KR19980046010A - Capacitor Formation Method for DRAM Device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디램용량을 증대시킬 수 있는 디램 소자의 캐패시터 형성방법이 개시된다. 개시된 본 발명은, 트랜지스터가 구비된 반도체 기판 상부에 절연막을 형성하는 단계; 트랜지스터의 접합 영역중 하나가 노출되도록 콘택홀을 형성하는 단계; 표면에 굴곡을 갖는 스토리지 노드 전극을 형성하는 단계; 스토리지 노드 전극 및 절연막 상부에 유전막을 형성하는 단계; 유전막 상부에 플레이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a method of forming a capacitor of a DRAM device capable of increasing DRAM capacity. The disclosed invention comprises the steps of forming an insulating film on top of a semiconductor substrate provided with a transistor; Forming a contact hole to expose one of the junction regions of the transistor; Forming a storage node electrode having a curvature on the surface; Forming a dielectric layer on the storage node electrode and the insulating layer; And forming a plate electrode over the dielectric layer.

Description

다램 소자의 캐패시터 형성방법Capacitor Formation Method

본 발명은 디램 소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 디램의 용량을 증대시키기 위한 디램의 캐패시터 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a capacitor of a DRAM device, and more particularly to a method of forming a capacitor of the DRAM for increasing the capacity of the DRAM.

일반적으로, 디램 소자는 행렬의 형태로 조직되어 있으며, 데이터를 메모리 하거나 재생하기 위해 행과 열을 따라서 호출하게 된다. 특히, 조밀한 메모리 소자는 1개의 캐패시터와 1개의 트랜지스터를 구비하고 있으며, 트랜지스터는 캐패시터에 전송하거나 호출하기 위한 스위치로서 작용한다. 여기서 MOS(metal oxide semiconductor) 캐패시터를 이용하면 전하가 일정 시간내에 방전되기 때문에 정보를 주기적으로 재충전(refresh)시켜야 할 필요가 있다. 이러한 재충전을 위한 부가적인 회로가 필요는 하지만, 상기 디램은 면적이 단일 칩에 수 백만개 이상의 기억셀을 내장할 수 있을 정도로 작고, 전력소비가 적기 때문에 현재의 고집적 회로에서 매우 각광받는 소자이다. 이러한 구성 디램은 용량을 증대시키기 위하여 공지된 바와 같이 디램에 포함된 캐패시터의 표면적을 증대시켜야 한다.(Capacitance = ε A/d, ε: 유전상수, A: 전극의 표면적 d: 전극간 거리).In general, DRAM devices are organized in a matrix form and are called along rows and columns to memory or play data. In particular, a compact memory element has one capacitor and one transistor, which acts as a switch to transfer or call the capacitor. In this case, when the metal oxide semiconductor (MOS) capacitor is used, the information needs to be periodically refreshed because the charge is discharged within a predetermined time. Although additional circuitry is required for this recharging, the DRAM is small enough to have millions of memory cells in a single chip and has low power consumption, making it a very popular device in current integrated circuits. This configuration DRAM must increase the surface area of the capacitor included in the DRAM as is known in order to increase its capacity (Capacitance = ε A / d, ε: dielectric constant, A: surface area of the electrode d: distance between electrodes).

대용량을 확보하기 위한 종래의 디램의 캐패시터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(도시되지 않음)가 형성된 반도체 기판 상부에 트랜지스터와 이후에 형성될 캐패시터간을 전기적으로 분리하기 위하여, 절연막(3)이 형성된 다음, 절연막 하부의 트랜지스터의 소오스 영역(2)이 노출되도록 절연막이 소정 부분 식각된다.As shown in FIG. 1, a capacitor of a conventional DRAM for securing a large capacity includes an insulating film 3 to electrically isolate a transistor between a transistor and a capacitor to be formed later on a semiconductor substrate on which a transistor (not shown) is formed. ) Is formed, and then the insulating film is partially etched to expose the source region 2 of the transistor under the insulating film.

그런다음, 결과물 상부에 스토리지 노드 전극용 폴리실리콘막은 소오스 전극과 콘택될 정도의 두께로 증착하고, 소정 부분 패터닝하여 스토리지 노드 전극(4)이 형성된다. 그리고나서, 유전체막(5) 예를들어, ONO(oxide-nitride-oxde)와 같은 유전율이 높은 막을 스토리지 노드 전극(4) 및 절연막(3) 상부에 얇은 두께로 증착한다음, 유전체막(5) 상부에 플레이트 전극(6)을 형성하여, 캐패시터(7)가 형성된다.Then, a polysilicon film for storage node electrodes is deposited on the resultant to a thickness such that it is in contact with the source electrode, and a predetermined portion is patterned to form the storage node electrode 4. Then, a dielectric film 5, for example, a high dielectric constant film such as oxide-nitride-oxde (ONO) is deposited on the storage node electrode 4 and the insulating film 3 in a thin thickness, and then the dielectric film 5 The plate electrode 6 is formed on the upper side of the circuit board, so that the capacitor 7 is formed.

그러나, 상기와 같은 종래의 방법의 디램 캐패시터는 대용량을 요구하는 현재의 16M 또는 64M 디램 소장에는 적용하기 어려운 문제점이 존재하였다.However, the DRAM capacitor of the conventional method as described above has a problem that is difficult to apply to the current 16M or 64M DRAM collection that requires a large capacity.

더우기, 디램 소자를 형성한 후, 이후의 패키지 공정 중에 포함된 중금속(UTh등)으로부터 방사된 α입자에 의하여 반도체 기판내에 약 200fC의 전하가 발생되고, 이것은 곧 잡음으로 되므로, 고신뢰 동작하는 디램을 형성하기 위하여는 200fC 이상의 전하 저장 용량을 확보하는 것은 필연적이다.Furthermore, after the DRAM element is formed, about 200 fC of charge is generated in the semiconductor substrate by α particles radiated from heavy metals (UTh, etc.) included in the subsequent packaging process, which is a noise, and thus a highly reliable DRAM In order to form, it is necessary to secure a charge storage capacity of 200 fC or more.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, α입자의 산란에도 캐패시터 용량을 보전하고, 미세한 셀 내에 대용량을 확보할 수 있는 디램소자의 캐패시터 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a capacitor of a DRAM device capable of conserving a capacitor capacity even in the scattering of α particles and ensuring a large capacity in a fine cell.

도 1은 종래의 디램 소자의 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 디램 소자의 캐패시터의 단면도.1 is a cross-sectional view of a capacitor of a DRAM element for explaining a method of forming a capacitor of a conventional DRAM element.

도 2A 및 2B는 본 발명의 일실시예에 따른 디램 소자의 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 공정 순서별 단면도.2A and 2B are cross-sectional views of a process sequence for explaining a method of forming a capacitor of a DRAM device according to an embodiment of the present invention.

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

11: 반도체 기판12: 소오스 영역11: semiconductor substrate 12: source region

13: 절연막14-1: 제1폴리실리콘막13: insulating film 14-1: first polysilicon film

14-2: 제2폴리실리콘막15: 스토리지 노드 전극14-2: second polysilicon film 15: storage node electrode

16: 유전체막17: 플레이트 전극16: dielectric film 17: plate electrode

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 트랜지스터가 구비된 반도체 기판 상부에 절연막을 형성하는 단계; 트랜지스터의 접합 영역중 하나가 노출되도록 콘택홀을 형성하는 단계; 표면에 굴곡을 갖는 스토리지 노드 전극을 형성하는 단계; 스토리지 노드 전극 및 절연막 상부에 유전막을 형성하는 단계; 유전막 상부에 플레이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention comprises the steps of forming an insulating film on the semiconductor substrate with a transistor; Forming a contact hole to expose one of the junction regions of the transistor; Forming a storage node electrode having a curvature on the surface; Forming a dielectric layer on the storage node electrode and the insulating layer; And forming a plate electrode over the dielectric layer.

본 발명에 의하면, 디램소자의 캐패시터 형성공정시, 스토리지 노드 전극의 표면적을 증대시키기 위하여, 전극 표면을 굴곡을 갖도록 처리하여, 스토리지 노드 전극의 표면적이 증대되어, 디램 소자의 용량이 확보된다.According to the present invention, in order to increase the surface area of the storage node electrode during the capacitor formation step of the DRAM element, the surface of the storage node electrode is increased by increasing the surface area of the storage node electrode to secure the capacity of the DRAM element.

[실시예]EXAMPLE

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도면 도 2A 및 2B는 본 발명의 일실시예에 따른 디램 소자의 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 공정 순서별 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views of a process sequence for explaining a method of forming a capacitor of a DRAM device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2A에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(도시되지 않음)가 구비된 반도체 기판(11) 상부에 절연막(13)을 증착된다. 이 절연막(13)은 하부의 트랜지스터와 이후에 형성되어질 캐패시터간을 절연시키는 역할을 한다. 절연막(13)은 트랜지스터의 접합 영역중 어느 하나 예를들어, 소오스 영역(12)이 노출되도록 소정 부분 식각되어, 콘택홀(도시되지 않음)이 형성된다. 이어서, 콘택홀내의 소오스 영역(12)과 콘택되도록 스토리지 노드 전극용 제1폴리실리콘막(14-1)이 증착된다. 이때, 제1폴리실리콘막(14)은 공지된 바와 같이 596 내지 670℃ 내에서 증착된다. 이어서, 진공의 단절없이, 증착 온도를 690 내지 710℃ 정도로 상승시킨 다음, 스토리지 노드 전극용 제2폴리실리콘막(14-2)이 증착된다. 이때, 제2폴리실리콘막(14-2)은 제1폴리실리콘막(14-1)보다 비교적 얇게 형성되고, 상승된 온도하에서 증착되므로, 그레인이 컬럼나(columna) 형태를 갖게 되어, 제2폴리실리콘막(14-2)의 표면은 굴곡을 지니게 된다.First, as shown in FIG. 2A, an insulating film 13 is deposited on the semiconductor substrate 11 provided with a transistor (not shown). The insulating film 13 serves to insulate the transistor between the lower transistor and the capacitor to be formed later. The insulating layer 13 is partially etched to expose one of the junction regions of the transistor, for example, the source region 12, so that a contact hole (not shown) is formed. Subsequently, the first polysilicon film 14-1 for the storage node electrode is deposited to contact the source region 12 in the contact hole. At this time, the first polysilicon film 14 is deposited within 596 to 670 ° C as is known. Then, without breaking the vacuum, the deposition temperature is raised to about 690 to 710 ° C., and then the second polysilicon film 14-2 for the storage node electrode is deposited. At this time, since the second polysilicon film 14-2 is formed relatively thinner than the first polysilicon film 14-1 and is deposited at an elevated temperature, the grains have a columnar shape, and thus the second polysilicon film 14-2 is formed. The surface of the polysilicon film 14-2 is curved.

그후, 도 2B에 도시된 바와 같이, 스토리지 노드용 제1폴리실리콘막(14-1)과 제2폴리실리콘막(14-2)은 소정 크기로 패터닝되어, 스토리지 노드 전극(15)이 형성된다. 이어서, 결과물 상부에는 ONO막과 같은 유전율이 높은 유전막(16)이 고르게 증착되고, 유전막(16) 상부에는 플레이트 전극(17)이 형성되어, 디램 소자의 캐패시터가 형성된다.Thereafter, as shown in FIG. 2B, the first polysilicon film 14-1 and the second polysilicon film 14-2 for the storage node are patterned to a predetermined size to form the storage node electrode 15. . Subsequently, a dielectric constant 16 having a high dielectric constant, such as an ONO film, is evenly deposited on the resultant, and a plate electrode 17 is formed on the dielectric film 16 to form a capacitor of the DRAM device.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 디램소자의 캐패시터 형성공정시, 스토리지 노드 전극의 표면적을 증대시키기 위하여, 전극표면을 굴곡을 갖도록 처리하여, 스토리지 노드 전극의 표면적이 증대되어, 디램 소자의 용량이 확보된다.As described in detail above, according to the present invention, in order to increase the surface area of the storage node electrode during the capacitor formation process of the DRAM device, the surface of the storage node electrode is increased by treating the electrode surface to have a bend, thereby increasing the surface area of the DRAM device. The capacity of is secured.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.

Claims (5)

트랜지스터가 구비된 반도체 기판 상부에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the semiconductor substrate including the transistor; 상기 트랜지스터의 접합 영역중 하나가 노출되도록 콘택홀을 형성하는 단계;Forming a contact hole to expose one of the junction regions of the transistor; 상기 표면에 굴곡을 갖는 스토리지 노드 전극을 형성하는 단계;Forming a storage node electrode having a curvature on the surface; 상기 스토리지 노드 전극 및 절연막 상부에 유전막을 형성하는 단계;Forming a dielectric layer on the storage node electrode and the insulating layer; 상기 유전막 상부에 플레이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디램 소자의 캐패시터 형성방법.And forming a plate electrode on the dielectric layer. 제1항에 있어서, 상기 스토리지 노드 전극을 형성하는 단계는, 상기 접합 영역과 콘택되도록 제1폴리실리콘막을 형성하는 단계; 상기 제1폴리실리콘막 상부에 표면 굴곡을 갖는 제2폴리실리콘막을 형성하는단계; 상기 제1폴리실리콘막 및 제2폴리실리콘막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디램 소자의 캐패시터 형성방법.The method of claim 1, wherein forming the storage node electrode comprises: forming a first polysilicon layer to be in contact with the junction region; Forming a second polysilicon film having a surface curvature on the first polysilicon film; Patterning the first polysilicon film and the second polysilicon film; and forming a capacitor of a DRAM device. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1폴리실리콘막 595 내지 670℃의 온도에서 증착하는 것을 특징으로 하는 디램 소자의 캐패시터 형성방법.3. The method of claim 1, wherein the first polysilicon film is deposited at a temperature of 595 to 670 ° C. 4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면 굴곡을 갖는 제2폴리실리콘막은, 690 내지 710℃ 온도 범위에서, 컬럼나 그레인을 갖도록 증착하는 것을 특징으로 하는 디램 소자의 캐패시터 형성방법.3. The method of claim 1, wherein the second polysilicon film having surface curvature is deposited to have a column or grain at a temperature range of 690 to 710 ° C. 4. 제1항에서 상기 유전막은 ONO막인 것을 특징으로 하는 디램 소자의 캐패시터 형성방법.The method of claim 1, wherein the dielectric film is an ONO film.
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