KR100801306B1 - Method for fabricating capacitor in semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고집적 반도체 장치에서 공정신뢰성이 향상된 캐패시터 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 기판상에 층간절연막을 형성하는 단계: 상기 층간절연막 상에 캐패시터가 형성될 높이만큼 캐패시터 절연막을 형성하는 단계; 상기 캐패시터 절연막 상에 사다리꼴 형태로 경사진 하드마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크 패턴을 식각베리어로 하여 캐패시터가 형성될 영역의 상기 캐패시터절연막을 제거하여 캐패시터홀을 형성하는 단계; 상기 캐패시터홀의 내부에 하부전극을 형성하는 단계; 및 상기 하부전극 상에 유전체 박막 및 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 캐패시터제조방법이 제공된다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of manufacturing a capacitor having improved process reliability in a highly integrated semiconductor device. To this end, the present invention provides a method of forming a capacitor insulating layer on a substrate. Doing; Forming a hard mask pattern inclined in a trapezoid shape on the capacitor insulating film; Forming a capacitor hole by using the hard mask pattern as an etch barrier to remove the capacitor insulating layer in the region where the capacitor is to be formed; Forming a lower electrode in the capacitor hole; And forming a dielectric thin film and an upper electrode on the lower electrode.

반도체, 캐패시터, 강유전체, 고유전체, 하드마스크. Semiconductor, Capacitor, Ferroelectric, High Dielectric, Hard Mask.

Description

반도체 장치의 캐패시터 제조방법{Method for fabricating capacitor in semiconductor device} Method for fabricating capacitor in semiconductor device             

도1a 내지 도1d는 종래기술에 따른 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 나타내는 공정단면도.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to the prior art.

도2a 및 도2b는 종래기술에 의해 제조된 반도체 장치의 캐패시터의 단면을 나타내는 전자현미경사진.2A and 2B are electron micrographs showing a cross section of a capacitor of a semiconductor device manufactured by the prior art.

도3a 내지 도3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 나타내는 공정단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도4a 및 도4b는 본 발명에 따라 제조된 캐패시터의 단면을 나타내는 전자현미경 사진.
4A and 4B are electron micrographs showing a cross section of a capacitor manufactured according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

20 : 기판20: substrate

21 : 활성영역21: active area

22 : 층간절연막22: interlayer insulating film

23 : 콘택플러그 23: Contact Plug                 

24 : 캐패시터 절연막24: capacitor insulating film

25 : 하드마스크용 폴리실리콘막25: polysilicon film for hard mask

26 : 감광막 패턴26: photosensitive film pattern

27 : 캐패시터홀27: capacitor hole

28 : 반사방지막
28: antireflection film

본 발명은 반도체 집적회로의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device.

반도체 소자, 특히 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 반도체 메모리의 집적도가 증가함에 따라 정보 기억을 위한 기본 단위인 메모리 셀의 면적이 급격하게 축소되고 있다.As the degree of integration of semiconductor devices, in particular DRAM (Dynamic Random Access Memory) semiconductor memories, increases, the area of memory cells, which are basic units for information storage, is rapidly being 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.

C=ε·As/dC = ε · As / d

여기서, ε은 유전률, As는 전극의 유효 표면적, d는 전극간 거리를 각각 나타낸 것이다. Is the dielectric constant, As is the effective surface area of the electrode, and d is the distance between the electrodes.

따라서, 캐패시터의 정전용량을 늘리기 위해서는 전극의 표면적을 넓히거나, 유전체 박막의 두께를 줄이거나, 유전률을 높여야 한다. 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 전극의 표면적을 넓히는 방안이 제일 먼저 고려되어 왔다. 콘케이브(concave) 구조, 실린더(sylinder) 구조, 다층 핀(fin) 구조 등과 같은 3차원 구조의 캐패시터는 모두 제한된 레이아웃 면적에서 전극의 유효 표면적을 증대시키기 위하여 제안된 것이다. 그러나, 이러한 방법은 반도체 소자가 초고집적화 되면서 전극의 유효 표면적을 증대시키는데 한계를 보이고 있다.Among these, the first method of increasing the surface area of the electrode has been considered. Capacitors of three-dimensional structures, such as concave structures, cylinder structures, multilayer fin structures, and the like, are all proposed to increase the effective surface area of electrodes in a limited layout area. However, this method has a limitation in increasing the effective surface area of the electrode as the semiconductor device is very high integration.

그리고, 전극간 거리(d)를 최소화하기 위해 유전체 박막의 두께를 감소시키는 방안은 유전체 박막의 두께가 감소함에 따라 누설전류가 증가하는 문제 때문에 역시 그 한계에 직면하고 있다.In addition, the method of reducing the thickness of the dielectric thin film to minimize the distance between the electrodes (d) also faces the limitation because of the problem that the leakage current increases as the thickness of the dielectric thin film is reduced.

따라서, 근래에 들어서는 주로 유전체 박막의 유전율의 증대를 통한 캐패시터의 정전용량 확보에 초점을 맞추어 연구, 개발이 진행되고 있다. 전통적으로, 실리콘산화막이나 실리콘질화막을 유전체 박막 재료로 사용한 소위 NO(Nitride-Oxide) 구조의 캐패시터가 주류를 이루었으나, 최근에는 Ta2O5, (Ba,Sr)TiO3(이하 BST라 함) 등의 고유전체 물질이나, (Pb,Zr)TiO3(이하 PZT라 함), (Pb,La)(Zr,Ti)O3(이하 PLZT라 함), SrBi2Ta2O9(이하 SBT라 함), Bi4-xLa xTi3O12(이하, BLT라 함) 등의 강유전체 물질을 유전체 박막 재료로 적용하고 있다.Therefore, in recent years, research and development have been focused on securing capacitance of a capacitor mainly by increasing the dielectric constant of a dielectric thin film. Traditionally, so-called NO (Nitride-Oxide) capacitors using silicon oxide or silicon nitride as the dielectric thin film have become mainstream, but recently, Ta 2 O 5 , (Ba, Sr) TiO 3 (hereinafter referred to as BST) High dielectric materials such as (Pb, Zr) TiO 3 (hereinafter referred to as PZT), (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 (hereinafter referred to as PLZT), SrBi2Ta2O 9 (hereinafter referred to as SBT), Bi Ferroelectric materials such as 4-x La x Ti 3 O 12 (hereinafter referred to as BLT) are applied as the dielectric thin film material.

이러한 고유전체 물질 또는 강유전체 물질을 유전체 박막 재료로 사용하는 고유전체 캐패시터 또는 강유전체 캐패시터를 제조함에 있어서, 고유전체 물질 또는 강유전체 물질 특유의 유전 특성을 구현하기 위해서는 유전체 주변 물질 및 공정의 적절한 제어가 수반되어야 한다.In the manufacture of high dielectric capacitors or ferroelectric capacitors using such high dielectric materials or ferroelectric materials as dielectric thin film materials, proper control of dielectric surrounding materials and processes must be accompanied to realize dielectric properties specific to the high dielectric materials or ferroelectric materials. do.

일반적으로, 고유전체 캐패시터나 강유전체 캐패시터의 상, 하부전극 물질로서 노블메탈(noble metal) 또는 이들의 화합물, 예컨대 Pt, Ir, Ru, RuO2, IrO2 등을 사용하고 있다.In general, a noble metal or a compound thereof, such as Pt, Ir, Ru, RuO 2 , IrO 2, or the like is used as the upper and lower electrode materials of the high dielectric capacitor and the ferroelectric capacitor.

제한된 면적에 일정한 캐패시턴스를 유지하기 위해서 콘케이브 구조의 캐패시터를 가장 널리 사용하는데, 고집적 소자를 구현하기 위해 콘케이브홀의 높이는 점점 더 높아지고 폭은 점점더 좁아져, 상,하부전극과 유전체 박막을 콘케이브홀에 안정적으로 형성하는 데 많은 어려움을 겪고 있다.In order to maintain a constant capacitance in a limited area, a capacitor having a concave structure is most widely used.In order to realize a highly integrated device, the height of the concave hole is increased and the width becomes narrower. There is a lot of difficulty in forming the hole stably.

도1a 내지 도1d는 종래기술에 의한 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 나타낸 공정단면도이다. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor 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. 이어서 콘택홀을 도전성 물질로 매립하여 콘택플러그(13)를 형성하고, 그 상부에 캐패시터가 형성될 크기만큼 캐패시터절연막(14)을 형성한다. First, as shown in FIG. 1A, the interlayer insulating film 12 is formed on the semiconductor substrate 10 on which the active region 11 is formed, and then penetrates the interlayer insulating film 12 to form an active region ( A contact hole connected to 11) is formed. Subsequently, the contact hole is filled with a conductive material to form the contact plug 13, and the capacitor insulating layer 14 is formed to have a size on which the capacitor is formed.                         

이어서 하드마스크용 폴리실리콘막(15)를 형성하고, 그 상부에 콘캐이브형 캐패시터가 형성될 캐패시터홀을 위한 감광막패턴(16)을 형성한다.Subsequently, a polysilicon film 15 for hard mask is formed, and a photosensitive film pattern 16 for a capacitor hole in which a concave type capacitor is to be formed is formed thereon.

이어서 도1b에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(16)을 이용하여 하드마스크용 폴리실리콘막(15)을 선택적으로 제거하여 패터닝한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the polysilicon film 15 for hard mask is selectively removed and patterned using the photosensitive film pattern 16.

이어서 도1c에 도시된 바와 같이, 패터닝된 하드마스크용 폴리실리콘막(15)을 식각베리어로 이용하여 캐패시터절연막(14)를 제거하여 캐패시터홀(16)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the capacitor insulating layer 14 is removed using the patterned polymask polysilicon layer 15 as an etch barrier to form the capacitor hole 16.

선폭이 0.12㎛ 이하의 초미세 가공기술에서는 주로 유전체박막으로 사용되는 Ta2O5의 유전율을 고려할 때 필요한 저장용량을 확보하기 위해서는 캐패시터홀의 높이가 20000Å 이상의 높이가 되어야 한다. 이전에 사용했던 감광막 패턴을 식각베리어로 사용해서는 이러한 캐패시터홀을 형성하기가 불가능하여 폴리실리콘막을 하드마스크 패턴으로 형성하여 캐패시터홀 형성에 식각베리어로 사용하고 있다.In the ultra-fine processing technology with the line width of 0.12㎛ or less, the height of the capacitor hole should be more than 20000 위해서는 in order to secure the necessary storage capacity considering the dielectric constant of Ta2O5, which is mainly used as the dielectric thin film. Since the photoresist pattern used previously is not used as an etching barrier, it is impossible to form such a capacitor hole. Thus, a polysilicon film is formed as a hard mask pattern and used as an etching barrier to form a capacitor hole.

캐패시터가 형성된 캐패시터홀이 점점 더 폭은 좁아지고 긴 형태로 형성됨에 따라 프로파일이 수직으로 형성되지 못하고 변형을 가져오는데, 그중 하나가 상단부분보다 그 아래가 얇아진 상태로 캐패시터홀이 형성되는 경우이다. 이에 대한 것은 도1c의 'A'에 도시되어 있다.As the capacitor hole in which the capacitor is formed becomes narrower and longer in shape, the profile is not vertically formed and the deformation is caused. One of the capacitor holes is formed in a state where the capacitor hole is thinner than the upper portion. This is illustrated in 'A' of FIG. 1C.

캐패시터홀이 변형되는 이유를 자세히 살펴보면, 전기장에 의해 가속된 플라즈마 가스가 중성원자나 분자들과의 충돌에 의해 수직한 방향에서 사선방향으로 바뀌어 비스듬한 방향으로 캐패시터홀을 식각하기 때문이다. When the capacitor hole is deformed in detail, the plasma gas accelerated by the electric field is changed from the vertical direction to the oblique direction by the collision with neutral atoms or molecules to etch the capacitor hole in an oblique direction.

또한, 감광막 패턴이나 하드마스크 패턴의 상단부분에 경사를 이루고 있을 때 가속된 이온이 경사진 감광막 패턴이나 하드마스크 패턴의 에지(edge)에서 스케트링(scattering)되어 캐패시터홀 내부로 비스듬히 침투하기 때문에 캐패시터가 변형되기도 하며, 감광막 패턴이나 하드마스크 패턴과 인접한 캐패시터홀의 상부에서 전자가 표면에 차징됨으로써 양이온의 전기적 인력에 의해 캐패시터홀의 측벽을 식각하기 때문에 캐패시터홀 내부가 변형되기도 한다.In addition, when the inclined portion of the photoresist pattern or the hard mask pattern is inclined, the accelerated ions are scattered at the edges of the inclined photoresist pattern or the hard mask pattern and penetrate at an angle into the capacitor hole. When the electrons are charged to the surface of the capacitor hole adjacent to the photoresist pattern or the hard mask pattern, the sidewalls of the capacitor hole are etched by the positive attraction of the cation, thereby deforming the inside of the capacitor hole.

이런 이유로 변형된 캐패시터홀(16) 내부에 상, 하부전극 및 유전체박막을 형성할 시에 보이드를 발생시키고, 이에 대한 도면은 도1d의 'B'에 도시되어 있다.For this reason, voids are generated when the upper and lower electrodes and the dielectric thin film are formed inside the deformed capacitor hole 16, and the figure is shown in FIG. 1D.

도2a는 실제 공정에서 캐패시터홀 형성을 위해 감광막 패턴을 이용하여 하드마스크용 폴리실리콘막을 패터닝한 단면을 보여주는 전자현미경사진이고, 도2b는 하드마스크용 폴리실리콘막을 이용하여 캐패시터 절연막을 제거한 단면을 보여주는 전자현미경사진이다.Figure 2a is an electron micrograph showing a cross-section patterned polysilicon film for hard mask using a photoresist pattern to form a capacitor hole in the actual process, Figure 2b is a cross-sectional view showing a capacitor insulating film removed using a polysilicon film for hard mask Electron micrograph.

전술한 바와 같이 캐패시터홀의 변형으로 인해 후속 상, 하부전극형성시 생기는 보이드로 캐패시터를 안정적으로 제조할 수 없어 반도체 장치의 동작상의 신뢰성이 저하된다.
As described above, due to the deformation of the capacitor hole, it is impossible to stably manufacture the capacitor with voids generated during the formation of the subsequent upper and lower electrodes, thereby reducing the reliability of the operation of the semiconductor device.

본 발명은 고집적 반도체 장치에서 공정신뢰성이 향상된 캐패시터 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a capacitor having improved process reliability in a highly integrated semiconductor device.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판상에 층간절연막을 형성하는 단계: 상기 층간절연막 상에 캐패시터가 형성될 높이만큼 캐패시터 절연막을 형성하는 단계; 상기 캐패시터 절연막 상에 사다리꼴 형태로 경사진 하드마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크 패턴을 식각베리어로 하여 캐패시터가 형성될 영역의 상기 캐패시터절연막을 제거하여 캐패시터홀을 형성하는 단계; 상기 캐패시터홀의 내부에 하부전극을 형성하는 단계; 및 상기 하부전극 상에 유전체 박막 및 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 캐패시터제조방법이 제공된다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming an interlayer insulating film on a substrate, the method comprising: forming a capacitor insulating film on the interlayer insulating film to a height at which a capacitor is formed; Forming a hard mask pattern inclined in a trapezoid shape on the capacitor insulating film; Forming a capacitor hole by using the hard mask pattern as an etch barrier to remove the capacitor insulating layer in the region where the capacitor is to be formed; Forming a lower electrode in the capacitor hole; And forming a dielectric thin film and an upper electrode on the lower electrode.

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 발명에 의한 바람직한 실시예에 따른 반도체장치의 캐패시터 제조방법을 나타내는 도면이다.3A to 3D are views showing a capacitor manufacturing method of a semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention.

먼저 도3a에 도시된 바와 같이, 활성영역(21)이 형성된 반도체기판(20)상에 층간절연막(22)을 형성한 후, 층간절연막(22)을 관통하여 반도체기판(20)의 활성영역(21)과 연결되는 콘택홀을 형성한다. 이어서 콘택홀을 도전성 물질로 매립하여 콘택플러그(23)를 형성하고, 그 상부에 캐패시터가 형성될 높이만큼 캐패시터절연막(24)을 형성한다. 여기서 캐패시터 절연막(24)는 USG(Undoped-Silicate Glass), PSG(Phospho-Silicate Glass), BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)등의 산화막을 적용할 수 있다. First, as shown in FIG. 3A, the interlayer insulating film 22 is formed on the semiconductor substrate 20 on which the active region 21 is formed, and then penetrates the interlayer insulating film 22 to form the active region of the semiconductor substrate 20 ( A contact hole connected to 21 is formed. Subsequently, the contact hole 23 is filled with a conductive material to form the contact plug 23, and the capacitor insulating layer 24 is formed to have a height at which the capacitor is formed. The capacitor insulating film 24 may be an oxide film such as USG (Undoped-Silicate Glass), PSG (Phospho-Silicate Glass), BPSG (Boro-Phospho-Silicate Glass), or the like.                     

이어서 하드마스크용 폴리실리콘막(25)을 500~5000Å번위의 두께로 형성하고, 그 상부에 사진식각공정시의 반사방지를 위한 반사방지막(28)을 형성한다. Subsequently, a polysilicon film 25 for hard mask is formed to a thickness of 500 to 5000 kPa, and an antireflective film 28 for antireflection during the photolithography process is formed thereon.

여기서 하드마스크용 막으로는 산화막계열을 이용하거나 실리콘나이트라이드(SixNy)막을 이용하거나 텅스텐막, 텅스텐나이트라이드막, 티타늄막, 티타늄나이트라이드막, 텅스텐실리사이드막등의 금속계열을 이용할 수 있다.The hard mask film may be an oxide film series, a silicon nitride (SixNy) film, or a metal series such as tungsten film, tungsten nitride film, titanium film, titanium nitride film, or tungsten silicide film.

이어서 반사방지막(28) 상부에 콘케이브형 캐패시터를 위한 캐패시터홀을 형성하기 위한 감광막패턴(26)을 형성한다.Subsequently, a photoresist pattern 26 for forming a capacitor hole for a concave capacitor is formed on the anti-reflection film 28.

이어서 도3b에 도시된 바와 같이,감광막패턴(26)을 식각베리어로 하드마스크용 폴리실리콘막(25)을 50도에서 89도 정도의 슬로프(slope)가 생기게 식각을 하여 사다리꼴 모양으로 하드마스크용 폴리실리콘막(25)을 형성한다. 이 때 하드마스크용 폴리실리콘막(25)을 슬로프가 생기게 식각하기 위해 Cl2,HBr,SF6,NF3또는 CxFy등의 식각가스를 메인 식각제(main etchant)로 하여 O2,N2,Ar,He 또는 CxHyFz등의 가스를 첨가하여 공정을 진행하거나 또는 플라즈마 안정화 가스를 사용한다.Subsequently, as shown in FIG. 3B, the photoresist layer pattern 26 is used as an etching barrier, and the polysilicon layer 25 for hard mask is etched to form a slope of about 50 to 89 degrees to form a trapezoidal shape for the hard mask. The polysilicon film 25 is formed. At this time, in order to etch the polysilicon film 25 for the hard mask to form a slope, an etching gas such as Cl 2 , HBr, SF 6 , NF 3, or CxFy is used as the main etchant, and the O 2 , N 2 , Ar, He or CxHyFz or other gas is added to the process or a plasma stabilizing gas is used.

또한 여기서 하드마스크용 막을 경사지게 식각하기 위해 식각공정시의 챔버압력을 1mT ~ 100mT 범위로 하고, 소스파원는 100~2000Watt로 조절하여 공정을 진행하고, 바이어스 파워는 1 ~ 2000Watt 범위로 조절하며, 챔버온도는 0 ~ 300℃로 조절하며, 웨이퍼 하부전극 온도를 -20 ~ 300℃로 조절하며, 식각가스의 유량을 0 ~ 500sccm 로 조절하여 식각공정을 진행한다.In addition, in order to etch the mask for the hard mask inclinedly, the chamber pressure during the etching process is in the range of 1mT ~ 100mT, the source source is adjusted to 100 ~ 2000Watt, the bias power is adjusted in the range of 1 ~ 2000Watt, Is adjusted to 0 ~ 300 ℃, the wafer lower electrode temperature is adjusted to -20 ~ 300 ℃, the flow rate of the etching gas is adjusted to 0 ~ 500sccm to proceed with the etching process.

또한, 감광막 패턴 자체를 경사지게 하여 상기의 공정을 진행할 수도 있으 며, 감광막과 하드마스크용 막을 경사진 형태로 적층하여 상기의 공정을 진행할 수도 있다.In addition, the above-described process may be performed by inclining the photosensitive film pattern itself, or the above process may be performed by stacking the photosensitive film and the hard mask film in an inclined form.

이어서 도3c에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(27) 및 반사방지막(28)을 제거하고, 슬로프진 상태로 패터닝된 하드마스크용 폴리시리콘막(25)을 식각베리어로 캐패시터절연막(24)를 식각하여 캐패시터홀(27)을 형성한다. 사다리꼴 모양의 하드마스크를 이용하여 캐패시터절연막(25)을 식각하게 되면, 식각이 진행됨에 따라 하드마스크막이 점차 넓어짐으로써 경사진 하드마스크막에 의해 스케트링(Scatering)되는 이온들이 캐패시터홀 내부에 충돌하는 위치가 점차 아래로 내려감에 따라 특정한 부위에 한해서만 충돌이 일어나지 않기 때문에 캐패시터홀의 상단부가 하단과 동시에 식각이 생겨 수직한 프로파일을 가지는 캐패시터홀을 형성할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 3C, the photoresist pattern 27 and the anti-reflection film 28 are removed, and the capacitor insulating layer 24 is etched using the hard mask polysilicon layer 25 patterned in an etched state as an etch barrier. Thus, the capacitor hole 27 is formed. When the capacitor insulating layer 25 is etched by using a trapezoidal hard mask, as the etching proceeds, the hard mask layer gradually widens so that the ions scattered by the inclined hard mask layer collide with the inside of the capacitor hole. As the position is gradually lowered, the collision does not occur only in a specific region, so that the upper end of the capacitor hole may be etched at the same time as the lower end to form a capacitor hole having a vertical profile.

이어서 도3d에 도시된 바와 같이, 캐패시터홀(27) 내부에 하부전극(29)을 형성하고, 그 상부에 유전체 박막 및 상부전극을 형성하여 캐패시터를 완성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, a lower electrode 29 is formed in the capacitor hole 27, and a dielectric thin film and an upper electrode are formed thereon to complete the capacitor.

본 발명에 의해 종래의 식각공정을 그대로 적용하면서 하드마스크식각 공정만을 변형하여 수직할 프로파일을 가지는 캐패시터홀를 얻을 수 있어 추가적인 비용없이 안정적인 고집적 캐패시터를 형성할 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain a capacitor hole having a profile to be vertical by modifying only the hard mask etching process while applying the conventional etching process as it is, thereby forming a stable high density capacitor without additional cost.

또한, 전술한 본 발명은 자기정렬콘택식각이나 라인/스페이스 형성공정등에도 적용할 수 있다.The present invention described above can also be applied to self-aligned contact etching, line / space forming process, and the like.

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 의해 종래의 식각공정을 그대로 적용하면서 하드마스크 식각공정만을 최적화 시킴으로써 추가적인 비용없이 고집적 반도체 장치의 캐패시터를 안정적으로 형성할 수 있다. 또한 새로운 물질이나 신규공정을 도입함으로 인해 발생할 수 있는 개발 지연이나 소자의 신뢰성 문제를 최소화할 수 있음으로 생산안정성 및 수율 향상을 극대화 할 수 있다.
The present invention can stably form the capacitor of the highly integrated semiconductor device without additional costs by optimizing only the hard mask etching process while applying the conventional etching process as it is. In addition, it is possible to maximize development stability and yield by minimizing development delays or device reliability problems that may occur due to the introduction of new materials or new processes.

Claims (6)

기판상에 층간절연막을 형성하는 단계:Forming an interlayer insulating film on the substrate: 상기 층간절연막 상에 캐패시터가 형성될 높이만큼 캐패시터 절연막을 형성하는 단계;Forming a capacitor insulating film on the interlayer insulating film to a height at which the capacitor is formed; 상기 캐패시터 절연막 상에 사다리꼴 형태로 경사진 하드마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a hard mask pattern inclined in a trapezoid shape on the capacitor insulating film; 상기 하드마스크 패턴을 식각베리어로 하여 캐패시터가 형성될 영역의 상기 캐패시터절연막을 제거하여 캐패시터홀을 형성하는 단계;Forming a capacitor hole by using the hard mask pattern as an etch barrier to remove the capacitor insulating layer in the region where the capacitor is to be formed; 상기 캐패시터홀의 내부에 하부전극을 형성하는 단계; 및Forming a lower electrode in the capacitor hole; And 상기 하부전극 상에 유전체 박막 및 상부전극을 형성하는 단계Forming a dielectric thin film and an upper electrode on the lower electrode 를 포함하는 반도체 장치의 캐패시터제조방법.Capacitor manufacturing method of a semiconductor device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크 패턴을 형성하는 단계는Forming the hard mask pattern is 상기 캐패시터절연막 상에 하드마스크용 막을 형성하는 단계;Forming a hard mask film on the capacitor insulating film; 상기 하드마스크용 폴리실리콘막 상에 상기 캐패시터홀 형성을 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및Forming a photoresist pattern on the hardmask polysilicon layer for forming the capacitor hole; And 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 하드마스크용 막을 선택적으로 제거하여 상기 하드마스크용 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법.And selectively removing the hard mask film using the photosensitive film pattern to form the hard mask pattern. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 하드마스크용 막은 The hard mask film is 폴리실리콘막, 실리콘산화막, 실리콘나이트라이드막, 텅스텐막, 텅스텐나이트라이드막, 티타늄막, 티타늄나이트라이드막 또는 텅스텐실리사이드막 중에서선택된 하나인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 캐패시터 제조방법.A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, characterized in that the polysilicon film, silicon oxide film, silicon nitride film, tungsten film, tungsten nitride film, titanium film, titanium nitride film or tungsten silicide film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 사다리꼴 형태로 경사진 하드마스크 패턴 상부에 경사진 사다리꼴형태의 감광막패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법.And forming a photosensitive film pattern having an inclined trapezoid shape on an inclined hard mask pattern in the trapezoidal shape. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크용 막을 식각하기 위해 Cl2,HBr,SF6,NF3또는 CxFy등의 식각가 스를 메인 식각제로 하여 O2,N2,Ar,He 또는 CxHyFz등의 가스를 첨가하여 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법.In order to etch the hard mask film, an etching gas such as Cl 2 , HBr, SF 6 , NF 3, or CxFy is used as a main etchant to add a gas such as O 2 , N 2 , Ar, He, or CxHyFz to proceed the process. A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크용 막을 경사지게 식각하기 위해 식각공정시의 챔버압력을 1mT ~ 100mT 범위로 하고, 소스파원는 100~2000Watt로 조절하여 공정을 진행하고, 바이어스 파워는 1 ~ 2000Watt 범위로 조절하며, 챔버온도는 0 ~ 300℃로 조절하며, 웨이퍼 하부전극 온도를 -20 ~ 300℃로 조절하며, 식각가스의 유량을 0 ~ 500sccm 로 조절하여 식각공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법.In order to etch the hard mask film in an inclined manner, the chamber pressure during the etching process is in the range of 1 mT to 100 mT, the source source is adjusted to 100 to 2000 Watts, and the bias power is adjusted to 1 to 2000 Watts, and the chamber temperature is The method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device, characterized in that to adjust to 0 ~ 300 ℃, to adjust the wafer lower electrode temperature to -20 ~ 300 ℃, the etching process by adjusting the flow rate of the etching gas to 0 ~ 500sccm.
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