KR100548846B1 - Method for fabricating capacitor with improved doping uniformity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종횡비 증가에 따른 PH3 도핑공정의 효율성 저하를 방지하고, 유전막 증착시 스토리지노드 표면에 저유전층이 형성되는 것을 방지하는데 적합한 캐패시터의 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 캐패시터의 제조 방법은 표면에 MPS 그레인이 성장된 스토리지노드를 형성하는 단계, 상기 스토리지노드에 플라즈마도핑법을 이용하여 인을 도핑시키는 단계, 상기 스토리지노드에 퍼니스도핑법을 이용하여 추가로 인을 도핑한 후에 인시튜로 질화처리하여 상기 스토리지노드 표면에 질화막을 형성하는 단계, 상기 질화막 상에 유전막을 형성하는 단계, 및 상기 유전막 상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함한다.The present invention is to provide a method of manufacturing a capacitor suitable for preventing the decrease in efficiency of the PH 3 doping process according to the increase of the aspect ratio, and to prevent the formation of a low dielectric layer on the storage node surface during the deposition of the dielectric film, the manufacturing of the capacitor of the present invention The method includes forming a storage node having MPS grain grown on a surface, doping phosphorus on the storage node using a plasma doping method, and then injecting additional phosphorus on the storage node using a furnace doping method. Forming a nitride film on the surface of the storage node by TU-nitriding, forming a dielectric film on the nitride film, and forming an upper electrode on the dielectric film.

캐패시터, MPS, 도핑효율, 플라즈마도핑, 퍼니스도핑, 질화처리Capacitor, MPS, Doping Efficiency, Plasma Doping, Furnace Doping, Nitriding

Description

도핑 균일도를 향상시킨 캐패시터의 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING CAPACITOR WITH IMPROVED DOPING UNIFORMITY} METHODS FOR FABRICATING CAPACITOR WITH IMPROVED DOPING UNIFORMITY}             

도 1은 종래 기술에 따라 형성한 MPS 캐패시터의 구조를 도시한 도면,1 is a view showing the structure of an MPS capacitor formed according to the prior art,

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정 단면도,2A to 2H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor according to an embodiment of the present invention;

도 3은 스토리지노드내 인의 농도프로파일을 관찰한 결과. 3 is a result of observing the concentration profile of phosphorus in the storage node.

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

21 : 반도체 기판 22 : 층간절연막21 semiconductor substrate 22 interlayer insulating film

23 : 콘택플러그 24 : 식각배리어막23: contact plug 24: etching barrier film

25 : 스토리지노드산화막 26c : 스토리지노드25: storage node oxide layer 26c: storage node

26d : MPS 그레인 27 : 실리콘질화막26d: MPS grain 27: silicon nitride film

28 : 유전막 29 : 플레이트28: dielectric film 29: plate

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 캐패시터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a capacitor.

반도체 소자의 최소 선폭이 감소하고 집적도가 증가하면서 캐패시터가 형성되는 면적도 점차 좁아져 가고 있다. 이렇듯 캐패시터가 형성되는 면적이 좁아지더라도 셀내 캐패시터는 셀당 최소한 요구하는 대략 25fF 이상의 캐패시턴스를 확보하여야 한다. 이와 같이 좁은 면적 상에 높은 캐패시턴스를 가지는 캐패시터를 형성하기 위해, 실리콘산화막(ε=3.8), 질화막(ε=7)을 대체하여 Ta2O5, Al2 O3 또는 HfO2와 같은 높은 유전율을 가지는 물질을 유전체막으로 이용하는 방법, 스토리지노드를 실린더(cylinder)형, 콘케이브(concave)형 등으로 입체화하거나 스토리지노드표면에 MPS(Meta stable-Poly Silicon) 또는 HSG(Hemi Spherical Grain)를 성장시켜 스토리지노드의 유효 표면적을 1.7∼2배 정도 증가시키는 방법 등이 제안되었다.As the minimum line width of semiconductor devices decreases and the degree of integration increases, the area in which capacitors are formed is gradually narrowing. Even if the area where the capacitor is formed is narrowed, the capacitor in the cell must secure a capacitance of at least about 25 fF required per cell. In order to form a capacitor having a high capacitance on such a small area, a high dielectric constant such as Ta 2 O 5 , Al 2 O 3, or HfO 2 is substituted for the silicon oxide film (ε = 3.8) and the nitride film (ε = 7). Method of using a material having a dielectric film as a dielectric film, three-dimensional storage node into a cylinder type, a concave type, or growing a stable stable poly silicon (MPS) or a hemisphere grain (HSG) on the storage node surface. A method of increasing the effective surface area of a storage node by 1.7 to 2 times has been proposed.

이중 스토리지노드 표면에 MPS 또는 HSG를 성장시켜 스토리지노드의 유효 표면적을 넓힌 캐패시터에 관한 기술이 최근에 주로 연구되고 있다. MPS 캐패시터의 제조 방법으로는 비정질실리콘막으로 이루어진 스토리지노드를 형성한 후 실란(Silane, SiH4)계 가스를 시드(seed) 가스로 주입하고 진공 상태에서 이 시드 주위로 실리콘 원자를 이동(migration)시켜 MPS를 성장시키 방법이 알려져 있다. 이때, 시드 가스의 주입시간, 유량 및 온도, 실리콘 원자를 이동시키는 시간, 온도 및 압력은 물론 불순물의 도핑 농도에 따라 실리콘 원자의 이동 속도, 양이 달라져 결과적으로 성장되는 MPS의 크기, 양이 달라지게 된다.Recently, a technique for a capacitor that has grown the effective surface area of a storage node by growing MPS or HSG on a dual storage node surface has been mainly studied. In the manufacturing method of the MPS capacitor, after forming a storage node made of an amorphous silicon film, a silane (Silane, SiH 4 ) -based gas is injected into the seed gas and silicon atoms are migrated around the seed in a vacuum state. A method of growing MPS is known. At this time, the injection time, flow rate and temperature of the seed gas, the time, temperature and pressure of moving the silicon atoms, as well as the moving speed and amount of the silicon atoms vary according to the doping concentration of the impurities, resulting in a different size and amount of the MPS grown. You lose.

현재는 셀과 셀 사이를 격리할 수 있는 한도내에서 캐패시터 구조의 내벽에만 MPS 기술을 접목시킨 이너(inner) 캐패시터 구조가 적용되고 있다.Currently, an inner capacitor structure in which MPS technology is applied only to the inner wall of the capacitor structure is applied to the extent that the cells can be separated from each other.

이러한 종래의 방법에 따라 형성한 MPS 캐패시터의 구조가 도 1에 도시되어 있다.The structure of the MPS capacitor formed according to this conventional method is shown in FIG.

도 1은 종래 기술에 따라 형성한 MPS 캐패시터의 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of an MPS capacitor formed according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 MPS 캐패시터는 반도체 기판(11) 상에 절연막(12)이 형성되고, 절연막(12)을 관통하는 콘택플러그(13)가 반도체 기판(11)에 연결되며, 표면의 전영역에 MPS 그레인(MPS Grain, 15)이 형성된 스토리지노드(14)가 콘택플러그(13)와 접한다. 그리고, 스토리지노드(14) 상에 유전막(16) 및 플레이트(17)가 형성된다.As shown in FIG. 1, in the conventional MPS capacitor, an insulating film 12 is formed on the semiconductor substrate 11, and a contact plug 13 penetrating the insulating film 12 is connected to the semiconductor substrate 11. The storage node 14 having the MPS grains 15 formed in all regions of the contact portion is in contact with the contact plug 13. The dielectric film 16 and the plate 17 are formed on the storage node 14.

그리고, 스토리지노드(14)는 식각배리어막(18)과 스토리지노드산화막(19)의 적층막에 의해 지지되고 있다.The storage node 14 is supported by a laminated film of the etch barrier film 18 and the storage node oxide film 19.

도 1에서, MPS 그레인(15)이 형성된 스토리지노드(14)를 형성한 후에는 전도성 확보를 위해 PH3 도핑공정을 진행하여 스토리지노드(14)에 인(Phosphorous)을 도핑시킨다.In FIG. 1, after forming the storage node 14 having the MPS grains 15 formed thereon, a PH 3 doping process is performed to secure conductivity to dope the storage node 14 with a phosphorous.

최근에, 0.13㎛ 이하의 회로선폭을 가지는 고집적 DRAM 소자를 개발함에 따라 셀크기가 줄어들고 캐패시터의 캐패시턴스를 확보하기 위해 스토리지노드의 높이를 증가시켜야만 하고, 이는 스토리지노드의 종횡비(Aspect ratio) 증가를 초래 한다.Recently, with the development of highly integrated DRAM devices having a circuit line width of 0.13 μm or less, the cell size has to be reduced and the height of the storage node has to be increased in order to secure the capacitance of the capacitor, which leads to an increase in the aspect ratio of the storage node. do.

그러나, 이와 같이 스토리지노드의 종횡비가 증가하면 MPS 그레인이 형성된 스토리지노드에 진행하는 PH3 도핑공정의 효율성이 저하되어 인 도핑이 제대로 이루어지지 않아 소자동작시 하부전극에서 공핍층이 형성되어 캐패시턴스의 감소를 초래한다. 예컨대, 스토리지노드의 높이가 증가하면 PH3 도핑공정시 콘택플러그에 접하는 스토리지노드의 바닥부분까지 충분히 도핑하는 것이 어렵다.However, if the aspect ratio of the storage node is increased, the efficiency of PH 3 doping process on the storage node having the MPS grain is reduced, and phosphorous doping is not performed properly. Thus, a depletion layer is formed at the lower electrode during device operation, thereby reducing capacitance. Results in. For example, when the height of the storage node is increased, it is difficult to sufficiently dope the bottom of the storage node in contact with the contact plug during the PH 3 doping process.

또한, 종래 기술은 유전막 증착시 스토리지노드의 일부가 산화되어 SiO2와 같은 저유전층이 형성되어 캐패시턴스의 감소를 초래한다.In addition, in the prior art, a portion of the storage node is oxidized during the deposition of a dielectric film to form a low dielectric layer such as SiO 2 , resulting in a decrease in capacitance.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 종횡비 증가에 따른 PH3 도핑공정의 효율성 저하를 방지하고, 유전막 증착시 스토리지노드 표면에 저유전층이 형성되는 것을 방지하는데 적합한 캐패시터의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, a capacitor suitable for preventing the degradation of the efficiency of the PH 3 doping process due to the increase in the aspect ratio, and to prevent the formation of a low dielectric layer on the storage node surface during the deposition of the dielectric film It is an object to provide a manufacturing method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐패시터의 제조 방법은 표면에 MPS 그레인이 성장된 스토리지노드를 형성하는 단계, 상기 스토리지노드에 플라즈마도핑법을 이용하여 인을 도핑시키는 단계, 상기 스토리지노드에 퍼니스도핑법을 이용하여 추가로 인을 도핑한 후에 인시튜로 질화처리하여 상기 스토리지노드 표면에 질화막을 형성하는 단계, 상기 질화막 상에 유전막을 형성하는 단계, 및 상기 유전막 상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 플라즈마도핑법을 이용하여 인을 도핑시키는 단계는, 1torr∼2torr의 압력하에서 300W∼450W의 플라즈마파워를 인가하고, PH3 가스를 300sccm∼450sccm의 유량으로 흘려주면서 70초∼140초동안 진행하는 것을 특징으로 하며, 상기 퍼니스도핑법을 이용하여 추가로 인을 도핑하는 단계는 600℃∼700℃의 공정온도와 5torr∼20torr의 압력하에서 PH3 가스를 100sccm∼200sccm의 유량으로 흘려주면서 1시간∼2시간동안 진행하는 것을 특징으로 하고, 상기 질화처리는 상기 퍼니스도핑법을 진행한 퍼니스에서 650℃∼800℃의 온도와 5torr∼30torr의 압력하에서 NH3 가스를 1000sccm∼5000sccm의 유량으로 흘려주면서 30분∼120분동안 진행하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitor of the present invention, the method comprising: forming a storage node having MPS grain grown on a surface thereof, doping phosphorus by using a plasma doping method on the storage node, and furnace doping the storage node. Further doping phosphorus using a method, followed by nitriding in situ to form a nitride film on the storage node surface, forming a dielectric film on the nitride film, and forming an upper electrode on the dielectric film. In the doping of phosphorus using the plasma doping method, the plasma power of 300 W to 450 W is applied under a pressure of 1 tor to 2 torr, and the PH 3 gas is flowed at a flow rate of 300 sccm to 450 sccm. It is characterized in that for proceeding from seconds to 140 seconds, and further doping the phosphorus using the furnace doping method The process is carried out for 1 hour to 2 hours while flowing a pH 3 gas at a flow rate of 100 sccm to 200 sccm under a process temperature of 600 ° C. to 700 ° C. and a pressure of 5 tor to 20 tor, and the nitriding treatment proceeds with the furnace doping method. It is characterized in that the furnace is run for 30 minutes to 120 minutes while flowing NH 3 gas at a flow rate of 1000 sccm to 5000 sccm at a temperature of 650 ° C. to 800 ° C. and a pressure of 5 tor to 30 tor in one furnace.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다.2A to 2H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 2a에 도시된 바와 같이, 트랜지스터 등의 하부 구조가 형성된 반도체기판(21) 상에 층간절연막(22)을 형성하고, 반도체기판(21)의 불순물 영역과 스토리지노드를 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀을 형성한 후, 여기에 도전성 물질을 적층하고 화학적기계적연마나 에치백으로 평탄화하여 콘택플러그(23)를 형성한다. 이어서, 전면에 식각배리어막(24)을 증착하고, 식각배리어막(24) 상에 PE-TEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate), BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), PSG(Phoshporus Silicate Glass) 또는 USG(Undoped Silicate Glass)와 같은 스토리지노드산화막(Storagenode oxide)을 증착한다. 이때, 스토리지노드산화막은 15000Å∼30000Å 두께로 형성한다. As shown in FIG. 2A, an interlayer insulating film 22 is formed on a semiconductor substrate 21 on which a substructure such as a transistor is formed, and a contact hole for electrically connecting an impurity region of the semiconductor substrate 21 to a storage node. After forming, the conductive material is laminated thereon and planarized by chemical mechanical polishing or etch back to form the contact plug 23. Subsequently, an etch barrier layer 24 is deposited on the entire surface, and the plasma enhanced tetra ethyl ortho silicate (PE-TEOS), boron phosphorus silicate glass (BPSG), phoshporus silicate glass (PSG), or USG is formed on the etch barrier layer 24. Storage node oxide such as (Undoped Silicate Glass) is deposited. At this time, the storage node oxide film is formed to a thickness of 15000 kPa to 30000 kPa.

다음에, 스토리지노드산화막과 식각배리어막(24)을 순차적으로 식각하여 스토리지노드를 형성할 영역의 콘택플러그(23)를 노출시키는 스토리지노드간 분리막패턴(25)을 형성한다. 이때, 식각배리어막(24)은 스토리지노드간 분리막패턴(25)의 형성시 산화막의 식각을 정지시키는 막으로서, 스토리지노드간 분리막 패턴(25)과 식각선택비가 좋은, 예컨대 실리콘질화막(silicon nitride)으로 형성한다. 이와 같은 식각배리어막(24)은 높이가 높은 스토리지노드를 측면에서 지탱하는 역할을 하여 기계적인 강도 면에서는 더욱 뛰어난 스토리지노드를 얻을 수 있다.Subsequently, the storage node oxide layer and the etching barrier layer 24 are sequentially etched to form an isolation layer pattern 25 between the storage nodes exposing the contact plugs 23 in the region where the storage node is to be formed. In this case, the etch barrier layer 24 stops the etching of the oxide layer when the isolation pattern 25 between the storage nodes is formed. The etching barrier layer 24 has a good etching selectivity with respect to the isolation pattern 25 between the storage nodes, for example, silicon nitride. To form. The etching barrier layer 24 serves to support the storage node having a high height from the side, thereby obtaining a storage node having excellent mechanical strength.

한편, 식각배리어막(24)의 적층 순서는 바꿀 수도 있다. 즉, 층간절연막(22)과 식각배리어막(24)을 적층 형성하고, 콘택홀 및 콘택플러그(23)를 형성한 후, 전면에 스토리지노드간 분리막패턴(25)을 형성하기 위한 스토리지노드산화막을 형성할 수 있다. In addition, the stacking order of the etching barrier film 24 may be changed. That is, after forming the interlayer insulating layer 22 and the etching barrier layer 24, forming the contact hole and the contact plug 23, the storage node oxide layer for forming the isolation layer pattern 25 between the storage nodes is formed on the entire surface. Can be formed.

도 2b에 도시된 바와 같이, 스토리지노드간 분리막패턴(25)을 포함한 전면에 불순물이 도핑된 제1비정질실리콘막(26a)과 불순물이 전혀 도핑되지 않은 제2비정 질실리콘막(26b)을 인시튜로 연속해서 형성한다.As shown in FIG. 2B, the first amorphous silicon layer 26a doped with impurities and the second amorphous silicon layer 26b without doping any impurities are identified on the entire surface including the isolation layer pattern 25 between storage nodes. Formed continuously in a tu

이렇게 불순물이 도핑된 제1비정질실리콘막(26a)과 불순물이 전혀 도핑되지 않은 제2비정질실리콘막(26b)을 인시튜로 형성하는 이유는, 불순물의 도핑 농도가 고농도인 비정질실리콘막에서는 실리콘 원자가 거의 이동되지 않아 실리콘그레인이 성장되지 않고 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘막에서는 실리콘 원자가 빠르게 이동되어 실리콘그레인이 용이하게 성장되는 현상을 이용하기 위한 것이다. 즉, 불순물이 도핑된 제1비정질실리콘막(26a)은 이후에 스토리지노드의 실린더 형태의 골격을 이루는 외벽이 되고, 불순물이 도핑되지 않은 제2비정질실리콘막(26b)은 실린더 형태의 내벽에 형성되는 MPS 그레인으로 된다. 따라서, 이 MPS 그레인으로 되는 제2비정질실리콘막(26b)의 실리콘 원자가 거의 대부분 이동하여 MPS 그레인으로 성장하더라도 제1비정질실리콘막(26a)에서 실리콘 원자의 이동이 정지되어 스토리지노드의 골격을 이루도록 하기 위해서 제1비정질실리콘막(26a)의 도핑 농도를 높게 한다. The reason for forming the first amorphous silicon film 26a doped with impurities and the second amorphous silicon film 26b not doped with impurities at all is that the silicon atoms are high in the amorphous silicon film having a high concentration of doping impurities. In the amorphous silicon film which is hardly moved and does not grow silicon grain and is not doped with impurities, silicon atoms are quickly moved to easily grow silicon grain. That is, the first amorphous silicon film 26a doped with impurities becomes an outer wall forming a skeleton of a cylinder shape of the storage node, and the second amorphous silicon film 26b without doping impurities is formed on an inner wall of a cylinder shape. MPS grains become. Therefore, even though the silicon atoms of the second amorphous silicon film 26b which become the MPS grains are almost moved to grow into the MPS grains, the movement of the silicon atoms in the first amorphous silicon film 26a is stopped to form a skeleton of the storage node. In order to do this, the doping concentration of the first amorphous silicon film 26a is increased.

이와 같은 제1,2비정질실리콘막(26a, 26b) 인시튜 증착시, 제1비정질실리콘막(26a)에 도핑되는 불순물로는 인(P)을 사용할 수 있고, 제1비정질실리콘막(26a)의 증착과 동시에 인(P)을 도핑할 수 있다. 이때, 인(P)의 도핑 농도는 실리콘 소스가스 대비 인(P)을 함유한 불순물 소스가스의 유량을 조절함으로써 조절할 수 있는데, 실리콘 소스가스로는 실란(silane), 디실란(disilane), 트리실란(trisilane), 디클로로실란(dichlorosilane) 등 실란계 가스를 사용하고, 인을 함유한 불순물소스가스는 PH3 가스를 사용한다. 예컨대, 제1비정질실리콘막(26a)은 실란(SiH4) 가스와 PH3 가스를 이용하여 증착하고, 제2비정질실리콘막(26b)은 SiH4 가스만을 이용하여 증착한다.During such in-situ deposition of the first and second amorphous silicon films 26a and 26b, phosphorus (P) may be used as an impurity doped into the first amorphous silicon film 26a, and the first amorphous silicon film 26a may be used. Phosphorus (P) can be doped simultaneously with the deposition of. At this time, the doping concentration of phosphorus (P) can be adjusted by adjusting the flow rate of the impurity source gas containing phosphorus (P) relative to the silicon source gas, the silicon source gas as silane (silane), disilane (trisilane), trisilane Silane-based gases such as trisilane and dichlorosilane are used, and an impurity source gas containing phosphorus uses a PH 3 gas. For example, the first amorphous silicon film 26a is deposited using silane (SiH 4 ) gas and PH 3 gas, and the second amorphous silicon film 26b is deposited using only SiH 4 gas.

그리고, 제1비정질실리콘막(26a)의 인(P) 도핑 농도는 실리콘 원자를 이동시키는 시간, 성장시킬 MPS 그레인의 크기 등을 고려하여 설정하는데, 본 발명은 SIMS를 이용하여 1E20∼3E21/cm3 정도의 도핑농도를 갖도록 한다. 이러한 1.0E20/cm3∼3E21cm3 정도의 인(P) 도핑 농도는 도핑부족에 의한 스토리지노드의 공핍(depletion)을 억제할 수 있는 도핑농도이다.The phosphorus (P) doping concentration of the first amorphous silicon film 26a is set in consideration of the time to move the silicon atoms, the size of the MPS grains to be grown, and the like. Have a doping concentration of about 3 . The phosphorus (P) doping concentration of about 1.0E20 / cm 3 to 3E21cm 3 is a doping concentration that can suppress depletion of the storage node due to lack of doping.

한편, 제1비정질실리콘막(26a)과 제2비정질실리콘막(26b)의 두께는 원하는 소자의 집적도나 스토리지노드의 높이, 폭 등에 따라 결정되는데, 본 발명에서는 각각 100Å∼300Å 정도로 한다. 그리고, 제1비정질실리콘막(26a)과 제2비정질실리콘막(26b)의 인시튜 증착시 증착온도는 500℃∼530℃를 유지하도록 하는데, 이는 530℃ 이상의 온도에서 실리콘막을 증착하면 비정질이 아닌 결정질의 형태를 갖기 때문이다. 결정질 실리콘막에서는 MPS 그레인을 성장시킬 수 없다.On the other hand, the thickness of the first amorphous silicon film 26a and the second amorphous silicon film 26b is determined depending on the degree of integration of the desired device, the height, the width of the storage node, and the like. In addition, during in-situ deposition of the first amorphous silicon film 26a and the second amorphous silicon film 26b, the deposition temperature is maintained at 500 ° C. to 530 ° C., which is not amorphous when the silicon film is deposited at a temperature of 530 ° C. or higher. This is because it has a crystalline form. MPS grains cannot be grown in the crystalline silicon film.

도 2c에 도시된 바와 같이, 스토리지노드간 분리막패턴(25)의 상부에 형성된 제1비정질실리콘막(26a) 및 제2비정질실리콘막(26b)을 화학적기계적 연마나 에치백 등의 방법으로 제거하여 제1비정질실리콘막(26a)과 제2비정질실리콘막(26b)의 이중층으로 되는 실린더(26)를 형성한다. 여기서, 제1비정질실리콘막(26a) 및 제2비정 질실리콘막(26b)을 제거할 때 연마재나 식각된 입자 등의 불순물이 실린더(26) 내부에 부착되는 등의 우려가 있으므로, 단차피복성이 좋은 예컨대, 포토레지스트로 실린더(26) 내부를 모두 채운 후에, 스토리지노드간 분리막패턴(25)이 노출될 때까지 연마 또는 에치백을 수행하고, 실린더(26) 내부의 포토레지스트를 애싱(ashing)하여 제거하는 것이 좋다. As illustrated in FIG. 2C, the first amorphous silicon layer 26a and the second amorphous silicon layer 26b formed on the separation layer pattern 25 between storage nodes are removed by chemical mechanical polishing or etch back. A cylinder 26 serving as a double layer of the first amorphous silicon film 26a and the second amorphous silicon film 26b is formed. Here, when removing the first amorphous silicon film 26a and the second amorphous silicon film 26b, impurities such as abrasives or etched particles may adhere to the inside of the cylinder 26. For example, after filling the inside of the cylinder 26 with photoresist, polishing or etching back is performed until the inter-storage separator pattern 25 is exposed, and ashing the photoresist inside the cylinder 26. It is good to remove it.

도 2d에 도시된 바와 같이, 스토리지노드(26c)의 내벽에 MPS 그레인(26d)을 성장시킨다. 여기서, 스토리지노드(26c)는 제1비정질실리콘막(26a)가 결정질화된 것이고, MPS 그레인(26d)은 제2비정질실리콘막(26b)이 결정질화된 것이다.As shown in FIG. 2D, MPS grains 26d are grown on the inner wall of the storage node 26c. Here, the storage node 26c is crystalline of the first amorphous silicon film 26a, and the MPS grain 26d is crystalline of the second amorphous silicon film 26b.

MPS 그레인(26d)을 성장시키는 방법은, 제2비정질실리콘막(26b) 표면에 실란계 가스를 이용하여 실리콘시드를 형성한 후, 600℃∼650℃의 온도에서 어닐링하여 실리콘을 이동시키므로써 이루어진다. 즉, 불순물이 도핑되지 않은 제2비정질실리콘막(26b)이 MPS 그레인(26d)으로 성장한다.The method of growing the MPS grains 26d is performed by forming a silicon seed on the surface of the second amorphous silicon film 26b using a silane-based gas and then moving the silicon by annealing at a temperature of 600 ° C to 650 ° C. . That is, the second amorphous silicon film 26b without doping impurities grows into the MPS grain 26d.

이렇게 MPS 그레인(26d)을 성장시킬 때, 제1비정질실리콘막(26a)내 실리콘원자의 이동이 억제되는 반면 제2비정질실리콘막(26b)의 실리콘 원자는 이동하여 MPS그레인(26d)으로 성장되고, 아울러 600℃∼650℃의 어닐링에 의해 제1비정질실리콘막(26a)과 MPS 그레인(26b)이 결정질화된다. 이때, 특히 MPS 그레인(26b)의 크기를 크게 하기 위해, 제2비정질실리콘막(26b)의 실리콘 원자가 대부분 이동되어 MPS 그레인(26b)으로 성장하게 하면, 제2비정질실리콘막(26b)의 실리콘 원자가 대부분 소진되어 MPS 그레인(26d)으로 성장하고 성장된 MPS 그레인(26d)들의 사이사이에는 제1비정질실리콘막(26a)이 드러날 수 있다. 이렇게, 제2비정질실리콘막(26b)이 소 진되어 MPS 그레인(26d)으로 성장하더라도 인(P)의 도핑 농도가 높은 제1비정질실리콘막(26a)에서는 실리콘 원자의 이동이 소량으로 억제되므로 최소한 제1비정질실리콘막(26a) 두께 만큼의 스토리지노드 골격이 유지된다. When the MPS grains 26d are grown in this way, the silicon atoms in the first amorphous silicon film 26a are suppressed while the silicon atoms of the second amorphous silicon film 26b are moved to grow into the MPS grains 26d. In addition, the first amorphous silicon film 26a and the MPS grain 26b are crystallized by annealing at 600 ° C to 650 ° C. At this time, especially in order to increase the size of the MPS grain 26b, when the silicon atoms of the second amorphous silicon film 26b are mostly moved to grow into the MPS grain 26b, the silicon atoms of the second amorphous silicon film 26b are The first amorphous silicon film 26a may be exposed between the grown MPS grains 26d, which are mostly exhausted to grow into the MPS grains 26d. In this manner, even when the second amorphous silicon film 26b is exhausted and grown to MPS grains 26d, the first amorphous silicon film 26a having a high doping concentration of phosphorus (P) is suppressed in a small amount, so that at least The storage node skeleton as thick as the first amorphous silicon film 26a is maintained.

이와 같이, 결정질화된 제1비정질실리콘막(26a)은 스토리지노드(26c)가 되고, 스토리지노드(26c) 표면에 MPS 그레인(26d)이 성장되는 구조가 형성된다.As described above, the crystalline first amorphous silicon film 26a becomes a storage node 26c, and a structure in which the MPS grain 26d is grown on the surface of the storage node 26c is formed.

도 2e에 도시된 바와 같이, 스토리지노드(26c) 및 MPS 그레인(26d)가 가져야 하는 전도성, 예컨대 스토리지노드(26c) 및 MPS 그레인(26d)의 인(P)의 도핑 농도를 확보하기 위해 PH3 도핑 공정을 진행한다. As shown in FIG. 2E, PH 3 is required to ensure the doping concentration of phosphorus (P) of the storage node 26c and the MPS grain 26d, such as the storage node 26c and the MPS grain 26d. Proceed with the doping process.

PH3 도핑공정을 진행하기에 앞서 PH3 도핑공정의 도핑효율을 높이기 위해 HF 케미컬 내지 BOE 케미컬을 사용하여 MPS 그레인(26d)이 성장된 스토리지노드(26c) 표면을 세정한다.Using the HF chemical to BOE chemical to increase the doping efficiency of PH 3 doping step prior to proceeding with the PH 3 doping process to be cleaned the growth storage node (26c) grain surfaces MPS (26d).

상기한 PH3 도핑공정은 MPS 그레인(26d)에 인(P)을 도핑함과 동시에 이미 도핑이 이루어진 스토리지노드(26c) 내의 인(P)의 도핑 농도를 증가시키기 위한 것이다.The above-described PH 3 doping process is to increase the doping concentration of phosphorus (P) in the storage node 26c which has already been doped with phosphorus (P) in the MPS grain (26d).

PH3 도핑 공정의 방법으로는 플라즈마 도핑법을 이용한다. 여기서, 플라즈마 도핑법은 챔버내에 PH3 가스의 플라즈마를 발생시켜 인을 도핑시키는 방법으로 도핑공정을 진행하는 것이며, 이때 플라즈마파워는 300W∼450W로 하고, PH3 가스의 유량은 300sccm∼450sccm로 하며, 압력은 1torr∼2torr로 하고, 도핑 시간은 70초∼140 초로 한다. The plasma doping method is used as a method of the PH 3 doping process. Here, the plasma doping method is a method of doping the phosphorus by generating a plasma of the PH 3 gas in the chamber, the plasma power is 300W ~ 450W, the flow rate of PH 3 gas is 300sccm ~ 450sccm The pressure is 1 to 2 tor, and the doping time is 70 to 140 seconds.

상기한 바와 같은 플라즈마도핑법은 스토리지노드(26c)의 표면, 즉 불순물이 전혀 도핑되어 있지 않은 MPS 그레인(26d)에 인(P)을 물리적으로 도핑시키는 것으로, 스토리지노드(26c) 표면의 도핑농도는 충족시킬 수 있지만 콘택플러그(23)와 접하는 바닥부분의 도핑농도를 충족시키기에는 부족하다. The plasma doping method as described above physically doped phosphorus (P) on the surface of the storage node 26c, that is, MPS grains 26d that are not doped with any impurities, and thus the doping concentration of the surface of the storage node 26c. Can be satisfied, but is insufficient to meet the doping concentration of the bottom portion in contact with the contact plug (23).

따라서, 본 발명은 후속 공정으로 퍼니스 도핑법(furnace)을 추가로 진행하므로써 콘택플러그(23)와 접하는 바닥부분까지 도핑을 충분히 시켜주어 스토리지노드(26c)의 전영역에 걸쳐 균일한 도핑농도를 갖도록 한다.Accordingly, the present invention further provides a doping concentration to the bottom portion in contact with the contact plug 23 by further proceeding the furnace doping method to have a uniform doping concentration over the entire area of the storage node 26c. do.

도 2f에 도시된 바와 같이, 추가 PH3 도핑공정으로서 퍼니스도핑법을 진행한다. 여기서, 퍼니스도핑법은 퍼니스(Furnace)를 이용한 열처리를 통해 도핑공정을 진행하는 것이며, 이때 공정온도는 600℃∼700℃으로 하고, PH3 가스의 유량은 100sccm∼200sccm로 하며, 압력은 5torr∼20torr로 하고, 도핑 시간은 1시간∼2시간으로 한다. As shown in FIG. 2F, the furnace doping method is carried out as an additional PH 3 doping process. Here, the furnace doping method is to proceed the doping process through the heat treatment using the furnace (Furnace), the process temperature is 600 ℃ ~ 700 ℃, the flow rate of PH 3 gas is 100sccm ~ 200sccm, the pressure is 5torr ~ It is 20 torr and doping time is 1 hour-2 hours.

한편, 플라즈마도핑법을 진행하지 않고 바로 퍼니스도핑법을 진행하는 경우에는 콘택플러그(23)와 접하는 바닥부분까지 도핑농도를 충족시킬 수 있으나, 장시간의 열처리로 인해 스토리지노드(26c) 표면의 인(P)이 과다하게 확산하게 되면 요구되는 표면 농도를 얻을 수 없는 단점이 있다. On the other hand, in the case where the furnace doping method is performed immediately without performing the plasma doping method, the doping concentration may be satisfied up to the bottom portion in contact with the contact plug 23, but due to the long-term heat treatment, If P) is excessively diffused, there is a disadvantage in that required surface concentration cannot be obtained.

따라서, 본 발명에서는 플라즈마도핑법과 퍼니스도핑법이 갖고 있는 각각의 장점을 결합하여 PH3 도핑공정을 진행하므로써 스토리지노드(26c)의 전영역에 걸쳐 균일한 도핑농도를 갖도록 한다.Therefore, the present invention combines the advantages of the plasma doping method and the furnace doping method to provide a uniform doping concentration over the entire area of the storage node 26c by performing the PH 3 doping process.

위와 같이, 플라즈마도핑법과 퍼니스도핑법을 결합한 PH3 도핑공정은, 표면 도핑농도를 확보하면서 콘택플러그(23)와 접하는 바닥부분의 도핑농도까지 충분히 균일하게 충족시킬 수 있으므로, 스토리지노드(26c)와 콘택플러그(23)간 콘택저항 확보 및 스토리지노드(26c)의 전도성 확보를 위해 가장 바람직한 방법이라 할 수 있다.As described above, the PH 3 doping process combining the plasma doping method and the furnace doping method can sufficiently meet the doping concentration of the bottom portion in contact with the contact plug 23 while ensuring the surface doping concentration. The contact plug 23 may be the most preferable method for securing contact resistance and securing the conductivity of the storage node 26c.

상기한 퍼니스도핑후에, PH3 가스의 공급을 중단하고 인시튜(insitu)로 질화(nitridation) 공정을 진행한다. 이때, 질화공정을 진행하는 이유는, 후속 유전막 증착시 스토리지노드(26c) 표면이 산화되는 것을 방지하기 위한 산화방지막(Oxidation barrier)을 형성하기 위한 것이다.After the furnace doping, the supply of the PH 3 gas is stopped and the nitriding process is performed in situ. In this case, the nitriding process is performed to form an oxidation barrier for preventing the surface of the storage node 26c from being oxidized during subsequent dielectric film deposition.

상기한 질화 공정시, NH3 가스를 1000sccm∼5000sccm의 유량으로 흘려주되, 공정온도는 650℃∼800℃으로 하고, 압력은 5torr∼30torr로 하고, 질화 시간은 30분∼120분으로 한다. 이와 같은 질화 공정후에 MPS 그레인(26c)이 성장된 스토리지노드(26c) 표면에는 실리콘질화막(Si3N4, 27)이 5Å∼15Å 두께로 형성된다.In the nitriding process described above, NH 3 gas is flowed at a flow rate of 1000 sccm to 5000 sccm, the process temperature is 650 ° C. to 800 ° C., the pressure is 5 tor to 30 tor, and the nitriding time is 30 to 120 minutes. After such a nitriding process, silicon nitride films (Si 3 N 4 , 27) are formed on the surface of the storage node 26c on which the MPS grains 26c have been grown to have a thickness of 5 Å to 15 Å.

도 2g는 인시튜 질화공정까지 완료된 구조를 도시하고 있다.Figure 2g shows the structure completed until the in-situ nitriding process.

도 2g에 도시된 것처럼, 스토리지노드(26c) 표면 상부에 실리콘질화막(27)을 형성하면, 후속 유전막 증착시 스토리지노드(26c)에 과도하게 발생하는 산화층을 억제시켜주는 산화방지막 역할을 하여 캐패시턴스를 향상시킨다.As shown in FIG. 2G, when the silicon nitride layer 27 is formed on the surface of the storage node 26c, the capacitance acts as an anti-oxidation layer to suppress an oxide layer that is excessively generated on the storage node 26c during subsequent deposition of the dielectric layer. Improve.

아울러, 실리콘질화막(27)이 스토리지노드(26c)에 도핑된 인(P)이 외확산(out-diffusion)되는 것을 방지하는 역할을 하고, 또한 퍼니스에서 650℃∼800℃의 온도로 질화공정을 진행함에 따라 도핑된 인의 활성화를 최적화시켜 소자동작시에 스토리지노드(26c)에서 공핍층이 발생하는 것을 최소화시킨다. 한편, 실리콘질화막(27)을 형성하지 않으면, 비록 플라즈마도핑법과 퍼니스도핑법에 의해 인을 충분히 도핑시켰다고 하더라도 후속 고온의 열공정시 도핑된 인(P)의 외확산이 발생하여 오히려 인(P)의 도핑농도를 감소시키는 결과를 초래한다.In addition, the silicon nitride film 27 serves to prevent out-diffusion of phosphorus (P) doped into the storage node 26c, and the nitriding process is performed at a temperature of 650 ° C to 800 ° C in the furnace. As the process proceeds, the activation of the doped phosphorus is optimized to minimize generation of a depletion layer at the storage node 26c during device operation. On the other hand, if the silicon nitride film 27 is not formed, even though phosphorus is sufficiently doped by plasma doping and furnace doping, external diffusion of doped phosphorus (P) occurs during the subsequent high temperature thermal process. This results in a reduced doping concentration.

따라서, 플라즈마 PH3 도핑, 퍼니스 PH3 도핑 및 인시튜 질화공정은 연속적으로 진행해야만 위에서 열거한 효과들을 얻을 수 있다.Therefore, the plasma PH 3 doping, furnace PH 3 doping and in situ nitriding processes must be carried out continuously to obtain the effects listed above.

다음으로, 도 2h에 도시된 바와 같이, 실리콘질화막(27)을 포함한 전면에 유전막(28)과 플레이트(29)를 순차적으로 형성한다.Next, as shown in FIG. 2H, the dielectric film 28 and the plate 29 are sequentially formed on the entire surface including the silicon nitride film 27.

유전막(28)은 Al2O3, HfO2 또는 Ta2O5 중에서 선택되고, 단차피복성이 좋고 저온공정이 가능한 원자층증착법(ALD)을 이용하여 30Å∼100Å 두께로 증착한다. 예컨대, Al2O3의 원자층증착방법은, 알루미늄소스인 TMA[Tri Methyl Aluminum, Al(CH3)3]를 0.1초∼5초간 플로우시켜 실리콘질화막(27) 표면에 흡착시킨 후, 원자층을 형성하는 TMA 이외의 미반응 TMA를 제거하기 위해 N2 가스를 0.1초∼5초간 플로우시킨다. 다음으로, 반응가스인 O3 가스를 0.1초∼5초간 플로우시켜 흡착된 TMA와의 반응을 유도하여 실리콘질화막 표면상에 Al2O3 원자층이 형성되도록 한다. 다음으로, 미반응 O3 가스 및 반응부산물을 제거하기 위해 N2 가스를 0.1초∼5초간 플 로우시킨다. 상기한 바와 같은 TMA 소스 공급, 퍼지, O3 가스 공급 및 퍼지의 과정을 반복적으로 실시하여 원하는 두께의 Al2O3를 증착한다.The dielectric film 28 is selected from Al 2 O 3 , HfO 2, or Ta 2 O 5 , and is deposited to have a thickness of 30 kPa to 100 kPa using atomic layer deposition (ALD), which is capable of having a high step coverage and low temperature process. For example, in the atomic layer deposition method of Al 2 O 3 , TMA [Tri Methyl Aluminum, Al (CH 3 ) 3 ], which is an aluminum source, is flowed for 0.1 seconds to 5 seconds and adsorbed onto the surface of the silicon nitride film 27. The N 2 gas is flowed for 0.1 seconds to 5 seconds to remove unreacted TMAs other than the TMAs forming. Next, O 3 gas, which is a reaction gas, is flowed for 0.1 seconds to 5 seconds to induce a reaction with the adsorbed TMA so that an Al 2 O 3 atomic layer is formed on the silicon nitride film surface. Next, N 2 gas is flowed for 0.1 second to 5 seconds to remove unreacted O 3 gas and reaction byproducts. As described above, the TMA source supply, purge, O 3 gas supply, and purge may be repeatedly performed to deposit Al 2 O 3 having a desired thickness.

유전막(28) 증착후에는 막내 불순물 제거를 통한 막질 향상을 위해 N2 분위기에서 RTP(Rapid Thermal Process)나 퍼니스를 이용하여 열처리한다. 이때, RTP 열처리는 500℃∼750℃의 온도와 50torr∼760torr의 압력하에서 10분∼60분동안 실시하며, 퍼니스 열처리는 500℃∼800℃의 온도와 50torr∼760torr의 압력하에서 10초∼30초동안 실시한다.After deposition of the dielectric film 28, heat treatment is performed using a rapid thermal process (RTP) or a furnace in an N 2 atmosphere to improve film quality by removing impurities in the film. At this time, the RTP heat treatment is performed for 10 minutes to 60 minutes at a temperature of 500 ° C to 750 ° C and a pressure of 50torr to 760torr, and the furnace heat treatment is 10 to 30 seconds at a temperature of 500 ° C to 800 ° C and a pressure of 50torr to 760torr. To be carried out.

다음으로, 플레이트(29)는 도핑된 폴리실리콘을 1500Å∼3000Å 두께로 형성하여 SIS(Silicon Insulator Silicon) 캐패시터를 형성하거나, TiN(200Å∼500Å)과 도핑된 폴리실리콘(1500Å∼3000Å)의 적층막으로 형성하여 MIS(Metal Insulator Silicon) 캐패시터를 형성할 수 있다.Next, the plate 29 forms a doped polysilicon having a thickness of 1500 GPa to 3000 GPa to form a silicon insulator silicon (SIS) capacitor, or a laminated film of TiN (200 GPa to 500 GPa) and doped polysilicon (1500 GPa to 3000 GPa). It may be formed to form a metal insulator silicon (MIS) capacitor.

전술한 실시예에서는 콘케이브 형태의 캐패시터에 대해 설명하였으나, 본 발명은 실린더 형태의 캐패시터 제조시에도 적용가능하다.In the above-described embodiment, the capacitor of the concave type has been described, but the present invention is also applicable to the manufacture of the capacitor of the cylinder type.

예컨대, 플라즈마도핑법을 이용한 PH3 도핑공정을 완료한 후에, 스토리지노드산화막(25)을 HF 또는 BOE 용액을 이용하여 습식제거하고, 계속해서 퍼니스도핑법을 이용한 PH3 도핑 공정 및 인시튜 질화 공정을 진행한다. 후속 공정으로, 유전막(28) 및 플레이트(29)를 형성한다.For example, after the completion of the PH 3 doping process using plasma doping, the storage node oxide layer 25 is wet-removed using HF or BOE solution, followed by the PH 3 doping process and in situ nitriding process using furnace doping. Proceed. In a subsequent process, dielectric film 28 and plate 29 are formed.

도 3은 스토리지노드내 인의 농도프로파일을 관찰한 결과이다. 예컨대, 스토 리지노드의 골격을 형성하는 도우프드 비정질실리콘막을 100Å, MPS 그레인을 형성하는 언도우프드 비정질실리콘막을 300Å, MPS 그레인과 접하는 유전막으로서 Al2O3를 40Å 두께로 형성한 경우의 결과이다. 그리고, 커브C1는 700℃/5torr/PH3 300sccm/N2 400sccm/2시간 조건으로 퍼니스도핑한후 NH3 분위기에서 725℃/20torr/NH3 500sccm/1시간 조건으로 어닐링한 결과이고, 커브 C2는 700℃/5torr/PH3 100sccm/N2 400sccm/2시간 조건으로 퍼니스도핑한 결과이며, 커브C3는 300W/PH3 300sccm/1torr/70초 조건으로 플라즈마도핑한 결과이고, 커브 C4은 450W/PH3 450sccm/2torr/70초 조건으로 플라즈마도핑한 결과이다.3 is a result of observing the concentration profile of phosphorus in the storage node. For example, 100 Å of the doped amorphous silicon film forming the backbone of the storage node, 300 Å of the undoped amorphous silicon film forming the MPS grain, and 40 Å of Al 2 O 3 as the dielectric film contacting the MPS grain are formed. . Curve C1 is the result of annealing the furnace at 725 ° C./20 torr / NH 3 500 sccm / 1 hour in an NH 3 atmosphere after furnace doping at 700 ° C./5 torr / PH 3 300 sccm / N 2 400 sccm / 2 hours. Is the result of furnace doping at 700 ℃ / 5torr / PH 3 100sccm / N 2 400sccm / 2 hours, curve C3 is the result of plasma doping at 300W / PH 3 300sccm / 1torr / 70 seconds and curve C4 is 450W / the results of PH 3 450sccm / 2torr / 70 sec conditions with the plasma doping.

도 3에 나타난 바와 같이, 퍼니스도핑법을 사용한 커브C1과 커브C2는 스토리지노드와 유전막 계면에서 가장 높은 인농도를 유지하고 있고, 스토리지노드 내부로 들어갈수록 인 도핑농도가 현저히 떨어지는 특성을 나타내고 있다.As shown in FIG. 3, the curves C1 and C2 using the furnace doping method maintain the highest phosphorus concentration at the storage node and the dielectric layer interface, and show that the phosphorus doping concentration is remarkably decreased as they enter the storage node.

반면에 플라즈마도핑법을 적용한 커브C3와 커브C4는 스토리지노드 내부의 전체 인도핑농도수준은 퍼니스도핑법의 경우보다 5E20/cm3∼6E20/cm3 정도 높게 나타났다.On the other hand, the plasma doping curves C3 and C4 showed higher total doping concentration levels in the storage node by 5E20 / cm 3 to 6E20 / cm 3 than the furnace doping method.

하지만, 도핑된 인의 피크(peak) 농도는 4.2E21/cm3∼4.3E21/cm3 수준으로 퍼니스도핑법과 동일한 수준으로 나타내고, 이 피크농도가 스토리지노드 내부 80Å∼120Å 지점에 존재하였다.However, the peak concentration of the doped phosphorus was 4.2E21 / cm 3 to 4.3E21 / cm 3 , the same level as that of the furnace doping method, and the peak concentration was present at 80 Å to 120 Å within the storage node.

이렇게 피크 농도가 스토리지노드 내부에 존재하여 유전막과의 계면에서의 인농도가 떨어지면 캐패시터의 공핍을 증가시키는 문제를 일으키게 된다.If the peak concentration is present inside the storage node and the phosphorus concentration at the interface with the dielectric film is lowered, it causes a problem of increasing the depletion of the capacitor.

따라서, 본 발명에서는 플라즈마도핑법과 퍼니스도핑법을 혼합하여 연속으로 진행하므로써, MPS 그레인이 성장된 스토리지노드(26c)의 전체 인 농도를 높임과 동시에 유전막과 접하는 스토리지노드(26c) 표면의 MPS 그레인(26d)의 균일한 인농도를 1E21/cm3 이상으로 높게 유지시킬 수 있다. 이로써 MPS 그레인(26d)이 성장된 스토리지노드(26c)와 콘택플러그(23)간 콘택저항을 확보하면서 스토리지노드(26c)의 전영역의 전도성을 충분히 확보할 수 있다.Therefore, in the present invention, by mixing the plasma doping method and the furnace doping method, the MPS grains on the surface of the storage node 26c in contact with the dielectric film are increased while increasing the total phosphorus concentration of the storage node 26c in which the MPS grains are grown. A uniform phosphorus concentration of 26d) can be maintained at 1E21 / cm 3 or higher. As a result, the contact resistance between the storage node 26c and the contact plug 23 in which the MPS grains 26d are grown may be secured while sufficiently securing the conductivity of the entire area of the storage node 26c.

그리고, 본 발명을 적용하여 95㎚ 소자에서 전기적 특성을 평가한 결과, 캐패시턴스가 3fF/cell 이상 증가하는 효과를 얻었고, 이처럼 캐패시턴스를 3fF/cell을 향상시킨 것은 유효산화막두께(Tox)로 환산하면 4Å을 감소시키는 것과 동일한 효과이다.In addition, as a result of evaluating the electrical characteristics of the 95nm device by applying the present invention, the capacitance was increased by more than 3fF / cell, the capacitance is increased to 3fF / cell in terms of effective oxide film thickness (Tox) is 4Å It is the same effect as reducing it.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 바와 같은 본 발명은 스토리지노드의 산화 감소 및 인의 도핑극대화 에 따른 전체적인 캐패시턴스 향상의 효과와 캐패시턴스변화량 감소를 통해 캐패시턴스가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

As described above, the present invention can obtain the effect of improving the capacitance through the reduction of the capacitance change and the effect of improving the overall capacitance due to reduction of oxidation of the storage node and maximization of doping of phosphorus.

Claims (5)

표면에 MPS 그레인이 성장된 스토리지노드를 형성하는 단계; Forming a storage node having MPS grain grown on a surface thereof; 상기 스토리지노드에 플라즈마도핑법을 이용하여 인을 도핑시키는 단계;Doping phosphorus to the storage node using a plasma doping method; 상기 스토리지노드에 퍼니스도핑법을 이용하여 추가로 인을 도핑한 후에 인시튜로 질화처리하여 상기 스토리지노드 표면에 질화막을 형성하는 단계;Further doping phosphorus by using a furnace doping method and then nitriding in situ to form a nitride film on the surface of the storage node; 상기 질화막 상에 유전막을 형성하는 단계; 및Forming a dielectric film on the nitride film; And 상기 유전막 상에 상부전극을 형성하는 단계Forming an upper electrode on the dielectric layer 를 포함하는 캐패시터의 제조 방법.Method of manufacturing a capacitor comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마도핑법을 이용하여 인을 도핑시키는 단계는,Doping the phosphorus using the plasma doping method, 1torr∼2torr의 압력하에서 300W∼450W의 플라즈마파워를 인가하고, PH3 가스를 300sccm∼450sccm의 유량으로 흘려주면서 70초∼140초동안 진행하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 제조 방법.A method for producing a capacitor, characterized by applying plasma power of 300W to 450W under a pressure of 1torr to 2torr and proceeding for 70 seconds to 140 seconds while flowing PH 3 gas at a flow rate of 300sccm to 450sccm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 퍼니스도핑법을 이용하여 추가로 인을 도핑하는 단계는,Further doping the phosphorus using the furnace doping method, 600℃∼700℃의 공정온도와 5torr∼20torr의 압력하에서 PH3 가스를 100sccm∼200sccm의 유량으로 흘려주면서 1시간∼2시간동안 진행하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 제조 방법.A process for producing a capacitor, characterized in that it proceeds for 1 hour to 2 hours while flowing PH 3 gas at a flow rate of 100 sccm to 200 sccm under a process temperature of 600 ° C. to 700 ° C. and a pressure of 5 tor to 20 tor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질화처리는,The nitriding treatment, 상기 퍼니스도핑법을 진행한 퍼니스에서 650℃∼800℃의 온도와 5torr∼30torr의 압력하에서 NH3 가스를 1000sccm∼5000sccm의 유량으로 흘려주면서 30분∼120분동안 진행하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 제조 방법.Manufacture of a capacitor, characterized in that for 30 minutes to 120 minutes while flowing the NH 3 gas at a flow rate of 1000sccm to 5000sccm at a temperature of 650 ℃ to 800 ℃ and a pressure of 5torr to 30torr in the furnace where the furnace doping method Way. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 질화처리에 의해 실리콘질화막이 5Å∼15Å 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 제조 방법.A method for producing a capacitor, wherein a silicon nitride film is formed to have a thickness of 5 to 15 Å by the nitriding treatment.
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