KR100741880B1 - 금속-절연체-금속 커패시터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커패시터 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 금속-절연체-금속 커패시터 제조방법에 의하면 먼저, 실리콘 기판에 알루미늄, 질화막, 티타늄/티타늄-나이트라이드층을 순차적으로 적층한다. 이후, 질화막과 티타늄/티타늄-나이트라이드층을 옆면이 경사진 형태가 되도록 선택적으로 식각한다. 이때 옆면의 모양은 포지티브 프로파일(positive profile)한 형태로 경사지도록 한다. 이렇게 형성한 제1 금속-절연체-금속 구조의 커패시터상에 산화막과 티타늄/티타늄-나이트라이드층을 증착한 후, 산화막과 티타늄/티타늄-나이트라이드층을 선택적으로 식각한다. 이 때에도 커패시터의 옆면이 경사진 형태가 되도록 한다.

MIM 커패시터.

Description

금속-절연체-금속 커패시터의 제조방법{Method for fabricating of MIM Capacitor}

도 1은 종래의 금속-절연체-금속 커패시터의 구조를 나타내는 단면도.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 의한 금속-절연체-금속 커패시터를 제조하는 방법을 나타내는 단면도.

<주요 도면 부호에 대한 설명>

2,22,30 : 금속층 4,24 : 절연층

32 : 산화막

본 발명은 커패시터의 제조방법에 관한 것으로, 특히 누설전류 문제를 개선하며 용량을 증가시킬 수 있는 금속-절연체-금속(Metal-Insulator-Metal) 커패시터의 제조방법에 관한 것이다.

커패시터는 반도체 소자에서 전하를 축적하기 위해 광범위하게 이용되는 소자로서, 기본적으로 절연체에 의해 분리되는 두 개의 도전판을 포함한다.

이러한 커패시터는 크게 폴리 실리콘 사이에 절연체가 형성되어 있는 폴리- 절연체-폴리(Poly-Insulator-Poly;PIP) 구조의 커패시터와 금속 사이에 절연체가 형성되어 있는 금속-절연체-금속(Metal-Insulator-Metal;이하 MIM) 구조의 커패시터로 구분된다.

근래 고주파 소자의 증가로 RC 지연(RC delay)에 의한 소자 특성의 영향에 따라 전기적 특성이 좋은 금속의 사용이 요구되면서 MIM 커패시터가 보편적으로 사용되고 있다.

도 1은 종래의 MIM 커패시터를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 MIM 커패시터는 제1 금속층(2)상에 절연체(4)와 제2 금속층(6)이 순차적으로 적층된 구조를 이룬다. 제1 금속층(2)은 알루미늄(Al)을 사용하고, 제2 금속층(6)은 Ti/TiN 물질을 사용한다.

도면에서와 같이 종래의 커패시터에서 제2 금속층(6)은 단면이 수직한 모양으로 형성된다.

한편, 반도체 소자에서 동작 주파수의 증가로 인하여 점점 더 대용량의 커패시터가 요구되고 있고 이에 대한 대응 방안이 모색된다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 누설전류를 줄이고 용량을 크게 할 수 있는 커패시터를 제공하는 것이 목적이다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 MIM 커패시터 제조방법은 먼저 실리콘 기판에 알루미늄, 질화막, 티타늄/티타늄-나이트라이드층을 순차적으로 적층한 후, 질화막과 티타늄/티타늄-나이트라이드층을 선택적으로 식각한다. 이 때, 커패시터의 옆면이 경사진 형상을 갖도록 식각한다. 이렇게 형성한 제1 MIM 구조의 커패시터상에 산화막과 티타늄/티타늄-나이트라이드층을 형성한 후, 산화막과 티타늄/티타늄-나이트라이드층을 선택적으로 식각한다. 이 때에도 커패시터의 옆면이 경사진 형태가 되도록 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 MIM 커패시터를 형성하는 방법을 나타내는 단면도이다.

먼저 도 2a를 참조하면, 제1 금속층(22)상에 제1 절연층(24)과 제2 금속층(26)을 순차적으로 형성한다. 제1 금속층(22)은 알루미늄(Al)을 도포하여 형성한다. 제1 절연층(24)으로는 예컨대 질화막(Nitride)을 사용한다. 제2 금속층(26)은 티타늄/티타늄-나이트라이드(Ti/TiN)를 형성한다.

이어서, 포토레지스트 패턴을 이용하여 제1 절연층(24) 및 제2 금속층(26)을 선택적으로 식각하여 도 2b와 같은 제1 MIM 구조의 커패시터를 형성한다.

이 때 단면의 모양은 도면과 같이 경사진 구조가 되도록 형성한다. 즉, 커패시터의 하부에서 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 포지티브 프로파일(positive profile)한 형태가 되도록 한다. 이러한 경사진 구조를 이루기 위한 식각방법은 공지의 어떠한 기술을 사용하여도 무방하다.

이와 같이 단면을 경사지게 형성함으로써 측면에서 발생하는 노칭현상을 방지하여 측면 부위를 따라서 누설전류가 흐르는 것을 개선할 수 있다.

제1 MIM 구조를 형성한 다음, 그 위에 도 2c와 같이 제2 절연층(28)과 제3 금속층(30)을 순차적으로 형성한다. 제2 절연층(28)은 알루미늄(Al) 및 티타늄/티타늄-나이트라이드(Ti/TiN)와 식각 선택비가 높은 산화막을 사용하는 것이 바람직하다.

제3 금속층(30)은 티타늄/티타늄-나이트라이드(Ti/TiN)를 형성한다.

이 때, 제1 MIM 구조의 커패시터는 측면이 경사진 형태로 형성됨에 따라서 제1 MIM 구조의 커패시터상에 제2 절연층(28) 및 제3 금속층(30)을 순차적으로 적층하는 과정에서 스텝 커버리지(srep coverage)가 더 좋아진다.

이후, 포토레지스트 패턴을 이용하여 제2 절연층(28) 및 제3 금속층(30)을 선택적으로 식각함으로써 도 2d와 같이 제2 금속층(26)과 제3 금속층(30) 사이에 제2 절연층(28)이 포함된 구조의 제2 MIM 커패시터를 형성한다.

이때 제1 MIM 구조를 형성하는 것과 마찬가지로 제2 MIM 구조도 측면이 경사진 모양(positive profile)을 지니도록 제2 절연층(28) 및 제3 금속층(30)을 식각한다.

이와 같은 본 발명에 따른 이중 구조의 MIM 커패시터는 측면을 경사지게 하여 노칭현상을 개선하여 누설전류의 양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 이중 구조를 사용함에 따라 면적에 비례하는 커패시터의 용량을 향상시킬 수 있다.

지금까지 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 MIM 커패시터의 제조방법에 의하면 누설전류 문제를 개선하고 커패시터의 용량을 크게 할 수 있는 커패시터를 형성할 수 있다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 이를 위해 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (5)

1. 실리콘 기판에 제1 금속층, 제1 절연층, 제2 금속층을 순차적으로 적층시키는 제1 단계와;

   상기 제1 절연층 및 상기 제2 금속층을 경사지게 선택적으로 식각하여 제1 커패시터를 형성하는 제2 단계와;

   상기 제1 커패시터상에 상기 제2 금속층의 경사면 및 상부면 전체를 둘러싸도록 제2 절연층 및 제3 금속층을 순차적으로 형성하는 제3 단계와;

   상기 제2 절연층 및 상기 제3 금속층을 경사지게 선택적으로 식각하여 제2 금속-절연체-금속 구조의 커패시터를 형성하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에서,

   상기 제2 금속층과 상기 제3 금속층은 티타늄 및 티타늄-나이트라이드의 적층 금속막을 사용하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조방법.
5. 제1항에서,

   상기 제1 및 제2 절연층은 질화막 및 산화막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 커패시터 제조방법.

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