KR100527868B1 - 고용량 엠아이엠 캐패시터 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고용량 MIM 캐패시터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 이중층 구조의 캐패시터 절연막에 형성된 트렌치에 상부전극을 형성함으로써 절연막의 두께를 줄일 수 있고 또한 상부전극과 하부전극의 단락을 방지하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 MIM 캐패시터는 소정의 구조물이 형성된 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상부에 형성된 제 1 금속막과 제 2 금속막; 상기 제 2 금속막의 상부에 형성된 제 1 절연막과 제 2 절연막; 상기 제 1 절연막의 상부에 소정의 폭을 가지고 형성된 트렌치; 및 상기 트렌치 영역에 형성된 소정의 금속막으로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
또한 본 발명의 MIM 캐패시터의 제조방법은 소정의 구조물이 형성된 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상부에 제 1 금속막과 제 2 금속막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 제 2 금속막의 상부에 제 1 절연막과 제 2 절연막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 제 2 절연막의 상부에 포토레지스 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치가 형성된 반도체 기판의 전면을 세정하는 단계; 상기 트렌치에 소정의 금속막을 증착하는 단계; 상기 금속막을 CMP 공정으로 평탄화하여 캐패시터 상부전극을 형성하는 단계로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 고용량 MIM 캐패시터 및 그 제조방법은 이중층 구조의 캐패시터 절연막에 형성된 트렌치에 상부전극을 형성함으로써 절연막의 두께를 줄일 수 있고 또한 상부전극과 하부전극의 단락을 방지하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 고용량 금속-절연체-금속(metal-insulator-metal; MIM) 캐패시터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 이중층 구조의 캐패시터(capacitor) 절연막에 형성된 트렌치(trench)에 상부전극을 형성함으로써 절연막의 두께를 줄일 수 있고 또한 상부전극과 하부전극의 단락(short)을 방지하는 방법에 관한 것이다.
종래의 아날로그(analog) 씨모스(complementary MOS; CMOS) 공정은 통상적으로 캐패시터를 이용하여 제조하게 되는데, 이때 사용하는 캐패시터는 PIP(Poly Insulator Poly)캐패시터, 또는 MIM(Metal Insulator Matal)캐패시터를 사용하게 된다. 상기 PIP 캐피시터 또는 MIM 캐패시터 등과 같은 박형의 캐패시터는 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 캐패시터나 접합부 캐패시터와는 달리 바이어스에 독립적이기 때문에 캐패시터의 정밀성을 요구하는 아날로그 제품에 있어서 많이 사용되고 있다. 또한, 상기 박형의 캐패시터중 MIM 캐패시터의 경우는 단위 면적당 캐패시턴스를 PIP 캐패시터에 비해 크게 제조하기 어려운 단점이 있는 반면, 전압이나 온도에 따른 캐패시턴스의 VCR(Voltage Coefficient for Capacitor)과 TCR(Temperature Coefficient for Capacitor)이 PIP 캐패시터에 비해 매우 양호한 특성을 나타내기 때문에 정밀한 아날로그 제품을 제조하는 데 매우 유리하다.
대한민국 공개특허 제1998-057881호에서는 종래의 MIM 캐패시터를 형성하는 기술을 소개하고 있다. 도 1을 참고하여 설명하면, 먼저 반도체 기판의 상부에 캐패시터의 하부 전극으로 사용되어지는 1차 금속(20)을 증착한다. 이후 상기 캐패시터의 MIM용 유전물질(30)을 상기 1차 금속의 상부에 증착시킨다. 그리고, 상기 MIM용 유전 물질(30)의 상부 전면에 캐패시터의 상부 전극으로 사용되어지는 2차 금속(40)을 증착한다. 이때, 상기 1차 금속과 2차 금속의 사이에는 MIM용 유전물질이 들어가서 샌드위치의 구조를 갖게 된다. 계속해서, 2차 금속의 상부면을 사진식각 공정으로 패턴을 형성하고, 상기 MIM용 유전물질을 식각정지막으로 하여 에칭을 진행한다. 상기의 공정을 거친 후에는 상기 1차 금속에 대한 사진식각 공정을 진행하여 캐패시터의 하부 전극의 패턴을 형성시킨다.
그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 MIM 캐패시터 제조방법은 MIM 캐패시터 부분을 식각하는 공정에서 식각되는 경계부를 따라서 하부 전극이 과도하게 식각되어 침입을 당하므로 캐패시터 절연막 증착시 산화물의 침적 균일의 불량이나, 절연막의 스텝 적용범위의 불량에 의하여 캐패시터 상부전극과 하부전극의 단락이 발생하는 큰 문제점이 있었다. 또한 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서 캐패시터 산화막의 두께를 1000Å 이상 증착하여야 하는데 단위 면적당 캐패시턴스(capacitance)가 낮아지므로 칩 사이즈가 매우 커지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이중층 구조의 캐패시터 절연막에 형성된 트렌치에 상부전극을 형성함으로써 절연막의 두께를 줄일 수 있고 또한 상부전극과 하부전극의 단락을 방지하는 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 소정의 구조물이 형성된 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상부에 형성된 제 1 금속막과 제 2 금속막; 상기 제 2 금속막의 상부에 형성된 제 1 절연막과 제 2 절연막; 상기 제 1 절연막의 상부에 소정의 폭을 가지고 형성된 트렌치; 및 상기 트렌치 영역에 형성된 소정의 금속막을 포함하여 이루어진 MIM 캐패시터에 의해 달성된다.
또한 본 발명의 상기 목적은 소정의 구조물이 형성된 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상부에 제 1 금속막과 제 2 금속막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 제 2 금속막의 상부에 제 1 절연막과 제 2 절연막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 제 2 절연막의 상부에 포토레지스 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치가 형성된 반도체 기판의 전면을 세정하는 단계; 상기 트렌치에 소정의 금속막을 증착하는 단계; 상기 금속막을 CMP 공정으로 평탄화하여 캐패시터 상부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 MIM 캐패시터의 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 2a는 하부전극과 캐패시터 절연막을 증착하는 단계를 보여주는 단면도이다. 보다 자세하게는, 소정의 구조물이 형성된 실리콘 기판(미도시)의 상부에 이중층의 하부전극용 금속막을 증착하고 이후 이중층의 절연막을 증착한다. 상기 하부전극용 금속막은 바람직하게는 알루미늄(Al)으로 구성된 제 1 금속막(50)을 먼저 증착하고, 티타늄(Ti)이나 TiN(티타늄나이트라이드) 또는 Ti와 TiN을 포함하는 다층막으로 구성된 제 2 금속막(51)을 나중에 증착한다. 상기 제 2 금속막은 하부 제 1 금속막을 구성하는 알루미늄의 확산을 방지하는 확산방지막의 역할을 한다. 이후 상기 제 2 금속막의 상부에 형성되는 절연막은 바람직하게는 실리콘나이트라이드(SiN) 또는 실리콘옥시나이트라이드(SiON)로 구성된 제 1 절연막(52)을 먼저 증착하고, 실리콘옥사이드(SiO)로 구성된 제 2 절연막(53)을 나중에 증착한다. 이때 상기 이중층의 절연막은 바람직하게는 100 내지 700Å의 두께를 가지고 형성된다.
다음, 도 2b는 상부전극이 형성될 트렌치(54)를 형성하는 단계를 보여주는 단면도이다. 상기 제 2 절연막의 상부에 트렌치가 형성될 영역을 개방하는 패턴을 형성한다. 이후 상기 패턴을 식각마스크로 하여 건식 또는 습식식각을 행하여 상기 제 2 절연막을 제거하고 트렌치를 형성한다. 이때 상기 제 1 절연막과 제 2 절연막은 식각 선택비가 최소 20 : 1 이상을 가지므로, 상기 식각공정에 의해 제 2 절연막만을 선택적으로 제거할 수 있음을 특징으로 한다. 또한 식각으로 제거된 제 2 절연막의 두께만큼 전체 캐패시터 절연막의 두께가 감소하므로 고용량 캐패시터를 실현할 수 있다. 이후 상기 식각에 의해 발생한 포토레지스트 찌꺼기 또는 불순물 입자등을 제거하기 위한 세정공정을 실시한다.
다음, 도 2c는 상부전극(55)을 형성하는 단계를 보여주는 단면도이다. 상기 제 2 절연막에 형성된 트렌치 영역의 상부 전면에 소정의 금속을 증착하고 이후 CMP(chemical mechanical polish) 공정을 행하여 평탄화시킨다. 이때 CMP 공정은 상기 제 2 절연막을 식각정지막으로 하여 진행하여 캐패시터 상부전극을 형성한다. 상기 공정에 의해 형성된 상부전극은 상부전극 측벽의 제 2 절연막 그리고 상부전극 하부의 제 1 절연막에 의해 하부전극과의 전기적 접촉이 완전히 차단되고 따라서 상부전극과 하부전극의 단락을 예방할 수 있음을 특징으로 한다. 이것은 높은 식각 선택비를 가지는 제 1 절연막과 제 2 절연막을 도입함으로써, 제 2 절연막을 식각하여 트렌치 영역을 형성할 때 상기 제 1 절연막은 식각에 의한 손상을 거의 받지 않기 때문에 가능하다.
상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
따라서, 본 발명의 MIM 캐패시터 및 그 제조방법은 이중층 구조의 캐패시터 절연막에 형성된 트렌치에 상부전극을 형성함으로써 절연막의 두께를 줄일 수 있고 또한 상부전극과 하부전극의 단락을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 MIM 캐패시터의 구조를 보여주는 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 의한 고용량 MIM 캐패시터의 제조공정의 단면도.
Claims (12)
- MIM 캐패시터에 있어서,소정의 구조물이 형성된 반도체 기판;상기 반도체 기판의 상부에 형성된 제 1 금속막과 제 2 금속막;상기 제 2 금속막의 상부에 형성된 제 1 절연막과 제 2 절연막;상기 제 1 절연막의 상부에 소정의 폭을 가지고 형성된 트렌치; 및상기 트렌치 영역에 형성된 소정의 금속막을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 MIM 캐패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 금속막과 제 2 금속막은 캐패시터 하부전극으로 작용함을 특징으로 하는 MIM 캐패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 금속막은 알루미늄으로 형성됨을 특징으로 하는 MIM 캐패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 금속막은 확산방지막의 역할을 하며, Ti이나 TiN 또는 Ti와 TiN을 포함하는 다층막으로 형성됨을 특징으로 하는 MIM 캐패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 절연막과 제 2 절연막은 캐패시터 절연막으로 작용하며, 100 내지 700Å의 두께를 가지고 형성됨을 특징으로 하는 MIM 캐패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 절연막은 SiN 또는 SiON로 형성됨을 특징으로 하는 MIM 캐패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 절연막은 SiO로 형성됨을 특징으로 하는 MIM 캐패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 트렌치 영역에 형성된 소정의 금속막은 캐패시터 상부전극으로 작용함을 특징으로 하는 MIM 캐패시터.
- MIM 캐패시터의 제조방법에 있어서,소정의 구조물이 형성된 반도체 기판;상기 반도체 기판의 상부에 제 1 금속막과 제 2 금속막을 순차적으로 형성하는 단계;상기 제 2 금속막의 상부에 제 1 절연막과 제 2 절연막을 순차적으로 형성하는 단계;상기 제 2 절연막의 상부에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 트렌치를 형성하는 단계;상기 트렌치가 형성된 반도체 기판의 전면을 세정하는 단계;상기 트렌치에 소정의 금속막을 증착하는 단계; 및상기 금속막을 CMP 공정으로 평탄화하여 캐패시터 상부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 MIM 캐패시터의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,상기 제 1 절연막과 제 2 절연막은 20 : 1 이상의 식각 선택비를 가짐을 특징으로 하는 MIM 캐패시터의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,상기 트렌치는 상기 제 2 절연막을 습식 또는 건식식각으로 제거하여 형성됨을 특징으로 하는 MIM 캐패시터의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,상기 CMP 공정은 상기 제 2 절연막을 식각정지막으로 하여 이루어짐을 특징으로 하는 MIM 캐패시터의 제조방법.
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| JPH06334117A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| KR19990016810A (ko) * | 1997-08-20 | 1999-03-15 | 정선종 | 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법 |
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