KR100486610B1 - Method for manufacturing capacitor of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 기판 상에 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 층간절연막을 선택적으로 식각하여 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 비트라인 콘택홀을 매립하도록 폴리실리콘층을 형성하는 단계; 상기 폴리실리콘층 상에 DCS를 소스로 사용하여 WSi층을 형성하는 단계; 상기 WSi층 상에 마스크산화막을 형성하는 단계; 상기 마스크산화막과 WSi층을 패터닝하여 상기 폴리실리콘층과 WSi층으로 이루어진 비트라인을 형성하는 단계; 상기 비트라인의 측면에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 비트라인을 포함한 전면에 산화막과의 식각선택비가 높은 배리어질화막을 형성하는 단계; 상기 배리어질화막 상에 식각비가 높은 산화막을 형성하는 단계; 상기 산화막과 배리어질화막을 선택적으로 식각하여 스토리지노드가 형성될 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을 포함한 기판 전면에 비정질실리콘층을 형성하는 단계; 상기 비정질실리콘층 상부에 매립물질층을 형성하는 단계; 상기 매립물질층을 전면식각하여 상기 식각비가 높은 산화막과 비정질실리콘층이 동시에 드러나도록 하는 단계; 상기 비정질실리콘층을 전면식각하여 상기 콘택홀 내부에 컵형태의 스토리지 노드를 형성하는 단계; 상기 식각비가 높은 산화막과 매립물질층을 습식식각하는 단계; 상기 배리어질화막을 전면식각하여 제거하는 단계; 및 상기 스토리지노드의 전면에 선택적 반구형 실리콘을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 마스크산화막, 스페이서 및 배리어질화막을 형성하기 전에 상기 WSi층내 F의 함량을 줄이도록 각각 사전열처리를 진행하는 반도체장치의 커패시터 제조방법을 제공함으로써 확산계수가 높은 원소의 외확산을 억제하여 반구형 실리콘의 그레인 크기를 감소시키는 요인을 제거하여 커패시터 유효 표면적을 증대시켜 충전용량확대를 도모한다. The present invention comprises the steps of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate; Selectively etching the interlayer insulating layer to form a bit line contact hole; Forming a polysilicon layer to fill the bit line contact holes; Forming a WSi layer on the polysilicon layer using DCS as a source; Forming a mask oxide film on the WSi layer; Patterning the mask oxide film and the WSi layer to form a bit line formed of the polysilicon layer and the WSi layer; Forming a spacer on a side of the bit line; Forming a barrier nitride film having a high etching selectivity with respect to an oxide film on an entire surface including the bit line; Forming an oxide film having a high etching ratio on the barrier nitride film; Selectively etching the oxide layer and the barrier nitride layer to form a contact hole in which a storage node is to be formed; Forming an amorphous silicon layer on the entire surface of the substrate including the contact hole; Forming a buried material layer on the amorphous silicon layer; Etching the buried material layer over the entire surface to simultaneously expose the oxide layer and the amorphous silicon layer having a high etching ratio; Forming a cup-type storage node inside the contact hole by etching the amorphous silicon layer over the entire surface; Wet etching the oxide layer and the buried material layer having a high etching ratio; Removing the barrier nitride layer by etching the entire surface; And forming a selective hemispherical silicon on the front surface of the storage node, and pretreatment of the semiconductor device to reduce the content of F in the WSi layer before forming the mask oxide film, the spacer, and the barrier nitride film. By providing a method, it is possible to suppress the external diffusion of elements with high diffusion coefficients, thereby eliminating the factor of decreasing the grain size of the hemispherical silicon, thereby increasing the capacitor effective surface area, thereby increasing the charge capacity.
Description
본 발명은 반구형 실리콘을 이용한 반도체장치의 커패시터 제조방법에 관한 것으로, 특히 반구형 실리콘을 이용한 커패시터 하부 전하저장전극 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device using hemispherical silicon, and more particularly, to a method of forming a charge storage electrode under a capacitor using hemispherical silicon.
반도체소자가 고집적화됨에 따라 공정마진이 더욱 작아져 NBSAC(nitride barrier self aligned contact)공정과 같은 콘택식각시의 공정마진을 확보하기 위한 기술이 사용되고 있다. 이에 따라 디자인룰 0.25 ㎛이하급 소자에서는 NBSAC구조를 사용하여 콘택 및 커패시터를 형성하고 있다. 또한, 좁은 공간에서 소자동작에 충분한 충전용량을 확보하기 위하여 커패시터를 비트라인 상부에 형성하는 COB(capacitor over bit line)공정이 사용되고 있다. 이렇게 형성된 커패시터 상부에 유효표면적을 증가시키기 위하여 반구형 실리콘을 형성하기도 하는데 점차로 선택적 반구형 실리콘 형성방법이 사용되고 있다. As semiconductor devices have been highly integrated, process margins have become smaller, and techniques for securing process margins during contact etching, such as nitride barrier self aligned contact (NBSAC) processes, have been used. Accordingly, in the element of 0.25 µm or less in design rule, a contact and a capacitor are formed using an NBSAC structure. In addition, a COB (capacitor over bit line) process is used in which a capacitor is formed on the bit line to secure sufficient charge capacity for device operation in a narrow space. In order to increase the effective surface area on the capacitor thus formed, hemispherical silicon may be formed, but a selective hemispherical silicon forming method is gradually being used.
일반적으로 선택적 반구형 실리콘 형성공정은 실리콘가스를 방사한 후, 실리콘소오스에 의해 형성된 핵을 중심으로 후속 열처리에 의해 하부의 실리콘 원자들이 표면이동(surface migration)하여 그레인의 성장이 이루어지므로 그 하부가 완벽한 비정질실리콘일때 가능하다. 이러한 선택적 반구형 실리콘을 사용할 때에는 셀과 셀 간의 절연을 따로 할 필요가 없어지므로 소자의 고집적화에 따른 공정마진을 확보하고, 양산성을 확보할 수 있는 공정으로 평가되고 있다.In general, the selective hemispherical silicon formation process is performed after spinning the silicon gas, and the underlying silicon atoms are surface migrated by subsequent heat treatment around the nucleus formed by the silicon source, so that the growth of grain is achieved. This is possible with amorphous silicon. When the selective hemispherical silicon is used, there is no need to separate the cell from the cell, and thus, it is evaluated that the process margin can be secured and the mass production can be secured due to the high integration of the device.
그러나 이러한 선택적 반구형 실리콘 형성공정은 표면이동에 의한 그레인성장이기 때문에 표면이동을 방해하지 않는 조건을 제공해주어야 한다. 이러한 특성때문에 선택적 반구형 실리콘 형성공정은 주로 초고진공(∼10-4Torr)상태에서 표면의 산화막을 불산용액으로 완전히 제거한 상태에서 진행하게 된다. 그런데 NBSAC공정에 의해서 커패시터를 형성하는 경우에는 식각저지막인 질화막이 주변회로영역에 드러나 있어 후속의 MLM(multi-layer metalization)공정에서도 식각저지막으로 작용하므로 반드시 제거해야 한다. 일반적으로 이러한 질화막 제거공정은 전면식각을 통해 이루어지는데 반구형 실리콘을 형성한 후에 전면식각을 하게 되면 셀영역의 반구형 실리콘도 어느 정도 깎이게 되어 충전용량의 손해를 보게 되므로 선택적 반구형 실리콘을 형성하기 전에 상기 질화막을 식각하는 것이 충전용량을 확보하는 측면에서는 유리하다. 그러나 질화막을 선택적 반구형 실리콘 형성이전에 식각하게 되면 선택적 반구형 실리콘의 형성이 잘 이루어지지 않게 되는데, 이는 공정진행 중 확산계수가 높은 층이 생기게 되어 이러한 원소의 외확산(out-diffusion)에 의해 실리콘원자의 표면이동을 방해하여 선택적 반구형 실리콘의 형성을 방해하기 때문이다. 이러한 확산계수가 높은 원소의 대표적인 예는 F(fluorine)로서, 이는 비트라인 형성공정시 WSi를 증착할때 사용하는 반응가스인 WF6이 증착반응시 모두 반응하지 않고 WSi막내에 함유되어 있다가 선택적 반구형 실리콘 형성공정(∼600℃)진행시 외확산되어 나오게 된다. 따라서 이러한 확산계수가 높은 원소의 외확산을 막을 수 있는 새로운 공정이 필요하게 된다.However, since the selective hemispherical silicon formation process is grain growth by surface movement, it should provide a condition that does not prevent surface movement. These attributes selective hemispherical silicon forming step is to proceed predominantly in the
도 1a 및 도 1b에 종래기술에 의한 컵모양의 커패시터 제조공정을 나타내었다. 도 1a는 비트라인을 형성한 후의 단면도를 나타낸 것으로, 먼저 워드라인(4)을 형성한 후, 제1층간절연막(6)을 형성하고 이 제1층간절연막(6)을 관통하여 소오스/드레인영역에 접하는 제1콘택홀을 형성한 후, 이 제1콘택홀 내에 제1도우프드 폴리실리콘을 매립하여 콘택플러그(8)를 형성한다. 이 콘택플러그(8)는 후속공정에서 커패시터 스토리지노드와 접촉하게 된다. 이어서 상기 콘택플러그(8)와 이후에 형성될 비트라인간의 절연을 위해 캐핑산화막을 형성한 후에 이 캐핑산화막과 상기 제1층간절연막(6)을 관통하는 비트라인 콘택홀을 형성한 다음, 이 비트라인 콘택홀을 매립하는 제2도우프드 폴리실리콘을 증착하고 기판 전면에 WSi를 증착한 후 마스크 식각공정을 통해 비트라인(10)을 형성한다. 상기 제2도우프드 폴리실리콘과 WSi가 비트라인(10)을 형성하게 된다. 상기 마스크 식각공정에서 WSi상부에 마스크 산화막이 증착되어 식각에 대한 배리어와 후속공정에서 형성되는 스토리지노드와의 단락을 방지하는 역할을 한다. 통상 마스크산화막을 1000Å증착한 후 사진식각공정을 진행하는데, 이때 마스크산화막의 두께는 후에 진행될 식각공정, 즉, 비트라인 식각공정시 산화막의 손실, 커패시터의 스토리지노드 형성을 위한 콘택식각공정시의 산화막의 손실, 배리어질화막의 전면식각공정시의 산화막의 손실, 및 각 공정전후의 세정공정에서의 산화막의 손실을 고려하여 정해진 것이다.1A and 1B illustrate a cup-shaped capacitor manufacturing process according to the prior art. FIG. 1A is a cross-sectional view after forming a bit line. First, a
도 1b는 상기 비트라인 형성후, 컵모양의 커패시터 스토리지노드를 형성하는 공정을 나타낸 것이다. 먼저, 상기 비트라인(10)과 제1층간절연막(6)(상기 캐핑산화막은 비트라인 식각시 식각되어 없어짐)을 포함한 전체구조상부에 제2층간절연막(12), 예컨대 MTO 또는 TEOS를 형성한다. 제2층간절연막(12)은 그 일부가 식각되어 후에 형성될 스토리지노드와 상기 제1층간절연막(6)이 접속되도록 하여야 하므로 얇게, 예를 들면, 200Å이하의 두께로 형성한다. 이어서 그 상부에 배리어 질화막(14)을 형성한 후, 식각비가 높은, 예컨대 PSG와 같은 산화막을 상기 기판 전면에 형성한다. 이어서 이 PSG막을 관통하여 상기 콘택플러그(8)에 접하는 제2콘택홀을 형성한다. 이 제2콘택홀을 형성하는 식각공정에서 상기 배리어질화막(14)은 상기 PSG막의 식각저지층으로 작용한다. 따라서 상기 PSG막이 식각된 후에는 질화막(14)을 식각해야 한다. 이때 질화막을 과도식각하는데 이에 따라 제2층간절연막도 동시에 식각되어 비트라인(10) 측면에는 제2층간절연막이 거의 남아 있지 않게 된다. 1B illustrates a process of forming a cup-shaped capacitor storage node after the bit line is formed. First, a second
이어서 상기 제2콘택홀을 따라서 제3도우프드 비정질실리콘(16)을 증착한 후, 그 상부에 매립물질, 예컨대 포토레지스트, PSG, SOG등을 증착한다. 이 매립물질의 형성은 상기 제3도우프드 비정질실리콘층(16)을 폴리실리콘으로 전환시키지 않을 정도의 저온공정으로 진행되어야 한다. Subsequently, after the third doped
이어서 상기 매립물질층을 전면식각공정 또는 CMP를 사용하여 식각하여 상기 제3비정질실리콘층(16)이 드러나도록 한 후, 전면식각을 통하여 상기 산화막 상부의 제3비정질층을 제거함으로써 셀간 절연을 구현한다. 이어서 컵의 내부를 채우고 있는 상기 매립물질을 제거(산화막인 경우에는 습식 디핑(wet dipping)처리, 포토레지스트인 경우에는 CMP, 전면식각 또는 노광)한 후, 산화막을 습식디핑하여 제거하면 컵구조의 커패시터 스토리지노드(16)가 완성된다. 이어서 선택적 반구형 실리콘 형성공정(도시하지 않음)을 진행한다. Subsequently, the buried material layer is etched by using an entire surface etching process or a CMP to expose the third
상기 공정중 질화막을 제거하는 공정은 상기 제2콘택홀에서만 이루어지므로 후속의 MLM공정진행시 콘택홀 형성을 위해 다시 한번 식각을 해야 한다. 이러한 질화막 식각공정은 선택적 반구형 실리콘 형성공정 이전에 행하는 것이 반구형 실리콘의 식각 손상을 줄일 수 있어 커패시터값 증가 측면에서는 유리하다. 그러나 반구형 실리콘 형성공정 이전에 질화막을 제거하게 되면 비트라인이 드러나게 되므로(특히 주변회로영역) 확산계수가 높은 F원소가 비트라인을 둘러싸고 있는 얇은 산화막을 뚫고 나오게 되어 실리콘원자의 표면이동을 방해하여 선택적인 반구형 실리콘 형성을 방해한다. Since the process of removing the nitride film during the process is performed only in the second contact hole, it is necessary to etch again to form the contact hole during the subsequent MLM process. Since the nitride film etching process is performed before the selective hemispherical silicon forming process, the etching damage of the hemispherical silicon can be reduced, which is advantageous in terms of increasing the capacitor value. However, if the nitride film is removed before the hemispherical silicon formation process, the bit line is exposed (especially in the peripheral circuit area), so that the F element having a high diffusion coefficient penetrates through the thin oxide film surrounding the bit line, thus preventing the surface movement of the silicon atom. Prevents hemispherical silicon formation
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 확산계수가 높은 원소의 외확산을 억제하여 반구형 실리콘의 그레인 크기를 감소시키는 요인을 제거함으로써 커패시터 유효 표면적을 증대시켜 충전용량의 확대를 도모할 수 있는 반도체장치의 커패시터 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by suppressing the external diffusion of elements having high diffusion coefficients to eliminate the factor of decreasing the grain size of the hemispherical silicon, the effective surface area of the capacitor can be increased to increase the charging capacity. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device.
상기 목적을 달성하기 위한 반도체장치의 커패시터 제조방법은 반도체 기판 상에 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 층간절연막을 선택적으로 식각하여 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 비트라인 콘택홀을 매립하도록 폴리실리콘층을 형성하는 단계; 상기 폴리실리콘층 상에 DSC를 소스로 사용하여 WSi층을 형성하는 단계; 상기 WSi층 상에 마스크산화막을 형성하는 단계; 상기 마스크산화막과 WSi층을 패터닝하여 상기 폴리실리콘층과 WSi층으로 이루어진 비트라인을 형성하는 단계; 상기 비트라인의 측면에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 비트라인을 포함한 전면에 산화막과의 식각선택비가 높은 배리어질화막을 형성하는 단계; 상기 배리어질화막 상에 식각비가 높은 산화막을 형성하는 단계; 상기 산화막과 배리어질화막을 선택적으로 식각하여 스토리지노드가 형성될 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을 포함한 기판 전면에 비정질실리콘츠을 형성하는 단계; 상기 비정질실리콘층 상부에 매립물질층을 형성하는 단계; 상기 매립물질층을 전면식각하여 상기 식각비가 높은 산화막과 비정질실리콘층이 동시에 드러나도록 하는 단계; 상기 비정질실리콘층을 전면식각하여 상기 콘택홀 내부에 컵형태의 스토리지노드를 형성하는 단계; 상기 식각비가 높은 산화막과 매립물질층을 습각시각하는 단계; 상기 배리어질화막을 전면식각하여 제거하는 단계; 및 상기 스토리지노드의 전면에 선택적 반구형 실리콘을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 마스크산화막, 스페이서 및 배리어질화막을 형성하기 전에 상기 WSi층내 F의 함량을 줄이도록 가각 사전열처리를 진행하는 것을 특징으로 한다. A capacitor manufacturing method of a semiconductor device for achieving the above object comprises the steps of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate; Selectively etching the interlayer insulating layer to form a bit line contact hole; Forming a polysilicon layer to fill the bit line contact holes; Forming a WSi layer on the polysilicon layer using DSC as a source; Forming a mask oxide film on the WSi layer; Patterning the mask oxide film and the WSi layer to form a bit line formed of the polysilicon layer and the WSi layer; Forming a spacer on a side of the bit line; Forming a barrier nitride film having a high etching selectivity with respect to an oxide film on an entire surface including the bit line; Forming an oxide film having a high etching ratio on the barrier nitride film; Selectively etching the oxide layer and the barrier nitride layer to form a contact hole in which a storage node is to be formed; Forming amorphous silicon on the entire surface of the substrate including the contact hole; Forming a buried material layer on the amorphous silicon layer; Etching the buried material layer over the entire surface to simultaneously expose the oxide layer and the amorphous silicon layer having a high etching ratio; Forming a cup-type storage node inside the contact hole by etching the amorphous silicon layer over the entire surface; Wet vision of the oxide layer and the buried material layer having a high etching ratio; Removing the barrier nitride layer by etching the entire surface; And forming a selective hemispherical silicon on the front surface of the storage node, and performing pre-heat treatment to reduce the content of F in the WSi layer before forming the mask oxide film, the spacer, and the barrier nitride film.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 2a, 도 2b 및 도 2c에 본 발명에 의한 반구형 실리콘을 이용한 반도체장치의 커패시터 제조방법을 공정순서에 따라 도시하였다. 2A, 2B, and 2C illustrate a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device using hemispherical silicon according to the present invention in accordance with a process sequence.
먼저, 도 2a를 참조하면, 상기 종래기술의 도 1A의 비트라인 형성 중 WSi증착공정까지는 동일한 공정을 진행한다. 이어서 마스크산화막 공정에서 기존에 사용하던 두께보다 더 두껍게, 예를 들면, 1500Å이상의 두께로 마스크산화막(18)을 형성하고 이어서 마스크 식각공정을 통해 비트라인(10)을 형성한다. 마스크산화막(18)으로는 MTO TEOS HTO등의 LPCVD산화막이나 PE-산화막, PE-TEOS등의 PECVD산화막을 사용한다. 다음에 스페이서용 산화막으로서, 예컨대 MTO, TEOS, HTO등의 LPCVD산화막을 상기 비트라인을 포함한 기판 전면에 일정두께(600-1000Å) 형성하고, 이를 전면식각하여 스페이서(20)를 비트라인 측면에 형성한다. First, referring to FIG. 2A, the same process is performed until the WSi deposition process of forming the bit line of FIG. 1A of the prior art. Subsequently, the
이어서 도 2b를 참조하면, 상기 기판 전면에 제2층간절연막(12), 예컨대 MTO 또는 TEOS를 형성한다. 제2층간절연막(12)은 그 일부가 식각되어 후에 형성될 스토리지노드와 상기 제1층간절연막(6)이 접속되도록 하여야 하므로 얇게, 예를 들면, 200Å이하의 두께로 형성한다. 이어서 그 상부에 배리어 질화막(14)을 형성한 후, 식각비가 높은, 예컨대 PSG와 같은 산화막을 상기 기판 전면에 형성한다. 이어서 이 PSG막을 관통하여 상기 콘택플러그(8)에 접하는 제2콘택홀을 형성한다. 이 제2콘택홀을 형성하는 식각공정에서 상기 배리어질화막(14)은 상기 PSG막의 식각저지층으로 작용한다. 이어서 상기 제2콘택홀을 따라서 제3도우프드 비정질실리콘(16)을 증착한 후, 그 상부에 매립물질, 예컨대 포토레지스트, PSG, SOG등을 증착한다. 이 매립물질의 형성은 상기 제3도우프드 비정질실리콘층(16)을 폴리실리콘으로 전환시키지 않을 정도의 저온공정으로 진행한다. 상기 제3비정질실리콘(16)은450-530℃의 온도로 300-3000Å두께로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제3비정질실리콘층을 도핑되지 않은 비정질실리콘과 도핑된 비정질실리콘이 적층된 구조로 형성할 수도 있는데, 이 경우에 도핑되지 않은 비정질실리콘의 두께는 30-150Å으로 하는 것이 바람직하며, 도핑된 비정질실리콘 내의 불순물농도는 1020-1022atoms/cm3로 하는 것이 바람직하다.Next, referring to FIG. 2B, a second
이어서 상기 매립물질층을 전면식각공정 또는 CMP를 사용하여 식각하여 상기 제3비정질실리콘층(16)이 드러나도록 한 후, 전면식각을 통하여 상기 산화막 상부의 제3비정질층을 제거함으로써 셀간 절연을 구현한다. 이어서 컵의 내부를 채우고 있는 상기 매립물질을 제거(산화막인 경우에는 습식 디핑(wet dipping)처리, 포토레지스트인 경우에는 CMP, 전면식각 또는 노광)한 후, 산화막을 습식디핑하여 제거하여 컵구조의 커패시터 스토리지노드(16)를 완성한다. Subsequently, the buried material layer is etched by using an entire surface etching process or a CMP to expose the third
다음에 도 2c를 참조하면, 상기 커패시터 스토리지노드(16) 전표면에 반구형 실리콘(20)을 형성한다. 상술한 바와 같이 상기 공정 중 질화막을 제거하는 공정은 상기 제2콘택홀에서만 이루어지므로 후속의 MLM공정진행시 콘택홀 형성을 위해서 다시 한번 식각을 해주어야 한다. 본 발명에 의해 형성된 컵모양의 커패시터 스토리지노드구조에서는 비트라인을 두꺼운 마스크산화막(18)과 스페이서(20)로 감쌌으므로 비트라인 내의 확산계수가 높은 원소인 F의 외확산을 억제한다. 따라서 선택적 반구형 실리콘 형성공정 이전에 배리어질화막 전면식각공정을 통하여 질화막을 제거하는 것이 가능하게 된다. 이어서 선택적 반구형 실리콘 형성공정을 진행하면 이후에 전면식각을 진행할 필요가 없으므로 커패시터의 유효표면적을 최대화할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 컵모양의 커패시터를 형성할 경우에는 비트라인과 스토리지노드간에 두꺼운 산화막이 존재하게 되므로 기생 충전용량도 줄일 수 있어 소자동작의 신뢰성을 높일 수 있다. Next, referring to FIG. 2C,
비트라인 내의 F함량을 줄이는 또 다른 방법으로 다음과 같은 방법이 있다. 일반적으로 WSi를 증착하는 반응가스 중 실리콘소오스로는 DCS(dichlorosilane)와 MS(monosilane)가 사용된다. 이 두 소오스 중 증착 후 막 내에 F함유량이 작은 것이 DCS를 사용할 경우이다. MS를 사용할 경우에는 막내에 F가 ∼1020정도 함유되지만, DCS를 사용할 경우에는 ∼1017정도 함유된다. 따라서 F의 절대 함량을 줄이기 위해서 DCS소오스를 이용한 WSi를 사용하고, 후속 증착공정(예를 들면, 마스크산화막, 스페이서산화막, 배리어질화막 등 비트라인이 직접 접하는 층의 형성공정)에서 증착 전에 N2, Ar등 비활성기체의 분위기에서 일정온도(예컨대 600℃)에서 일정시간(예컨대 30분) 사전열처리함으로써 WSi막내의 F함량을 줄여서 선택적 반구형 실리콘을 형성하면 표면이동을 방해하지 않게 된다.Another way to reduce the F content in the bitline is as follows. In general, dichlorosilane (DCS) and monosilane (MS) are used as silicon sources in the reaction gas for depositing WSi. The smaller F content in the film after deposition is the case of using DCS. When using the MS but there are F containing 20 to 10 degree in the film, there are contained 17 to 10 degree when using the DCS. Therefore, in order to reduce the absolute amount of F using the WSi using a DCS source and, in a subsequent deposition step (e.g., the mask oxide film, a spacer oxide film, a barrier nitride layer, such as a bit line forming step of the layer is in contact directly) prior to the deposition N 2, Preheat treatment at a constant temperature (eg, 30 minutes) at a constant temperature (eg, 600 ° C.) in an atmosphere of an inert gas such as Ar reduces the F content in the WSi film to form selective hemispherical silicon so as not to disturb surface movement.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
본 발명은 기존의 NBSAC공정에서 컵모양의 커패시터 스토리지노드를 형성하는 공정에 있어서, 비트라인 형성시 마스크산화막을 두껍게 증착하고, 비트라인 형성 후 스페이서산화막을 형성함으로써 비트라인 주위에 산화막을 두껍게 형성하였으며, 이로 인해 선택적 반구형 실리콘 증착공정 이전에 배리어질화막의 식각을 가능하게 하였다. 따라서 반구형 실리콘의 그레인 크기의 감소요인을 제거하여 커패시터 유효표면적 증대에 기여하며, 기생 충전용량을 줄임으로써 소자의 특성을 향상시킬 수 있다. In the process of forming a cup-shaped capacitor storage node in the conventional NBSAC process, a thick oxide film is formed around the bit line by depositing a thick mask oxide film when forming the bit line, and forming a spacer oxide film after forming the bit line. This made it possible to etch the barrier nitride film prior to the selective hemispherical silicon deposition process. Therefore, it is possible to reduce the grain size of the hemispherical silicon to contribute to increase the effective surface area of the capacitor, and to improve the device characteristics by reducing the parasitic charge capacity.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 의한 커패시터 스토리지노드 형성방법을 도시한 단면도.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor storage node according to the prior art.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 의한 커패시터 스토리지노드 형성방법을 도시한 단면도.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor storage node according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawing
16 : 커패시터 스토리지노드 20 : 스페이서16: capacitor storage node 20: spacer
18 : 마스크산화막 18: mask oxide film
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Citations (4)
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR930015007A (en) * | 1991-12-23 | 1993-07-23 | 문정환 | DRAM cell manufacturing method |
KR950024334A (en) * | 1994-01-19 | 1995-08-21 | 문정환 | Semiconductor device manufacturing method |
KR970003953A (en) * | 1995-06-23 | 1997-01-29 | 김광호 | Highly Integrated DRAM Cells and Manufacturing Method Thereof |
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