KR100499395B1 - Structure of capacitor in semiconductor device and fabricating method thereof - Google Patents

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KR100499395B1 KR10-2001-0005643A KR20010005643A KR100499395B1 KR 100499395 B1 KR100499395 B1 KR 100499395B1 KR 20010005643 A KR20010005643 A KR 20010005643A KR 100499395 B1 KR100499395 B1 KR 100499395B1
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Abstract

본 발명은 정전용량 유효면적을 최대화하여 소자의 집적도 증가에 기여하도록 한 반도체장치의 캐패시터 구조 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 반도체장치의 캐패시터 구조는, 기판 상에 차례로 형성된 제 1, 제 2, 제 3 및 제4절연층과, 상기 제4절연층에 형성된 트렌치와, 상기 트렌치 표면 상에 형성된 제1전극과, 상기 제1전극 상에 형성된 제1유전막과, 상기 제1유전막 상에 트렌치를 완전 매립하도록 형성된 제2전극과, 상기 제2전극 및 제4절연층 상에 상기 제2전극의 일부분을 노출시키도록 형성된 제2유전막과, 상기 제2유전막 상에 형성된 제3전극과, 상기 제2절연층에 상기 제1전극과 전기적으로 연결되도록 형성된 금속패드와, 상기 제3전극을 덮도록 기판 결과물 상에 형성된 제5절연층과, 상기 제5절연층 상에 각각 상기 제3전극 및 상기 노출된 제2전극 부위와 전기적으로 연결되도록 형성된 제1연결부전극과 제2연결부전극과, 상기 제1연결부전극과 금속패드를 전기적으로 연결하도록 상기 제3, 제4 및 제5절연층에 각각 형성된 플러그들을 포함한다. The present invention discloses a capacitor structure of a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which maximize the capacitance effective area and contribute to an increase in device integration. A capacitor structure of a semiconductor device according to the present invention disclosed includes first, second, third, and fourth insulating layers sequentially formed on a substrate, trenches formed in the fourth insulating layer, and a first formed on the trench surface. An electrode, a first dielectric film formed on the first electrode, a second electrode formed to completely fill a trench on the first dielectric film, and a portion of the second electrode on the second electrode and the fourth insulating layer. A second dielectric layer formed to expose the second dielectric layer, a third electrode formed on the second dielectric layer, a metal pad formed on the second insulating layer to be electrically connected to the first electrode, and a substrate resultant to cover the third electrode A fifth insulating layer formed on the first insulating layer, a first connecting electrode and a second connecting electrode formed on the fifth insulating layer to be electrically connected to the third electrode and the exposed second electrode, respectively; Electrode and metal pad To couple to include each plug formed in the third, fourth and fifth insulating layers.

Description

반도체장치의 캐패시터 구조 및 그 제조방법{Structure of capacitor in semiconductor device and fabricating method thereof}Structure of capacitor in semiconductor device and fabricating method

본 발명은 반도체장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 정전용량 유효면적을 최대화하여 소자의 집적도 증가에 기여하도록 한 반도체장치의 캐패시터 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a capacitor structure of a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which maximize the capacitance effective area and contribute to an increase in device integration.

최근 MDL(merged DRAM and logic) 소자의 대부분을 차지하는 각종 그래픽, 멀티 미디어 소자의 아날로그 회로에서 사용하는 MIM(metal-insulator-metal) 구조의 캐패시터는 작은 직렬저항으로 높은 캐패시턴스를 제공하며, 낮은 써말버짓(thermal budget)으로 공정의 집적도를 높일 수 있어 널리 사용된다.The MIM (metal-insulator-metal) capacitors used in the analog circuits of various graphics and multimedia devices, which occupy most of the merged DRAM and logic (MDL) devices, provide high capacitance with small series resistance and low thermal budget. Thermal budgets are widely used because of the high integration of the process.

MIM 캐패시터는 기존의 PIP(polysilicon-insulator-polysilicon) 캐패시터와 비교하여 낮은 VCC와 고정밀도의 미스매칭(high precision mismatching) 특성을 갖는다. 즉, MIM 캐패시터는 아날로그 캐패시터로 높은 Q 팩터(quality factor)를 가지며 전극으로서의 디플리션(depletion)이 거의 없고 텅스텐 등의 저항이 낮은 금속으로 형성된다.MIM capacitors have low VCC and high precision mismatching characteristics compared to conventional polysilicon-insulator-polysilicon (PIP) capacitors. That is, the MIM capacitor is an analog capacitor and is formed of a metal having a high Q factor, almost no depletion as an electrode, and low resistance such as tungsten.

종래 기술의 아날로그용 캐패시터는 PIP 평판구조를 주로 사용하였지만, 이는 폴리실리콘 전극 자체의 고저항으로 인하여 높은 정밀도가 요구되므로 RF IC용 캐패시터의 전극재료로 사용되기에는 한계가 있다.The analog capacitor of the prior art mainly uses a PIP flat plate structure, but since the high precision is required due to the high resistance of the polysilicon electrode itself, there is a limit to being used as an electrode material of a capacitor for an RF IC.

따라서, 전극 자체의 공핍(depletion)이 없고 저항값이 낮은 금속전극을 이용한 MIM 구조의 평판 캐패시터가 개발되었다.Therefore, a flat capacitor having a MIM structure using a metal electrode without depletion of the electrode itself and having a low resistance value has been developed.

또한, 반도체장치 내지는 소자의 집적도가 크게 증가함에 따라 소자의 회로를 구성하는 배선은 알루미늄을 식각하여 형성하는 기술에서 구리 등을 이용하는 다마신(damascene)공정이 주로 이용된다.In addition, as the degree of integration of semiconductor devices or devices increases greatly, a damascene process using copper or the like is mainly used in a technology for forming aluminum by etching aluminum.

그러나, 다마신공정으로 형성되는 금속배선의 일부를 캐패시터의 전극으로 이용하여 MIM 캐패시터를 제조하는 경우를 포함하여 기판상에서 평판형 캐패시터가 차지하는 면적이 증가되어 집적도 감소에 불리하다.However, the area occupied by the flat plate capacitor on the substrate is increased, including the case where the MIM capacitor is manufactured using a part of the metal wiring formed by the damascene process as the electrode of the capacitor, which is disadvantageous in reducing integration.

도 1은 종래 반도체장치의 PIP(polysilicon-insulator-polysilicon) 캐패시터 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a polysilicon-insulator-polysilicon (PIP) capacitor of a conventional semiconductor device.

도 1을 참조하면, 실리콘기판(10)상에 절연막(11)이 형성되어 있고, 상기 절연막(11)상에 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 하부전극(12)이 소정의 형태로 패터닝되어 있다. 이때, 절연막(11)은 필드산화막일 수 있다.Referring to FIG. 1, an insulating film 11 is formed on a silicon substrate 10, and a lower electrode 12 made of polysilicon doped on the insulating film 11 is patterned in a predetermined shape. In this case, the insulating film 11 may be a field oxide film.

그리고, 하부전극(12)의 표면에는 ONO(oxide-nitride-oxide)막 또는 IPO(inter-polysilicon layer)막으로 이루어진 유전막(13)이 형성되어 있다. 유전막(13)이 고유전상수값을 가지므로 작은 면적에서도 필요한 정전용량을 확보할 수 있는 장점이 있다.On the surface of the lower electrode 12, a dielectric film 13 made of an oxide-nitride-oxide (ONO) film or an inter-polysilicon layer (IPO) film is formed. Since the dielectric film 13 has a high dielectric constant value, it is possible to secure necessary capacitance even in a small area.

그 다음, 유전막(13)의 상부 표면과 일측 측면을 덮으며 절연막(11) 상부 표면까지 연장된 형태의 상부전극(14)이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어져 PIP구조의 캐패시터를 완성한다.Next, a capacitor having a PIP structure is completed by polysilicon doped with the upper electrode 14 covering the upper surface and one side surface of the dielectric film 13 and extending to the upper surface of the insulating film 11.

그러나, 이와 같은 구조의 캐패시터는 정전용량 확보에는 유리하나 고주파동작이 요구되는 장치에서 폴리실리콘의 저항 때문에 사용이 용이하지 않고, 전극의 일면만을 유효면적으로 이용하므로 유효면적 증가의 측면에서도 불리하다.However, the capacitor having such a structure is advantageous in securing capacitance, but is not easy to use due to the resistance of polysilicon in a device requiring high frequency operation, and is disadvantageous in terms of increasing the effective area since only one surface of the electrode is used as the effective area.

도 2는 종래 반도체장치의 MIM(metal-insulator-metal) 캐패시터 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a metal-insulator-metal (MIM) capacitor of a conventional semiconductor device.

도 2를 참조하면, 실리콘기판(20)상에 절연막(21)이 형성되어 있고, 상기 절연막(21)상에 텅스텐 등의 금속으로 이루어진 하부전극(22)이 소정의 형태로 패터닝되어 있다. 이때, 절연막(21)은 필드산화막일 수 있다.Referring to FIG. 2, an insulating film 21 is formed on the silicon substrate 20, and a lower electrode 22 made of a metal such as tungsten is patterned on the insulating film 21 in a predetermined shape. In this case, the insulating film 21 may be a field oxide film.

그리고, 하부전극(22)의 표면에는 MIM구조의 특성상 ONO(oxide-nitride-oxide)막 또는 IPO(inter-polysilicon layer)막 보다 두꺼운 두께를 갖는 유전막(23)이 형성되어 있다. On the surface of the lower electrode 22, a dielectric film 23 having a thickness thicker than that of an oxide-nitride-oxide (ONO) film or an inter-polysilicon layer (IPO) film is formed on the characteristics of the MIM structure.

그 다음, 유전막(23)의 상부 표면과 일측 측면을 덮으며 절연막(21) 상부 표면까지 연장된 형태의 상부전극(24)이 텅스텐 등의 금속재료로 이루어져 MIM구조의 캐패시터를 완성한다.Next, the upper electrode 24 covering the upper surface and one side surface of the dielectric film 23 and extending to the upper surface of the insulating film 21 is made of a metal material such as tungsten to complete the capacitor of the MIM structure.

그러나, 이와 같은 구조의 캐패시터는 고주파동작이 요구되는 장치에서 유리하나 정전용량 확보에는 두꺼운 유전막 때문에 불리하고, 또한, 전극의 일면만을 유효면적으로 이용하므로 유효면적 증가의 측면에서도 불리하다.However, a capacitor having such a structure is advantageous in a device requiring high frequency operation, but is disadvantageous due to a thick dielectric film for securing capacitance, and also disadvantages in terms of increasing an effective area since only one surface of the electrode is used as an effective area.

상술한 바와 같이, 종래 기술에서는 PIP구조 캐패시터의 경우 고주파동작에 불리하고 MIM 구조 캐패시터의 경우 요구되는 정전용량을 확보하기 곤란한 문제점이 있다.As described above, in the prior art, PIP structure capacitors are disadvantageous in high frequency operation, and MIM structure capacitors have difficulty in securing required capacitance.

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따라서, 본 발명의 목적은 정전용량 유효면적을 최대화하여 소자의 집적도 증가에 기여하도록 한 반도체장치의 캐패시터 구조를 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a capacitor structure of a semiconductor device in which the capacitance effective area is maximized to contribute to an increase in device integration.

또한, 본 발명의 다른 목적은 정전용량 유효면적을 최대화하여 소자의 집적도 증가에 기여하도록 한 반도체장치의 캐패시터 구조 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a capacitor structure of a semiconductor device, which maximizes the effective capacitance area and contributes to an increase in the degree of integration of the device.

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상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 캐패시터 구조는, 기판 상에 차례로 형성된 제 1, 제 2, 제 3 및 제4절연층; 상기 제4절연층에 형성된 트렌치; 상기 트렌치 표면 상에 형성된 제1전극; 상기 제1전극 상에 형성된 제1유전막; 상기 제1유전막 상에 트렌치를 완전 매립하도록 형성된 제2전극; 상기 제2전극 및 제4절연층 상에 상기 제2전극의 일부분을 노출시키도록 형성된 제2유전막; 상기 제2유전막 상에 형성된 제3전극; 상기 제2절연층에 상기 제1전극과 전기적으로 연결되도록 형성된 금속패드; 상기 제3전극을 덮도록 기판 결과물 상에 형성된 제5절연층; 상기 제5절연층 상에 각각 상기 제3전극 및 상기 노출된 제2전극 부위와 전기적으로 연결되도록 형성된 제1연결부전극과 제2연결부전극; 및 상기 제1연결부전극과 금속패드를 전기적으로 연결하도록 상기 제3, 제4 및 제5절연층에 각각 형성된 플러그들을 포함한다. 여기서, 상기한 본 발명의 캐패시터 구조는 상기 제1전극과 상기 제3전극은 캐패시터의 일 전극을 이루고 상기 제2전극은 캐패시터의 타 전극을 이루어 상기 제1 및 제2유전막을 각각 개재해서 2개의 캐패시터를 구성한다. 상기 트렌치는 평면상 'ㄷ'자 형상 또는 'S'자 형상을 갖는다. 상기 제3절연층의 하부면과 상부면에는 각각 제1하드마스크층과 제2하드마스크층이 형성된다. 또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 캐패시터 구조 제조방법은, 기판 상에 제1절연층과 제2절연층을 차례로 형성하는 단계; 상기 제2절연층 내에 제1방향으로 연장하는 금속패드를 형성하는 단계; 상기 금속패드를 덮도록 상기 제2절연층 상에 제3절연층을 형성하는 단계; 상기 제3절연층의 소정 부위에 각각 상기 금속패드의 소정 부위들과 콘택되는 적어도 2개 이상의 제1플러그와 제2플러그를 형성하는 단계; 상기 제1플러그와 제2플러그를 덮도록 제4절연층을 형성하는 단계; 상기 제4절연층을 식각하여 상기 제1플러그를 노출시키는 트렌치를 형성함과 동시에 상기 제2플러그를 노출시키는 비어홀을 형성하는 단계; 상기 트렌치 표면 상에 제1플러그와 콘택되는 제1전극을 형성하는 단계; 상기 제1전극 상에 제1유전막을 형성하는 단계; 상기 트렌치 및 비어홀 내에 금속막을 매립시켜 각각 제2전극과 상기 제2플러그와 콘택되는 제3플러그를 형성하는 단계; 상기 제2전극을 포함한 제4절연층 상에 상기 제2전극의 대부분과 중첩하면서 일부분을 노출시키는 형태로 하부에 제2유전막을 개재한 제3전극을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 제5절연층을 형성하는 단계; 상기 제5절연층 내에 각각 상기 제3전극 및 제3플러그와 상기 제2전극과 콘택되는 제4, 제5 및 제6플러그를 형성하는 단계; 및 상기 제5절연층 상에 상기 제4 및 제5플러그와 콘택되는 제1연결부전극과 상기 제6플러그와 콘택되는 제2연결부전극을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제4절연층은 그 하부면과 상부면 각각에 제1하드마스크층과 제2하드마스크층가 형성된다. 상기 제2전극과 제3플러그는 다마신(Damascene) 공정으로 형성한다. 상기 트렌치는 평면상 'ㄷ'자 형상 또는 'S'자 형상을 갖도록 형성한다. 본 발명에 따르면, 제1전극과 제3전극을 하나의 캐패시터 전극으로 이용하고 이들과 유전막을 사이에 개재한 제2전극을 다른 캐패시터 전극으로 이용하면서, 상기 제2전극의 하부면 및 측면과 상부면의 일부를 제외한 대부분을 캐패시터의 유효면적으로 이용함으로써 정전용량 증가면에서 매우 우수한 캐패시터를 제공할 수 있다. (실시예)A capacitor structure of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object, the first, second, third and fourth insulating layer formed in sequence on the substrate; A trench formed in the fourth insulating layer; A first electrode formed on the trench surface; A first dielectric film formed on the first electrode; A second electrode formed to completely fill the trench on the first dielectric layer; A second dielectric film formed on the second electrode and the fourth insulating layer to expose a portion of the second electrode; A third electrode formed on the second dielectric film; A metal pad formed on the second insulating layer to be electrically connected to the first electrode; A fifth insulating layer formed on the substrate product to cover the third electrode; First and second connection electrodes formed on the fifth insulating layer to be electrically connected to the third and exposed second electrode portions, respectively; And plugs formed in the third, fourth, and fifth insulating layers, respectively, to electrically connect the first connector electrode and the metal pad. In the above capacitor structure of the present invention, the first electrode and the third electrode form one electrode of the capacitor, and the second electrode forms the other electrode of the capacitor, thereby interposing two first and second dielectric layers, respectively. Configure the capacitor. The trench has a 'c' shape or an 's' shape on a plane. A first hard mask layer and a second hard mask layer are formed on the bottom surface and the top surface of the third insulating layer, respectively. In addition, a method of manufacturing a capacitor structure of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of: sequentially forming a first insulating layer and a second insulating layer on a substrate; Forming a metal pad extending in a first direction in the second insulating layer; Forming a third insulating layer on the second insulating layer to cover the metal pad; Forming at least two first plugs and second plugs contacting predetermined portions of the metal pads at predetermined portions of the third insulating layer; Forming a fourth insulating layer to cover the first plug and the second plug; Etching the fourth insulating layer to form a trench to expose the first plug and to form a via hole to expose the second plug; Forming a first electrode in contact with the first plug on the trench surface; Forming a first dielectric film on the first electrode; Filling a metal film in the trench and the via hole to form a third plug in contact with the second electrode and the second plug, respectively; Forming a third electrode on the fourth insulating layer including the second electrode, the third electrode having a second dielectric film therebetween, overlapping most of the second electrode and exposing a portion thereof; Forming a fifth insulating layer on the substrate resultant; Forming fourth, fifth, and sixth plugs in the fifth insulating layer, the fourth, fifth, and sixth plugs contacting the third electrode, the third plug, and the second electrode, respectively; And forming a first connector electrode contacting the fourth and fifth plugs and a second connector electrode contacting the sixth plug on the fifth insulating layer. In this case, the fourth insulating layer has a first hard mask layer and a second hard mask layer formed on its lower and upper surfaces, respectively. The second electrode and the third plug are formed by a damascene process. The trench is formed to have a planar 'C' shape or an 'S' shape. According to the present invention, using the first electrode and the third electrode as one capacitor electrode, and using the second electrode interposed between them and the dielectric film as another capacitor electrode, the lower surface, side and top of the second electrode By using most of the surface as the effective area of the capacitor, it is possible to provide a very excellent capacitor in terms of increasing capacitance. (Example)

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

도 3은 본 발명에 따른 반도체장치의 캐패시터 구조 레이아웃이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다. 도 3과 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 반도체 기판인 실리콘 기판(30) 상에 제1 내지 제5층간절연층(31, 33, 34, 37, 46)이 차례로 적층되어 형성되어 있다.3 is a layout of a capacitor structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views taken along lines II ′ and II-II ′ of FIG. 3. 3, 4A, and 4B, first to fifth interlayer insulating layers 31, 33, 34, 37, and 46 are sequentially stacked on the silicon substrate 30, which is a semiconductor substrate.

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제4층간절연층(37)에는 트렌치가 형성되어 있다. 상기 트렌치는 정전용량을 극대화시킬 수 있는 형상, 예를들어, 평면상으로 볼 때 'ㄷ'자 형상을 갖도록 형성되며, 상기 'ㄷ'자 이외에 'S'자 형상으로도 형성될 수 있다. 상기 트렌치의 내부 표면 상에는 차례로 제1전극(391)과 제1유전막(401)이 소정 두께로 형성되어 있고, 나머지 트렌치 부위를 제2전극(420)이 매립하고 있다. A trench is formed in the fourth interlayer insulating layer 37. The trench may be formed to have a shape capable of maximizing capacitance, for example, having a 'c' shape when viewed in plan view, and may also be formed as an 's' shape in addition to the 'c' shape. The first electrode 391 and the first dielectric film 401 are sequentially formed on the inner surface of the trench, and the second electrode 420 is filled in the remaining trench portions.

제4층간절연층(37) 상에는 제2유전막(43)의 개재하에 제3전극(44)이 형성되어 있다. 상기 제3전극(44)은 트렌치와 마찬가지로 평면상으로 볼 때 'ㄷ'자 형상을 갖도록 형성되어지며, 특히, 상기 제2전극(420)의 일부분을 제외한 대부분과 중첩하도록 형성된다. 예를들어, 상기 제3전극(44)은 A-A'선 좌측의 제2전극 부분과는 중첩되지 않고 A-A'선 우측의 제2전극 부분과만 중첩되도록 형성된다. The third electrode 44 is formed on the fourth interlayer insulating layer 37 with the second dielectric film 43 interposed therebetween. Like the trench, the third electrode 44 is formed to have a 'c' shape when viewed in plan view. In particular, the third electrode 44 is formed to overlap most of the second electrode 420 except for a part of the second electrode 420. For example, the third electrode 44 is formed so as not to overlap the second electrode portion on the left side of the line A-A ', but overlapping only the second electrode portion on the right side of the line A-A'.

제2전극(420) 및 제3전극(44) 상에는 제5층간절연층(46)의 개재하에 제1연결부전극(480)과 제2연결부전극(481)이 각각 이격되어 형성되어 있다. The first connection electrode 480 and the second connection electrode 481 are spaced apart from each other on the second electrode 420 and the third electrode 44 with the fifth interlayer insulating layer 46 interposed therebetween.

이때, 상기 제1연결부전극(480)은 제5층간절연층(46)을 관통하도록 형성된 제5플러그(470) 및 제6플러그(471)를 통해 제3전극(44)과 전기적으로 연결되며, 또한, 제1연결부전극(480)은 제5층간절연층(46)을 관통하도록 형성된 제7플러그(472)와 제4층간절연층(37)을 관통하도록 형성된 제4플러그(421) 및 제3층간절연층(34)을 관통하도록 형성된 제3플러그(352)를 통해서 제2층간절연층(33)에 형성된 금속패드(32)와 전기적으로 연결된다. In this case, the first connector electrode 480 is electrically connected to the third electrode 44 through the fifth plug 470 and the sixth plug 471 formed to penetrate the fifth interlayer insulating layer 46. In addition, the fourth connector 480 and the third plug 421 and the third plug formed to penetrate the fifth interlayer insulating layer 46 and the fourth plug 421 and the third interlayer insulating layer 37 are formed. The third plug 352 formed to penetrate the interlayer insulating layer 34 is electrically connected to the metal pad 32 formed on the second interlayer insulating layer 33.

또한, 제1전극(391)은 그 아래의 제3층간절연층(34)에 형성된 제1 및 제2플러그(350, 351)를 통하여 금속패드(32)와 전기적으로 연결된다.In addition, the first electrode 391 is electrically connected to the metal pad 32 through the first and second plugs 350 and 351 formed on the third interlayer insulating layer 34 thereunder.

한편, 제5층간절연층(46)에는 제3전극(44)과 중첩하지 않는 제2전극 부분과 전기적으로 연결되는 제8플러그(473)가 형성되어 상기 제2연결부전극(481)과 제2전극(420)이 전기적으로 연결된다. Meanwhile, an eighth plug 473 electrically connected to a second electrode portion not overlapping with the third electrode 44 is formed on the fifth interlayer insulating layer 46 to form the second connection electrode 481 and the second electrode. The electrode 420 is electrically connected.

상기에서, 상기 제5플러그(470)와 제6플러그(471)는 제3전극(44)과 제1연결부전극(480)을 전기적으로 연결하기 위한 것이므로 두 개의 플러그들(470, 471) 중 어느 하나를 생략하여도 캐패시터 소자의 동작에는 영향이 없다.Since the fifth plug 470 and the sixth plug 471 are for electrically connecting the third electrode 44 and the first connection electrode 480, any of the two plugs 470 and 471. Omitting one does not affect the operation of the capacitor element.

또한, 제1플러그(350)와 제2플러그(351)도 제1전극(391)과 금속패드(32)를 전기적으로 연결하기 위한 것이므로 두 개의 플러그들(350, 351) 중 어느 하나를 생략하여도 무방하다.도 4a 및 도 4b에서, 미설명된 도면부호 36과 38은 각각 제1하드마스크층과 제2하드마스크층을 나타낸다. In addition, since the first plug 350 and the second plug 351 are also for electrically connecting the first electrode 391 and the metal pad 32, one of the two plugs 350 and 351 may be omitted. 4A and 4B, reference numerals 36 and 38, which are not described, denote the first hard mask layer and the second hard mask layer, respectively.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 반도체장치의 캐패시터 구조 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 도 5a 내지 도 5d는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 공정별 단면도이고, 도 5e는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 공정 단면도이다. 5A through 5E are cross-sectional views illustrating processes of manufacturing a capacitor structure of a semiconductor device according to the present invention. FIGS. 5A through 5D are cross-sectional views taken along a line II ′ of FIG. 3 and FIG. It is process sectional drawing along the II-II 'line | wire of FIG.

도 5a를 참조하면, 실리콘 기판(30) 상에 산화막 등의 절연체로 제1층간절연층(31)을 형성한 다음, 그 위에 제1금속층을 증착한 후 포토리쏘그래피로 패터닝하여 금속패드(32)를 형성한다. 이때, 상기 금속패드(32)는 후속 공정에서 형성될 캐패시터의 제1전극 및 제3전극과 전기적으로 연결할 수 있는 형태, 예컨데, 제1방향으로 연장하는 직사각형 형태로 형성한다. Referring to FIG. 5A, a first interlayer insulating layer 31 is formed of an insulator such as an oxide film on a silicon substrate 30, then a first metal layer is deposited thereon, and then patterned by photolithography to form a metal pad 32. ). In this case, the metal pad 32 is formed in a form that can be electrically connected to the first electrode and the third electrode of the capacitor to be formed in a subsequent process, for example, has a rectangular shape extending in the first direction.

다음으로, 상기 금속패드(32)를 덮도록 제1층간절연층(31) 상에 제2층간절연층(33)을 형성한 후, 상기 제2층간절연층(33)의 표면을 CMP(chemical mechanical polishing)하여 금속패드(32)의 표면을 노출시킨다. 그런다음, 다시 노출된 금속패드(32) 및 제2층간절연층(33) 상에 산화막 등으로 이루어진 제3층간절연층(34)을 형성한다. Next, after the second interlayer dielectric layer 33 is formed on the first interlayer dielectric layer 31 to cover the metal pad 32, the surface of the second interlayer dielectric layer 33 is subjected to CMP (chemical). mechanical polishing) to expose the surface of the metal pad (32). Then, a third interlayer insulating layer 34 made of an oxide film or the like is formed on the exposed metal pad 32 and the second interlayer insulating layer 33.

그 다음, 제3층간절연층(34)을 식각하여 각각 금속패드(32)의 소정 부위들을 노출시키는 제1 내지 제3비어홀을 형성한다. 이때, 상기 제1 내지 제3비어홀은, 먼저, 제3층간절연층(34) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 이를 노광 및 현상을 실시하여 도 3의 레이아웃의 절단선 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 소정 간격 이격되어 금속패드(34)와 중첩되는 제3층간절연층(34)의 표면을 각각 노출시키는 개구부들을 갖는 포토레지스트패턴(도시안함)을 형성한 다음, 노출된 제3층간절연층 부분들을 식각하여 형성한다. Next, the third interlayer insulating layer 34 is etched to form first to third via holes exposing predetermined portions of the metal pad 32, respectively. In this case, the first to third via holes are first coated with a photoresist on the third interlayer insulating layer 34, and then exposed and developed to form the first through third via holes along the cut line I-I ′ of the layout of FIG. 3. After forming a photoresist pattern (not shown) having openings that respectively expose a surface of the third interlayer insulating layer 34 overlapping the metal pad 34 at a predetermined interval, the exposed third interlayer insulating layer portions are formed. It forms by etching.

다음으로, 포토레지스트패턴을 산소 애슁(O2 ahing) 등의 방법으로 제거한 다음, 제1 내지 제3비어홀을 충분히 매립하도록 제3층간절연층(34) 상에 텅스텐 등의 금속으로된 도전층을 형성하고, 이어서, 제3층간절연층(34)의 표면이 노출되도록 상기 도전층을 CMP 등의 방법으로 식각하여 제1, 제2 및 제3비어홀 내에 각각 제1플러그(350), 제2플러그(351) 및 제3플러그(352)를 형성한다.Next, the photoresist pattern is removed by a method such as oxygen ashing (O 2 ahing) or the like, and then a conductive layer made of metal such as tungsten is deposited on the third interlayer insulating layer 34 to sufficiently fill the first to third via holes. Next, the conductive layer is etched by CMP or the like so that the surface of the third interlayer insulating layer 34 is exposed, and the first plug 350 and the second plug are respectively formed in the first, second and third via holes. 351 and a third plug 352 are formed.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 금속패드(32)와 후속에서 형성될 제1전극을 전기적으로 연결하기 위해 제1, 제2비어홀과 이를 충전하는 제1, 제2플러그(350, 351)를 형성하였으나, 이러한 두 개의 플러그들(350, 351) 중 어느 하나를 생략하여도 본 발명에 따라 제조되는 캐패시터의 동작에는 큰 영향이 없다. 따라서, 제1 또는 제2비어홀 중 어느 하나의 형성을 생략할 수 있다.Here, in the embodiment of the present invention, the first and second via holes and the first and second plugs 350 and 351 filling the metal pads 32 and the first electrodes to be formed subsequently are formed. However, omitting any one of the two plugs 350 and 351 does not significantly affect the operation of the capacitor manufactured according to the present invention. Therefore, the formation of any one of the first or second via holes can be omitted.

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계속해서, 제 1 내지 제3플러그(350,351,352)의 표면을 포함하는 제3층간절연층(34) 상에 질화막 등으로 이루어진 제1하드마스크층(36)을 형성한다.Subsequently, a first hard mask layer 36 made of a nitride film or the like is formed on the third interlayer insulating layer 34 including the surfaces of the first to third plugs 350, 351, and 352.

그 다음, 제1하드마스크층(36) 상에 금속배선간의 절연을 위한 금속배선절연물질(IMD, intermetal dielectric)로 제4층간절연층(37)을 형성한 다음, 제4층간절연층(37) 상에 질화막 등으로 이루어진 제2하드마스크층(38)을 형성한다. 여기서, 제1하드마스크층(26)과 제2하드마스크층(38)은 제4층간절연층(37) 및 제3층간절연층(34)과 식각선택비가 큰 절연물질로 형성할 수 있다.Next, a fourth interlayer insulating layer 37 is formed on the first hard mask layer 36 with an intermetal dielectric (IMD) to insulate the metal wiring, and then the fourth interlayer insulating layer 37 The second hard mask layer 38 made of a nitride film or the like is formed on the surface of the wafer). Here, the first hard mask layer 26 and the second hard mask layer 38 may be formed of an insulating material having a high etching selectivity with the fourth interlayer insulating layer 37 and the third interlayer insulating layer 34.

다음으로, 제2하드마스크층(38) 상에 다시 포토레지스트를 도포한 후, 이를 노광 및 현상하여 제2하드마스크층의 소정 부위를 노출시키는 포토레지스트패턴(도시안함)을 형성한다. 이때, 상기 포토레지스트패턴에 의하여 노출되는 제2하드마스크층(38)의 표면은, 도 3에 도시된 캐패시터의 제1전극 형성 부위를 정의하도록 제1플러그(350) 및 제2플러그(351)와 중첩되면서 평면상으로 볼 때 'ㄷ'자 또는 'S'자 형상을 갖도록 노출되는 동시에, 제3플러그(352)와 중첩되는 제4비어홀 형성부위를 노출시키는 부위가 된다. 여기서, 본 발명의 실시예에서는 'ㄷ'자 또는 'S'자 형상으로 제1전극 형성 부위를 정의하였으나, 그 외에도 사각형 등의 캐패시터 하부전극의 표면적을 극대화할 수 있는 다양한 형태로 제1전극 형성 부위를 정의할 수 있다. Next, after the photoresist is applied on the second hard mask layer 38 again, the photoresist pattern is exposed and developed to form a photoresist pattern (not shown) exposing predetermined portions of the second hard mask layer. At this time, the surface of the second hard mask layer 38 exposed by the photoresist pattern, the first plug 350 and the second plug 351 to define the first electrode forming portion of the capacitor shown in FIG. While overlapping with and exposed in plan view to have a 'c' or 'S' shape, and at the same time to expose the fourth via hole forming portion overlapping the third plug 352. Here, in the embodiment of the present invention, the first electrode forming portion is defined in a 'c' or 'S' shape, but in addition, the first electrode is formed in various forms to maximize the surface area of the capacitor lower electrode such as a square. The site can be defined.

그 다음, 포토레지스트패턴으로 보호되지 않는 부위들의 제2하드마스크층 표면을 제거하여 제4층간절연층의 소정 부위들을 노출시킨다. 그런다음, 포토레지스트패턴을 제거한 후, 노출된 제4층간절연층 부위들과 그 아래의 제1하드마스크층 부위들을 식각하여 제1전극이 형성될 부위를 정의하면서 제1 및 제2플러그(350, 351)를 노출시키는 트렌치와 제3플러그(352)를 노출시키는 제4비어홀을 형성한다.Next, the surface of the second hard mask layer of the portions not protected by the photoresist pattern is removed to expose certain portions of the fourth interlayer insulating layer. After removing the photoresist pattern, the exposed portions of the fourth interlayer insulating layer and the portions of the first hard mask layer below the portions are etched to define the portions where the first electrode is to be formed, thereby defining the first and second plugs 350. , And forming a trench for exposing the 351 and a fourth via hole for exposing the third plug 352.

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다음으로, 상기 트렌치와 제4비어홀 표면 상에 스퍼터링 등의 공정에 따라 트렌치를 완전히 덮지 않는 얇은 두께로 텅스텐 등의 금속으로된 제1금속층(39)을 형성한 후, 상기 제1금속층(39) 상에 얇게 제1유전막으로 사용될 제1절연막(40)을 증착한다. Next, a first metal layer 39 made of metal such as tungsten is formed on the trench and the fourth via hole surface at a thin thickness not completely covering the trench by a process such as sputtering, and then the first metal layer 39 is formed. The first insulating film 40 to be used as the first dielectric film is deposited thinly.

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도 5b를 참조하면, 상기 제1절연막(40) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 이를 노광 및 현상하여 레이아웃상 트렌치와 중첩되는 부위만을 덮는 포토레지스트패턴(41)을 형성한다. 이때, 상기 포토레지스트패턴(41)은 트렌치를 완전히 덮을 수 있도록 그 폭에 마진을 줄 수 있다.Referring to FIG. 5B, after the photoresist is coated on the first insulating layer 40, the photoresist is exposed and developed to form a photoresist pattern 41 covering only a portion overlapping the trench on the layout. In this case, the photoresist pattern 41 may give a margin to the width so as to completely cover the trench.

그런다음, 포토레지스트패턴(41)으로 보호되지 않은 부위의 제1절연막과 그 아래의 제1금속층을 차례로 식각하여 제1전극(390)과 제1유전막(400)을 형성한다. 이때, 상기 제1절연막과 제1금속층의 식각은 과도식각으로 진행하여 제4비어홀(V) 내에 형성된 제1절연막 및 제1금속층이 잔류하지 않고 제거되도록 함으로써 제3플러그(352)의 상부 표면이 노출되도록 한다. Thereafter, the first insulating layer and the first metal layer under the portion not protected by the photoresist pattern 41 are sequentially etched to form the first electrode 390 and the first dielectric layer 400. At this time, the etching of the first insulating layer and the first metal layer proceeds to transient etching so that the upper surface of the third plug 352 is removed by removing the first insulating layer and the first metal layer formed in the fourth via hole V without remaining. To be exposed.

도 5c를 참조하면, 포토레지스트패턴을 산소 애슁 등의 방법으로 제거한 후, 트렌치와 제4비어홀을 완전히 매립하도록 제2금속층을 증착한다. 그런다음, 제2하드마스크층(38)이 노출되도록 상기 제2금속층을 CMP하여 트렌치를 매립하는 제2전극(420)을 형성함과 동시에 제4비아홀 내에 제4플러그(421)를 형성한다. 이때, 상기 제2전극(420)과 또 다른 제2전극(420)은 레이아웃상 실제로는 서로 연결된 하나의 전극이며, 상기 제4비어홀 내에 형성된 제4플러그(421)는 금속패드(32)와 제3플러그(352)를 통해 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 5C, after removing the photoresist pattern by a method such as oxygen ashing, a second metal layer is deposited to completely fill the trench and the fourth via hole. Thereafter, the second metal layer CMP is formed to expose the second hard mask layer 38 to form a second electrode 420 filling the trench, and a fourth plug 421 is formed in the fourth via hole. In this case, the second electrode 420 and another second electrode 420 are actually one electrode connected to each other on the layout, and the fourth plug 421 formed in the fourth via hole is formed of the metal pad 32 and the first electrode. It is electrically connected via the three plug 352.

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또한, 상기 CMP 결과, 제2하드마스크층(38)의 표면과 제1전극(391), 제1유전막(401), 제2전극(420) 및 제4플러그(421)의 상부 표면은 동일 평면상에 위치하게 된다.In addition, as a result of the CMP, the surface of the second hard mask layer 38 and the upper surfaces of the first electrode 391, the first dielectric layer 401, the second electrode 420, and the fourth plug 421 are coplanar. It is located in the phase.

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다음으로, 상기 기판 결과물 상에 제2유전막으로 이용될 제2절연막을 증착한 다음, 상기 제2절연막 상에 제3전극 형성용 제3금속층을 형성한다. 이때, 제3금속층은 텅스텐 등의 금속을 스퍼터링 등의 방법으로 증착하여 형성할 수 있다.Next, a second insulating film to be used as a second dielectric film is deposited on the substrate resultant, and then a third metal layer for forming third electrodes is formed on the second insulating film. In this case, the third metal layer may be formed by depositing a metal such as tungsten by a method such as sputtering.

그 다음, 제3금속층 상에 포토레지스트를 도포한 후, 이를 노광 및 현상하여 포토레지스트패턴(45)을 형성한다. 이때, 상기 포토레지스트패턴(45)은 트렌치를 평면상으로 볼 때 'ㄷ'자 형상으로 형성한 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, A-A'선의 우측 방향으로 일부 오프셋되어 A-A'선의 좌측 부위와 중첩되지 않고 나머지 부위와만 중첩되는 형상으로 형성한다.Then, after the photoresist is applied on the third metal layer, the photoresist pattern 45 is formed by exposing and developing the photoresist. In this case, when the trench is formed in a 'c' shape when viewed in plan view, as shown in FIG. 3, the photoresist pattern 45 is partially offset in the right direction of the A-A 'line to be A-A'. It is formed in a shape that does not overlap with the left part of the line but overlaps only the remaining part.

계속해서, 포토레지스트패턴(45)으로 보호되지 않는 부위의 제3금속층과 그 아래의 제2절연막을 식각하여 제3전극(44)과 제2유전막(43)을 형성하고, 이와 동시에, 제2하드마스크층(38)의 표면 및 제4플러그(421)의 상부 표면을 노출시킨다.Subsequently, the third metal layer and the second insulating film under the portion not protected by the photoresist pattern 45 are etched to form the third electrode 44 and the second dielectric film 43, and at the same time, the second The surface of the hard mask layer 38 and the upper surface of the fourth plug 421 are exposed.

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여기서, 상기 제3전극(44)과 제1전극(391)은 각각 제2유전막(43)과 제1유전막(401)을 사이에 두고 제2전극(420)과 대응하는 형태가 되어 2개의 캐패시터를 형성하게 된다.Here, the third electrode 44 and the first electrode 391 are formed to correspond to the second electrode 420 with the second dielectric film 43 and the first dielectric film 401 interposed therebetween, respectively. Will form.

도 5d 및 도 5e를 참조하면, 포토레지스트패턴을 산소 애슁 등의 방법으로 제거한 다음, 제3전극(44) 및 제4플러그(421)를 포함하는 제2하드마스크층(38) 상에 산화막 등의 절연체로 제5층간절연층(46)을 형성한다. 5D and 5E, after the photoresist pattern is removed by an oxygen ashing method, an oxide film or the like is formed on the second hard mask layer 38 including the third electrode 44 and the fourth plug 421. The fifth interlayer insulating layer 46 is formed of an insulator.

그 다음, 제5층간절연층(46) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 이를 노광 및 현상해서 제3전극(44)을 노출시키는 제5 및 제6비어홀 형성 부위과 제4플러그(421)를 노출시키는 제7비어홀 형성 부위에 해당하는 제5층간절연층 부위들을 각각 노출시키는 개구부를 갖는 포토레지스트패턴(도시안됨)을 형성한다. 이때, 상기 포토레지스패턴은 제3전극(44)과 중첩되지 않는 제2전극(420) 부위의 제8비어홀 형성 부위에 해당하는 제5층간절연층 부위 또한 노출시키는 개구부를 갖도록 형성한다. Then, after the photoresist is applied on the fifth interlayer insulating layer 46, the photoresist is exposed and developed to expose the fifth and sixth via hole forming portions and the fourth plug 421 exposing the third electrode 44. A photoresist pattern (not shown) having openings exposing portions of the fifth interlayer insulating layer corresponding to the seventh via hole forming portion to be exposed are formed. In this case, the photoresist pattern is formed to have an opening that also exposes a fifth interlayer insulating layer portion corresponding to an eighth hole hole forming portion of a portion of the second electrode 420 that does not overlap with the third electrode 44.

다음으로, 포토레지스트패턴으로 보호되지 않는 부위의 제5층간절연층을 식각하여 제3전극(44)의 표면을 노출시키는 제5 및 제6비어홀과 제4플러그(421)를 노출시키는 제7비어홀 및 제2전극(420)을 노출시키는 제8비어홀을 형성한다. 이때, 제3전극(44)의 표면을 노출시키는 제5비어홀과 제6비어홀 중 어느 하나를 생략할 수 있다. 즉, 상기 포토레지스트패턴 형성단계에서 제5비어홀 또는 제6비어홀 형성부위를 노출시키지 않도록 하여 후속공정을 진행함으로써 제5비어홀과 제6비어홀 중 어느 하나를 형성하지 않을 수 있다. 이는 도면상에서 제3전극(44)이 서로 분리되어 있는 것처럼 도시되어 있으나 실제로 레이아웃상 서로 연결된 하나의 전극이기 때문이다.Next, the fifth interlayer insulating layer of the portion not protected by the photoresist pattern is etched to expose the fifth and sixth via holes exposing the surface of the third electrode 44 and the seventh via holes exposing the fourth plug 421. And an eighth via hole exposing the second electrode 420. In this case, any one of the fifth and sixth via holes exposing the surface of the third electrode 44 may be omitted. That is, in the photoresist pattern forming step, one of the fifth and sixth via holes may not be formed by performing a subsequent process so as not to expose the fifth or sixth via hole forming portion. This is because the third electrodes 44 are illustrated as being separated from each other in the drawing, but are actually one electrode connected to each other in layout.

그 다음, 포토레지스트패턴을 산소 애슁 등의 방법으로 제거한 상태에서, 제5 내지 제7비어홀 및 제8비어홀을 완전히 매립하도록 텅스텐 등의 도전층을 제5층간절연층(46) 상에 스퍼터링 등의 방법으로 형성한 다음, 상기 도전층을 CMP하여 제5층간절연층(46)의 표면을 노출시킴과 동시에 상기 제5 내지 제8비어홀 내에 각각 제5플러그(470), 제6플러그(471), 제7플러그(472) 및 제8플러그(473)를 형성한다.Then, in a state where the photoresist pattern is removed by a method such as oxygen ashing, a conductive layer such as tungsten is sputtered on the fifth interlayer insulating layer 46 to completely fill the fifth to seventh and eighth via holes. After the conductive layer is formed, the conductive layer is CMP to expose the surface of the fifth interlayer insulating layer 46, and at the same time, the fifth plug 470, the sixth plug 471, respectively, in the fifth to eighth via holes. The seventh plug 472 and the eighth plug 473 are formed.

다음으로, 제5 내지 제8플러그(470, 471, 472, 473)를 포함하는 제5층간절연층(46) 상에 알루미늄 또는 텅스텐 등의 도전층을 증착한 후, 이를 패터닝하여 제5 내지 제7플러그(470,471,472)를 상호 전기적으로 연결되는 막대 형태의 제1연결부전극(480)과 제8플러그(473)와 연결되는 제2연결부전극(481)을 형성한다.Next, a conductive layer such as aluminum or tungsten is deposited on the fifth interlayer insulating layer 46 including the fifth to eighth plugs 470, 471, 472, and 473, and then patterned to form the fifth to eighth plugs. The seventh plugs 470, 471 and 472 form a rod-shaped first connector electrode 480 and a second connector electrode 481 connected to the eighth plug 473.

이 결과, 상기 제3전극(44)과 제1전극(391)은 금속패드(32) 및 제1연결부전극(480)을 통하여 상호 전기적으로 연결되며, 제1유전막(401)과 제2유전막(43)을 개재한 상태로 제2전극(420)과 대응하도록 형성되어 도전체/유전체/도전체로 이루어진 캐패시터 구성을 갖게 된다. 즉, 제1전극(391) 및 제3전극(44)으로 이루어진 상부전극과 제2전극(420)으로 이루어진 하부전극 또는 그 반대구조로 이루어진 캐패시터를 완성하게 된다. As a result, the third electrode 44 and the first electrode 391 are electrically connected to each other through the metal pad 32 and the first connection electrode 480, and the first dielectric film 401 and the second dielectric film ( It is formed so as to correspond to the second electrode 420 with the 43 interposed therebetween to have a capacitor structure consisting of a conductor / dielectric / conductor. That is, a capacitor having an upper electrode composed of the first electrode 391 and the third electrode 44 and a lower electrode composed of the second electrode 420 or the opposite structure is completed.

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이상에서와 같이, 본 발명은 제1전극과 제3전극을 하나의 캐패시터 전극으로 이용하고 이들과 유전막을 사이에 개재한 제2전극을 다른 캐패시터 전극으로 이용하면서, 제2전극의 하부면, 측면 및 상부면의 일부를 제외한 대부분을 캐패시터의 유효면적으로 이용함으로써, 평판구조의 MIM 캐패시터에 비교하여 캐패시터가 평면상 차지하는 면적은 최소화하면서도 정전용량 증가면에서 월등히 우수한 캐패시터를 제공할 수 있다. 기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. As described above, the present invention uses the first electrode and the third electrode as one capacitor electrode, and uses the second electrode interposed between the dielectric film and the other electrode as the other capacitor electrode, the lower surface and the side surface of the second electrode. And by using most of the portion except the upper surface as the effective area of the capacitor, compared to the MIM capacitor of the flat plate structure can minimize the area occupied by the capacitor while providing an excellent capacitor in terms of increased capacitance. In addition, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.

도 1은 종래 반도체장치의 PIP(polysilicon-insulator-polysilicon) 캐패시터 단면도.1 is a cross-sectional view of a polysilicon-insulator-polysilicon (PIP) capacitor of a conventional semiconductor device.

도 2는 종래 반도체장치의 MIM(metal-insulator-metal) 캐패시터 단면도.2 is a cross-sectional view of a metal-insulator-metal (MIM) capacitor of a conventional semiconductor device.

도 3은 본 발명에 따른 반도체장치의 캐패시터 구조 레이아웃.3 is a layout of a capacitor structure of a semiconductor device according to the present invention;

도 4a 및 도 4b는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도. 4A and 4B are cross-sectional views taken along lines II ′ and II-II ′ of FIG. 3.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 반도체장치의 캐패시터 구조 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도. * 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *30 : 실리콘 기판 31 : 제1층간절연층32 : 금속패드 33 : 제2층간절연층 34 : 제3층간절연층 36 : 제1하드마스크층37 : 제4층간절연층 38 : 제2하드마스크층39 : 제1금속층 40 : 제1절연막41,45 : 포토레지스트패턴 43 : 제2유전막44 : 제3전극 46 : 제5층간절연층350 : 제1플러그 351 : 제2플러그 352 : 제3플러그 390,391 : 제1전극400,401 : 제1유전막 420 : 제2전극421 : 제4플러그 470 : 제5플러그471 : 제6플러그 472 : 제7플러그473 : 제8플러그 480 : 제1연결부전극481 : 제2연결부전극5A through 5E are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing a capacitor structure of a semiconductor device according to the present invention. * Explanation of symbols on the main parts of the drawings * 30: Silicon substrate 31: First interlayer insulating layer 32: Metal pad 33: Second interlayer insulating layer 34: Third interlayer insulating layer 36: First hard mask layer 37 Four interlayer dielectric layer 38 Second hard mask layer 39 First metal layer 40 First dielectric layer 41, 45 Photoresist pattern 43 Second dielectric layer 44 Third electrode 46 Interlayer dielectric layer 350 First plug 351: second plug 352: third plug 390, 391: first electrode 400,401: first dielectric film 420: second electrode 421: fourth plug 470: fifth plug 471: sixth plug 472: seventh plug 473: eighth plug 480: first connection electrode 481: second connection electrode

Claims (15)

기판 상에 차례로 형성된 제 1, 제 2, 제 3 및 제4절연층; First, second, third, and fourth insulating layers sequentially formed on the substrate; 상기 제4절연층에 형성된 트렌치; A trench formed in the fourth insulating layer; 상기 트렌치 표면 상에 형성된 제1전극; A first electrode formed on the trench surface; 상기 제1전극 상에 형성된 제1유전막; A first dielectric film formed on the first electrode; 상기 제1유전막 상에 트렌치를 완전 매립하도록 형성된 제2전극; A second electrode formed to completely fill the trench on the first dielectric layer; 상기 제2전극 및 제4절연층 상에 상기 제2전극의 일부분을 노출시키도록 형성된 제2유전막; A second dielectric film formed on the second electrode and the fourth insulating layer to expose a portion of the second electrode; 상기 제2유전막 상에 형성된 제3전극; A third electrode formed on the second dielectric film; 상기 제2절연층에 상기 제1전극과 전기적으로 연결되도록 형성된 금속패드; A metal pad formed on the second insulating layer to be electrically connected to the first electrode; 상기 제3전극을 덮도록 기판 결과물 상에 형성된 제5절연층; A fifth insulating layer formed on the substrate product to cover the third electrode; 상기 제5절연층 상에 각각 상기 제3전극 및 상기 노출된 제2전극 부위와 전기적으로 연결되도록 형성된 제1연결부전극과 제2연결부전극; 및 First and second connection electrodes formed on the fifth insulating layer to be electrically connected to the third and exposed second electrode portions, respectively; And 상기 제1연결부전극과 금속패드를 전기적으로 연결하도록 상기 제3, 제4 및 제5절연층에 각각 형성된 플러그들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조. And a plug formed in the third, fourth, and fifth insulating layers to electrically connect the first connector electrode and the metal pad, respectively. 제 1 항에 있어서, 상기 제1전극과 상기 제3전극은 캐패시터의 일 전극을 이루고 상기 제2전극은 캐패시터의 타 전극을 이루어, 상기 제1 및 제2유전막을 각각 개재해서 2개의 캐패시터를 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조.2. The capacitor of claim 1, wherein the first electrode and the third electrode form one electrode of the capacitor, and the second electrode forms the other electrode of the capacitor, so as to form two capacitors through the first and second dielectric layers, respectively. A capacitor structure of a semiconductor device, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 트렌치는 평면상 'ㄷ'자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조.The capacitor structure of claim 1, wherein the trench has a planar '-' shape. 제 1 항에 있어서, 상기 제3절연층의 하부면과 상부면에 제1하드마스크층과 제2하드마스크층이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조.2. The capacitor structure of claim 1, wherein a first hard mask layer and a second hard mask layer are formed on lower and upper surfaces of the third insulating layer, respectively. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 트렌치는 평면상 'S'자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조.The capacitor structure of claim 1, wherein the trench has an 'S' shape in plan view. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기판 상에 제1절연층과 제2절연층을 차례로 형성하는 단계; Sequentially forming a first insulating layer and a second insulating layer on the substrate; 상기 제2절연층 내에 제1방향으로 연장하는 금속패드를 형성하는 단계; Forming a metal pad extending in a first direction in the second insulating layer; 상기 금속패드를 덮도록 상기 제2절연층 상에 제3절연층을 형성하는 단계; Forming a third insulating layer on the second insulating layer to cover the metal pad; 상기 제3절연층의 소정 부위에 각각 상기 금속패드의 소정 부위들과 콘택되는 적어도 2개 이상의 제1플러그와 제2플러그를 형성하는 단계; Forming at least two first plugs and second plugs contacting predetermined portions of the metal pads at predetermined portions of the third insulating layer; 상기 제1플러그와 제2플러그를 덮도록 제4절연층을 형성하는 단계; Forming a fourth insulating layer to cover the first plug and the second plug; 상기 제4절연층을 식각하여 상기 제1플러그를 노출시키는 트렌치를 형성함과 동시에 상기 제2플러그를 노출시키는 비어홀을 형성하는 단계; Etching the fourth insulating layer to form a trench to expose the first plug and to form a via hole to expose the second plug; 상기 트렌치 표면 상에 제1플러그와 콘택되는 제1전극을 형성하는 단계; Forming a first electrode in contact with the first plug on the trench surface; 상기 제1전극 상에 제1유전막을 형성하는 단계; Forming a first dielectric film on the first electrode; 상기 트렌치 및 비어홀 내에 금속막을 매립시켜 각각 제2전극과 상기 제2플러그와 콘택되는 제3플러그를 형성하는 단계; Filling a metal film in the trench and the via hole to form a third plug in contact with the second electrode and the second plug, respectively; 상기 제2전극을 포함한 제4절연층 상에 상기 제2전극의 대부분과 중첩하면서 일부분을 노출시키는 형태로 하부에 제2유전막을 개재한 제3전극을 형성하는 단계; Forming a third electrode on the fourth insulating layer including the second electrode, the third electrode having a second dielectric film therebetween, overlapping most of the second electrode and exposing a portion thereof; 상기 기판 결과물 상에 제5절연층을 형성하는 단계; Forming a fifth insulating layer on the substrate resultant; 상기 제5절연층 내에 각각 상기 제3전극 및 제3플러그와 상기 제2전극과 콘택되는 제4, 제5 및 제6플러그를 형성하는 단계; 및 Forming fourth, fifth, and sixth plugs in the fifth insulating layer, the fourth, fifth, and sixth plugs contacting the third electrode, the third plug, and the second electrode, respectively; And 상기 제5절연층 상에 상기 제4 및 제5플러그와 콘택되는 제1연결부전극과 상기 제6플러그와 콘택되는 제2연결부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조 제조방법.Fabricating a capacitor structure of a semiconductor device, comprising forming a first connector electrode contacting the fourth and fifth plugs and a second connector electrode contacting the sixth plug on the fifth insulating layer. Way. 제 11 항에 있어서, 상기 제4절연층은 그 하부면과 상부면 각각에 제1하드마스크층과 제2하드마스크층가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조 제조방법.12. The method of claim 11, wherein the fourth insulating layer has a first hard mask layer and a second hard mask layer formed on its lower and upper surfaces, respectively. 제 11 항에 있어서, 상기 제2전극과 제3플러그는 다마신(Damascene) 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조 제조방법.The method of claim 11, wherein the second electrode and the third plug are formed by a damascene process. 제 11 항에 있어서, 상기 트렌치는 평면상 'ㄷ'자 형상을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조 제조방법.12. The method of claim 11, wherein the trench is formed to have a '-' shape in plan view. 제 11 항에 있어서, 상기 트렌치는 평면상 'S'자 형상을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 구조 제조방법.12. The method of claim 11, wherein the trench is formed to have an 'S' shape in plan view.
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