KR100886704B1 - 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 HSG 구조를 적용하여 스토리지노드 전극의 표면적을 증가시키는 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법에 관해 개시한 것으로서, 반도체 기판 상에 상기 기판의 일부를 노출시키는 개구부를 가진 층간절연막을 형성하는 단계와, 기판 전면에 다결정 실리콘막을 형성하는 단계와, 다결정 실리콘막에 HSG를 성장시키는 단계와, HSG 표면에 산화막을 형성하는 단계와, 상기 구조 상에 감광막을 도포하는 단계와, 실리콘막이 노출되는 시점까지 감광막을 전면 식각하는 단계와, 층간절연막이 노출되는 시점까지 실리콘막을 전면 식각하여 스토리지노드 전극을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법{METHOD FOR FABRICATING STORGE NODE ELECTRODES IN CAPACITOR}

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 공정단면도.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 HSG 구조를 적용하여 스토리지노드 전극의 표면적을 증가시키는 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 제조 기술의 발달과 더불어 메모리 소자의 수요가 급증함에 따라 좁은 면적에 높은 캐패시턴스를 요구하게 되었다.

캐패시터의 정전용량(capacitance)은 유전체의 유전율과 면적에 비례하고, 두께에 반비례한다. 그런데, 소자가 고집적화되어 감에 따라, 캐패시터 용량을 극 대하하기 위한 방법으로는, 전극간의 유전체를 고유전율을 갖는 절연체를 이용하거나, 전극의 면적을 확대시키는 방법 또는 유전체의 두께를 줄이는 방법등이 제안되었다.

이에 기존에는 전극의 면적을 확대하기 위하여 스토리지 전극을 실린더 구조로 형성하면서 하부전극이 엠보싱 구조를 갖도록 HSG(Hemi Spherical Grain)를 형성하였다.

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

종래 기술에 따른 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저, 도전 플러그(3)를 구비한 반도체 기판(1)을 제공한다. 이어, 상기 기판 상에 질화막(5) 및 층간절연막(7)을 차례로 형성한 다음, 상기 질화막을 식각정지막으로 하고 층간절연막을 식각하여 도전 플러그(3)를 노출시키는 스토리지노드 콘택(8)을 형성한다.

그런 다음, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 스토리지노드 콘택(8)을 포함한 기판 전면에 다결정 실리콘막(9)을 형성한다.

이 후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 결과의 기판 전면에 감광막을 도포하고 나서, 플라즈마 상태의 O2가스(30)를 공급하여 상기 다결정 실리콘막이 노출되는 시점까지 상기 감광막을 전면 식각한다. 상기 플라즈마 상태의 산소가스 공급(30) 공정 결과, 도 1d에 도시된 바와 같이, 스토리지노드 콘택(8) 내부에 감광막이 일부 잔류된다. 그런 다음, 상기 결과물 상에 플라즈마 상태의 HBr 및 Cl2 가스(32)를 공급하여 층간절연막이 노출되는 시점까지 다결정 실리콘막을 전면 식각함으로서, 도 1e에 도시된 바와 같이, 스토리지노드 전극 구조(10)를 형성한다.

이 후, 도 1f에 도시된 바와 같이, 상기 스토리지노드 전극 구조에 HSG를 성장시킴으로서, 표면적이 증가된 스토리지노드 전극(S1)을 형성한다.

그런 다음, 도면에 도시되지 않았지만, 잔류된 감광막을 제거하고 나서, 세정 공정을 진행한다.

도 2는 종래 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 공정단면도이다.

그러나, 종래의 기술에서는 스토리지노드 콘택 내부에 잔존하는 C성분이 정상적인 HSG 성장을 방해하여 부분적으로 HSG가 성장하였다. 또한, 감광막을 전면 식각하는 공정에서 스토리지노드 콘택의 상부로부터 일정 깊이까지 감광막이 식각되어 다결정 실리콘막이 노출되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 노출된 다결정 실리콘막은 이후의 다결정 실리콘 전면 식각 공정에서 제거된다.(도면부호 21a 참조) 이 과정에서, 상기 스토리지노드 전극의 상부 HSG에 첨단이 생기게 되어 리키지(leakage)가 발생되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스토리지노드 콘택 상부의 HSG가 날카로운 모양으로 첨단이 생김으로써 리키지가 발생되는 것을 방지하면서 HSG의 비정상적인 성장을 방지할 수 있는 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법은 반도체 기판 상에 상기 기판의 일부를 노출시키는 개구부를 가진 층간절연막을 형성하는 단계와, 기판 전면에 다결정 실리콘막을 형성하는 단계와, 다결정 실리콘막에 HSG를 성장시키는 단계와, HSG 표면에 산화막을 형성하는 단계와, 상기 구조 상에 감광막을 도포하는 단계와, 실리콘막이 노출되는 시점까지 감광막을 전면 식각하는 단계와, 층간절연막이 노출되는 시점까지 실리콘막을 전면 식각하여 스토리지노드 전극을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 산화막은 100∼300Å 두께로 형성한다.

상기 감광막의 전면 식각 공정은 상기 스토리지노드 콘택 깊이의 30∼70% 까지 감광막을 잔류시키며, 상기 실리콘막의 전면 식각 공정은 100∼150% 과도 식각한다.

상기 스토리지노드 전극을 형성한 다음, 잔류된 감광막을 제거하는 단계와, 상기 결과물에 세정 공정을 진행하여 상기 산화막을 제거하는 단계를 추가한다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 먼저 도전 플러그(102)를 포함한 기판(100) 전면에 질화막 (104) 및 층간절연막(106)을 차례로 형성한다. 이어서, 상기 질화막을 식각정지막 으로 하여 상기 층간절연막을 식각하여 도전 플러그를 노출시키는 스토리지노드 콘택(107)을 형성한다. 그런 다음, 상기 스토리지노드 콘택(107)을 포함한 기판 전면에 다결정 실리콘막(108)을 형성한다. 이때, 상기 다결정 실리콘막(108)은, 도면에 도시되지 않았지만, 불순물이 도핑된 실리콘막과 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막의 이중 구조로 형성한다. 즉, 스토리지노드 콘택의 도전 플러그(102)와 접촉하는 부분에는 저항을 줄이기 위해 불순물이 도핑된 실리콘막을 증착하고 나서, 상기 불순물이 도핑된 실리콘막 위에 HSG가 성장되는 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막을 형성한다.

이 후, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 다결정 실리콘막에 HSG를 성장시킨 다음, 상기 HSG가 성장된 구조의 실리콘막(109) 위에 HSG를 보호하는 산화막(110)을 형성한다. 이때, 상기 산화막(110)은 100∼300Å 두께로 형성한다.

이어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 산화막(110)을 포함한 기판(100) 전면에 감광막(120)을 도포하고 나서, 상기 감광막(120)이 도포된 구조에 플라즈마 상태의 O2가스(130)를 공급하여 감광막(120)을 전면 식각한다. 이때, 상기 감광막 전면 식각 공정은, 도 3d에 도시된 바와 같이, 스토리지노드 콘택(107) 깊이의 30∼70% 까지 감광막을 잔류시킨다.

그런 다음, 상기 감광막 전면 식각 공정이 이루어진 기판(100) 결과물 상에 플라즈마 상태의 HBr 및 Cl2 가스(132)를 공급하여 층간절연막(106)이 노출되는 시점까지 실리콘막(109)을 전면 식각함으로서, 도 3e에 도시된 바와 같은 스토리지노드 전극(S2)를 형성한다. 이때, 상기 실리콘막의 전면 식각 공정은 100∼150% 과도 식각하여 스토리지노드 콘택(107)의 상부 측면이 일부 노출된다.

또한, 상기 산화막(111)은 상기 감광막 전면 식각 공정에서 실리콘막(109)의 HSG가 산화되는 것을 방지하며, 실리콘막의 전면 식각 공정에서 플라즈마 상태의 HBr 및 Cl2 가스에 의해 스토리지노드 콘택(107) 상부의 HSG에 날카로운 모양으로 첨단이 생기는 것을 방지할 수 있다.

이 후, 상기 스토리지노드 전극(S2)을 포함한 기판(100) 전면에 플라즈마 상태의 O2가스를 공급하여 스토리지노드 콘택(107) 내부에 잔류된 감광막을 제거하고 나서, 도면에는 도시되지 않았지만, BOE(Buffer Oxide Etchant)액을 이용하여 HSG 표면의 산화막(111)을 제거한다.

이상에서와 같이, 본 발명은 HSG 표면에 산화막을 형성함으로써, 감광막 전면 식각 공정에서 실리콘막의 HSG가 산화되는 것을 방지하며, 실리콘막의 전면 식각 공정에서 플라즈마 상태의 HBr 및 Cl2 가스에 의해 스토리지노드 콘택 상부의 HSG에 날카로운 모양으로 첨단이 생기는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 다결정 실리콘막에 HSG를 성장시킨 다음, 상기 HSG를 포함한 실리콘막을 식각하여 스토리지노드 전극을 분리함으로써, 스토리지노드 콘택 내부에 잔존하는 C성분에 의한 비정상적인 HSG 성장을 방지할 수 있다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (5)

1. 반도체 기판 상에 상기 기판의 일부를 노출시키는 개구부를 가진 층간절연막을 형성하는 단계와,

   상기 층간절연막을 포함한 반도체 기판 전면에 다결정 실리콘막을 형성하는 단계와,

   상기 다결정 실리콘막에 HSG를 성장시키는 단계와,

   상기 HSG 표면에 산화막을 형성하는 단계와,

   상기 산화막을 포함한 반도체 기판 전면에 감광막을 도포하는 단계와,

   상기 실리콘막이 노출되는 시점까지 상기 감광막을 전면 식각하는 단계와,

   상기 층간절연막이 노출되는 시점까지 상기 실리콘막을 전면 식각하여 스토리지노드 전극을 형성하는 단계와,

   상기 스토리지노드 전극이 형성된 반도체 기판의 결과물로부터 잔류된 감광막을 제거하는 단계 및

   상기 감광막이 제거된 반도체 기판의 결과물에 세정 공정을 진행하여 상기 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 산화막은 100∼300Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 감광막의 전면 식각 공정에서, 상기 스토리지노드 콘택 깊이의 30∼70% 까지 감광막을 잔류시키는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 실리콘막의 전면 식각 공정은 100∼150% 과도 식각하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 스토리지노드 전극 형성 방법.
5. 삭제

Images