shown in FIG. 1G, a high-k dielectric film 14 and an upper electrode 15 are sequentially formed on the surfaces of the lower electrode 13 and the barrier metal layer 12 to complete a conventional semiconductor memory device. At this time, TiN, TaW and TiW used as the barrier metal layer 12 are destroyed at a high temperature of 600 ° C. or higher, so that the thermal stability (increase in sheet resistance after high temperature heat treatment and diffusion preventing ability) is deposited. Although not shown in the drawings, a high temperature heat treatment of 800 ° C. or higher is required for the flat layer in order to have excellent flatness in the process of forming the flat layer after the wiring process proceeded in a subsequent process.

종래 반도체 메모리소자의 제조방법에 있어서는 스토리지 노드로 사용하는 백금은 내산화성 에는 우수한 특성이 있는 물질이나, 산소의 확산 방지에는 취약한 물질로서 백금과 폴리실리콘 플러그 사이에 TiN이나 TaN 또는 TiW와 같은 베리어메탈을 형성하여 고유전막의 산소원자와 폴리실리콘 플러그와의 접촉을 방지하였다. 그러나, 고유전막 적층공정시에 필요한 600∼700℃의 고온공정과 후속공정인 배선 공정에서의 ILD(Inter Layer Dielectrics)나 IMD(Inter Metal Dielectrics)층의 평탄화를 위한 약 800℃ 이상의 고온 열처리공정으로 접촉상태에 있는 베리어메탈과 폴리실리콘 플러그가 반응하여 도3의 그래프에 나타낸 바와 같이 그 계면에서 면저항이 약 100Ω 이상 증가하는 등의 문제로 베리어메탈의 특성을 저하시키는 문제가 발생하며, 그와 같은 문제를 해결하기 위해서는 고유전막의 증착시 약 600℃ 이하의 온도를 유지하여야만 하는 등의 기술적 어려움이 있고 600℃ 이하로 증착하였을 경우에는 고유전막의 높은 고유전율 기대하기 힘든 문제점이 있었다.In the conventional method of manufacturing a semiconductor memory device, platinum used as a storage node is a material having excellent properties of oxidation resistance, but vulnerable to preventing diffusion of oxygen, and a barrier metal such as TiN, TaN, or TiW between platinum and a polysilicon plug. It was formed to prevent contact between the oxygen atom of the high dielectric film and the polysilicon plug. However, the high temperature heat treatment process of about 800 ° C. or higher for planarization of ILD (Inter Layer Dielectrics) or IMD (Inter Metal Dielectrics) layers in the high temperature process of 600-700 ° C. required in the high dielectric film stacking process and the subsequent wiring process. As the barrier metal in contact with the polysilicon plug reacts, as shown in the graph of FIG. 3, there is a problem that the characteristics of the barrier metal are deteriorated due to the problem that the sheet resistance increases by about 100Ω or more at the interface. In order to solve the problem, there are technical difficulties such as maintaining the temperature of about 600 ° C. or less when the high dielectric film is deposited, and when deposited at 600 ° C. or less, there is a problem that high dielectric constant of the high dielectric film cannot be expected.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 반도체 메모리소자의 제조방법의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 TaSiN층을 베리어메탈로 이용하여 커패시터의 하부전극과 폴리실리콘간의 확산방지 및 베리어메탈층의 면저항을 줄이기에 적당한 반도체 메모리소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional method of manufacturing a semiconductor memory device as described above by using the TaSiN layer as a barrier metal to prevent diffusion between the lower electrode of the capacitor and polysilicon and to reduce the sheet resistance of the barrier metal layer. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a suitable semiconductor memory device.

도1a 내지 도1g는 종래 반도체 메모리소자의 제조공정 단면도1A to 1G are cross-sectional views of a manufacturing process of a conventional semiconductor memory device.

도2a 내지 도2g는 본 발명 반도체 메모리소자의 제조공정 단면도2A to 2G are cross-sectional views of a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 베리어메탈과 폴리실리콘과의 접합규조에서 온도에 따른 면저항의 온도 의존성을 나타낸 그래프Figure 3 is a graph showing the temperature dependence of the sheet resistance with temperature in the junction diatom of the barrier metal and polysilicon according to the present invention

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

20 : 반도체기판 21 : 필드산화막20: semiconductor substrate 21: field oxide film

22 : 게이트전극 23 : 고농도 불순물영역22: gate electrode 23: high concentration impurity region

24 : 게이트 절연막 25 : 제 1 절연막24 gate insulating film 25 first insulating film

26 : 비트라인 콘택홀 27 : 비트라인26: bit line contact hole 27: bit line

28 : 제 2 절연막 29 : 노드 콘택홀28: second insulating film 29: node contact hole

30 : 반도체층 플러그 31 : 베리어메탈층30 semiconductor layer plug 31 barrier metal layer

32 : 하층전극 33 : 고유전막32: lower electrode 33: high dielectric film

34 : 상층전극34: upper electrode

본 발명에 따른 반도체 메모리소자의 제조방법은 반도체기판상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 선택적으로 패터닝하여 노드 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 노드 콘택홀내에 반도체층 플러그를 형성하는 단계; 상기 반도체층 플러그 상층 및 상기 절연막 전면에 TaSiN층 및 하층전극을 차례로 형성하는 단계; 상기 하층전극 및 상기 TaSiN층을 커패시터영역에만 남도록 페터닝하는 단계; 상기 TaSiN층 및 상기 하층전극 표면에 고유전막을 형성하는 단계; 상기 고유전막 전면에 상층전극을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention includes forming an insulating film on a semiconductor substrate; Selectively patterning the insulating layer to form a node contact hole; Forming a semiconductor layer plug in the node contact hole; Sequentially forming a TaSiN layer and a lower electrode on the upper layer of the semiconductor layer plug and on the entire surface of the insulating layer; Patterning the lower electrode and the TaSiN layer so that only the capacitor region remains; Forming a high dielectric film on surfaces of the TaSiN layer and the lower electrode; And forming an upper electrode on the entire high dielectric layer.

이와 같은 본 발명 반도체 메모리소자의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Such a method for manufacturing a semiconductor memory device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도2a 내지 도2g는 본 발명에 따른 반도체 메모리소자의 제조공정 단면도이다.2A through 2G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor memory device according to the present invention.

먼저, 도2a에 나타낸 바와 같이 통상의 공정을 이용하여 반도체기판(20)에 필드산화막(21) 및 게이트전극(22)을 형성한후 게이트전극(22)의 양측 반도체기판(20)에 소오스/드레인영역으로 사용할 고농도 불순물영역(23)을 형성한다. 이때, 미설명부호 24는 게이트전극(22)을 절연시키기위한 게이트 절연막이다.First, as shown in FIG. 2A, the field oxide film 21 and the gate electrode 22 are formed on the semiconductor substrate 20 using a conventional process, and then the source / film is formed on both semiconductor substrates 20 of the gate electrode 22. A high concentration impurity region 23 to be used as the drain region is formed. In this case, reference numeral 24 is a gate insulating film for insulating the gate electrode 22.

도2b에 나타낸 바와 같이 상기 게이트전극(22)을 포함한 기판전면에 평탄성이 좋은 물질을 사용하여 제 1 절연막(25)을 증착한다. 그다음, 상기 게이트전극(22)일측 고농도 불순물영역(23a)이 노출되도록 상기 제 1 절연막(25)을 선택적으로 패터닝(포토리소그래피공정 + 식각공정)하여 비트라인 콘택홀(26)을 형성한다.As shown in FIG. 2B, the first insulating layer 25 is deposited on the entire surface of the substrate including the gate electrode 22 by using a material having good flatness. Thereafter, the first insulating layer 25 is selectively patterned (photolithography process + etching process) so as to expose the high concentration impurity region 23a on one side of the gate electrode 22 to form a bit line contact hole 26.

도2c에 나타낸 바와 같이 상기 비트라인 콘택홀(26) 및 제 1 절연막(25)전면에 폴리실리콘층을 형성한후 선택적으로 패터닝하여 비트라인(27)을 형성한다. 그다음, 상기 비트라인(27)을 포함한 제 1 절연막(25)전면에 제 2 절연막(28)을 형성한다.As shown in FIG. 2C, a polysilicon layer is formed on the entire surface of the bit line contact hole 26 and the first insulating layer 25, and then selectively patterned to form a bit line 27. Next, a second insulating film 28 is formed on the entire surface of the first insulating film 25 including the bit line 27.

도2d에 나타낸 바와 같이 상기 게이트전극(22)타측의 고농도 불순물영역(23b)이 노출되도록 상기 제 1, 제 2 절연막(25)(28)을 선택적으로 패터닝하여 노드 콘택홀(29)을 형성한다. 그다음, 상기 노드 콘택홀(29)내에 반도체층 플러그(30)을 형성한다. 이때, 상기 반도체층 플러그(30)는 화학기상증착법(CVD : Chemical Vapour Deposition)법을 이용하여 플리실리콘이나 비정질실리콘을 사용하여 형성하며 제 2 절연막(28)의 상층면 보다 낮게 형성한다. 그리고, CVD법으로는 저압(Low Pressure)화학기상증착법을 사용한다.As shown in FIG. 2D, the first and second insulating layers 25 and 28 are selectively patterned so as to expose the high concentration impurity region 23b on the other side of the gate electrode 22 to form a node contact hole 29. . Next, a semiconductor layer plug 30 is formed in the node contact hole 29. In this case, the semiconductor layer plug 30 is formed using polysilicon or amorphous silicon using a chemical vapor deposition (CVD) method, and is formed lower than the upper surface of the second insulating layer 28. As the CVD method, a low pressure chemical vapor deposition method is used.

도2e에 나타낸 바와 같이 상기 반도체층 플러그(30)를 포함한 상기 제 2 절연막(28)상에 베리어메탈층(31), 하층전극(32) 및 감광막(PR)을 차례로 형성한후 노광 및 현상공정으로 커패시터 영역에만 남도록 상기 감광막(PR)을 패터닝한다. 이때, 상기 하층전극(32)는 백금 등의 내산화성 물질을 사용하여 형성하며, 베리어메탈층(31)은 TaSiN으로 형성한다. 이때, TaSiN을 형성하는 방법은 탄탈(Ta : Tantalum)과 실리콘(Si)를 각각의 서로 다른 파워(power)(Ta의 경우 250w, Si의 경우 170w)로 Ar/N2혼합가스 분위기에서 코-스퍼터링(co-sputterring)방식을 이용한 반응성(reactive) 스퍼터링법을 사용하여 형성하는 것이다. 특히, TaxSiyNz의 조성에서 질소(N)의 조성이 x+y+z의 30∼43%의 범위에서 형성될 때 베리어메탈층(31)의 면저항도 증가하지 않고 열적안정성 또한 800℃까지 확보할 수 있다.As shown in FIG. 2E, a barrier metal layer 31, a lower electrode 32, and a photoresist film PR are sequentially formed on the second insulating film 28 including the semiconductor layer plug 30, and then exposed and developed. The photoresist film PR is patterned so that only the capacitor region remains. In this case, the lower electrode 32 is formed using an oxidation resistant material such as platinum, and the barrier metal layer 31 is formed of TaSiN. At this time, the method of forming TaSiN is tantalum (Ta) and silicon (Si) at a different power (250w for Ta, 170w for Si) in a co- atmosphere of Ar / N 2 mixed gas atmosphere- It is formed by using a reactive sputtering method using a sputtering (co-sputterring) method. In particular, when the composition of nitrogen (N) in the composition of TaxSiyNz is formed in the range of 30 to 43% of x + y + z, the sheet resistance of the barrier metal layer 31 does not increase and thermal stability can be ensured up to 800 ° C. have.

도2f에 나타낸 바와 같이 패터닝된 감광막(PR)을 마스크로 이용한 식각공정으로 하층전극(32) 및 베리어메탈층(31)을 선택적으로 제거한다. 그다음, 상기 감광막(PR)을 제거한다.As shown in FIG. 2F, the lower electrode 32 and the barrier metal layer 31 are selectively removed by an etching process using the patterned photoresist film PR as a mask. Then, the photoresist film PR is removed.

도2g에 나타낸 바와 같이 상기 하층전극(32) 및 베리어메탈층(31)표면을 포함한 전면에 고유전막(33) 및 상층전극(34)을 차례로 형성하여 본 발명 반도체 메모리소자를 완성한다. 이때, 상기 고유전막은 BST등과 같이 고유전율을 갖고 있는 물질을 사용하여 MOCVD(Metal Oganic Chemical Vapour Deposition)법이나 스퍼터링법으로 400∼600Å의 두께로 형성한다. 이때, 베리어메탈층(31)을 열적안정성(고온 열처리후의 면저항이나 확산방지능력)이 우수한 TaSiN으로 형성하여 고유전막을 약 700℃ 이상의 온도에서 형성할 수 있으므로 고유전막의 유전율을 최대한 보장할 수 있다.As shown in FIG. 2G, the high dielectric film 33 and the upper electrode 34 are sequentially formed on the entire surface including the lower electrode 32 and the barrier metal layer 31 to complete the semiconductor memory device of the present invention. In this case, the high-k dielectric layer is formed to have a thickness of 400 to 600 kPa by using a material having a high dielectric constant such as BST or the like by a metal oxide chemical vapor deposition (MOCVD) method or a sputtering method. In this case, since the barrier metal layer 31 is formed of TaSiN having excellent thermal stability (surface resistance or diffusion preventing ability after high temperature heat treatment), the high dielectric film can be formed at a temperature of about 700 ° C. or higher, thereby ensuring the highest dielectric constant of the high dielectric film. .

도3은 본 발명에 따른 베리어메탈층과 폴리실리콘과의 접합구조에서 온도에 따른 면저항의 온도 의존성을 나타낸 그래프로써 종래의 경우에 나타낸 바와 같이 베리어메탈충을 TiN, TiW나 TaN중 어느하나로 형성하였을 경우 600℃ 이상의 온도에서는 면저항이 100Ω이상 급격히 증가함을 알 수 있다. 즉, 배선공정시의 우수한 평탄성을 위한 온도가 800℃ 이상이고 고유전막 증착시 높은 유전효과를 얻기위한 온도가 700℃ 이상이므로 메모리소자로서 좋은 특성을 얻기 어려웠던 것에 비해 본 발명의 경우에서와 같이 베리어메탈층으로 TaSiN을 사용할 경우 700℃이상에서 열처리를 할 수 있기 때문에 고유전 특성을 유지한 유전막을 형성할 수 있다. 특히, TaSiN의 조성을 Ta48Si9N43으로 할 경우 베리어메탈층과 폴리실리콘과의 결합구조에서 면저항이 거의 증가하지 않음을 알 수 있다.3 is a graph showing the temperature dependence of the sheet resistance with temperature in the junction structure between the barrier metal layer and the polysilicon according to the present invention, as shown in the conventional case, the barrier metal worm was formed of any one of TiN, TiW or TaN. In the case of the temperature above 600 ℃ it can be seen that the surface resistance rapidly increases more than 100Ω. That is, since the temperature for excellent flatness during the wiring process is 800 ° C. or higher and the temperature for obtaining high dielectric effect during high dielectric film deposition is 700 ° C. or higher, it is difficult to obtain good characteristics as a memory device, as in the case of the present invention. When TaSiN is used as the metal layer, heat treatment may be performed at 700 ° C. or higher, thereby forming a dielectric film having high dielectric properties. In particular, when the TaSiN composition is set to Ta 48 Si 9 N 43 , it can be seen that the sheet resistance hardly increases in the bonding structure between the barrier metal layer and polysilicon.

본 발명에 따른 반도체 메모리소자의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.The manufacturing method of the semiconductor memory device according to the present invention has the following effects.

첫째, 하부전극의 확산방지막의 고온에서도 특성의 변화가 없이 안정된 상태를 유지할 수 있으므로 고유전막 물질의 성막을 고온에서도 진행할 수 있어 전기적 특성(누실전류, 유전율)이 우수한 반도체 메모리소자를 제공할 수 있다.First, since a stable state can be maintained even at a high temperature of the diffusion barrier of the lower electrode without changing properties, the formation of a high-k dielectric material can proceed at a high temperature, thereby providing a semiconductor memory device having excellent electrical characteristics (leakage current, dielectric constant). .

둘재, 커패시터 형성이후의 공정인 배선공정에서도 고온공정이 가능하므로 배선후의 평탄화공정에 유리한 반도체 메모리소자를 제공할 수 있다.Second, since the high temperature process is possible in the wiring process after the capacitor formation, it is possible to provide a semiconductor memory device which is advantageous for the planarization process after wiring.

Claims (8)

반도체기판상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 선택적으로 패터닝하여 노드 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 노드 콘택홀을 포함한 절연막 전면에 반도체층 플러그를 형성하는 단계; 상기 반도체층 플러그를 포함한 절연막 전면에 TaSiN층 및 하층전극을 차례로 형성하는 단계; 상기 하층전극 및 상기 TaSiN층을 커패시터영역에만 남도록 패터닝하는 단계; 상기 TaSiN층 및 상기 하층전극 표면에 고유전막을 형성하는 단계; 상기 고유전막 전면에 상층전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리소자의 제조방법.Forming an insulating film on the semiconductor substrate; Selectively patterning the insulating layer to form a node contact hole; Forming a semiconductor layer plug on an entire surface of the insulating layer including the node contact hole; Sequentially forming a TaSiN layer and a lower electrode on an entire surface of the insulating film including the semiconductor layer plug; Patterning the lower electrode and the TaSiN layer so that only the capacitor region remains; Forming a high dielectric film on surfaces of the TaSiN layer and the lower electrode; And forming an upper electrode on the entire surface of the high-k dielectric layer. 제1항에 있어서, 상기 반도체층은 폴리실리콘이나 비정질 실리콘중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the semiconductor layer is formed using any one of polysilicon and amorphous silicon. 제1항에 있어서, 상기 TaSiN층은 산소이온의 확산을 방지하기 위한 베리어메탈층인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the TaSiN layer is a barrier metal layer for preventing diffusion of oxygen ions. 제3항에 있어서, 상기 TaSiN층은 반응성 스퍼터링법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리소자의 제조방법.The method of claim 3, wherein the TaSiN layer is formed by a reactive sputtering method. 제4항에 있어서, 상기 반응성 스퍼터링법은 코-스퍼터링방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리소자의 제조방법.The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 4, wherein the reactive sputtering method uses a co-sputtering method. 제3항에 있어서, 상기 TaSiN층은 Ta와 Si를 각각의 서로 다른 파워(power)에서, Ar/N2의 혼합가스 분위기에서 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리소자의 제조방법.The method of claim 3, wherein the TaSiN layer forms Ta and Si at different powers, in a mixed gas atmosphere of Ar / N 2 . 제6항에 있어서, 상기 TaSiN층의 조성을 TaxSiyNz라 할 때 N의 조성 z은 x+y+z의 30∼43%의 범위에서 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리소자의 제조방법.The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 6, wherein the composition z of N is formed in the range of 30 to 43% of x + y + z when the composition of the TaSiN layer is called TaxSiyNz. 제1항에 있어서, 상기 반도체층 플러그는 절연막의 상층면 보다 낮게 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the semiconductor layer plug is formed lower than an upper surface of the insulating layer.
KR1019960061440A 1996-12-04 1996-12-04 The manufacturing method of semiconductor memory device KR100223893B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960061440A KR100223893B1 (en) 1996-12-04 1996-12-04 The manufacturing method of semiconductor memory device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960061440A KR100223893B1 (en) 1996-12-04 1996-12-04 The manufacturing method of semiconductor memory device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980043549A KR19980043549A (en) 1998-09-05
KR100223893B1 true KR100223893B1 (en) 1999-10-15

Family

ID=19485608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960061440A KR100223893B1 (en) 1996-12-04 1996-12-04 The manufacturing method of semiconductor memory device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100223893B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR19980043549A (en) 1998-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5955774A (en) Integrated circuit ferroelectric memory devices including resistors in periphery region
US5489548A (en) Method of forming high-dielectric-constant material electrodes comprising sidewall spacers
JP3570472B2 (en) Capacitor with high-temperature electrode barrier, method of manufacturing the same, FeRAM and DRAM
KR100264429B1 (en) Semiconductor device
US5581436A (en) High-dielectric-constant material electrodes comprising thin platinum layers
KR100449949B1 (en) Method for fabricating capacitor in ferroelectric memory device
US20030062558A1 (en) Memory cell capacitor structure and method of formation
WO2003049147A2 (en) Integrated circuits including metal oxide and hydrogen barrier layers and their method of fabrication
KR100269310B1 (en) Semiconductor device using conductive diffusion barrier layer
US20010013614A1 (en) Iridium oxide diffusion barrier between local interconnect layer and thin film of layered superlattice material
KR100504318B1 (en) Electronic material, its manufacturing method, dielectric capacitor, nonvolatile memory and semiconductor device
KR0147655B1 (en) Manufacturing method for capacitor of semiconductor device
US6690054B2 (en) Capacitor
KR100273689B1 (en) memory device and method for fabricating the same
KR100522756B1 (en) Semiconductor device having diffusion barrier contained chrome and method of fabricating the same
KR20000019285A (en) Manufacturing method of capacitor in semiconductor device
KR100219506B1 (en) A capacitor manufacturing method of semiconductor device
KR20030022056A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH1154703A (en) Manufacture of high dielectric capacitor
KR20010093316A (en) Capacitor and method of its manufacture
KR100275113B1 (en) A method for fabricating ferroelectric capacitor in semiconductor device
KR100223893B1 (en) The manufacturing method of semiconductor memory device
US6306666B1 (en) Method for fabricating ferroelectric memory device
KR100614576B1 (en) Method for forming capacitor
KR100326242B1 (en) A method for forming capacitor in semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090624

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee