KR100844982B1 - Method of fabrication capacitor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소자간 브릿지 발생을 억제하고 캐패시턴스를 높이는데 적합한 캐패시터의 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명은 반도체기판상에 층간절연막을 형성하는 단계, 상기 층간절연막을 관통하여 상기 반도체기판에 연결되는 콘택을 형성하는 단계, 상기 콘택을 포함한 전면에 수직적 도펀트 농도구배를 갖는 분리산화물을 형성하는 단계, 상기 분리산화물을 플라즈마 식각하여 상기 콘택을 노출시키는 1차 개구를 형성하는 단계, 상기 1차 개구를 추가로 식각하여 상기 도펀트 농도 구배에 따른 측벽 기울기를 갖는 2차 개구를 형성하는 단계, 및 상기 2차 개구내에 하부전극을 형성하는 단계를 포함한다.
The present invention is to provide a method of manufacturing a capacitor suitable for suppressing the bridge between devices and to increase the capacitance, the present invention is to form an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, the semiconductor substrate through the interlayer insulating film Forming a contact connected to the contact; forming a separation oxide having a vertical dopant concentration gradient on a front surface of the contact including the contact; forming a primary opening to expose the contact by plasma etching the separation oxide; Further etching the secondary opening to form a secondary opening having a sidewall slope according to the dopant concentration gradient, and forming a lower electrode in the secondary opening.
캐패시터, 분리산화물, 농도구배, 도펀트, 실리콘산화막, 기울기, BOECapacitor, Separation Oxide, Concentration Gradient, Dopant, Silicon Oxide, Gradient, BOE
Description
도 1a 내지 도 1b는 종래기술에 따른 캐패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도,1A to 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor according to the prior art;
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 오목형 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정 단면도,2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a concave capacitor according to an embodiment of the present invention;
도 3은 수직적 높이에 따른 분리산화물의 농도 프로파일을 나타낸 도면,3 is a view showing a concentration profile of the separated oxide according to the vertical height,
도 4는 BOE내 NH4F의 비율에 따른 실리콘산화막의 식각률을 비교한 도면,4 is a view comparing the etching rate of the silicon oxide film according to the ratio of NH 4 F in the BOE,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실린더형 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정 단면도.
5A to 5C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a cylindrical capacitor according to a second embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21 : 반도체기판 22 : 층간절연막21
23 : 콘택 24 : 식각정지막23: contact 24: etch stop
25 : 분리산화물 26a : 2차 개구25:
27 : 하부전극
27: lower electrode
본 발명은 반도체소자의 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.
DRAM을 비롯한 반도체소자에서 집적도가 높아짐에 따라 캐패시턴스를 높이기 위하여 한정적인 2차원 면적에 대한 3차원으로의 구조 변화 또는 다결정폴리실리콘 박막의 미세 구조 특성을 이용한 HSG(Hemispherical Silicon Grain)로 전극 표면적을 증가시키는 방법, 고유전상수를 갖는 고유전물질로 대체하는 방법 등이 이용되고 있다.Increasing integration in semiconductor devices including DRAM increases electrode surface area with HSG (Hemispherical Silicon Grain) using 3D structural change or limited microstructure of polycrystalline polysilicon thin film to increase capacitance in order to increase capacitance. Or a method of replacing with a high dielectric material having a high dielectric constant.
이중에서 고유전 물질의 개발은 막형성 방법의 개발과 동시에 3차원 구조를 갖는 고집적 소자에의 적용을 위하여 두께 감소, 계단도포성(step coverage) 증가 등의 특성을 확보해야 하므로 많은 시간과 노력이 필요한 실정이다.In particular, the development of high-k dielectric materials requires a lot of time and effort because of the development of the film formation method and securing characteristics such as thickness reduction and increase of step coverage for application to highly integrated devices having a three-dimensional structure. It is necessary.
따라서, 다결정 폴리실리콘 박막의 미세 구조 특성을 이용하여 전극으로 사용되는 실리콘 박막만 선택적으로 표면을 요철화시켜 박막의 표면적을 증가시키는 공정, SMPS(Selective Metastable PolySilicon) 공정을 적용하여 캐패시터의 표면적을 증가시켜 캐패시턴스를 증가시키고 있는데, 집적도가 증가함에 따라 유전막의 두께는 점점 감소하는데 비해, 전극의 표면 요철을 갖는 전극상에 형성되는 유전막의 국부적인 계단도포성 불량에 의한 누설전류의 증가 및 캐패시터 특성의 저하가 소자 특성의 저하 및 불량의 원인으로 작용하는 문제가 있다. Accordingly, the surface area of the capacitor is increased by applying the selective metastable polysilicon (SMPS) process to increase the surface area of the thin film by selectively uneven the surface of the silicon thin film used as an electrode by using the microstructure of the polycrystalline polysilicon thin film. As the integration degree increases, the thickness of the dielectric film gradually decreases, whereas the leakage current increases due to the local stepping failure of the dielectric film formed on the electrode having the surface irregularities of the electrode. There is a problem that deterioration acts as a cause of deterioration and failure of device characteristics.
따라서, 최근의 캐패시터는 실린더(cylinder) 또는 트렌치(trench)형의 하부전극에 통상적인 ONO, NO 유전막보다 유전상수가 증대된 탄탈륨산화막(Ta2O5)을 이용하여 누설전류에 의한 문제점을 해결하고 있다.Therefore, the recent capacitor solves the problem caused by leakage current by using a tantalum oxide film (Ta 2 O 5 ) with a higher dielectric constant than a typical ONO and NO dielectric film in a cylinder or trench type lower electrode. Doing.
그러나, 좁은 면적에 집적도를 증가시키기 위해 10 이상의 종횡비(aspect ratio)를 갖는 3차원 구조가 요구되고 있으나 캐패시터와 하부 플러그와의 면적 감소, 건식 식각에 의해 전극이 형성될 부분을 형성할 때의 한계 등에 의하여 실린더 형태의 패턴 형성이 어려워지고 있으며, 이를 해결하기 위해 캐패시터 사이의 습식각해내는 분리산화물을 습식각 속도 차이를 갖는 이중물질로 형성하는 방법에 제안되었다.However, in order to increase the degree of integration in a small area, a three-dimensional structure having an aspect ratio of 10 or more is required, but limitations in forming a part where the electrode is formed by reducing the area between the capacitor and the lower plug and dry etching It has been difficult to form a cylindrical pattern, and to solve this problem, a method of forming a wetted separation oxide between capacitors into a double material having a difference in wet etching rates has been proposed.
도 1a 내지 도 1b는 종래기술에 따른 캐패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.1A to 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor according to the prior art.
도 1a에 도시된 바와 같이, 소스/드레인영역을 포함한 트랜지스터가 형성된 반도체기판(11)상에 층간절연막(12)을 형성한 후, 층간절연막(12)을 식각하여 반도체기판(11)에 이르는 콘택홀을 형성한다. 이때, 콘택홀 형성후 노출되는 부분은 트랜지스터의 소스/드레인영역이다.As shown in FIG. 1A, after forming the
다음에, 콘택홀에 캐패시터의 하부전극과 트랜지스터의 소스/드레인영역을 전기적으로 연결하는 콘택플러그(13)를 매립시킨 후, 층간절연막(12)상에 캐패시터 사이의 분리막인 분리산화물(14a,14b)을 형성한다. 여기서, 분리산화물(14a,14b)은 습식각속도가 서로 다른 하부산화물(14a)과 상부산화물(14b)의 적층으로서 하부산화물(14a)이 상부산화물(14b)보다 습식각속도가 빠르다.
Next, a
다음에, 상부산화물(14b)상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 캐패시터 영역을 정의하는 감광막패턴(도시 생략)을 형성한 후, 감광막패턴을 식각마스크로 상부산화물(14b)과 하부산화물(14a)을 건식식각하여 콘택플러그(13)를 노출시키는 캐패시터 영역을 정의하는 개구(15)를 형성한다.Next, a photoresist film is applied on the
다음으로, 하부전극을 형성하기전에 전세정(pre-cleaning)을 실시하되, 습식세정을 실시한다. 이때, 하부산화물(14a)과 상부산화물(14b)이 서로 다른 습식각속도를 가지고, 특히 하부산화막(14a)의 습식각속도가 빠르므로 개구(15)의 바닥이 입구보다 폭이 넓다.Next, before the lower electrode is formed, pre-cleaning is performed, but wet cleaning is performed. At this time, since the
도 1b에 도시된 바와 같이, 전세정이 이루어진 개구(15)를 포함한 전면에 하부전극용 도전막을 증착하고, 도전막을 선택적으로 제거하여 개구(15)내에만 하부전극(16)을 잔류시킨다.As shown in FIG. 1B, the lower electrode conductive film is deposited on the entire surface including the
그러나, 상술한 종래기술에서, 습식각속도 특성이 다른 이중 분리산화물(14a, 14b)은 계면을 갖게 되고, 이 계면은 하부전극(16)을 형성하기 전에 이루어지는 전세정의 습식각 공정에서 모세관 현상을 유발하여 하부전극(16)간의 미세한 브릿지(17)를 유발할 수 있으며, 이러한 브릿지는 소자 특성에 치명적인 영향을 미치는 문제가 있다.
However, in the above-described prior art, the
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 소자간 브릿지 발생을 억제하고 캐패시턴스를 높이는데 적합한 캐패시터의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a capacitor suitable for suppressing the occurrence of bridges between devices and increasing the capacitance.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐패시터의 제조 방법은 반도체기판상에 층간절연막을 형성하는 단계, 상기 층간절연막을 관통하여 상기 반도체기판에 연결되는 콘택을 형성하는 단계, 상기 콘택을 포함한 전면에 수직적 도펀트 농도구배를 갖는 분리산화물을 증착하는 단계, 상기 분리산화물을 플라즈마 식각하여 상기 콘택을 노출시키는 1차 개구를 형성하는 단계, 상기 1차 개구를 추가로 식각하여 상기 도펀트 농도 구배에 따른 측벽 기울기를 갖는 2차 개구를 형성하는 단계, 및 상기 2차 개구내에 하부전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 분리산화물은 증착 초기와 증착 완성 단계의 도펀트 농도가 증착 과정중의 도펀트 농도보다 낮은 것을 특징으로 하며, 상기 2차 개구를 형성하는 단계는 상기 도펀트 농도구배에 따라 다른 식각속도를 갖는 용액 또는 가스를 이용함을 특징으로 한다.A method of manufacturing a capacitor of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, through the interlayer insulating film to form a contact connected to the semiconductor substrate, perpendicular to the front surface including the contact Depositing a separation oxide having a dopant concentration gradient, plasma etching the separation oxide to form a primary opening exposing the contact, and further etching the primary opening to incline the sidewalls according to the dopant concentration gradient Forming a secondary opening having a secondary opening, and forming a lower electrode in the secondary opening, wherein the separation oxide has a dopant concentration at an initial deposition stage and a deposition completion stage lower than a dopant concentration during deposition. In the forming of the secondary opening, the etching rate may vary according to the dopant concentration gradient. It is characterized by using a solution or gas having.
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 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 2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오목형 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다. 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a concave capacitor according to a first embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 소스/드레인영역을 포함한 트랜지스터(도시 생략)가 형성된 반도체기판(21)상에 층간절연막(22)을 형성한 후, 층간절연막(22)을 식각하여 반도체기판(21)에 이르는 콘택홀을 형성한다. As shown in FIG. 2A, after forming the
다음에, 콘택홀에 캐패시터의 하부전극과 소스/드레인영역을 전기적으로 연결하는 콘택플러그(23)를 매립시킨 후, 층간절연막(22)상에 식각정지막(24)과 캐패시터 사이의 분리막인 분리산화물(25)을 형성한다. 여기서, 식각정지막(24)은 실리콘질화막을 이용하고, 분리산화물(25)은 수직 높이(d)에 따른 도펀트의 농도 구배(X)를 갖는 단일층이다. 즉, 증착초기에는 낮은 도펀트 농도(minimum; min.)를 갖다가 일정 두께에서는 높은 도펀트 농도(maximum; max.)를 갖고, 두께가 증가할수록 다시 도펀트 농도가 낮아진다.Next, a
도 3은 수직적 높이에 따른 분리산화물의 농도 프로파일을 나타낸 도면으로서, 증착초기에는 가장 낮은 도펀트 농도를 갖고, 증착두께가 증가함에 따라 점차 도펀트 농도가 증가하다가 일정두께(2500Å) 이상에서는 도펀트 농도가 다시 감소한다. 즉, 증착 초기와 증착 완성 단계의 농도가 증착 과정중의 도펀트 농도보다 낮다.3 shows the concentration profile of the separated oxide according to the vertical height, having the lowest dopant concentration at the beginning of deposition, and gradually increasing the dopant concentration as the deposition thickness is increased, but the dopant concentration is again increased above a certain thickness (2500Å). Decreases. That is, the concentrations of the initial deposition and the completion stage of deposition are lower than the dopant concentration during the deposition process.
다시 도 2a를 참조하면, 도펀트 농도 구배(X)를 갖는 분리산화물(25)의 형성은, 화학기상증착법(CVD)으로 도펀트 농도를 달리하여 증착하며, 증착이 진행됨에 따라 점진적으로 도펀트 농도가 낮아지도록 한다. 이때, 농도가 달라짐에 따른 계면이 발생되지 않도록 인시튜(in-situ)로 진행되어야 하고, 분리산화물(25) 하부의 식각정지막(24)과의 농도차가 많게 되면 분리산화물(25)과 식각정지막(24)의 계면 을 타고 습식각제(wet etchant)가 빠르게 침투하는 문제가 발생하므로 증착 초기에는 가장 낮은 도펀트 농도(min.)가 되도록 한다.Referring again to FIG. 2A, the formation of the
분리산화물(25)로서 도우프드 실리콘산화막(doped SiO2)을 예로 들면, 도우프드 실리콘산화막은 컨베이어(conveyor) 형태의 화학기상증착장치(CVD)를 이용하여 증착한다. 이 경우, 인젝터(injector)마다 도펀트 농도를 조절할 수 있고 증착이 진행되면서 인젝터간의 이동이 있게 되므로 점진적인 농도 변화에 적당하다.As the doped silicon oxide film (doped SiO 2 ) as the
통상적인 저압화학기상증착(LPCVD) 장치나 플라즈마화학기상증착(PECVD) 장치에서는 농도가 다른 공정간에 급격한 농도 변화가 발생되지 않도록 도펀트 램프업/다운(dopant ramp up/down) 공정을 추가하거나 도펀트 소스가스의 플로우율을 조정하여 농도 구배가 점진적으로 일어나도록 한다.In conventional low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) or plasma chemical vapor deposition (PECVD) devices, a dopant ramp up / down process is added or a dopant source is added to prevent sudden concentration changes between processes having different concentrations. Adjust the flow rate of the gas so that concentration gradients occur gradually.
한편, 분리산화물(25)로는 BPSG, BSG 및 PSG로 이루어진 도우프드 실리콘산화막중에서 선택된 하나 또는 이들중에서 적어도 둘 이상이 조합된 막을 이용한다.Meanwhile, as the
도 2b에 도시된 바와 같이, 일련의 리소그래피 및 식각과정을 통해 식각정지막(24)에서 식각이 멈추도록 분리산화물(25)을 식각하고, 연속해서 식각정지막(24)을 식각하여 콘택플러그(23)를 노출시키는 1차 개구(26)를 형성한다. 예컨대, 분리산화물(25)상에 감광막을 도포한 후 노광 및 현상으로 패터닝하여 하부전극이 형성될 영역을 정의하는 감광막패턴을 형성하고, 감광막패턴을 식각마스크로 분리산화물(25)을 식각하고 연속해서 식각정지막(24)을 식각하여 캐패시터가 형성될 영역을 정의하는 1차 개구(26)를 형성한다. As shown in FIG. 2B, through the series of lithography and etching processes, the
이때, 분리산화물(25)의 식각은 건식식각과정을 통해 이루어지는데, 예컨대 카본플로라이드(Carbon Fluoride), 카본클로라이드(Carbon Chloride), 카본할라이드(Carbon halide) 등의 가스를 사용하며, 직진성이 강한 플라즈마 식각 방법을 사용한다. 따라서, 감광막패턴과 분리산화물(25)간의 선택비는 확보되나 분리산화물 (25)의 도펀트 농도에 따른 선택비는 확보되지 않으므로 1차 개구(26)는 도펀트 농도에 따른 측벽 기울기를 나타내지 않는다.At this time, etching of the
도 2c에 도시된 바와 같이, 분리산화물(25)의 도펀트 농도구배에 따른 식각속도 차이를 갖는 식각제(etchant)로 1차 개구(26)를 추가로 식각하여 농도구배에 따른 측벽 기울기를 갖는 2차 개구(26a)를 형성한다. 이때, 추가 식각은 HF 용액, BOE 등의 불소(Fluorine; F) 이온을 포함한 용액(solution)을 이용하여 습식각하거나 또는 HF를 포함하는 가스를 이용하여 건식각한다. As illustrated in FIG. 2C, the
이와 같이 불소가 포함된 용액이나 HF 가스를 이용하면 1차 개구(26) 형성시의 플라즈마식각과정과는 달리 분리산화물(25)내 도펀트 농도에 따른 식각속도 차이를 갖는다.As such, when fluorine-containing solution or HF gas is used, the etching rate is different depending on the concentration of the dopant in the
예컨대, HF와 NH4F의 혼합용액인 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용하는 경우, NH4F의 비율에 따라 도우프드 실리콘산화막과 언도우프드 실리콘산화막에 대한 식각선택비를 조절할 수 있으므로, 측벽의 기울기를 소자의 집적도에 따라 조절할 수 있다.For example, in the case of using BOE (Buffered Oxide Etchant), a mixture of HF and NH 4 F, the etch selectivity of the doped silicon oxide film and the undoped silicon oxide film can be adjusted according to the ratio of NH 4 F. The inclination can be adjusted according to the degree of integration of the device.
도 4는 BOE내 NH4F의 농도(wt%)에 따른 실리콘산화막의 식각률(etch rate)을 비교한 도면이다. 4 is a view comparing the etching rate (etch rate) of the silicon oxide film according to the concentration (wt%) of NH 4 F in the BOE.
도 4를 참조하면, 언도우프드 실리콘산화막인 열산화막은 NH4F의 농도비에 따른 식각률 변화가 작은데 반해, 도우프드 실리콘산화막인 BPSG, TEOS는 NH4F의 농도비에 따른 식각률 변화가 크다.Referring to FIG. 4, the thermal oxide film, which is an undoped silicon oxide film, has a small change in etching rate according to the concentration ratio of NH 4 F, whereas the etch rate change of BPSG and TEOS, which is a doped silicon oxide film, has a large change in concentration ratio of NH 4 F.
그리고, 열산화막보다 BPSG, TEOS는 BOE를 이용한 식각시 식각률이 크다.In addition, the etching rate of BPSG and TEOS is greater than that of the thermal oxide layer.
그리고, 도우프드 실리콘산화막과 언도우프드 실리콘산화막 모두 BOE내 NH4F의 농도비가 작을수록 식각률이 높고, NH4F의 농도비가 클수록 식각률이 낮으며, NH4F 농도비가 낮은 경우(저 NH4F)에는 각 산화막간 식각률 차이가 매우 크나, NH4 F 농도비가 높은 경우(고 NH4F)에는 각 산화막간 식각률 차이가 작다.In addition, when the concentration ratio of NH 4 F in the BOE is smaller, the etching rate is higher, and when the concentration ratio of NH 4 F is higher, the etching rate is lower, and the NH 4 F concentration ratio is lower (lower NH 4). In F), the etching rate difference between the oxide films is very large, but when the NH 4 F concentration ratio is high (high NH 4 F), the etching rate difference between the oxide films is small.
한편, 불소를 포함한 용액을 이용한 추가 식각 과정은 하부전극용 도전막 증착전에 실시하는 전세정 공정으로 합쳐지거나, 전세정 공정전에 개별적으로 진행할 수 있다.On the other hand, the additional etching process using a solution containing fluorine may be combined into a pre-cleaning process performed before the conductive film deposition for the lower electrode, or may be separately performed before the pre-cleaning process.
그리고, 추가 식각후 잔류하는 분리산화물(25)은 이웃한 하부전극간 격리를 위한 최소한의 폭으로 잔류하는데, 바람직하게 폭(t)을 50Å 이상으로 유지한다.In addition, the
도 2d에 도시된 바와 같이, 전세정을 실시한 후, 2차 개구(26a)를 포함한 전면에 하부전극용 도전막을 증착하고, 도전막을 선택적으로 제거하여 2차 개구(26a)내에만 하부전극(27)을 잔류시킨다.As shown in FIG. 2D, after pre-cleaning, the lower electrode conductive film is deposited on the entire surface including the
예컨대, 하부전극(27)의 형성 방법은, 먼저 하부전극용 도전막을 증착한 후 분리산화물의 표면이 드러날때까지 도전막을 에치백 또는 화학적기계적연마하여 이 루어진다.For example, the
상술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 오목형 캐패시터를 형성한다.The concave capacitor is formed through a series of processes as described above.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실린더형 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다.5A to 5C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a cylindrical capacitor according to a second embodiment of the present invention.
도 5a에 도시된 바와 같이, 소스/드레인영역을 포함한 트랜지스터(도시 생략)가 형성된 반도체기판(31)상에 층간절연막(32)을 형성한 후, 층간절연막(32)을 식각하여 반도체기판(31)에 이르는 콘택홀을 형성한다. As shown in FIG. 5A, after forming the
다음에, 콘택홀에 캐패시터의 하부전극과 소스/드레인영역을 전기적으로 연결하는 콘택플러그(33)를 매립시킨 후, 층간절연막(32)상에 식각정지막(34)과 캐패시터 사이의 분리막인 분리산화물(35)을 형성한다. 여기서, 식각정지막(34)은 실리콘질화막을 이용하고, 분리산화물(35)은 수직 높이(d)에 따른 도펀트의 농도 구배(X)를 갖는 단일층이다. 즉, 증착초기에는 낮은 도펀트 농도(min.)를 갖다가 일정 두께에서는 높은 도펀트 농도(max.)를 갖고, 두께가 증가할수록 다시 도펀트 농도가 낮아진다. 즉, 증착 초기와 증착 완성 단계의 농도가 증착 과정중의 도펀트 농도보다 낮다.Next, a
한편, 분리산화물(35)로서 도우프드 실리콘산화막(doped SiO2)을 예로 들면, 도우프드 실리콘산화막은 컨베이어 형태의 화학기상증착장치(CVD)를 이용하여 증착한다. 이 경우, 인젝터마다 도펀트 농도를 조절할 수 있고 증착이 진행되면서 인젝터간의 이동이 있게 되므로 점진적인 농도 변화에 적당하다.On the other hand, using the doped silicon oxide film (doped SiO 2 ) as the
통상적인 저압화학기상증착(LPCVD) 장치나 플라즈마화학기상증착(PECVD) 장 치에서는 농도가 다른 공정간에 급격한 농도 변화가 발생되지 않도록 도펀트 램프업/다운 공정을 추가하거나 도펀트 소스가스의 플로우율을 조정하여 농도 구배가 점진적으로 일어나도록 한다.In conventional low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) or plasma chemical vapor deposition (PECVD) devices, a dopant ramp-up / down process is added or a flow rate of the dopant source gas is adjusted so that abrupt concentration changes do not occur between processes having different concentrations. The concentration gradient occurs gradually.
한편, 분리산화물(35)로는 BPSG, BSG 및 PSG로 이루어진 도우프드 실리콘산화막중에서 선택된 하나 또는 이들중에서 적어도 둘 이상이 조합된 막을 이용한다.On the other hand, as the
다음으로, 일련의 리소그래피 및 식각과정을 통해 식각정지막(34)에서 식각이 멈추도록 분리산화물(35)을 식각하고, 연속해서 식각정지막(34)을 식각하여 콘택플러그(33)를 노출시키는 1차 개구(36)를 형성한다. 예컨대, 분리산화물(35)상에 감광막을 도포한 후 노광 및 현상으로 패터닝하여 하부전극이 형성될 영역을 정의하는 감광막패턴을 형성하고, 감광막패턴을 식각마스크로 분리산화물(35)을 식각하고 연속해서 식각정지막(34)을 식각하여 1차 개구(36a)를 형성한다. Next, the
이때, 분리산화물(35)의 식각은 건식식각과정을 통해 이루어지는데, 예컨대 카본플로라이드(Carbon Fluoride), 카본클로라이드(Carbon Chloride), 카본할라이드(Carbon halide) 등의 가스를 사용하며, 직진성이 강한 플라즈마 식각 방법을 사용한다. 따라서, 감광막패턴과 분리산화물간의 선택비는 확보되나 분리산화물의 도펀트 농도에 따른 선택비는 확보되지 않으므로 1차 개구(36a)는 도펀트 농도에 따른 측벽 기울기를 나타내지 않는다.At this time, the etching of the
다음으로, 1차 개구(36a)를 추가로 식각하여 농도구배에 따른 측벽 기울기를 갖는 2차 개구(36b)를 형성한다. 이때, 추가 식각은 HF 용액 또는 BOE 등의 불소 이온을 포함한 용액 또는 HF 가스등의 불소를 포함하는 가스를 이용하여 이루어진 다. Next, the
이와 같이 불소가 포함된 용액이나 HF 가스를 이용하면 1차 개구(36a) 형성시의 플라즈마식각과정과는 달리 분리산화물(35)내 도펀트 농도에 따른 식각속도 차이를 갖는다.As such, when the fluorine-containing solution or HF gas is used, the etching rate is different depending on the concentration of the dopant in the
한편, 추가 식각 과정은 하부전극용 도전막 증착전에 실시하는 전세정 공정으로 합쳐지거나, 전세정 공정전에 개별적으로 진행할 수 있다.Meanwhile, the additional etching process may be combined with a pre-cleaning process performed before the deposition of the conductive film for the lower electrode, or may be separately performed before the pre-cleaning process.
그리고, 추가 식각후 잔류하는 분리산화물(35)은 이웃한 하부전극간 격리를 위한 최소한의 폭으로 잔류하는데, 바람직하게 폭(t)을 100Å 이상으로 유지한다.The
도 5b에 도시된 바와 같이, 전세정을 실시한 후, 2차 개구(36b)를 포함한 전면에 하부전극용 도전막을 증착하고, 도전막을 선택적으로 제거하여 2차 개구(36b)내에만 하부전극(37)을 잔류시킨다.As shown in FIG. 5B, after pre-cleaning, the lower electrode conductive film is deposited on the entire surface including the
예컨대, 하부전극(37)의 형성 방법은, 먼저 하부전극용 도전막을 증착한 후 분리산화물의 표면이 드러날때까지 도전막을 에치백 또는 화학적기계적연마하여 이루어진다.For example, the
도 5c에 도시된 바와 같이, 불소 이온을 포함한 용액 또는 HF 가스를 이용하여 분리산화물(35)을 제거하므로써, 실린더형 캐패시터를 완성한다.As shown in FIG. 5C, the cylindrical capacitor is completed by removing the
상술한 제1 및 제2실시예에서는, 분리산화물내 계면생성 및 분리산화물과 식각정지막간 계면생성을 억제하므로써 브릿지발생을 방지하고, 측벽기울기를 갖는 하부전극을 형성함에 따라 캐패시터의 표면적을 증대시킬 수 있고, 분리산화물의 도펀트 농도 구배를 조정하므로써 개구 형성시의 수직 식각프로파일, 예컨대, 보잉(bowing)이나 슬로프(slope)를 억제한다.In the first and second embodiments described above, the occurrence of bridges is prevented by suppressing the interfacial generation in the separation oxide and the interfacial formation between the separation oxide and the etch stop layer, and the surface area of the capacitor is increased by forming the lower electrode having sidewall slope. By adjusting the dopant concentration gradient of the separation oxide, vertical etching profiles such as bowing or slopes at the time of opening formation can be suppressed.
전술한 실시예에서는 1차 개구(26) 형성시 수직 식각프로파일을 형성한다고 하였으나, 실질적으로 식각과정후 입구보다는 바닥이 더 좁은 프로파일을 갖는다고 알려져 있다. 그렇다고 하더라도, 2차 개구(26a)의 측벽기울기는 도펀트의 농도구배에 따라 나타난다.In the above-described embodiment, the vertical etching profile is formed when the
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 본 발명은 캐패시터간 미세 브릿지 발생을 억제하여 캐패시터 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention described above has the effect of improving the electrical characteristics of the capacitor and the device by suppressing the occurrence of the fine bridge between the capacitor.
또한, 측벽기울기를 갖는 하부전극을 형성함에 따라 캐패시터의 표면적을 증대시킬 수 있고, 분리산화물의 도펀트 농도 구배를 조정하므로써 캐패시터 패턴 형성시 발생되는 수직식각프로파일을 개선할 수 있는 효과가 있다.
In addition, by forming a lower electrode having sidewall slopes, it is possible to increase the surface area of the capacitor and to improve the vertical etching profile generated when forming the capacitor pattern by adjusting the dopant concentration gradient of the separation oxide.
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