KR19980026142A - 커패시터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 커패시터의 제조방법에 관한 것으로서 필드산화막에 의해 한정된 활성영역 내에 게이트전극과 소오스 및 드레인영역을 이루는 제 1 및 제 2 확산영역으로 이루어진 트랜지스터가 형성되고, 상기 제 1 확산영역과 접촉되는 비트라인이 형성되며, 전 표면에 절연층 및 평탄화층이 형성된 반도체기판 상에 상기 제 2 확산영역을 노출시키는 접촉구를 형성하는 공정과, 상기 평탄화층 상에 접촉구를 채워 상기 제 2 확산영역과 접촉되는 도전층을 형성하는 공정과, 상기 도전층 상의 접촉구와 대응하는 부분에 식각방지층을 형성하고 상기 식각방지층의 측면에 측벽을 형성하는 공정과, 상기 식각방지층과 측벽을 마스크로 사용하여 상기 도전층의 노출된 부분을 건식 식각하는 공정과, 상기 식각방지층을 제거하고 상기 측벽을 마스크로 사용하여 상기 도전층의 노출된 부분을 소정 두께가 남도록 건식 식각하는 공정과, 상기 도전층의 식각된 표면을 후처리하여 소정 두께 식각함과 동시에 폴리머를 증착하는 공정과, 상기 도전층 상에 잔류하는 측벽을 제거하는 공정을 포함한다. 따라서, 도전층 상의 잔류하는 측벽을 습식 식각하여 제거할 때 식각 용액에 의해 도전층이 식각되어 붕괴되는 것을 방지할 수 있다.
Description
제 1도 내지 제 5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터의 제조 방법을 도시하는 공정도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11: 반도체기판13: 필드산화막
15, 17: 소오스 및 드레인영역
19: 게이트전극21: 절연층
23: 비트라인25: 평탄화층
27: 접촉구29: 도전층
31: 식각방지층33: 측벽
본 발명은 반도체장치의 커패시터 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 고집적 반도체장치에서 큰 축전 용량을 갖는 반도체장치의 커패시터 제조방법에 관한 것이다.
반도체장치의 고집적화에 따라 셀(cell) 면적이 축소되어도 커패시터가 일정한 축전 용량을 갖도록 축전 밀도를 증가시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 축전 밀도를 증가시키기 위해서는 커패시터를 적층(stacked) 또는 트렌치(trench)의 3차원 구조로 형성하거나, 또는, 산화탄탈늄(Ta2O5) 등의 고유전 물질로 유전체를 형성하는 방법이 있다.
상기 3차원 구조를 갖는 커패시터 중 적층 구조를 갖는 것은 제조공정이 용이하고 대량 생산에 적합한 구조로서 축전 용량을 증대시키는 동시에 알파 입자(α particle)에 의한 전하 정보 혼란에 대하여 면역성을 갖는다. 적층 커패시터는 스토리지전극(stroage electrode)에 따라 2중 적층(double stacked) 구조, 핀(fin) 구조 또는 크라운(crown) 구조 등으로 구별된다.
종래의 크라운 구조를 갖는 커패시터의 제조방법은 게이트전극, 소오스 및 드레인영역을 갖는 트랜지스터의 상부에 평탄화층을 형성하고, 상기 평탄화층의 소정 부분을 소오스 또는 드레인영역이 노출되도록 제거하여 접촉구(contact hole)를 형성한다. 상기 평탄화층 상에 접촉구가 채워져 노출된 소오스 또는 드레인영역과 접촉되게 다결정실리콘을 두껍게 증착하여 도전층을 형성한다. 도전층 상의 접촉구와 대응하는 부분에 산화실리콘으로 이루어진 패턴을 형성하고, 이 패턴의 측면에 질화실리콘으로 이루어진 측벽을 형성한다. 그리고, 패턴과 측벽을 마스크로 사용하여 도전층의 노출된 부분을 Cl2/O, Cl2, HBr/Cl2/He-O2또는 HBr/Cl2/O2등의 가스를 사용하는 플라즈마 식각 방법에 의해 평탄화층이 노출되도록 이방성 식각하여 제거한다.
그리고, 패턴을 제거하여 잔류하는 도전층의 소정 부분을 노출시키고 측벽을 마스크로 사용하여 도전층의 노출된 부분을 하부가 수정 두께가 남도록 상기 Cl2/O, Cl2, HBr/Cl2/He-O2또는 HBr/Cl2/O2등의 가스를 사용하는 플라즈마 식각 방법에 의해 이방성 식각하여 크라운 구조를 한정하며, 이는 스토리지전극이 된다. 상기 크라운 구조를 한정할 때 식각 시간을 조절하여 도전층을 소정 두께가 남도록 한다. 그리고, 마스크로 사용된 측벽을 H3PO4, BOE(Buffered Oxide Etchant), HF 또는 NH4OH/H2O2/H2O 등의 용액을 사용하는 습식 식각 방법에 의해 제거한다.
그러나, 상술한 종래의 커패시터 제조방법은 크라운 구조를 갖는 도전층이 식각시 표면이 플라즈마에 의해 손상되어 측벽을 습식 식각할 때 식각 용액이 손상된 부분을 통해 도전층의 결정입자경계(grain boundary)로 침투하여 크라운 구조를 갖는 도전층이 붕괴되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 도전층이 식각시 손상된 표면을 제거하여 측벽을 습식 식각할 때 식각 용액에 의해 도전층이 붕괴되는 것을 방지할 수 있는 커패시터의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 커패시터의 제조방법은 필드산화막에 의해 한정된 활성영역 내에 게이트전극과 소오스 및 드레인영역을 이루는 제 1 및 제 2 확산영역으로 이루어진 트랜지스터가 형성되고, 상기 제 1 확산영역과 접촉되는 비트라인이 형성되며, 전 표면에 절연층 및 평탄화층이 형성된 반도체기판 상에 상기 제 2 화산영역을 노출시키는 접촉구를 형성하는 공정과, 상기 평탄화층 상에 상기 접촉구를 채워 상기 제 2 확산영역과 접촉되는 도전층을 형성하는 공정과, 상기 도전층 상의 상기 접촉구와 대응하는 부분에 식각방지층을 형성하고 상기 식각방지층의 측면에 측벽을 형성하는 공정과, 상기 식각방지층과 측벽을 마스크로 사용하여 상기 도전층의 노출된 부분을 건식 식각하는 공정과, 상기 식각방지층을 제거하고 상기 측벽을 마스크로 사용하여 상기 도전층의 노출된 부분을 소정 두께가 남도록 건식 식각하는 공정과, 상기 도전층의 식각된 표면을 후처리하여 소정 두께 식각함과 동시에 폴리머를 증착하는 공정과, 상기 도전층 상에 잔류하는 측벽을 제거하는 공정을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제 1 도 내지 제 5 도는 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터의 제조방법을 도시하는 공정도이다.
제 1 도를 참조하면, 반도체기판(11) 상의 필드산화막(13)에 의해 한정된 활성영역 내에 트랜지스터가 형성된다. 상기 트랜지스터는 게이트전극(19)과 소오스 및 드레인영역(15)(17)이 형성된다. 그리고, 드레인영역(17)과 접촉되어 전기적으로 연결되는 비트라인(23)이 형성된다. 또한, 상술한 구조의 전 표면에 절연층(21)이 형성되고, 이 절연층(21) 상에 산화실리콘이 증착되어 평탄화층(25)이 형성된다. 상술한 구조에서 평탄화층(25)과 절연층(21)의 소정 부분을 포토리쏘그래피(photolithography) 방법으로 제거하여 소오스영역(15)을 노출시키는 접촉구(27)를 형성한다.
제 2 도를 참조하면, 평탄화층(25) 상에 접촉구(27)를 채워 소오스 영역(15)과 접촉되는 도전층(29)을 형성한다. 상기에서 제 1 도전층(29)을 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하, CVD라 칭함) 방법으로 두껍게 증착하여 형성한다. 그리고, 도전층(29) 상에 산화실리콘을 CVD 방법으로 증착하고 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝하여 상기 접촉구(27)와 대응하는 부분에 식각방지층(31)을 형성한다.
제 3 도를 참조하면, 식각방지층(31)의 측면에 측벽(33)을 형성한다. 상기 측벽(33)은 도전층(29)과 식각방지층(31) 상에 질화실리콘을 CVD방법으로 증착한 후 에치백(etch back)하므로써 형성된다. 그리고, 식각방지층(31)과 측벽(33)을 마스크로 사용하여 도전층(29)의 노출된 부분을 Cl2/O, Cl2, HBr/Cl2/He-O2또는 HBr/Cl2/O2등의 가스로 평탄화층(25)이 노출되도록 플라즈마 식각하여 제거한다.
제 4 도를 참조하면, 도전층(29) 상의 식각방지층(31)을 제거한다. 상기 식각방지층(31) 제거시 평탄화층(25)을 감광막(도시되지 않음)으로 덮어 식각되지 않도록 한다. 그리고, 측벽(33)을 마스크로 사용하여 도전층(29)의 노출된 부분을 Cl2/O, Cl2, HBr/Cl2/He-O2또는 HBr/Cl2/O2등의 가스를 사용하는 플라즈마 식각 방법으로 소정 두께가 남도록 이방성 식각하여 제거한다. 상기에서, 식각되지 않고 잔류하는 도전층(29)은 크라운 구조를 이루며 커패시터의 스토리지전극이 된다.
제 5 도를 참조하면, 잔류하는 도전층(29)의 식각된 표면을 플라즈마 방법으로 후처리한다. 상기에서 잔류하는 도전층(29)의 표면은 플라즈마에 의해 손상된다. 그러므로, 잔류하는 도전층(29)을 CHF3, CF4또는 O2등의 식각 가스를 사용하는 플라즈마 식각 방법으로 손상된 표면을 얇게 식각하여 제거함과 동시에 이 표면에 CFx 계열의 폴리머가 증착시킨다. 이 때, 플라즈마의 소스(source)로 마이크로파 발생기를 사용하였으며, 사용 전력은 100 ∼ 500 W이고, 식각 가스의 총 유량이 300 ∼ 1000 SCCM이며, 압력은 800 ∼ 1500 mT이다. 그리고, 도전층(29) 상에 잔류하는 측벽(33)을 H3PO4, BOE, HF 또는 NH4OH/H2O2/H2O 등의 용액을 사용하는 습식 식각 방법에 의해 제거한다. 이 때, 도전층(29)은 손상된 표면이 제거되었고 표면에 폴리머가 형성되어 있으므로 식각 용액에 의해 식각되는 것이 방지된다.
본 발명의 다른 실시예로 평탄화층 상에 질화실리콘으로 이루어진 보호막을 더 형성할 수도 있다. 상기 보호막은 도전층 상에 형성된 식각방지층을 제거할 때 감광막을 사용하지 않고도 평탄화층이 식각되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 커패시터의 제조방법은 측벽을 마스크로 사용하여 도전층의 노출된 부분을 플라즈마 식각한 후 이 플라즈마에 의해 도전층을 CHF3, CF4또는 O2등의 식각 가스를 사용하는 플라즈마 식각 방법으로 식각하여 손상된 표면을 얇게 제거함과 동시에 표면에 CFx 계열의 폴리머가 증착시킨다.
따라서, 본 발명은 도전층 상의 잔류하는 측벽을 습식 식각하여 제거할 때 식각 용액에 의해 도전층이 식각되어 붕괴되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.
Claims (9)
- 필드산화막에 의해 한정된 활성영역 내에 게이트전극과 소오스 및 드레인영역을 이루는 제 1 및 제 2 확산영역으로 이루어진 트랜지스터가 형성되고, 상기 제 1 확산영역과 접촉되는 비트라인이 형성되며, 전 표면에 절연층 및 평탄화층이 형성된 반도체기판 상에 상기 제 2 확산영역을 노출시키는 접촉구를 형성하는 공정과,상기 평탄화층 상에 상기 접촉구를 채워 상기 제 2 확산영역과 접촉되는 도전층을 형성하는 공정과,상기 도전층 상의 상기 접촉구와 대응하는 부분에 식각방지층을 형성하고 상기 식각방지층의 측면에 측벽을 형성하는 공정과,상기 식각방지층과 측벽을 마스크로 사용하여 상기 도전층의 노출된 부분을 건식 식각하는 공정과,상기 식각방지층을 제거하고 상기 측벽을 마스크로 사용하여 상기 도전층의 노출된 부분을 소정 두께가 남도록 건식 식각하는 공정과,상기 도전층의 식각된 표면을 후처리하여 소정 두께 식각함과 동시에 폴리머를 증착하는 공정과,상기 도전층 상에 잔류하는 측벽을 제거하는 공정을 포함하는 커패시터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 평탄화층 상에 상기 식각정지층과 식각 선택비가 큰 물질로 보호막을 형성하는 공정을 더 포함하는 커패시터의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 보호막을 질화실리콘으로 형성하는 커패시터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 식각방지층 제거시 상기 평탄화층의 노출된 부분을 감광막으로 덮어 보호하는 커패시터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 도전층의 후처리를 CHF3, CF4또는 O2등의 식각 가스를 사용하는 플라즈마 식각 방법으로 수행하는 커패시터의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 도전층의 후처리시 플라즈마의 소스로 마이크로파 발생기를 사용하는 커패시터의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 도전층의 후처리시 100 ∼ 500W의 전력을 사용하는 커패시터의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 도전층의 후처리시 식각 가스의 총 유량이 300 ∼ 1000 SCCM인 커패시터의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 도전층의 후처리시 압력은 800 ∼ 1500 mT인 커패시터의 제조방법.
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