KR100654123B1 - Capacitor in semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실린더 형태의 하부전극이 이웃한 하부전극과 단락되는 브릿지현상을 제거하여 안정적으로 하부전극을 형성할 수 있는 캐패시터 제조방법과 그 제조방법으로 제조된 캐패시터를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 소정공정이 완료된 기판상에 구리막으로 제1 하부전극을 형성하는 단계; 상기 제1 하부전극상에 실리콘막으로 제2 하부전극을 형성하는 단계; 상기 제2 하부전극상에 유전체 박막을 형성하는 단계; 및 상기 유전체 박막상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 제공한다.
The present invention is to provide a capacitor manufacturing method capable of stably forming the lower electrode by removing the bridge phenomenon in which the cylinder-shaped lower electrode is short-circuited with the neighboring lower electrode, and a capacitor manufactured by the manufacturing method. The present invention includes forming a first lower electrode on a substrate on which a predetermined process is completed by a copper film; Forming a second lower electrode on the first lower electrode with a silicon film; Forming a dielectric thin film on the second lower electrode; And it provides a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device comprising the step of forming an upper electrode on the dielectric thin film.
반도체, 캐패시터, 실린더, 하부전극, 구리, 니켈.Semiconductor, capacitor, cylinder, bottom electrode, copper, nickel.
Description
도1a 내지 도1d는 종래기술에 의한 반도체 장치의 3차원 실린더형 캐패시터 제조방법을 나타내는 도면.1A to 1D are views showing a three-dimensional cylindrical capacitor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art.
도1d는 종래기술에 의한 3차원 실린더형 캐패시터를 제조할 때의 문제점을 나타내는 도면.1D is a diagram showing a problem when manufacturing a three-dimensional cylindrical capacitor according to the prior art.
도2는 도1d의 문제점을 나타내는 전자현미경 사진.Figure 2 is an electron micrograph showing the problem of Figure 1d.
도3a 내지 도3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치의 3차원 실린더형 캐패시터 제조방법을 나타내는 도면.
3A to 3D illustrate a method of manufacturing a three-dimensional cylindrical capacitor in a semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
35 : 캐패시터 형성용 희생막35: sacrificial film for capacitor formation
36 : 캐패시터 형성용 홀36: capacitor formation hole
37 : 제1 하부전극37: first lower electrode
38 : 제2 하부전극38: second lower electrode
39 : 유전체 박막 39: dielectric thin film
40 : 상부전극
40: upper electrode
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 3차원 실린터구조를 가지는 반도체 장치의 캐패시터 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a capacitor of a semiconductor device having a three-dimensional cylinder structure and a manufacturing method thereof.
반도체 메모리 장치, 특히 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 집적도가 증가함에 따라 정보 기억을 위한 기본 단위인 메모리 셀의 면적이 급격하게 축소되고 있다.As the degree of integration of semiconductor memory devices, in particular DRAM (Dynamic Random Access Memory), increases, the area of memory cells, which are basic units for information storage, has been rapidly reduced.
이러한 메모리 셀 면적의 축소는 셀 캐패시터의 면적 감소를 수반하여, 센싱 마진과 센싱 속도를 떨어뜨리고, α-입자에 의한 소프트 에러(Soft Error)에 대한 내구성이 저하되는 문제점을 유발하게 된다. 따라서, 제한된 셀 면적에서 충분한 정전용량을 확보할 수 있는 방안이 필요하게 되었다.Such a reduction in the memory cell area is accompanied by a reduction in the area of the cell capacitor, thereby lowering the sensing margin and the sensing speed, and causes a problem that the durability against soft errors caused by α-particles is degraded. Accordingly, there is a need for a method capable of securing sufficient capacitance in a limited cell area.
캐패시터의 정전용량(C)은 하기의 수학식 1과 같이 정의된다.The capacitance C of the capacitor is defined as in Equation 1 below.
여기서, ε은 유전률, As는 전극의 유효 표면적, d는 전극간 거리를 각각 나타낸 것이다. 따라서, 캐패시터의 정전용량을 늘리기 위해서는 전극의 표면적을 넓히거나, 유전체 박막의 두께를 줄이거나, 유전률을 높여야 한다. Is the dielectric constant, As is the effective surface area of the electrode, and d is the distance between the electrodes. Therefore, in order to increase the capacitance of the capacitor, it is necessary to increase the surface area of the electrode, reduce the thickness of the dielectric thin film, or increase the dielectric constant.
이 중에서 콘케이브(Concave) 구조, 실린더(Cylinder) 구조등과 같이 캐패시터의 전극 구조를 3차원 형태로 만들어 제한된 레이아웃 면적에서 전극의 유효 표면적을 증대시키는 방안이 먼저 고려되었다.Among them, a method of increasing the effective surface area of the electrode in a limited layout area by first making a three-dimensional form of the electrode structure of the capacitor, such as a concave structure and a cylinder structure, was first considered.
콘케이브 구조는 절연막에 캐패시터의 전극이 형성될 홀을 만들고, 홀의 내부 표면에 캐패시터의 하부전극을 형성시키고, 그 상부에 유전체 박막과 상부전극을 형성시키는 형태이다. 그러나, 반도체 메모리 장치가 점점 더 고집적화되면서 콘케이브 구조로도 제한된 셀면적 내에서 셀당 요구되는 충분한 캐패시터 용량을 확보하기 힘들게 되어, 보다 큰 표면적을 제공할 수 있는 실린더 구조가 제안되었다.The concave structure forms a hole in which an electrode of a capacitor is to be formed in an insulating film, a lower electrode of a capacitor is formed on an inner surface of the hole, and a dielectric thin film and an upper electrode are formed thereon. However, as semiconductor memory devices are increasingly integrated, it is difficult to secure sufficient capacitor capacity per cell within a limited cell area even with a concave structure, and thus a cylinder structure capable of providing a larger surface area has been proposed.
실린더 구조는 절연막에 캐패시터의 전극이 형성될 홀을 만들고, 그 홀의 내부에 캐패시터의 하부전극을 형성한 다음, 거푸집으로 사용된 절연막을 제거한 다음, 남은 하부전극의 표면을 따라 유전체 박막과 상부전극을 차례로 적층하는 형태이다.The cylinder structure forms a hole in which the electrode of the capacitor is to be formed in the insulating film, forms a lower electrode of the capacitor in the hole, removes the insulating film used as a formwork, and then removes the dielectric thin film and the upper electrode along the remaining lower electrode surface. It is a form laminated in order.
따라서 실린더 구조는 하부전극의 안쪽과 바깥쪽 표면 모두를 캐패시터의 유효 표면적으로 사용할 수 있어, 콘케이브 구조보다 제한된 면적에서 보다 큰 캐패시턴스를 가지는 캐패시터를 형성할 수 있다.Therefore, the cylinder structure can use both the inner and outer surfaces of the lower electrode as the effective surface area of the capacitor, thereby forming a capacitor having a larger capacitance in a limited area than the concave structure.
그러나, 반도체 메모리 장치의 집적도는 점점 더 증가되어 하나의 단위셀에 할당되는 면적이 계속 줄어들고 있다. 반면에 안정적인 데이터의 유지를 위해서는 캐패시터는 일정한 용량이 요구되는 상황에서는 실린더 구조의 캐패시터도 제조되는 전극의 형태가 그 폭은 점점 더 좁아지고, 높이는 점점 더 높아지고 있는 실정 이다.However, the degree of integration of semiconductor memory devices is increasing and the area allocated to one unit cell continues to decrease. On the other hand, in a situation where a capacitor needs a constant capacity to maintain stable data, the shape of electrodes in which a capacitor of a cylinder structure is also manufactured is getting narrower in width and higher in height.
실린더 구조의 캐패시터 하부전극의 형태가 수평방향으로의 면적은 감소하고 수직방향으로의 높이만 점점 더 증가하게 되면, 하부전극의 지지력이 감소하여 캐패시터 산화막 제거 후 하부전극들 사이의 기댐현상이 다발적으로 발생하여 브리지(bridge) 등을 유발함으로서 장치 패일(fail)을 일으키게 되는 문제점이 빈번하게 나타난다.When the shape of the capacitor lower electrode of the cylindrical structure decreases in the horizontal direction and increases only in the vertical direction, the supporting force of the lower electrode decreases, resulting in frequent damaging between the lower electrodes after the removal of the capacitor oxide film. As a result, a problem occurs that causes a device failure by causing a bridge or the like.
도1a 내지 도1d는 종래기술에 의한 반도체 장치의 3차원 실린더형 캐패시터 제조방법을 나타내는 도면이다.1A to 1D are views showing a three-dimensional cylindrical capacitor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art.
먼저 도1a에 도시된 바와 같이, 활성영역(11)이 형성된 반도체기판(10)상에 층간절연막(12)을 형성한 후, 층간절연막(12)을 관통하여 반도체기판(10)의 활성영역(11)과 연결되는 콘택홀을 형성한다. 콘택홀을 도전성 물질로 매립하여 콘택플러그(13)를 형성한다. First, as shown in FIG. 1A, the interlayer
이어서 실리콘질화막등을 이용하여 식각멈춤막(14)을 형성하고, 그 상부에 캐패시터의 하부전극이 형성될 만큼 캐패시터 형성용 희생막(15)을 형성한다.Subsequently, the
이어서 캐패시터가 형성될 영역의 절연막(15)을 선택적으로 제거하여 캐패시터 형성용 홀(16)을 형성한다. 먼저 식각멈춤막(14)이 노출되도록 캐패시터 형성용 희생막(15)을 선택적으로 제거한 후에, 노출된 식각멈춤막(14)을 제거하도록 한다.Subsequently, the
캐패시터 형성용 희생막(15)은 캐패시터의 하부전극을 형성하기 위한 거푸집역할을 하게 되는 것이다.The capacitor forming
이어서 도1b에 도시된 바와 같이, 캐패시터 형성용 홀(16)의 내부표면을 따 라서 전도성 폴리실리콘막으로 하부전극(17)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the
이어서 도1c에 도시된 바와 같이, 캐패시터 형성용 희생막(15)을 제거한다. 이어서 하부전극(17)의 표면을 따라 유전체 박막(18)을 형성하고, 그 상부에 도전체막으로 상부전극(19)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the
도1d는 종래기술에 의한 3차원 실린더형 캐패시터를 제조할 때의 문제점을 나타내는 도면이다.1D is a diagram showing a problem in manufacturing a three-dimensional cylindrical capacitor according to the prior art.
계속해서 도1d를 참조하여 살펴보면, 종래기술에 의한 실린더형 캐패시터를 제조할 때의 문제점을 살펴보면, 전술한 바와 같이 메모리 장치가 고집적화되면서, 하부전극의 폭은 좁아지고, 높이는 더 높아지게 되었다. 따라서 거푸집역할을 캐패시터 형성용 희생막(15)을 제거하고 난 뒤에 남은 하부전극이 기울어져 이웃한 하부전극과 붙어버리는 브릿지등의 문제점이 발생된다.(참조 A)Subsequently, referring to FIG. 1D, a problem in manufacturing a cylindrical capacitor according to the related art will be described. As described above, as the memory device is highly integrated, the width of the lower electrode becomes narrower and the height becomes higher. Therefore, after removing the capacitor-forming
특히 하부전극으로 사용된 도전성 폴리실리콘막은 막의 특성상 표면장력이 높아 캐패시터 형성용 희생막이 제거될 때에 기울어지는 경향이 매우 크기 때문에 하부전극의 높이가 높을 경우에는 전술한 브릿지 현상이 빈번하게 벌어지게 된다.In particular, since the conductive polysilicon film used as the lower electrode has a high surface tension and tends to tilt when the sacrificial film for capacitor formation is removed, the above-described bridge phenomenon frequently occurs when the height of the lower electrode is high.
제한된 면적에서 일정한 캐패시터의 용량 확보를 위해서는 일정한 높이이상으로 캐패시터의 하부전극을 형성해야 하기 때문에, 실린더형 캐패시터의 하부전극높이를 낮출수도 없는 실정이다.In order to secure the capacity of a certain capacitor in a limited area, the lower electrode of the capacitor must be formed above a certain height, so the height of the lower electrode of the cylindrical capacitor cannot be lowered.
도2는 도1d의 문제점을 나타내는 전자현미경 사진으로서, 실린더형 캐패시터의 하부전극이 서로 붙어버리는 브리지현상을 나타내는 사진이다.FIG. 2 is an electron micrograph showing the problem of FIG. 1D, showing a bridge phenomenon in which lower electrodes of a cylindrical capacitor stick together.
도2를 참조하면, B영역의 캐패시터 하부전극이 서로 붙어버린 것을 알 수 있 다. 이 상태로 계속 공정이 진행되면 결국 메모리 장치는 결국 불량으로 판정 나게 된다.
Referring to FIG. 2, it can be seen that the capacitor lower electrodes of the region B adhere to each other. If the process continues in this state, the memory device eventually becomes defective.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 실린더 형태의 하부전극이 이웃한 하부전극과 단락되는 브릿지현상을 제거하여 안정적으로 하부전극을 형성할 수 있는 캐패시터 제조방법과 그 제조방법으로 제조된 캐패시터를 제공한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems, the manufacturing method of the capacitor and the manufacturing method capable of stably forming the lower electrode by removing the bridge phenomenon in which the cylinder-shaped lower electrode is short-circuited with the neighboring lower electrode To provide the capacitor.
상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은 소정공정이 완료된 기판상에 구리막으로 제1 하부전극을 형성하는 단계; 상기 제1 하부전극상에 실리콘막으로 제2 하부전극을 형성하는 단계; 상기 제2 하부전극상에 유전체 박막을 형성하는 단계; 및 상기 유전체 박막상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of forming a first lower electrode with a copper film on a substrate is completed a predetermined process; Forming a second lower electrode on the first lower electrode with a silicon film; Forming a dielectric thin film on the second lower electrode; And it provides a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device comprising the step of forming an upper electrode on the dielectric thin film.
또한, 본 발명은 소정공정이 완료된 기판상에 니켈막으로 제1 하부전극을 형성하는 단계; 상기 제1 하부전극상에 실리콘막으로 제2 하부전극을 형성하는 단계;상기 제2 하부전극상에 유전체 박막을 형성하는 단계; 및 상기 유전체 박막상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of forming a first lower electrode with a nickel film on the substrate is completed a predetermined process; Forming a second lower electrode on the first lower electrode with a silicon film; forming a dielectric thin film on the second lower electrode; And it provides a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device comprising the step of forming an upper electrode on the dielectric thin film.
또한, 본 발명은 기판상에 구리막으로 형성된 실린더형의 제1 하부전극; 상기 제1 하부전극의 내부 표면에 도전형 폴리실리콘막으로 형성된 제2 하부전극; 상기 제2 하부전극 상에 유전체 박막; 및 상기 유전체 박막상에 상부전극을 구비한 반도체 장치의 캐패시터를 제공한다.In addition, the present invention is a cylindrical first lower electrode formed of a copper film on a substrate; A second lower electrode formed of a conductive polysilicon film on an inner surface of the first lower electrode; A dielectric thin film on the second lower electrode; And a capacitor of the semiconductor device having an upper electrode on the dielectric thin film.
또한, 본 발명은 기판상에 니켈막으로 형성된 제1 하부전극; 상기 제1 하부전극상에 도전형 폴리실리콘막으로 형성된 제2 하부전극; 상기 제2 하부전극상에 유전체 박막; 및 상기 유전체 박막상에 상부전극을 구비한 반도체 장치의 캐패시터를 제공한다.
In addition, the present invention includes a first lower electrode formed of a nickel film on the substrate; A second lower electrode formed of a conductive polysilicon film on the first lower electrode; A dielectric thin film on the second lower electrode; And a capacitor of the semiconductor device having an upper electrode on the dielectric thin film.
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 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도3a 내지 도3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더형 캐패시터 제조방법을 나타내는 도면이다.3A to 3D are views illustrating a method of manufacturing a cylindrical capacitor according to a preferred embodiment of the present invention.
도3a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 실린더형 캐패시터 제조방법은 활성영역(31)이 형성된 반도체기판(30)상에 층간절연막(32)을 형성한 후, 층간절연막(32)을 관통하여 반도체기판(30)의 활성영역(31)과 연결되는 콘택홀을 형성한다. 콘택홀을 도전성 물질로 매립하여 콘택플러그(33)를 형성한다. As shown in FIG. 3A, the cylindrical capacitor manufacturing method according to the present embodiment forms an interlayer
여기서 층간절연막(32)은 USG(Undoped-Silicate Glass)막, PSG(Phospho-Silicate Glass)막, BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)막, HDP(High density Plasma) 산화막, SOG(Spin On Glass)막, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 또는 HDP(high densigy plasma)를 이용한 산화막등을 사용하거나 열적 산화막(Thermal Oxide; 퍼니스에서 600~1,100℃사이의 고온으로 실리콘 기판을 산화시켜 형성하는 막)을 이용한다.The interlayer insulating
이어서 실리콘질화막등을 이용하여 식각멈춤막(34)을 형성하고, 그 상부에 캐패시터의 하부전극이 형성될 만큼 캐패시터 형성용 희생막(35)을 형성한다. Subsequently, the
여기서 식각멈춤막(34)은 실리콘질화막등을 이용하여 형성하고, 캐패시터 형성용 희생막(34)은 USG(Undoped-Silicate Glass), PSG(Phospho-Silicate Glass), BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass), HDP(High density Plasma) 산화막, SOG(Spin On Glass)막, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 또는 HDP(high densigy plasma)를 이용한 산화막등을 사용하거나 열적 산화막(Thermal Oxide; 퍼니스에서 600~1,100℃사이의 고온으로 실리콘 기판을 산화시켜 형성하는 막)을 이용한다.Here, the
이어서 캐패시터가 형성될 영역의 희생막(35)을 선택적으로 제거하여 캐패시터 형성용 홀(36)을 형성한다. 먼저 식각멈춤막(14)이 노출되도록 캐패시터 형성용 희생막(15)을 선택적으로 제거한 후에, 노출된 식각멈춤막(14)을 제거하여 캐패시터 형성용 홀(36)을 완성한다.Subsequently, the
이어서 캐패시터 형성용 홀(36)의 내부에 구리 또는 니켈을 이용하여 제1 하부전극(37)을 형성한다.Subsequently, the first
캐패시터 형성용 홀(36)의 내부에 제1 하부전극을 형성하는 과정을 자세히 살펴보면, Looking at the process of forming the first lower electrode in the
먼저, 캐패시터 형성용 홀(36)의 패턴을 따라 구리막을 형성하고, 에치백 공 정으로 Cl2/Ar 베이스로 캐패시터 형성용 희생막(35) 상부의 구리막을 제거하여 상기 캐패시터 형성용 홀의 내부에만 구리막을 남기게 된다.First, a copper film is formed along the pattern of the
이어서 도3b에 도시된 바와 같이, 제1 하부전극(37)상에 도전성 실리콘막으로 제2 하부전극을 형성한다. 본 실시예는 구리 또는 니켈로 제1 하부전극을 형성하고, 그 상부에 실리콘막으로 제2 하부전극을 형성하여, 구리막/실리콘막 또는 니켈막/실리콘막으로 하부전극을 형성하는 하는 것을 핵심으로 하고 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3B, a second lower electrode is formed of a conductive silicon film on the first
여기서 하부전극으로 형성된 실리콘막은 도전형 실리콘막을 하나의 공정으로 형성할 수도 있으며, 실리콘막을 형성한 후에 후속공정에서 불순물을 도핑하여 도전형으로 만들수도 있다.Here, the silicon film formed as the lower electrode may form a conductive silicon film in one process, or may be made conductive by doping impurities in a subsequent process after forming the silicon film.
이렇게 구리막 또는 니켈막 상에 실리콘막을 이중으로 형성하게 되면, 후속 열공정시에 구리의 폴리실리콘에 대한 MIC(Metal induced crystallization)특성으로 인해 결정화를 위한 열공정 온도를 낮출 수 있다.When the silicon film is formed on the copper film or the nickel film in such a manner, the thermal process temperature for crystallization may be lowered due to the metal induced crystallization (MIC) property of the polysilicon of copper during the subsequent heat process.
MIC 특성이란 구리 또는 니켈 같은 금속과 실리콘을 접합시켜 놓으면, 구리 또는 니켈 금속의 특성으로 인해 폴리실리콘으로 결정화가 잘 이루어지며, 구체적으로는 700 ~ 900℃ 에서 결정화되는 것이 500℃ 이하에서도 결정화가 잘 이루어지게 된다.The MIC property means that when a silicon or a metal such as copper or nickel is bonded to each other, crystallization is well performed with polysilicon due to the property of the copper or nickel metal, and specifically, crystallization at 700 to 900 ° C is good even at 500 ° C or less. Will be done.
따라서 하부전극으로 구리막 또는 니켈막 상에 실리콘막을 이중으로 형성하게 되면, 300 ~ 500℃ 의 범위인 비교적 저온에서 실리콘막을 결정화시킬 수 있다.Therefore, when the silicon film is formed on the copper film or the nickel film as the lower electrode, the silicon film can be crystallized at a relatively low temperature in the range of 300 to 500 ° C.
이어서 도3c에 도시된 바와 같이, BOE(Buffered Oxide Etchant, 완충산화막 용액)용액을 이용하여 캐패시터 형성용 희생막(35)을 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, the
이 때 하부전극(37,38)이 구리막/실리콘막 또는 니켈막/실리콘막되어 있기 때문에, 실리콘막으로만 형성되어 있을 때보다 표면장력을 줄일 수 있어 하부전극의 기울어짐 현상을 줄일 수 있다. 이로 인해 하부전극과 하부전극간에 붙어 버리는 브릿지 현상을 크게 줄일 수 있어 3차원 실린더 형 캐패시터를 안정적으로 형성시킬 수 있다. At this time, since the
또한 브릿지 현상을 줄일 수 있기 때문에 다른 공정 조건을 종래와 같이 진행하여도 종래보다 하부전극의 높이를 안정적으로 더 높게 형성할 수 있다.In addition, since the bridge phenomenon can be reduced, the height of the lower electrode can be stably higher than that of the related art even when other process conditions are performed as in the prior art.
또한, 제2 하부전극(38)으로 형성된 실리콘막상에 표면증대를 반구형 실리콘그레인을 형성할 수 있다.In addition, a hemispherical silicon grain may be formed on the silicon film formed of the second
또한, 여기서 캐패시터 형성용 희생막(35)을 제거할 때에 HF를 이용하여 캐패시터 형성용 희생막(35)을 제거하되, 구리막까지 제거하여 하부전극을 폴리실리콘막으로 형성할 수 있다. 구리막이 제거되더라도 캐패시터 형성용 희생막(35)과 같이 제거되기 때문에 남아 있는 폴리실리콘막이 기울어지거나 하는 현상은 발생되지 않는다.In addition, when the capacitor forming
이어서 도3d에 도시된 바와 같이, 유전체 박막(39)을 형성하고, 그 상부에 상부전극(40)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, a dielectric
상부전극(40)은 티타늄질화막, 폴리실리콘막, 텅스텐막(W), 백금막(Pt), 이리듐막(Ir), 이리듐산화막(IrO2), 루테늄막(Ru), 루테늄산화막(RuO2), 텅스텐질화막 (WN), 루테늄산화스트룐튬막(SrRuO3)등을 사용하거나, 이들의 조합을 이용한다.The
유전체 박막(39)으로는 실리콘산화막, 실리콘질화막, Ta2O5, Al2O
3, La2O3, HfO2, SrTiO3, (Ba1-
x,Srx)TiO3(BST), ZrO2등의 고유전체 물질, (Pb,Zr)TiO3(PZT), BaTiO3(BTO), (Bi1-
x,Lax)Ti3O12(BLT), (Pb,La)(Zr,Ti)O
3(PLZT), SrBi2Ta2O9(SBT), SrBi2(Ta1-x,Nbx)2O9(SBTN), Bi4Ti
3O12(BiT)등의 강유전체 물질중 하나를 선택하거나, 또는 이들의 조합을 적층하여 사용할 수 있다.The dielectric
이어서 유전체 박막의 특성향상 및 하부전극으로 사용된 실리콘막의 결정화를 위한 열공정을 진행한다. 이 때 하부전극으로 사용된 실리콘막의 결정화가 이웃하여 접속된 구리막 또는 니켈막에 의해서 쉽게 이루어져 열공정의 온도를 300 ~ 500 범위의 비교적 낮은 온도에서 진행할 수 있다.Subsequently, thermal processes are performed to improve the characteristics of the dielectric thin film and to crystallize the silicon film used as the lower electrode. At this time, the crystallization of the silicon film used as the lower electrode is easily performed by a copper film or a nickel film connected adjacently, and thus the temperature of the thermal process can be advanced at a relatively low temperature in the range of 300 to 500.
이 때의 열공정은 N2 가스 베이스로 진행하거나, 또는 공정전압을 VPP 1 Volt ~ 10volt 이하에서 N2 플라즈마 베이스로 진행하거나, VPP 1 ~ 10volt 이하에서 H2 플라즈마 베이스로 진행하거나, VPP 1 ~ 10volt 이하에서 O2 플라즈마 베이스로 진행한다.At this time, the thermal process proceeds to the N 2 gas base, or the process voltage proceeds to the N 2 plasma base at VPP 1 Volt to 10 volts or less, to the H 2 plasma base at VPP 1 to 10 volts or less, or to VPP 1 to 10 volts. The following proceeds to an O 2 plasma base.
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.
본 발명에 의해서 실린더 형태의 하부전극을 구리/폴리실리콘막 또는 니켈/폴리실리콘막으로 형성하게 되면, 하부전극의 표면장력을 줄일 수 있어, 캐패시터 형성용 희생막을 제거할 때에 하부전극이 기울어지는 등의 변형되는 현상을 크게 줄일 수 있다. 이로 인해 이웃한 하부전극 끼리 붙어버리는 브릿지 현상을 줄일 수 있어 신뢰성 있는 3차원 캐패시터를 제조할 수 있다. 따라서 실린더 형태의 하부전극의 표면장력을 줄일 수 있어 종래보다 안정적으로 더 높게 하부전극을 형성할 수 있다.According to the present invention, when the cylindrical lower electrode is formed of a copper / polysilicon film or a nickel / polysilicon film, the surface tension of the lower electrode can be reduced, and the lower electrode is inclined when removing the capacitor forming sacrificial film. The phenomenon of deformation of can be greatly reduced. As a result, the bridge phenomenon that the adjacent lower electrodes stick to each other can be reduced, so that a reliable three-dimensional capacitor can be manufactured. Therefore, the surface tension of the lower electrode in the form of a cylinder can be reduced, so that the lower electrode can be formed more stably than before.
또한, 구리 또는 니켈의 금속특성으로 인해 폴리실리콘의 결정화를 쉽게 하여 결정화를 위한 공정온도를 종래보다 약 200 이상 낮은 온도인 300 ~ 500 범위에서 진행할 수 있어 캐패시터 제조공정의 공정신뢰도를 높일 수 있다.
In addition, due to the metal characteristics of copper or nickel, it is easy to crystallize polysilicon, so that the process temperature for crystallization may be performed in the range of 300 to 500, which is about 200 or more lower than that of the conventional art, thereby increasing the process reliability of the capacitor manufacturing process.
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