KR100709440B1 - A method for forming a capacitor of a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것으로, 콘케이브 형태의 저장전극을 형성하는 경우 저장전극 사이를 격리시키는 평탄화식각공정시 저장전극용 산화막이 식각되어 캐패시턴스가 감소되는 현상을 방지하기 위하여, 콘케이브 형태 상측에 오버행을 갖는 중간층을 형성하고 저장전극용 도전층을 형성한 다음, 상기 중간층을 제거함으로써 그 상부의 저장전극용 도전층을 리프트-오프시켜 저장전극 간의 소자 분리를 실현하고 그에 따른 생산단가를 절감할 수 있는 기술이다. The present invention relates to a method of forming a capacitor of a semiconductor device, in order to prevent a phenomenon in which the capacitance of the storage electrode is etched by the etching of the storage electrode during the planarization etching process to isolate the storage electrodes when the storage electrode of the concave type is formed. By forming an intermediate layer having an overhang on the upper side of the concave shape and forming a conductive layer for the storage electrode, and then removing the intermediate layer, the conductive layer for the storage electrode thereon is lifted off to realize device separation between the storage electrodes and thereby It is a technology that can reduce the production cost.
Description
도 1a 내지 도 1g 는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 나타낸 단면도.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
11 : 반도체기판 13 : 비트라인11: semiconductor substrate 13: bit line
15 : 하드마스크층 17 : 절연막 스페이서15
19 : 저장전극 콘택플러그 21 : 층간절연막19: storage electrode contact plug 21: interlayer insulating film
23 : 저장전극용 산화막 25 : 중간층23 oxide film for
27 : 저장전극용 도전층 29 : 반사방지막27: conductive layer for storage electrode 29: antireflection film
31 : 유전체막 33 : 플레이트전극31
본 발명은 반도체소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것으로, 특히 콘케이브(concave) 형태의 캐패시터의 형성공정시 저장전극 형성후 저장전극을 분리시키는 공정으로 화학기계연마 ( chemical mechanical polishing, 이하에서 CMP 라 함 )를 사용하여 캐패시턴스 감소를 방지하는 기술에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a capacitor of a semiconductor device, and in particular, a process of separating a storage electrode after formation of a storage electrode in a process of forming a capacitor of a concave type, referred to as chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP). ) To prevent capacitance reduction.
반도체소자가 고집적화되어 셀 크기가 감소됨에따라 저장전극의 표면적에 비례하는 정전용량을 충분히 확보하기가 어려워지고 있다.As semiconductor devices are highly integrated and cell size is reduced, it is difficult to secure a capacitance that is proportional to the surface area of the storage electrode.
특히, 단위셀이 하나의 모스 트랜지스터와 캐패시터로 구성되는 디램 소자는 칩에서 많은 면적을 차지하는 캐패시터의 정전용량을 크게 하면서, 면적을 줄이는 것이 디램 소자의 고집적화에 중요한 요인이 된다.In particular, in a DRAM device having a unit cell composed of one MOS transistor and a capacitor, it is important to reduce the area while increasing the capacitance of a capacitor, which occupies a large area on a chip, which is an important factor for high integration of the DRAM device.
그래서, ( εo × εr × A ) / T ( 단, 상기 εo 는 진공유전율, 상기 εr 은 유전막의 유전율, 상기 A 는 저장전극의 면적 그리고 상기 T 는 유전막의 두께 ) 로 표시되는 캐패시터의 정전용량 C 를 증가시키기 위하여, 유전상수가 높은 물질을 유전체막으로 사용하거나, 유전체막을 얇게 형성하거나 또는 저장전극의 표면적을 증가시키는 등의 방법을 사용하였다.Thus, the capacitance C of the capacitor represented by (εo × εr × A) / T (where, εo is the dielectric constant of the dielectric, εr is the dielectric constant of the dielectric film, A is the area of the storage electrode and T is the thickness of the dielectric film). In order to increase the dielectric constant, a material having a high dielectric constant was used as the dielectric film, a thin dielectric film was formed, or the surface area of the storage electrode was increased.
기존 콘케이브 형태의 캐패시터 형성공정은 저장전극을 형성하고 이들을 분리시키는 CMP 공정을 실시한다. In the conventional concave-type capacitor forming process, a CMP process for forming storage electrodes and separating them is performed.
그러나, 상기 CMP 공정은 고가이며 공정 균일성 확보가 어렵다. However, the CMP process is expensive and difficult to secure process uniformity.
다시말하면, 웨이퍼의 전체 다이(die)를 분리시키기 위한 CMP 공정시 특정 지역의 저장전극용 산화막 손실이 증가되어 저장전극의 높이를 감소시키는 결과를 초래한다. In other words, in the CMP process for separating the entire die of the wafer, oxide loss for the storage electrode in a specific region is increased, resulting in a decrease in the height of the storage electrode.
상기한 바와같이 종래기술에 반도체소자의 캐패시터 형성방법은, 저장전극의 높이 감소로 인하여 캐패시터의 정전용량을 감소시키는 문제점이 있다. As described above, the method of forming a capacitor of a semiconductor device in the related art has a problem of reducing the capacitance of the capacitor due to the decrease in the height of the storage electrode.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소시키기 위하여, The present invention to solve the problems of the prior art as described above,
저장전극을 형성하기 위한 저장전극 산화막 형성공정후 상측에 오버행(over hang)이 구비되는 중간층을 형성하고 이를 이방성식각방법으로 저장전극 영역을 식각한 다음, 습식방법으로 제거함으로써 저장전극 산화막의 손상을 최소화하여 정전용량의 감소를 방지하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. After forming the storage electrode oxide layer to form the storage electrode, an intermediate layer having an overhang is formed on the upper side, and the storage electrode region is etched by an anisotropic etching method, and then removed by a wet method to damage the storage electrode oxide film. It is an object of the present invention to provide a method of forming a capacitor of a semiconductor device to minimize the reduction of capacitance.
상기 목적 달성을 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은,
반도체기판 상부에 비트라인 및 저장전극 콘택플러그가 구비된 층간절연막을 형성하는 공정과,
전체표면상부에 상기 저장전극 콘택플러그를 노출시키도록 콘케이브 형태의 콘택홀을 구비하는 저장전극용 산화막을 형성하는 공정과,
전체표면상부에 오버행을 갖는 중간층을 형성하는 공정과,
전체표면상부에 저장전극용 도전층을 형성하는 공정과,
상기 콘케이브 형태의 콘택홀을 매립하는 반사방지막을 형성하는 공정과,
상기 반사방지막을 식각방지막으로 하는 이방성식각공정으로 상기 중간층을 노출시키는 공정과,
상기 노출된 중간층 제거공정으로 상기 중간층 상부의 저장전극용 도전층을 리프트-오프시키는 공정과,
상기 반사방지막을 제거하여 콘케이브 형태의 저장전극을 분리시켜 형성하는 공정을 포함하는 것과,
상기 중간층은 PE-TEOS 산화막으로 형성하는 것과,Capacitor forming method of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object,
Forming an interlayer insulating film having a bit line and a storage electrode contact plug on the semiconductor substrate;
Forming an oxide film for a storage electrode having a contact hole in a concave shape so as to expose the storage electrode contact plug on an entire surface thereof;
Forming an intermediate layer having an overhang on the entire surface,
Forming a conductive layer for a storage electrode on the entire surface;
Forming an anti-reflection film to fill the concave contact holes;
Exposing the intermediate layer by an anisotropic etching process using the anti-reflection film as an etching prevention film;
Lift-off a conductive layer for a storage electrode on the intermediate layer by removing the exposed intermediate layer;
And removing the anti-reflection film to separate and form a concave-type storage electrode;
The intermediate layer is formed of a PE-TEOS oxide film,
상기 중간층 제거공정은 상기 중간층과 인접된 저장전극 콘택플러그, 저장전극용 산화막 및 저장전극용 도전층과의 식각선택비 차이를 이용한 습식방법으로 실시하는 것을 특징으로 한다.The intermediate layer removing process may be performed by a wet method using an etching selectivity difference between the storage electrode contact plug adjacent to the intermediate layer, the oxide layer for the storage electrode, and the conductive layer for the storage electrode.
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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1a 내지 도 1g 는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 도시한 단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 반도체기판(11) 상부에 소자분리막(도시안됨) 및 워드라인(도시안됨)을 형성하고 그 상부를 평탄화시키는 하부절연층(도시안됨)을 형성한다. Referring to FIG. 1A, an isolation layer (not shown) and a word line (not shown) are formed on the
이때, 상기 하부절연층은 소자분리절연막, 게이트산화막, 게이트전극(도시안됨) 또는 비트라인(도시안됨)이 형성하고, 비.피.에스.지. ( BPSG : Boro Phospho Silicate Glass, 이하에서 BPSG 라 함 ) 와 같이 플로우가 잘되는 절연물질로 형성한다. In this case, the lower insulating layer is formed of a device isolation insulating film, a gate oxide film, a gate electrode (not shown) or a bit line (not shown), and the B.P.G. (BPSG: Boro Phospho Silicate Glass, hereinafter BPSG)
그리고, 상기 하드마스크층(15)이 구비되는 비트라인(13)을 형성한다. In addition, the
그리고, 상기 비트라인(13) 측벽에 절연막 스페이서(17)를 형성한다. 이때, 상기 절연막 스페이서(17)는 전체표면상부에 절연막을 일정두께 형성하고 이를 이방성식각하여 형성한 것이다. An
그 다음, 상기 반도체기판(11)의 활성영역에 접속되는 저장전극 콘택 플러그(19)를 형성한다. Next, a storage
전체표면상부를 도포하는 층간절연막(21)을 형성하고 이를 평탄화식각하여 상기 하드마스크층(15)을 노출시키는 동시에 비트라인(13) 사이를 매립한다. An
도 1b를 참조하면, 전체표면상부에 저장전극용 산화막(23)을 일정두께 형성하고 상기 저장전극용 콘택플러그(19)를 노출시키는 콘택홀(50)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, the storage
이때, 상기 콘택홀(50)은 저장전극 콘택마스크(도시안됨)를 이용한 사진식각공정으로 저장전극이 형성될 부분에만 형성한다. 그리고, 상기 콘택홀(50)은 깊은 단차로 인하여 콘케이브 형태로 형성된다. In this case, the
도 1c를 참조하면, 상기 콘택홀(50)을 포함한 전체표면상부에 PE-TEOS 와 같이 단차 피복비가 안좋은 산화막으로 중간층(25)을 형성한다. Referring to FIG. 1C, an
이때, 상기 중간층(25)은 증착온도, 증착 압력 등과 같은 공정 변수를 조절하여 상기 저장전극용 산화막(23) 상부에 오버행이 유발되도록 형성함으로써 저장전극용 산화막의 표면 상측에 중간층(25)이 형성된다.
그 다음, 전체표면상부에 저장전극용 도전층(27)을 일정두께 형성한다. In this case, the
Then, the
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도 1d를 참조하면, 상기 콘택홀(50)을 매립하는 반사방지막(29)을 형성한다. Referring to FIG. 1D, an
도 1e를 참조하면, 상기 반사방지막(29)을 식각방지막으로 하는 이방성식각(anisotropy etch)공정으로 전면식각한다. 이때, 상기 오버행 부분은 식각특성상 다른 부분에 비하여 빠르게 식각되며 중간층(25)을 노출시킨다. Referring to FIG. 1E, the entire surface is etched by an anisotropy etch process using the
도 1f를 참조하면, 상기 중간층(25)을 습식방법으로 제거하여 그 상부의 저장전극용 도전층(27)을 리프트 오프 (lift-off)시킨다. Referring to FIG. 1F, the
그리고, 상기 반사방지막(29)을 제거하여 콘케이브 형태의 저장전극을 저장전극용 도전층(27)으로 형성한다. The
여기서, 상기 중간층(25)과 반사방지막(29)의 제거공정은 주변층, 즉 저장전극 콘택플러그(19), 저장전극용 산화막(23) 및 저장전극용 도전층(27)과의 식각선택비 차이를 이용하여 실시한 것이다. Here, the removal process of the
도 1g를 참조하면, 전체표면상부에 유전체막(31)을 형성하고 그 상부에 상부전극인 플레이트전극용 도전층(33)을 형성한다. Referring to FIG. 1G, a
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은, 저장전극 콘택플러그를 노출시키는 콘케이브 형태의 저장전극용 산화막을 형성하고 상기 콘케이브 형태를 제외한 저장전극용 산화막의 표면 상측에 중간층을 형성하되, 오버행이 구비되도록 형성하고 저장전극용 도전층을 일정두께 형성한 다음, 후속 식각공정으로 평탄화된 상기 중간층의 측면을 노출시키고 이를 리프트 오프시켜 저장전극과 저장전극을 분리시킴으로써 CMP를 생략하여 공정단가를 절감하고 CMP 공정으로 인한 저장전극의 표면적 저하를 방지하여 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키고 예정된 크기의 정전용량을 확보할 수 있는 효과를 제공한다. As described above, in the method of forming a capacitor of a semiconductor device according to the present invention, a concave-type storage electrode oxide film exposing the storage electrode contact plug is formed and the upper surface of the storage electrode oxide film except the concave shape is formed. A CMP is formed by forming an intermediate layer, forming an overhang, forming a conductive layer for a storage electrode, and then forming a conductive layer, and then exposing the side surface of the planarized intermediate layer by a subsequent etching process and lifting it to separate the storage electrode and the storage electrode. By eliminating the process cost and preventing the surface area degradation of the storage electrode due to the CMP process, it is possible to improve the characteristics and reliability of the semiconductor device and to secure a capacitance of a predetermined size.
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- 2000-12-11 KR KR1020000075304A patent/KR100709440B1/en not_active IP Right Cessation
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