KR100541154B1 - Method of manufacturing capacitor in semiconductor device - Google Patents

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    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
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    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 캐패시터 제조방법에 관한 것으로, 시스템 온 칩(SOC)에서 엠피디엘(MPDL) 소자의 캐패시터를 형성함에 있어, 캐패시터 영역의 반도체 기판에 다수의 돌출 패턴을 형성한 후, 캐패시터 버텀 플레이트 전극을 게이트 전극과 동일 도전층으로 동시에 형성하되 반도체 기판에 접촉되게 하고, 버텀 플레이트 전극 상에 캐패시터 유전체막을 형성하고, 유전체막 상에 캐패시터 탑 플레이트 전극을 형성하므로, 복잡한 캐패시터의 제조 공정을 필요로 하지 않으면서 로직 소자의 제조 공정과 호환성이 뛰어나며, 캐패시터의 정전 용량 값을 용이하게 조절 및 증대시킬 수 있으며, 누설 전류를 줄여 리프레쉬 타임을 증가시킬 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device. In forming a capacitor of an MPDL device in a system on chip (SOC), a plurality of protrusion patterns are formed on a semiconductor substrate in a capacitor region, and then a capacitor bottom is formed. The plate electrode is simultaneously formed of the same conductive layer as the gate electrode, but in contact with the semiconductor substrate, the capacitor dielectric film is formed on the bottom plate electrode, and the capacitor top plate electrode is formed on the dielectric film, thus requiring a complicated capacitor manufacturing process. It is highly compatible with the manufacturing process of logic devices, easily adjusts and increases the capacitance value of capacitors, and increases the refresh time by reducing leakage current.

SOC, MPDL, 캐패시터SOC, MPDL, Capacitors

Description

반도체 소자의 캐패시터 제조방법{Method of manufacturing capacitor in semiconductor device} Method of manufacturing capacitor in semiconductor device             

도 1a 내지 1c는 종래 반도체 소자의 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1A to 1C are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a capacitor of a conventional semiconductor device.

도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.2A to 2D are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11, 21: 반도체 기판11, 21: semiconductor substrate

11C, 25C; 캐패시터 버텀 플레이트 전극11C, 25C; Capacitor bottom plate electrode

12, 22: 소자 격리막 13, 23: 산화막12, 22: device isolation film 13, 23: oxide film

13G, 23G: 게이트 산화막 13C, 29: 캐패시터 유전체막13G, 23G: gate oxide film 13C, 29: capacitor dielectric film

14, 25, 30: 도전층 14G, 25G: 게이트 전극14, 25, 30: conductive layer 14G, 25G: gate electrode

14C, 30C: 캐패시터 탑 플레이트 전극14C, 30C: capacitor top plate electrode

15, 24, 26, 31: 포토레지스트 패턴15, 24, 26, 31: photoresist pattern

16, 27: LDD 스페이서 17D, 28D: 드레인16, 27: LDD spacer 17D, 28D: drain

17S, 28S: 소오스 18, 32: 층간 절연막17S, 28S: source 18, 32: interlayer insulating film

본 발명은 반도체 소자의 캐패시터 제조방법에 관한 것으로, 특히 로직 소자와 메모리 소자가 혼재하는 복합 반도체 메모리 소자에서 캐패시터 버텀 플레이트 전극(capacitor bottom plate electrode)의 유효 표면적을 증대시키면서 캐패시터의 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, and in particular, to improve the performance of a capacitor while increasing the effective surface area of a capacitor bottom plate electrode in a mixed semiconductor memory device in which logic and memory devices are mixed. The present invention relates to a capacitor manufacturing method of a semiconductor device.

복합 반도체 메모리 소자(Merged Memory Logic; MML)는, 반도체 소자를 이용하는 시스템의 경박단소, 고성능화 및 저전력화를 달성하기 위하여 디램(DRAM)과 같은 메모리 소자와 이 메모리 소자에 맞는 로직(logic)을 하나의 칩에 구현하는 시스템 온 침(system on chip; SOC)을 말한다. SOC 소자 중 MPDL(Merged Planar DRAM & Logic)소자는 캐패시터를 스택(stack) 방식을 사용하지 않고 평면(planar) 방식을 채택하여 게이트 형성시 캐패시터를 동시에 형성한다. 따라서 공정 스킴(scheme)이 단순하고, 로직 소자 제조 공정과 호환성이 뛰어나 최근 주목받고 있는 소자중 하나이다.In order to achieve thin, small, high performance, and low power of a system using a semiconductor device, a MRAM is a memory device such as a DRAM and a logic suitable for the memory device. It refers to a system on chip (SOC) that is implemented on a chip. Among the SOC devices, MPDL (Merged Planar DRAM & Logic) devices adopt a planar method instead of a stack method to form a capacitor at the same time when forming a gate. Therefore, the process scheme is simple and excellent compatibility with the logic device manufacturing process is one of the devices recently attracting attention.

도 1a 내지 1c는 종래 반도체 소자의 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도로서, MPDL 소자의 셀 영역만을 도시하였으며, 제조 공정이 로직 영역과 호환성을 이루지만 셀 영역에서 이루어지는 제조 공정을 중심으로 설명한다.1A to 1C are cross-sectional views of a device for explaining a capacitor manufacturing method of a conventional semiconductor device. The cell region of the MPDL device is illustrated, and the manufacturing process is compatible with the logic area, but the manufacturing process is performed in the cell area. do.

도 1a를 참조하면, 트랜지스터 영역(G)과 캐패시터 영역(C)이 정의된 반도체 기판(11)에 트렌치 소자격리(STI)와 같은 일반적인 소자격리 방법을 이용하여 활성영역과 비활성영역을 분리하기 위한 소자 격리막(12)을 형성한다. 소자 격리막(12)이 형성된 반도체 기판(11)의 표면에 게이트 산화공정을 실시하여 산화막(13)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a semiconductor device 11 in which a transistor region G and a capacitor region C are defined may be used to separate an active region from an inactive region by using a conventional device isolation method such as trench isolation (STI). An element isolation film 12 is formed. The oxide film 13 is formed by performing a gate oxidation process on the surface of the semiconductor substrate 11 on which the device isolation film 12 is formed.

도 1b를 참조하면, 산화막(13) 상에 도전층(14)을 형성하고, 도전층(14) 상에 포토레지스트 패턴(15)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(15)은 게이트 전극 영역(gate electrode region)과 캐패시터 탑 플레이트 전극 영역(capacitor top plate electrode region)을 정의한다.Referring to FIG. 1B, the conductive layer 14 is formed on the oxide film 13, and the photoresist pattern 15 is formed on the conductive layer 14. The photoresist pattern 15 defines a gate electrode region and a capacitor top plate electrode region.

도 1c를 참조하면, 포토레지스트 패턴(15)을 식각 마스크로 한 식각 공정으로 도전층(14) 및 산화막(13)을 패터닝하고, 이로 인하여 트랜지스터 영역(C)에는 게이트 산화막(13G) 및 게이트 전극(14G)이 형성되고, 캐패시터 영역(C)에는 캐패시터 유전체막(13C) 및 캐패시터 탑 플레이트 전극(14C)이 형성된다. 포토레지스트 패턴(15)을 제거한다. 이후, 소오스/드레인 이온주입 공정을 실시하고, 패터닝된 측벽에 LDD 스페이서(lightly drain doped spacer; 16)를 형성하고, LDD 이온주입 공정을 실시하여, LDD 구조의 드레인(17D) 및 소오스(17S)를 형성한다. 상기한 공정 결과 트랜지스터 영역(G)에는 게이트 전극(14G), 드레인(17D) 및 소오스(17S)로 로 이루어진 셀 트랜지스터가 완성되고, 캐패시터 영역(C)에는 캐패시터 탑 플레이트 전극(14C), 캐패시터 유전체막(13C) 및 반도체 기판(11)으로 된 캐패시터 버텀(bottom) 플레이트 전극(11C)으로 이루어진 셀 캐패시터가 완성된다. 셀 트랜 지스터 및 셀 캐패시터를 포함한 전체 구조 상부에 층간 절연막(18)을 형성한다. 이후, 배선 공정 등의 일반적인 공정을 수행한다.Referring to FIG. 1C, the conductive layer 14 and the oxide film 13 are patterned by an etching process using the photoresist pattern 15 as an etching mask, and thus, the gate oxide film 13G and the gate electrode are formed in the transistor region C. Referring to FIG. 14G is formed, and in the capacitor region C, a capacitor dielectric film 13C and a capacitor top plate electrode 14C are formed. The photoresist pattern 15 is removed. Thereafter, a source / drain ion implantation process is performed, a lightly drain doped spacer (16) is formed on the patterned sidewall, and an LDD ion implantation process is performed to perform the drain 17D and the source 17S of the LDD structure. To form. As a result of the above process, a cell transistor including a gate electrode 14G, a drain 17D, and a source 17S is completed in the transistor region G, and the capacitor top plate electrode 14C and the capacitor dielectric material are formed in the capacitor region C. The cell capacitor consisting of the capacitor bottom plate electrode 11C made of the film 13C and the semiconductor substrate 11 is completed. An interlayer insulating film 18 is formed over the entire structure including the cell transistors and the cell capacitors. After that, a general process such as a wiring process is performed.

상기한 종래 방법은 캐패시터 버텀 플레이트 전극(11C)으로 반도체 기판(11)을 사용함에 따라 전하(charge)를 수용할 수 있는 공간이 캐패시터 유전체막(13C) 하부의 반도체 기판(11) 표면으로 제한되어 캐패시터의 정전 용량(capacity)을 증가시키는데 한계가 있을 뿐만 아니라, 반도체 기판(11) 하부로 누설 전류가 많이 발생되어 리프레쉬 타임(refresh time)이 짧은 문제가 있다. 게다가 캐패시터 유전체막(13C)으로 게이트 산화막(13G)과 동일한 물질 예를 들어 열산화막 등을 사용하기 때문에 더욱 더 대용량의 캐패시터를 확보하기에 어려움이 있다.According to the conventional method, since the semiconductor substrate 11 is used as the capacitor bottom plate electrode 11C, a space capable of receiving charge is limited to the surface of the semiconductor substrate 11 under the capacitor dielectric film 13C. Not only there is a limit to increase the capacitance of the capacitor, but also a lot of leakage current is generated in the lower portion of the semiconductor substrate 11, there is a problem that the refresh time is short. In addition, since the same material as that of the gate oxide film 13G, for example, a thermal oxide film, is used as the capacitor dielectric film 13C, it is difficult to secure a larger capacity capacitor.

따라서, 본 발명은 로직 소자와 메모리 소자가 혼재하는 복합 반도체 메모리 소자에서 캐패시터의 정전 용량 값을 용이하게 조절 및 증대시킬 수 있고, 누설 전류를 줄여 리프레쉬 타임을 증가시켜 캐패시터의 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
Therefore, the present invention can easily adjust and increase the capacitance value of a capacitor in a mixed semiconductor memory device in which a logic device and a memory device are mixed, and improve the performance of the capacitor by reducing the leakage current to increase the refresh time. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 제조방법은 트랜지스터 영역과 캐패시터 영역이 정의된 반도체 기판이 제공되는 단계; 상기 반도체 기판에 소자 격리막을 형성하여 활성영역과 비활성영역을 정 의하는 단계; 상기 캐패시터 영역의 반도체 기판 상에 적어도 하나의 돌출 패턴을 형성하는 단계; 상기 트랜지스터 영역의 반도체 기판 상에 게이트 산화막을 형성하는 단계; 상기 게이트 산화막 상에 게이트 전극을 형성하고, 상기 돌출 패턴이 형성된 상기 캐패시터 영역의 반도체 기판 상에 캐패시터 버텀 플레이트 전극을 형성하는 단계; 소오스 및 드레인을 형성하고, 이로 인하여 상기 트랜지스터 영역에 트랜지스터가 형성되는 단계; 및 상기 캐패시터 버텀 플레이트 전극 상에 캐패시터 유전체막 및 캐패시터 탑 플레이트 전극을 형성하고, 이로 인하여 상기 캐패시터 영역에 캐패시터가 형성되는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device, the method including: providing a semiconductor substrate in which a transistor region and a capacitor region are defined; Forming an isolation layer on the semiconductor substrate to define an active region and an inactive region; Forming at least one protrusion pattern on the semiconductor substrate in the capacitor region; Forming a gate oxide film on the semiconductor substrate in the transistor region; Forming a gate electrode on the gate oxide layer, and forming a capacitor bottom plate electrode on a semiconductor substrate of the capacitor region in which the protruding pattern is formed; Forming a source and a drain, thereby forming a transistor in the transistor region; And forming a capacitor dielectric layer and a capacitor top plate electrode on the capacitor bottom plate electrode, thereby forming a capacitor in the capacitor region.

상기에서, 상기 돌출 패턴은 산화막을 100 ~ 300 Å의 두께로 형성하고, 질화막을 1000 ~ 3000 Å의 두께로 형성한 후, CF4/CHF3/O2/Ar 혼합 가스를 이용하여 상기 질화막을 패터닝하고, HF 용액이나 BOE 용액을 사용한 습식 식각 방식으로 상기 산화막을 식각하여 형성한다.In the protruding pattern, an oxide film is formed to a thickness of 100 to 300 kPa, a nitride film is formed to a thickness of 1000 to 3000 kPa, and the nitride film is formed using a CF 4 / CHF 3 / O 2 / Ar mixed gas. The oxide layer is patterned and formed by etching the wet layer using a wet etching method using an HF solution or a BOE solution.

상기 게이트 전극과 상기 캐패시터 버텀 플레이트 전극은 동일한 도전층으로 형성하고, 상기 반도체 기판과 접촉되어 형성된다.The gate electrode and the capacitor bottom plate electrode are formed of the same conductive layer and are in contact with the semiconductor substrate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하 게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only this embodiment to make the disclosure of the present invention complete, and to those skilled in the art the scope of the invention It is provided for complete information.

도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도로서, MPDL 소자의 셀 영역만을 도시하였으며, 제조 공정이 로직 영역과 호환성을 이루지만 셀 영역에서 이루어지는 제조 공정을 중심으로 설명한다.2A to 2D are cross-sectional views of a device for describing a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The cell region of the MPDL device is illustrated, and the manufacturing process is compatible with the logic area but is performed in the cell area. It demonstrates centering on a manufacturing process.

도 2a를 참조하면, 트랜지스터 영역(G)과 캐패시터 영역(C)이 정의된 반도체 기판(21)에 트렌치 소자격리(STI)와 같은 일반적인 소자격리 방법을 이용하여 활성영역과 비활성영역을 분리하기 위한 소자 격리막(22)을 형성한다. 캐패시터 영역(C)의 반도체 기판(21) 상에 적어도 하나의 돌출 패턴(200)을 형성한다. 돌출 패턴(200)은 산화막(210) 및 질화막(220)을 순차적으로 형성한 후, CF4/CHF3/O2 /Ar 혼합 가스를 이용하여 먼저 질화막(220)을 패터닝하고, HF 용액이나 BOE 용액 등을 사용한 습식 식각 방식으로 산화막(210)을 제거하여 반도체 기판(21)의 식각 손상을 최소화한다. 산화막(210)은 100 ~ 300 Å의 두께로 형성하고, 질화막(220)은 1000 ~ 3000 Å의 두께로 형성한다. 돌출 패턴(200)은 후에 설명되겠지만, 캐패시터 버텀 플레이트 전극의 유효 표면적을 증대시키는 역할을 하며, 따라서, 돌출 패턴(200)을 이루는 이들 막(210 및 220)의 두께는 소자의 동작에 필요한 정전 용량을 고려하여 조절할 수 있다. 소자 격리막(22) 및 돌출 패턴(200)이 형성된 반도체 기판(21)의 표면에 게이트 산화공정을 실시하여 산화막(23)을 형성한다. 산화막(23)은 통상적으로 열산화공정으로 반도체 기판(21) 표면에만 형성시킬 수 있고, 산화물 증착 공정으로 전체 구조 표면을 따라 형성시킬 수도 있다. 산화막(23) 상에 캐패시터 영역(C)이 개방된 제 1 포토레지스트 패턴(24)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, a semiconductor device 21 in which a transistor region G and a capacitor region C are defined may be used to separate an active region and an inactive region by using a conventional device isolation method such as trench isolation (STI). The element isolation film 22 is formed. At least one protruding pattern 200 is formed on the semiconductor substrate 21 in the capacitor region C. The protruding pattern 200 sequentially forms the oxide film 210 and the nitride film 220, and then first patterns the nitride film 220 using a CF 4 / CHF 3 / O 2 / Ar mixed gas, and then forms an HF solution or a BOE. The oxide layer 210 is removed by a wet etching method using a solution or the like to minimize etching damage of the semiconductor substrate 21. The oxide film 210 is formed to a thickness of 100 to 300 kPa, and the nitride film 220 is formed to a thickness of 1000 to 3000 kPa. As will be described later, the protruding pattern 200 serves to increase the effective surface area of the capacitor bottom plate electrode, and therefore, the thickness of these films 210 and 220 that make up the protruding pattern 200 is the capacitance required for the operation of the device. Can be adjusted in consideration of. The oxide film 23 is formed by performing a gate oxidation process on the surface of the semiconductor substrate 21 on which the device isolation film 22 and the protruding pattern 200 are formed. The oxide film 23 may typically be formed only on the surface of the semiconductor substrate 21 by a thermal oxidation process, or may be formed along the entire structure surface by an oxide deposition process. The first photoresist pattern 24 having the capacitor region C opened is formed on the oxide film 23.

도 2b를 참조하면, 제 1 포토레지스트 패턴(24)을 식각 마스크로 한 식각 공정으로 캐패시터 영역(C)의 산화막(23)을 제거하고, 이로 인하여 트랜지스터 영역(G)에만 산화막(23)이 남아 게이트 산화막(23G)이 된다. 산화막(23)은 HF 용액이나 BOE 용액 등을 사용한 습식 식각 방식으로 제거하여 반도체 기판(21)의 식각 손상을 최소화한다. 트랜지스터 영역(G)의 게이트 산화막(23G) 및 돌출 패턴(200)을 포함한 캐패시터 영역(C)의 노출된 반도체 기판(21) 전체 구조 상에 제 1 도전층(25)을 형성하고, 제 1 도전층(25) 상에 제 2 포토레지스트 패턴(26)을 형성한다. 제 2 포토레지스트 패턴(26)은 게이트 전극 영역(gate electrode region)과 캐패시터 버텀 플레이트 전극 영역(capacitor bottom plate electrode region)을 정의한다.Referring to FIG. 2B, the oxide layer 23 of the capacitor region C is removed by an etching process using the first photoresist pattern 24 as an etching mask, and thus, the oxide layer 23 remains only in the transistor region G. It becomes the gate oxide film 23G. The oxide layer 23 is removed by a wet etching method using an HF solution, a BOE solution, or the like to minimize the etching damage of the semiconductor substrate 21. A first conductive layer 25 is formed on the entire structure of the exposed semiconductor substrate 21 of the capacitor region C including the gate oxide film 23G and the protruding pattern 200 of the transistor region G. The second photoresist pattern 26 is formed on the layer 25. The second photoresist pattern 26 defines a gate electrode region and a capacitor bottom plate electrode region.

도 2c를 참조하면, 제 2 포토레지스트 패턴(26)을 식각 마스크로 한 식각 공정으로 제 1 도전층(25) 및 게이트 산화막(23G)을 패터닝하고, 이로 인하여 트랜지스터 영역(C)에는 게이트 산화막(23G) 및 게이트 전극(25G)이 형성되고, 캐패시터 영역(C)에는 반도체 기판(21)에 직접 접촉되면서 돌출 패턴(200)에 의해 요철 표면을 갖는 캐패시터 버텀 플레이트 전극(25C)이 형성된다. 제 2 포토레지스트 패턴(26)을 제거한다. 이후, 소오스/드레인 이온주입 공정을 실시하고, 패터닝된 측벽에 LDD 스페이서(lightly drain doped spacer; 27)를 형성하고, LDD 이온주입 공정을 실시하여, LDD 구조의 드레인(28D) 및 소오스(28S)를 형성한다. 상기한 공정 결과 트랜지스터 영역(G)에는 게이트 전극(25G), 드레인(28D) 및 소오스(28S)로 이루어진 셀 트랜지스터가 완성된다. 셀 트랜지스터를 포함한 전제 구조 상부에 캐패시터 유전체막(29) 및 제 2 도전층(30)을 형성한다. 제 2 도전층(30)은 폴리실리콘 등 캐패시터의 전극에 사용되는 모든 물질을 사용하여 700 ~ 1500 Å의 두께로 형성한다. 제 2 도전층(30) 상에 제 3 포토레지스트 패턴(31)을 형성한다. 제 3 포토레지스트 패턴(31)은 캐패시터 탑 플레이트 전극 영역을 정의한다.Referring to FIG. 2C, the first conductive layer 25 and the gate oxide film 23G are patterned by an etching process using the second photoresist pattern 26 as an etch mask, and thus, the gate oxide film ( 23G) and a gate electrode 25G are formed, and in the capacitor region C, a capacitor bottom plate electrode 25C having a concave-convex surface is formed by the protruding pattern 200 while directly contacting the semiconductor substrate 21. The second photoresist pattern 26 is removed. Thereafter, a source / drain ion implantation process is performed, a lightly drain doped spacer 27 is formed on the patterned sidewall, and an LDD ion implantation process is performed to drain the 28D and the source 28S of the LDD structure. To form. As a result of the above process, a cell transistor including a gate electrode 25G, a drain 28D, and a source 28S is completed in the transistor region G. The capacitor dielectric film 29 and the second conductive layer 30 are formed on the entire structure including the cell transistors. The second conductive layer 30 is formed to a thickness of 700 to 1500 kPa using all materials used for the electrode of the capacitor such as polysilicon. The third photoresist pattern 31 is formed on the second conductive layer 30. The third photoresist pattern 31 defines a capacitor top plate electrode region.

도 2d를 참조하면, 제 3 포토레지스트 패턴(31)을 식각 마스크로 한 식각 공정으로 제 2 도전층(30) 및 유전체막(29)을 패터닝하고, 이로 인하여 캐패시터 탑 플레이트 전극(30C)이 형성된다. 제 2 도전층(30)은 폴리실리콘으로 형성된 경우에는 유전체막(29)을 식각 정지점으로 하여 Cl2/HBr/HeO2 혼합가스로 식각한다. 상기 공정 결과 캐패시터 영역(C)에는 제 2 도전층(30)으로 된 캐패시터 탑 플레이트 전극(30C), 캐패시터 유전체막(29) 및 제 1 도전층(30)으로 된 캐패시터 버텀 플레이트 전극(25C)으로 이루어진 셀 캐패시터가 완성된다. 제 3 포토레지스트 패턴을(31)을 제거한 후, 셀 트랜지스터 및 셀 캐패시터를 포함한 전체 구조 상부에 층간 절연막(32)을 형성한다. 이후, 배선 공정 등의 일반적인 공정을 수행한다.Referring to FIG. 2D, the second conductive layer 30 and the dielectric film 29 are patterned by an etching process using the third photoresist pattern 31 as an etching mask, thereby forming the capacitor top plate electrode 30C. do. When the second conductive layer 30 is formed of polysilicon, the second conductive layer 30 is etched with a Cl 2 / HBr / HeO 2 mixed gas using the dielectric film 29 as an etch stop. As a result of the process, in the capacitor region C, a capacitor top plate electrode 30C made of the second conductive layer 30, a capacitor dielectric film 29, and a capacitor bottom plate electrode 25C made of the first conductive layer 30 are formed. The cell capacitor made is completed. After removing the third photoresist pattern 31, the interlayer insulating layer 32 is formed on the entire structure including the cell transistor and the cell capacitor. After that, a general process such as a wiring process is performed.

상기한 본 발명의 실시예에 따른 방법은 캐패시터 버텀 플레이트 전극(25C)으로 반도체 기판(21)과 직접 접촉된 제 1 도전층(25)을 사용하면서 돌출 패턴(200)에 의해 유효 표면적을 증가시킴에 따라 전하(charge)를 수용할 수 있는 공간을 증가시킬 수 있어, 캐패시터의 정전 용량 값을 용이하게 조절 및 증대시킬 수 있고, 반도체 기판(21) 하부로 누설 전류가 발생되는 것을 줄일 수 있어 리프레쉬 타임(refresh time)을 증가시킬 수 있다. 게다가 캐패시터 유전체막(29)을 게이트 산화막(23G)으로 사용되는 물질에 한정되지 않고 유전상수 값이 높은 물질 예를 들어, ONO(oxide-nitride-oxide) 구조의 물질 등 다양한 물질을 사용할 수 있게 하여 더욱 더 대용량의 캐패시터를 확보할 수 있다.The method according to the embodiment of the present invention increases the effective surface area by the protruding pattern 200 while using the first conductive layer 25 in direct contact with the semiconductor substrate 21 as the capacitor bottom plate electrode 25C. According to the present invention, the space for accommodating charges can be increased, the capacitance value of the capacitor can be easily adjusted and increased, and leakage current from the lower portion of the semiconductor substrate 21 can be reduced. You can increase the refresh time. In addition, the capacitor dielectric film 29 is not limited to the material used as the gate oxide film 23G, and various materials such as materials having a high dielectric constant value, for example, an oxide-nitride-oxide (ONO) structure, can be used. More and more capacitors can be obtained.

상술한 바와 같이, 본 발명은 로직 소자와 메모리 소자가 혼재하는 복합 반도체 메모리 소자에서 캐패시터 버텀 플레이트 전극의 유효 표면적을 증대시켜 캐패시터의 정전 용량 값을 용이하게 조절 및 증대시킬 수 있고, 누설 전류를 줄여 리프레쉬 타임을 증가시켜 캐패시터의 성능을 향상시킬 수 있으며, 소자의 고집적화를 실현할 수 있어 1M ~ 16M DRAM이 필요한 SOC 제품에 적용이 가능하다.As described above, the present invention can easily adjust and increase the capacitance value of a capacitor by increasing the effective surface area of a capacitor bottom plate electrode in a composite semiconductor memory device in which logic and memory devices are mixed, and reduce leakage current. By increasing the refresh time, the performance of the capacitor can be improved, and the high integration of the device can be realized, which can be applied to SOC products requiring 1M to 16M DRAM.

Claims (8)

트랜지스터 영역과 캐패시터 영역이 정의된 반도체 기판이 제공되는 단계;Providing a semiconductor substrate defining a transistor region and a capacitor region; 상기 반도체 기판에 소자 격리막을 형성하여 활성영역과 비활성영역을 정의하는 단계;Forming an isolation layer on the semiconductor substrate to define an active region and an inactive region; 상기 캐패시터 영역의 반도체 기판 상에 적어도 하나의 돌출 패턴을 형성하는 단계;Forming at least one protrusion pattern on the semiconductor substrate in the capacitor region; 상기 트랜지스터 영역의 반도체 기판 상에 게이트 산화막을 형성하는 단계;Forming a gate oxide film on the semiconductor substrate in the transistor region; 상기 게이트 산화막이 형성된 결과물 상에 도전층을 형성한 후 패터닝하여, 상기 트랜지스터 영역의 상기 게이트 산화막 상에 게이트 전극을 형성하고, 상기 돌출 패턴이 형성된 상기 캐패시터 영역의 반도체 기판 상에 캐패시터 버텀 플레이트 전극을 형성하는 단계;Forming and patterning a conductive layer on the resultant product on which the gate oxide film is formed, forming a gate electrode on the gate oxide film of the transistor region, and forming a capacitor bottom plate electrode on the semiconductor substrate of the capacitor region where the protruding pattern is formed. Forming; 소오스 및 드레인을 형성하고, 이로 인하여 상기 트랜지스터 영역에 트랜지스터가 형성되는 단계; 및Forming a source and a drain, thereby forming a transistor in the transistor region; And 상기 캐패시터 버텀 플레이트 전극 상에 캐패시터 유전체막 및 캐패시터 탑 플레이트 전극을 형성하고, 이로 인하여 상기 캐패시터 영역에 캐패시터가 형성되는 단계를 포함하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.And forming a capacitor dielectric layer and a capacitor top plate electrode on the capacitor bottom plate electrode, thereby forming a capacitor in the capacitor region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 돌출 패턴은 산화막을 100 ~ 300 Å의 두께로 형성하고, 질화막을 1000 ~ 3000 Å의 두께로 형성한 후, CF4/CHF3/O2/Ar 혼합 가스를 이용하여 상기 질화막을 패터닝하고, HF 용액이나 BOE 용액을 사용한 습식 식각 방식으로 상기 산화막을 식각하여 형성하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.The protruding pattern is formed by forming an oxide film with a thickness of 100 to 300 kPa, forming a nitride film with a thickness of 1000 to 3000 kPa, and patterning the nitride film using a CF 4 / CHF 3 / O 2 / Ar mixed gas, A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, wherein the oxide film is etched by a wet etching method using an HF solution or a BOE solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 산화막은 상기 트랜지스터 영역 및 상기 돌출 패턴이 형성된 상기 캐패시터 영역의 반도체 기판 상에 산화막을 형성한 후, 상기 캐패시터 영역의 상기 산화막을 습식 식각 방식으로 제거하여 형성하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.The gate oxide film is formed by forming an oxide film on the semiconductor substrate of the transistor region and the capacitor region in which the protruding pattern is formed, and then removing the oxide film of the capacitor region by a wet etching method. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 습식 식각은 HF 용액이나 BOE 용액을 사용하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.The wet etching method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device using HF solution or BOE solution. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 드레인은 LDD 스페이서를 이용하여 LDD 구조로 형성하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.The drain is a capacitor manufacturing method of a semiconductor device to form an LDD structure using an LDD spacer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캐패시터 버텀 플레이트 전극은 상기 반도체 기판과 접촉되어 형성되는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.And the capacitor bottom plate electrode is in contact with the semiconductor substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체막은 ONO 구조 물질로 형성하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.And the dielectric film is formed of an ONO structure material.
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