KR100541799B1 - Capacitor Manufacturing Method for Semiconductor Devices - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 반도체 소자의 커패시터 제조방법은, 반도체 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 양 에지측의 상기 기판 내부에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함한 상기 기판 전면에, 상기 게이트 전극 일측의 상기 소오스/드레인 영역 표면이 소정 부분 노출되도록 DC가 구비된 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 DC를 포함한 상기 제 1 층간 절연막 상의 소정 부분에 비트 라인을 형성하는 단계; 상기 비트 라인을 포함한 상기 제 1 층간 절연막 상에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 타측의 상기 소오스/드레인 영역 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 제 2 층간 절연막과 상기 비트 라인 및 상기 제 1 층간 절연막을 선택식각하여 BC를 형성하는 단계; 상기 BC를 포함한 상기 제 2 층간 절연막 상의 소정 부분에 스토리지 노드 전극을 형성하는 단계; 650 ~ 750℃의 온도 범위 내에서 상기 스토리지 노드 전극의 표면에 유전막을 형성하는 단계; 상기 유전막을 포함한 상기 제 2 층간 절연막 상에 플레이트 전극을 형성하는 단계; 및 퍼니스 어닐과 RTP 어닐을 실시하는 단계로 이루어져, 저온 공정을 이용하여 커패시터를 제조했을 때 야기되는 디램 셀의 성능 저하없이도 MDL 제조시 야기되었던 로직쪽 트랜지스터의 성능 저하나 실리사이드막의 열화를 막을 수 있게 된다. A capacitor manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention includes the steps of forming a gate electrode on a semiconductor substrate; Forming a source / drain region in the substrate on both edges of the gate electrode; Forming a first interlayer insulating film provided with DC on a front surface of the substrate including the gate electrode to expose a portion of the source / drain region on one side of the gate electrode; Forming a bit line on a predetermined portion on the first interlayer insulating film including the DC; Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film including the bit line; Forming a BC by selectively etching the second interlayer insulating layer, the bit line, and the first interlayer insulating layer such that a surface of the source / drain region on the other side of the gate electrode is partially exposed; Forming a storage node electrode on a predetermined portion on the second interlayer insulating layer including the BC; Forming a dielectric film on a surface of the storage node electrode within a temperature range of 650 ° C. to 750 ° C .; Forming a plate electrode on the second interlayer insulating film including the dielectric film; And furnace anneal and RTP anneal to prevent degradation of the silicide film or degradation of the logic-side transistors caused during MDL fabrication, without degrading the DRAM cell caused when the capacitor is manufactured using a low temperature process. do.

Description

반도체 소자의 커패시터 제조방법Capacitor Manufacturing Method for Semiconductor Devices

본 발명은 반도체 소자의 커패시터 제조방법에 관한 것으로, 특히 고집적화된 디램(DRAM)이나 디램과 로직(logic)이 머지(merge)된 MDL(Merged DRAM and Logic)의 커패시터 제조시 고온 공정으로 인해 야기되는 반도체 소자(특히, 로직쪽 트랜지스터)의 성능 저하를 막을 수 있도록 한 반도체 소자의 커패시터 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device, and is particularly caused by a high temperature process in manufacturing a capacitor of a highly integrated DRAM or merged DRAM and logic (MDL) in which a DRAM and logic are merged The present invention relates to a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device capable of preventing performance degradation of a semiconductor device (particularly, a logic transistor).

반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 소비자의 다양한 욕구에 부응하기 위하여 시스템 온 칩(system on chip) 제품의 전 단계로서 메모리(예컨대, 디램)와 로직이 하나의 칩에 머지되는 형태의 복합 칩(예컨대, MDL)이 탄생하게 되었다. As the degree of integration of semiconductor devices increases, complex chips (eg, memory) (such as DRAM) and logic are merged into one chip as a preliminary step in a system on chip product to meet various consumer demands. , MDL).

이 MDL 복합 칩은 개별적인 메모리 제품과 로직 제품을 하나의 칩 안에 구현하기 때문에 소형화, 저전력화, 고속화 및 낮은 EMI(electro magnetic interferance) 노이즈 실현이 가능하다는 등의 장점을 지니기는 하나, 메모리 셀 형성시 고온 열처리가 요구되는 관계로 인해 로직의 트랜지스터가 열적 스트레스(또는 heat burdget이라고도 한다)를 받게 되는 현상은 여전히 미해결 과제로 남아있는 상태라 최근 이와 관련된 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. This MDL composite chip combines separate memory and logic products into a single chip, enabling smaller, lower power, higher speeds, and lower electro magnetic interferance (EMI) noise. Due to the need for high temperature heat treatment, logic transistors are subject to thermal stress (or heat burdget), which is still an unsolved task.

MDL 제조 과정에서 가장 문제시되고 있는 고온 열처리 공정으로는 디램 셀의 커패시터 형성 공정을 들 수 있는데, 이를 도 1 및 도 2에 제시된 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 여기서, 도 1은 종래의 일반적인 디램 셀 구조를 도시한 단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 제시된 디램 셀 제조방법을 도시한 공정 블록도를 나타낸다. A high temperature heat treatment process which is most problematic in the MDL manufacturing process may include a capacitor forming process of a DRAM cell, which will be described with reference to the drawings illustrated in FIGS. 1 and 2. 1 is a cross-sectional view illustrating a conventional DRAM cell structure, and FIG. 2 is a process block diagram illustrating a DRAM cell manufacturing method of FIG. 1.

도 1을 참조하면, 종래의 디램 셀은 크게 반도체 기판(10) 상의 소자분리영역에는 액티브영역을 정의하기 위한 필드 산화막(12)이 형성되어 있고, 상기 액티브영역과 필드 산화막(12) 상의 소정 부분에는 소오스/드레인 영역(22)과 셀 게이트 전극(16)으로 구성되어 스위칭 역할을 하는 트랜스퍼 트랜지스터와 패스 게이트 전극(16a)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극(16)의 일측에는 제 1 층간 절연막(24) 내에 형성된 DC(direct contact)를 통해 상기 트랜스퍼 트랜지스터와 연결되도록 비트 라인(26)이 형성되어 있고, 상기 게이트 전극(16)의 타측에는 제 2 층간 절연막(28)과 비트 라인(26) 및 제 1 층간 절연막(24) 내에 형성된 BC(buried contact)를 통해 상기 트랜스퍼 트랜지스터와 연결되도록 스토리지 전극(30)과 유전막(34) 및 플레이트 전극(36)으로 구성된 커패시터가 형성되어 있는 구조로 이루어져 있음을 알 수 있다. 여기서, 미 설명 부호 14, 18, 20 및, 32는 각각 게이트 절연막, 실리사이드막, 스페이서 및 HSG(hemi spherical grain)를 나타낸다.Referring to FIG. 1, in a conventional DRAM cell, a field oxide film 12 for defining an active region is formed in a device isolation region on a semiconductor substrate 10, and a predetermined portion of the active region and the field oxide film 12 is formed. A transfer transistor and a pass gate electrode 16a, which are composed of a source / drain region 22 and a cell gate electrode 16 and serve as a switching function, are formed on one side of the gate electrode 16. The bit line 26 is formed to be connected to the transfer transistor through a direct contact (DC) formed in the second portion 24, and the second interlayer insulating layer 28 and the bit line 26 are formed on the other side of the gate electrode 16. A capacitor composed of the storage electrode 30, the dielectric film 34, and the plate electrode 36 is connected to the transfer transistor through a buried contact formed in the first interlayer insulating film 24. It can be seen that the composed of the structure. Here, reference numerals 14, 18, 20, and 32 denote gate insulating films, silicide films, spacers, and hemi spherical grains (HSG), respectively.

따라서, 상기 구조의 디램 셀은 도 2에서 알 수 있듯이 다음의 제 9 단계를 거쳐 제조된다. Therefore, the DRAM cell of the above structure is manufactured through the ninth step as shown in FIG.

제 1 단계(100)로서, 반도체 기판(10) 상의 소자분리영역에 필드 산화막(12)을 형성하여 능동소자가 형성될 액티브영역을 정의한 다음, 상기 기판(10) 상의 액티브영역에 게이트 절연막(14)을 형성한다. 이어, 상기 필드 산화막(12)을 포함한 게이트 절연막(14) 상에 폴리실리콘 재질의 도전성막을 형성하고, 상기 도전성막과 게이트 절연막(14)을 선택식각하여 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(16)과 패스 게이트 전극(16a)을 형성한 다음, 상기 기판(10) 상으로 저농도의 불순물을 이온주입한다. 그후, 게이트 전극(16),(16a)의 양 측벽에 절연막 재질의 스페이서(20)를 형성하고, 기판 상으로 고농도의 불순물을 이온주입하여 게이트 전극(16) 양 에지측의 기판(10) 내부에 LDD(lightly doped drain) 구조의 소오스/드레인 영역(22)을 형성한 다음, 게이트 전극(16),(16a) 상에만 선택적으로 실리사이드막(18)을 형성한다. 그 결과, 기판(10) 상의 액티브영역에는 소오스/드레인 영역(22)과 게이트 전극(16)으로 이루어진 트랜스퍼 트랜지스터가 형성되고, 필드 산화막(12) 상에는 패스 게이트 전극(16a)이 형성된다. In a first step 100, a field oxide layer 12 is formed in an isolation region on a semiconductor substrate 10 to define an active region in which an active element is to be formed, and then a gate insulating layer 14 is formed in an active region on the substrate 10. ). Next, a polysilicon conductive film is formed on the gate insulating film 14 including the field oxide film 12, the conductive film and the gate insulating film 14 are selectively etched to pass through the gate electrode 16 and the pass gate of the transfer transistor. After forming the electrode 16a, a low concentration of impurities are implanted onto the substrate 10. Thereafter, spacers 20 made of an insulating material are formed on both sidewalls of the gate electrodes 16 and 16a, and a high concentration of impurities are ion implanted onto the substrate to form the inside of the substrate 10 at both edges of the gate electrode 16. A source / drain region 22 having a lightly doped drain (LDD) structure is formed in the gate, and then the silicide layer 18 is selectively formed only on the gate electrodes 16 and 16a. As a result, a transfer transistor including a source / drain region 22 and a gate electrode 16 is formed in the active region on the substrate 10, and a pass gate electrode 16a is formed on the field oxide film 12.

제 2 단계(102)로서, 상기 결과물 전면에 제 1 층간 절연막(24)을 형성하고, 게이트 전극(16) 일측의 소오스/드레인 영역(22) 표면이 소정 부분 노출되도록 이를 선택식각하여 상기 절연막(24) 내에 DC를 형성한다. In a second step 102, a first interlayer insulating film 24 is formed on the entire surface of the resultant material, and the first insulating interlayer 24 is selectively etched to expose a portion of the source / drain region 22 on one side of the gate electrode 16. 24) to form a DC.

제 3 단계(104)로서, 상기 DC를 포함한 제 1 층간 절연막(24) 상의 소정 부분에 도전성막 재질의 비트 라인(26)을 형성한다. As a third step 104, a bit line 26 of a conductive film material is formed in a predetermined portion on the first interlayer insulating film 24 including the DC.

제 4 단계(106)로서, 상기 비트 라인(26)을 포함한 제 1 층간 절연막(24) 상에 제 2 층간 절연막(28)을 형성한다. As a fourth step 106, a second interlayer insulating film 28 is formed on the first interlayer insulating film 24 including the bit line 26.

제 5 단계(108)로서, 상기 게이트 전극(16) 타측의 소오스/드레인 영역(22) 표면이 소정 부분 노출되도록 제 2 층간 절연막(28)과 비트 라인(26) 및 제 1 층간 절연막(24)을 선택식각하여 BC를 형성한다. As a fifth step 108, the second interlayer insulating layer 28, the bit line 26, and the first interlayer insulating layer 24 are exposed to a predetermined portion of the surface of the source / drain region 22 on the other side of the gate electrode 16. Selective etching to form BC.

제 6 단계(110)로서, 상기 BC를 포함한 제 2 층간 절연막(28) 상의 소정 부분에 고농도의 불순물이 도핑된 폴리실리콘 재질의 스토리지 전극(30)을 형성하고, 스토리지 전극(30)과 이후 형성될 유전막 간의 접촉 면적을 늘리기 위하여 상기 스토리지 전극(30) 표면에 HSG(32)를 형성한다. As a sixth step 110, a polysilicon storage electrode 30 doped with a high concentration of impurities is formed in a predetermined portion on the second interlayer insulating film 28 including BC, and then the storage electrode 30 is formed. The HSG 32 is formed on the surface of the storage electrode 30 to increase the contact area between the dielectric films to be formed.

제 7 단계(112)로서, HSG(32)가 구비된 상기 스토리지 전극(30)의 표면에 NO 구조의 유전막(34)을 형성한다. 이때, 상기 유전막은 CVD법으로 질화막을 형성한 뒤, 830℃ 전후의 온도에서 30±5분간 열산화 공정을 진행해 주는 방식으로 제조되는데, 이와 같이 830℃ 전후의 온도에서 열산화 공정을 실시해 준 것은 스토리지 전극(30) 내에 도핑된 고농도 불순물이 BC 내부에까지 고르게 디퓨젼되도록 하여 스토리지 전극의 활성화(activation)가 충분히 이루어지도록 하기 위함이다. As a seventh step 112, a dielectric film 34 having a NO structure is formed on a surface of the storage electrode 30 provided with the HSG 32. In this case, the dielectric film is manufactured by a CVD method to form a nitride film, and then proceed with a thermal oxidation process at 30 ± 5 minutes at a temperature around 830 ℃, in this way the thermal oxidation process at a temperature around 830 ℃ The reason is that the doped high concentration dopant in the storage electrode 30 is evenly diffused into the BC to sufficiently activate the storage electrode.

제 8 단계(114)로서, 상기 유전막(34)을 포함한 제 2 층간 절연막(28) 상의 소정 부분에 고농도의 불순물이 도핑된 폴리실리콘 재질의 플레이트 전극(36)을 형성해 주므로써, 본 공정 진행을 완료한다. As an eighth step 114, a polysilicon plate electrode 36 doped with a high concentration of impurities is formed in a predetermined portion on the second interlayer insulating film 28 including the dielectric film 34. To complete.

그러나, 디램 셀의 커패시터를 상기에 언급된 공정을 적용하여 형성할 경우에는 MDL 제조시 다음과 같은 두가지의 문제가 발생된다. However, when the capacitor of the DRAM cell is formed by applying the above-mentioned process, two problems arise in manufacturing the MDL.

첫째, 커패시터 제조시 유전막(34)을 형성하는 과정에서 통상, 830℃ 전후의 고온 열산화 공정이 요구되므로, 이로 인해 로직 형성부의 트랜지스터가 열적 스트레스를 받는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이 로직의 트랜지스터가 열적 스트레스를 받게 될 경우, 불순물의 농도 프로파일(profile) 변화로 인해 고농도 소오스/드레인 영역(22)의 접합 깊이가 깊어질 뿐 아니라 채널 영역의 표면 농도가 떨어지게 되므로, 문턱전압이 낮아지는 현상과 펀치-쓰루(punch-through) 현상이 발생하게 되어 로직 트랜지스터의 성능이 저하되는 문제가 발생하게 된다. First, in the process of forming the dielectric film 34 during capacitor manufacturing, a high-temperature thermal oxidation process of around 830 ° C. is generally required, which causes a phenomenon in which the transistor of the logic formation part receives thermal stress. When the logic transistor is subjected to thermal stress as described above, the threshold voltage of the channel region decreases as well as the junction depth of the high concentration source / drain region 22 is decreased due to the change in the concentration profile of the impurities. This lowering phenomenon and punch-through occur, causing a problem of degrading the performance of the logic transistor.

둘째, 로직쪽 트랜지스터의 게이트 전극과 액티브영역(소오스/드레인 영역)에 형성된 실리사이드막이 고온 열산화 공정으로 인해 응집되어져 실리사이드막의 열화가 초래되므로, 트랜지스터를 이루는 게이트 전극의 저항이 커지게 되는 문제가 발생하게 된다. 이러한 실리사이드막의 열화는 로직 형성부외에 디램 셀 형성부에도 동일하게 나타나므로, 이에 대한 개선책이 시급하게 요구되고 있다. Second, since the silicide film formed in the gate electrode and the active region (source / drain region) of the logic transistor is agglomerated due to the high temperature thermal oxidation process, the silicide film is deteriorated, so that the resistance of the gate electrode constituting the transistor increases. Done. Since the deterioration of the silicide film is similarly shown in the DRAM cell forming portion in addition to the logic forming portion, there is an urgent need for improvement.

이에 본 발명의 목적은 고집적화된 디램이나 MDL의 커패시터 제조시, 상기 커패시터를 이루는 유전막이 저온 공정을 통해 형성되도록 하되, 플레이트 전극 형성후 스토리지 전극과 플레이트 전극의 활성화를 위한 별도의 퍼니스 어닐(furnace anneal)과 RTP(rapid thermal process) 어닐 공정이 더 추가되도록 공정을 변경해 주므로써, 커패시터의 정전용량이 감소되는 현상이나 BC 저항이 증가되는 현상없이도 로직쪽 트랜지스터의 성능 저하나 실리사이드막의 열화를 막을 수 있도록 한 반도체 소자의 커패시터 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to make a dielectric film forming the capacitor through a low temperature process when manufacturing a highly integrated DRAM or MDL capacitor, a separate furnace anneal for activation of the storage electrode and the plate electrode after the plate electrode is formed By changing the process to add more RTP (rapid thermal process) and annealing processes, it is possible to prevent degradation of the transistor of the logic side or deterioration of the silicide layer without reducing the capacitance of the capacitor or increasing the BC resistance. A method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device is provided.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 반도체 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 양 에지측의 상기 기판 내부에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극을 포함한 상기 기판 전면에, 상기 게이트 전극 일측의 상기 소오스/드레인 영역 표면이 소정 부분 노출되도록 DC가 구비된 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계와; 상기 DC를 포함한 상기 제 1 층간 절연막 상의 소정 부분에 비트 라인을 형성하는 단계와; 상기 비트 라인을 포함한 상기 제 1 층간 절연막 상에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 타측의 상기 소오스/드레인 영역 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 제 2 층간 절연막과 상기 비트 라인 및 상기 제 1 층간 절연막을 선택식각하여 BC를 형성하는 단계와; 상기 BC를 포함한 상기 제 2 층간 절연막 상의 소정 부분에 스토리지 노드 전극을 형성하는 단계와; 650 ~ 750℃의 온도 범위 내에서 상기 스토리지 노드 전극의 표면에 유전막을 형성하는 단계와; 상기 유전막을 포함한 상기 제 2 층간 절연막 상에 플레이트 전극을 형성하는 단계; 및 퍼니스 어닐과 RTP 어닐을 실시하는 단계로 이루어진 반도체 소자의 커패시터 제조방법이 제공된다. In order to achieve the above object, in the present invention, forming a gate electrode on a semiconductor substrate; Forming a source / drain region in the substrate on both edges of the gate electrode; Forming a first interlayer insulating film provided with DC on a front surface of the substrate including the gate electrode to expose a portion of the source / drain region on one side of the gate electrode; Forming a bit line on a predetermined portion on the first interlayer insulating film including the DC; Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film including the bit line; Forming a BC by selectively etching the second interlayer insulating layer, the bit line and the first interlayer insulating layer such that a surface of the source / drain region on the other side of the gate electrode is partially exposed; Forming a storage node electrode on a predetermined portion on the second interlayer insulating film including the BC; Forming a dielectric film on a surface of the storage node electrode within a temperature range of 650 to 750 ° C .; Forming a plate electrode on the second interlayer insulating film including the dielectric film; And performing a furnace anneal and an RTP anneal.

이때, 상기 퍼니스 어닐은 650 ~ 800℃의 온도 범위 내에서 10분 ~ 3시간 동안 실시하는 것이 바람직하며, 상기 RTP 어닐은 800 ~ 975℃의 온도 범위 내에서 10초 ~ 5분 동안 실시하는 것이 바람직하다. At this time, the furnace annealing is preferably carried out for 10 minutes to 3 hours in the temperature range of 650 ~ 800 ℃, the RTP annealing is preferably carried out for 10 seconds to 5 minutes within the temperature range of 800 ~ 975 ℃. Do.

상기와 같이 커패시터를 제조할 경우, 커패시터의 유전막을 650 ~ 750℃의 저온에서 형성하더라도 후속 공정인 퍼니스 어닐 공정과 RTP 어닐 공정을 이용하여 스토리지 전극과 플레이트 전극의 활성화를 충분히 이룰 수 있게 되므로, 저온 공정 진행시 야기될 수 있는 정전용량의 감소나 BC 저항의 증가없이도 로직의 트랜지스터 성능이 저하되는 현상이나 실리사이드막이 열화되는 현상을 막을 수 있게 된다. When the capacitor is manufactured as described above, even if the dielectric film of the capacitor is formed at a low temperature of 650 ~ 750 ℃, it is possible to sufficiently activate the storage electrode and the plate electrode by using the furnace annealing process and the RTP annealing process, which is a subsequent process, It is possible to prevent the transistor's performance degradation or the silicide film from deteriorating without a decrease in capacitance or an increase in BC resistance that may occur during the process.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 디램의 커패시터를 고온 공정이 아닌 저온 공정을 이용하여 형성하되, 커패시터 형성후 별도의 퍼니스 어닐과 RTP 어닐을 실시해 주는 방식으로 디램 셀 제조 공정을 진행해 주므로써, 저온 공정을 이용하여 커패시터를 제조했을 때 야기되는 디램 셀의 성능 저하없이도 커패시터 제조시 야기되었던 로직쪽 트랜지스터의 성능 저하나 실리사이드막의 열화를 막을 수 있도록 하는데 주안점을 둔 기술로서 이를 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다. According to the present invention, the capacitor of the DRAM is formed using a low temperature process, not a high temperature process, and after the capacitor is formed, a DRAM cell manufacturing process is performed by performing a separate furnace annealing and RTP annealing. A technology that focuses on preventing the degradation of the transistor and the degradation of the silicide film caused during the capacitor manufacturing without degrading the performance of the DRAM cell caused during manufacturing. This will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명에서 제안된 디램 셀 제조방법을 도시한 공정수순도를 나타낸 것으로, 여기서는 편의상 그 제조방법을 제 9 단계로 구분하여 설명한다. 3 is a flowchart illustrating a process for manufacturing a DRAM cell proposed in the present invention, and for convenience, the manufacturing method will be described by dividing the manufacturing method into ninth steps.

제 1 단계(200)로서, 반도체 기판(10) 상의 소자분리영역에 필드 산화막(12)을 형성하여 능동소자가 형성될 액티브영역을 정의한 다음, 상기 기판(10) 상의 액티브영역에 게이트 절연막(14)을 형성한다. 이어, 상기 필드 산화막(12)을 포함한 게이트 절연막(14) 상에 폴리실리콘 재질의 도전성막을 형성하고, 상기 도전성막과 게이트 절연막(14)을 선택식각하여 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(16)과 패스 게이트 전극(16a)을 형성한 다음, 상기 기판(10) 상으로 저농도의 불순물을 이온주입한다. 그후, 게이트 전극(16),(16a)의 양 측벽에 절연막 재질의 스페이서(20)를 형성하고, 기판 상으로 고농도의 불순물을 이온주입하여 게이트 전극(16) 양 에지측의 기판(10) 내부에 LDD(lightly doped drain) 구조의 소오스/드레인 영역(22)을 형성한 다음, 게이트 전극(16),(16a) 상에만 선택적으로 실리사이드막(18)을 형성한다. 그 결과, 기판(10) 상의 액티브영역에는 소오스/드레인 영역(22)과 게이트 전극(16)으로 이루어진 트랜스퍼 트랜지스터가 형성되고, 필드 산화막(12) 상에는 패스 게이트 전극(16a)이 형성된다. In a first step 200, a field oxide layer 12 is formed in an isolation region on a semiconductor substrate 10 to define an active region in which an active element is to be formed, and then a gate insulating layer 14 is formed in an active region on the substrate 10. ). Next, a polysilicon conductive film is formed on the gate insulating film 14 including the field oxide film 12, the conductive film and the gate insulating film 14 are selectively etched to pass through the gate electrode 16 and the pass gate of the transfer transistor. After forming the electrode 16a, a low concentration of impurities are implanted onto the substrate 10. Thereafter, spacers 20 made of an insulating material are formed on both sidewalls of the gate electrodes 16 and 16a, and a high concentration of impurities are ion implanted onto the substrate to form the inside of the substrate 10 at both edges of the gate electrode 16. A source / drain region 22 having a lightly doped drain (LDD) structure is formed in the gate, and then the silicide layer 18 is selectively formed only on the gate electrodes 16 and 16a. As a result, a transfer transistor including a source / drain region 22 and a gate electrode 16 is formed in the active region on the substrate 10, and a pass gate electrode 16a is formed on the field oxide film 12.

제 2 단계(202)로서, 상기 결과물 전면에 제 1 층간 절연막(24)을 형성하고, 게이트 전극(16) 일측의 소오스/드레인 영역(22) 표면이 소정 부분 노출되도록 이를 선택식각하여 상기 절연막(24) 내에 DC를 형성한다. In a second step 202, a first interlayer insulating film 24 is formed on the entire surface of the resultant material, and the first insulating interlayer 24 is selectively etched to expose a portion of the source / drain region 22 on one side of the gate electrode 16. 24) to form a DC.

제 3 단계(204)로서, 상기 DC를 포함한 제 1 층간 절연막(24) 상의 소정 부분에 도전성막 재질의 비트 라인(26)을 형성한다. In a third step 204, a bit line 26 of a conductive film material is formed on a predetermined portion on the first interlayer insulating film 24 including the DC.

제 4 단계(206)로서, 상기 비트 라인(26)을 포함한 제 1 층간 절연막(24) 상에 제 2 층간 절연막(28)을 형성한다. As a fourth step 206, a second interlayer insulating film 28 is formed on the first interlayer insulating film 24 including the bit line 26.

제 5 단계(208)로서, 상기 게이트 전극(16) 타측의 소오스/드레인 영역(22) 표면이 소정 부분 노출되도록 제 2 층간 절연막(28)과 비트 라인(26) 및 제 1 층간 절연막(24)을 선택식각하여 BC를 형성한다. In a fifth step 208, the second interlayer insulating layer 28, the bit line 26, and the first interlayer insulating layer 24 are exposed to a predetermined portion of the surface of the source / drain region 22 on the other side of the gate electrode 16. Selective etching to form BC.

제 6 단계(210)로서, 상기 BC를 포함한 제 2 층간 절연막(28) 상의 소정 부분에 고농도의 불순물이 도핑된 폴리실리콘 재질의 스토리지 전극(30)을 형성하고, 스토리지 전극(30)과 이후 형성될 유전막 간의 접촉 면적을 늘리기 위하여 상기 스토리지 전극(30) 표면에 HSG(32)를 형성한다. In a sixth step 210, a polysilicon storage electrode 30 doped with a high concentration of impurities is formed in a predetermined portion on the second interlayer insulating layer 28 including BC, and then the storage electrode 30 is formed. The HSG 32 is formed on the surface of the storage electrode 30 to increase the contact area between the dielectric films to be formed.

제 7 단계(212)로서, HSG(32)가 구비된 상기 스토리지 전극(30)의 표면에 NO 구조의 유전막(34)을 형성한다. 이때, 상기 유전막은 CVD법으로 질화막을 형성한 뒤, 650 ~ 750℃의 저온에서 30±5분간 열산화 공정을 진행해 주는 방식으로 제조된다. As a seventh step 212, a dielectric film 34 having a NO structure is formed on a surface of the storage electrode 30 having the HSG 32. In this case, the dielectric film is formed by forming a nitride film by CVD, and then performing a thermal oxidation process for 30 ± 5 minutes at a low temperature of 650 to 750 ° C.

제 8 단계(214)로서, 상기 유전막(34)을 포함한 제 2 층간 절연막(28) 상의 소정 부분에 고농도의 불순물이 도핑된 폴리실리콘 재질의 플레이트 전극(36)을 형성한다. As an eighth step 214, a polysilicon plate electrode 36 doped with a high concentration of impurities is formed in a predetermined portion on the second interlayer insulating layer 28 including the dielectric layer 34.

제 9 단계(216)로서, 상기 플레이트 전극(36) 상에 CVD 산화막(예컨대, PEOX) 재질의 절연막(38)을 형성한 뒤, 플레이트 전극(36)과 스토리지 전극(30)의 전도성을 강화시켜 줄 목적으로 650 ~ 800℃의 온도 범위 내에서 10분 ~ 3시간 동안 퍼니스 어닐 공정을 실시하고, 연이어 800 ~ 975℃의 온도 범위 내에서 10초 ~ 5분 동안 RTP 어닐 공정을 실시해 주어 플레이트 전극(36)과 스토리지 전극(30)을 충분히 활성화시켜 주므로써, 본 공정 진행을 완료한다. 이때, 상기 절연막(38) 형성 공정은 스킵(skip) 가능하다. In a ninth step 216, an insulating film 38 of a CVD oxide film (eg, PEOX) is formed on the plate electrode 36, and then the conductivity of the plate electrode 36 and the storage electrode 30 is enhanced. Furnace annealing process for 10 minutes to 3 hours in the temperature range of 650 ~ 800 ℃ for the purpose of Joule, followed by RTP annealing process for 10 seconds to 5 minutes in the temperature range of 800 ~ 975 ℃ in succession 36) and the storage electrode 30 are sufficiently activated to complete the present process. In this case, the process of forming the insulating layer 38 may be skipped.

이와 같이 플레이트 전극(36) 형성후 별도의 퍼니스 어닐 공정과 RTP 어닐 공정을 실시해 준 것은, 종래와 같이 고온 열산화 공정을 이용하여 유전막(34)을 형성할 경우에는 스토리지 전극의 BC 내부까지도 동일한 고농도를 유지할 수 있었으나, 본 발명에서와 같이 유전막(34)을 실리사이드막이 열화되지 않을 정도의 온도인 650 ~ 750℃의 저온에서 형성할 경우에는 스토리지 전극(30) 내에 도핑된 고농도의 불순물을 BC 내부까지 충분히 디퓨젼시킬 수 없어 디플리션(depletion)이 많이 일어나게 되므로, 이상태에서 퍼니스 어닐이나 RTP 어닐 공정없이 그대로 후속 공정을 진행하게 되면 커패시터의 정전용량이 떨어지는 현상과 BC 저항이 커지는 현상이 발생하게 되어 디램 셀의 성능이 저하되는 문제가 제기되기 때문에 이를 방지하기 위함이다. The furnace annealing process and the RTP annealing process are performed after the plate electrode 36 is formed in the same manner as in the case of forming the dielectric film 34 using a high temperature thermal oxidation process as in the related art. Although the dielectric film 34 is formed at a low temperature of 650 to 750 ° C., which is a temperature at which the silicide film does not deteriorate, as in the present invention, a high concentration of impurities doped in the storage electrode 30 to the inside of BC. Since it is impossible to diffuse enough, a lot of depletion occurs, and if the process is continued without furnace annealing or RTP annealing in this state, the capacitance of the capacitor and the BC resistance become large. This is to prevent the problem because the performance of the DRAM cell is raised.

일 실험예에 의하면, 상기 공정 조건하에서 디램의 커패시터를 제조할 경우 저온에서 유전막(34)이 형성되더라도 RTP 어닐 공정을 통해 스토리지 전극(30)이 양호한 활성화 특성을 가질 수 있게 되므로, 스토리지 전극(30)이 활성화되는 영역인 (-) 전압에서도 정전용량이 떨어지지 않고 평탄(plat)한 값을 유지할 수 있게 되어 전압 변화에 무관하게 커패시터가 안정된 정전용량을 확보할 수 있음이 확인되었다.According to an exemplary embodiment, when the capacitor of the DRAM is manufactured under the process conditions, even if the dielectric film 34 is formed at a low temperature, the storage electrode 30 may have good activation characteristics through the RTP annealing process, and thus the storage electrode 30 It is confirmed that the capacitor can maintain a stable capacitance regardless of the voltage change because the capacitance can be maintained even on the negative voltage, which is a region where) is activated.

상기와 같이 공정을 진행할 경우, 디램의 커패시터가 저온 공정을 통해 형성되는 관계로 인해 MDL 제조시 로직쪽 트랜지스터가 열적 스트레스를 받지 않게 되므로, 소자 제조시 불순물의 농도 프로파일 변화로 인해 문턱전압이 낮아지거나 펀치-쓰루 현상이 발생되던 것을 제거할 수 있게 되어 로직 트랜지스터의 성능이 저하되는 것을 막을 수 있게 된다. 그리고, 이 경우에는 저온 공정으로 인해 로직 트랜지스터의 게이트 전극과 액티브영역(소오스/드레인 영역) 그리고 디램 셀 형성부의 게이트 전극(16),(16a) 상에 형성된 실리사이드막(18)이 열화되는 현상 또한 제거할 수 있게 되므로, 커패시터 제조시 게이트 전극의 저항이 커지는 것을 막을 수 있게 된다. In the process as described above, since the transistor of the DRAM is formed through a low temperature process, the transistor of the logic side does not undergo thermal stress during MDL manufacturing, and thus the threshold voltage is lowered due to the change in the concentration profile of the impurity during device manufacturing. The punch-through phenomenon can be eliminated to prevent the degradation of the logic transistor. In this case, a phenomenon in which the silicide layer 18 formed on the gate electrode, the active region (source / drain region) of the logic transistor, and the gate electrodes 16 and 16a of the DRAM cell forming portion of the logic transistor is deteriorated due to the low temperature process is also caused. Since it can be removed, it is possible to prevent the resistance of the gate electrode from increasing in the manufacturing of the capacitor.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 고집적화된 디램이나 MDL 제조시 저온 공정을 통해 커패시터를 형성한 뒤, 연이어 별도의 어닐 공정(예컨대, 퍼니스 어닐과 RTP 어닐 공정)을 더 실시해 주는 방식으로 공정을 변경해 주므로써, 저온 공정을 이용하여 커패시터를 제조했을 때 야기되는 디램 셀의 성능 저하 없이도 MDL 제조시 야기되었던 로직쪽 트랜지스터의 성능 저하나 실리사이드막의 열화를 막을 수 있게 되므로, 고신뢰성의 디램이나 MDL을 구현할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, after the capacitor is formed through a low temperature process in the manufacture of highly integrated DRAM or MDL, the process is performed in a manner of further performing a separate annealing process (for example, furnace annealing and RTP annealing). By changing the structure, it is possible to prevent the degradation of the silicide film and the degradation of the silicide film caused by the MDL fabrication without degrading the DRAM cell caused by the capacitor manufacturing using the low temperature process. It can be implemented.

도 1은 종래의 일반적인 디램 셀 구조를 도시한 단면도, 1 is a cross-sectional view showing a conventional general DRAM cell structure,

도 2는 종래 기술로서, 도 1에 제시된 디램 셀 제조방법을 도시한 공정 블록도,FIG. 2 is a process block diagram showing a DRAM cell manufacturing method shown in FIG.

도 3은 본 발명으로서, 도 1에 제시된 디램 셀 제조방법을 도시한 공정수순도이다. 3 is a process flowchart showing a DRAM cell manufacturing method shown in FIG. 1 according to the present invention.

Claims (5)

반도체 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와; Forming a gate electrode on the semiconductor substrate; 상기 게이트 전극 양 에지측의 상기 기판 내부에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계와; Forming a source / drain region in the substrate on both edges of the gate electrode; 상기 게이트 전극을 포함한 상기 기판 전면에, 상기 게이트 전극 일측의 상기 소오스/드레인 영역 표면이 소정 부분 노출되도록 DC가 구비된 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계와; Forming a first interlayer insulating film provided with DC on a front surface of the substrate including the gate electrode to expose a portion of the source / drain region on one side of the gate electrode; 상기 DC를 포함한 상기 제 1 층간 절연막 상의 소정 부분에 비트 라인을 형성하는 단계와; Forming a bit line on a predetermined portion on the first interlayer insulating film including the DC; 상기 비트 라인을 포함한 상기 제 1 층간 절연막 상에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와; Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film including the bit line; 상기 게이트 전극 타측의 상기 소오스/드레인 영역 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 제 2 층간 절연막과 상기 비트 라인 및 상기 제 1 층간 절연막을 선택 식각하여 BC를 형성하는 단계와; Forming a BC by selectively etching the second interlayer insulating layer, the bit line and the first interlayer insulating layer such that a surface of the source / drain region on the other side of the gate electrode is partially exposed; 상기 BC를 포함한 상기 제 2 층간 절연막 상의 소정 부분에 스토리지 노드 전극을 형성하는 단계와; Forming a storage node electrode on a predetermined portion on the second interlayer insulating film including the BC; 상기 스토리지 전극 표면에 유전막을 형성한 뒤, 650 ~ 750℃의 온도 범위 내에서 열산화 공정을 실시하는 단계와; Forming a dielectric film on a surface of the storage electrode and performing a thermal oxidation process within a temperature range of 650 to 750 ° C; 상기 유전막을 포함한 상기 제 2 층간 절연막 상에 플레이트 전극을 형성하는 단계; 및 Forming a plate electrode on the second interlayer insulating film including the dielectric film; And 상기 플레이트 전극이 형성되어 있는 결과물에 대하여 650 ~ 800℃의 온도 범위 내에서 10분 ~ 3시간 동안 퍼니스 어닐을 실시한 뒤, 800 ~ 975℃의 온도 범위 내에서 10초 ~ 5분 동안 RTP 어닐을 실시하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법. After the furnace annealing was performed for 10 minutes to 3 hours in the temperature range of 650 ~ 800 ℃ to the resultant plate electrode formed, RTP annealing for 10 seconds to 5 minutes in the temperature range of 800 ~ 975 ℃ Capacitor manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that consisting of. 제 1항에 있어서, 상기 스토리지 전극 및 상기 플레이트 전극은 고농도의 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법. The method of claim 1, wherein the storage electrode and the plate electrode are formed of polysilicon doped with a high concentration of impurities. 제 1항에 있어서, 상기 유전막은 NO 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법. The method of claim 1, wherein the dielectric layer has a NO structure. 제 1항에 있어서, 상기 스토리지 전극 형성후 상기 스토리지 전극의 표면에 HSG를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법. The method of claim 1, further comprising forming an HSG on a surface of the storage electrode after forming the storage electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트 전극 형성후 그 위에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 커패시터 제조방법. The method of claim 1, further comprising forming an insulating film thereon after the plate electrode is formed.
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