KR19980048867A - How to form a storage electrode of a capacitor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법을 재시한다. 이는, 반도체 기판 상에 층간 절연층을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 소정 영역이 노출되도록 상기 층간 절연층을 식각하여 콘택 홀을 형성하는 단계; 상기 콘택 홀이 형성된 반도체 기판 전면에 도전 물질을 증착한 후 에치백함으로써 상기 콘택 홀 내에 제 1 도전층을 형성하는 단계; 상기 제 1 도전층이 형성된 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 사진 식각 공정을 이용하여 상기 제 1 도전층을 포함하는 소정 영역이 노출되도록 상기 절연막을 패터닝하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 도전 물질을 증착하여 제 2 도전층을 형성하는 단계; 상기 제 2 도전층중 일부가 남겨지도록 에치백하는 단계; 및 상기 절연막을 제거하는 단계로 이루어진다. 그 결과 제한된 면적내에서 스토리지 전극의 유효 면적이 증가되어 커패시터의 용량이 증가되는 잇점이 있다.The present invention again discloses a method of forming a storage electrode of a capacitor. This includes forming an interlayer insulating layer on a semiconductor substrate; Forming a contact hole by etching the interlayer insulating layer to expose a predetermined region of the semiconductor substrate; Forming a first conductive layer in the contact hole by depositing a conductive material on the entire surface of the semiconductor substrate on which the contact hole is formed and then etching back; Forming an insulating film on the semiconductor substrate on which the first conductive layer is formed; Patterning the insulating film to expose a predetermined region including the first conductive layer using a photolithography process; Depositing a conductive material on the semiconductor substrate to form a second conductive layer; Etching back so that some of the second conductive layer remains; And removing the insulating film. As a result, the effective area of the storage electrode is increased within the limited area, thereby increasing the capacity of the capacitor.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 스토리지 전극의 유효 면적을 증가시키기위한 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a storage electrode of a capacitor for increasing the effective area of the storage electrode.
반도체 제조기술의 발달과 응용분야의 확장에 따라 대용량의 메모리 소자의 개발이 진척되고 있다With the development of semiconductor manufacturing technology and the expansion of application fields, development of large-capacity memory devices is progressing.
따라서, 회로의 고집적화에 따라 단위 메모리 셀의 면적은 감소하지만 셀 커패시턴스는 특정한 값 이상을 가져야 한다.Therefore, the area of the unit memory cell decreases with the higher integration of the circuit, but the cell capacitance must have a specific value or more.
특히, 정보의 저장 수단인 커패시터와 이에 신호전달을 제어가능하게 하는 수단인 스위칭 트랜지스터로 구성된 DRAM(dynamic random access memory)장치에 있어서, 단위 메모리 셀의 면적 감소에 따른 셀 커패시턴스의 감소는 메모리 셀의 독출 능력을 저하시키고 소프트 에러율을 증가시키므로 반도체 메모리 장치의 고집적화를 위해서는 반드시 특정값 이상의 셀 커패시턴스의 확보가 있어야 한다.Particularly, in a DRAM (dynamic random access memory) device including a capacitor as a means for storing information and a switching transistor as a means for controlling signal transmission, a decrease in cell capacitance caused by a decrease in the area of a unit memory cell is achieved. Since the readability is lowered and the soft error rate is increased, a cell capacitance of a specific value or more must be secured for high integration of the semiconductor memory device.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 의한 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a storage electrode of a capacitor according to the prior art.
참조 번호 1은 반도체 기판을, 3은 층간 절연층을, 5는 제 1 절연막을, 7·7a는 제 2 절연막을, 8·10은 콘택 홀을, 9는 스페이서를, 11은 도전층을, 11a는 스토리지 전극을, 13·13a는 감광막 패턴을 각각 나타낸다.Reference numeral 1 is a semiconductor substrate, 3 is an interlayer insulating layer, 5 is a first insulating film, 7 · 7a is a second insulating film, 8 · 10 is a contact hole, 9 is a spacer, 11 is a conductive layer, 11a represents a storage electrode and 13 占 a represents a photosensitive film pattern, respectively.
도 1a를 참조하면, 트랜지스터(도시하지 않음)가 형성된 반도체 기판(1)상에 층간 절연층(후속 공정에서 3으로 패터닝됨)을 형성하는 공정, 상기 층간 절연층 상에 제 1 절연막(후속 공정에서 5으로 패터닝됨)과 제 2 절연막(후속 공정에서 7으로 패터닝됨)을 차례로 증착하는 공정, 상기 트랜지스터의 소오스 영역이 노출되도록 상기 제 2 절연막/제 1 절연막/층간 절연층을 식각하여 콘택 홀(8)과 제 2 절연막(7)/제 1 절연막(5)/층간 절연층(3)을 형성하는 공정 그리고 상기 콘택 홀(8)이 형성된 반도체 기판(1) 상에 절연 물질을 증착한 후 식각하여 상기 콘택 홀(8) 측벽에 스페이서(9)를 형성하는 공정을 차례로 진행한다.Referring to FIG. 1A, a step of forming an interlayer insulating layer (patterned as 3 in a subsequent step) on a semiconductor substrate 1 on which a transistor (not shown) is formed, and a first insulating film (following step) on the interlayer insulating layer Patterned to 5 at < RTI ID = 0.0 > and then < / RTI > a second insulating film (patterned to 7 at a subsequent process), followed by etching the second insulating film / first insulating film / interlayer insulating layer so as to expose the source region of the transistor. (8) and the second insulating film (7) / the first insulating film (5) / the interlayer insulating layer (3) and the step of depositing an insulating material on the semiconductor substrate (1) formed with the contact hole (8) Etching is performed to sequentially form a spacer 9 on the sidewall of the contact hole 8.
상기 제 1 절연막(5)과 스페이서(9)는 SiON을 사용하여 형성한다.The first insulating film 5 and the spacer 9 are formed using SiON.
상기 제 2 절연막(7)은 고온산화막(HTO;High Temperature Oxide)을 사용하여 형성한다.The second insulating layer 7 is formed using high temperature oxide (HTO).
도 1b를 참조하면, 상기 콘택 홀(10)을 충분히 채울 수 있게 상기 결과물 전면에 도전 물질을 증착하여 도전층(11)을 형성하는 공정, 상기 도전층(11) 상에 감광막(후속 공정에서 13으로 패터닝됨)을 증착하는 공정 그리고 스토리지 전극이 형성될 부분이 노출되도록 상기 감광막을 식각하여 감광막 패턴(13)을 형성하는 공정을 차례로 진행한다.Referring to FIG. 1B, a process of forming a conductive layer 11 by depositing a conductive material on the entire surface of the resultant material to sufficiently fill the contact hole 10 and a photoresist film on the conductive layer 11 (13 in a subsequent process) The photoresist is etched to form a photoresist pattern 13 so that the portion where the storage electrode is to be formed is exposed.
도 1c를 참조하면, 상기 감광막 패턴(13)을 마스크로하여 상기 도전층(11)을 식각하여 스토리지 전극(11a)을 형성한다.Referring to FIG. 1C, the conductive layer 11 is etched using the photoresist pattern 13 as a mask to form a storage electrode 11a.
이때 상기 식각 공정은, 먼저 건식 식각 공정을 진행함으로써 폴리머(Polymer)를 발생시켜 슬로프(slope) 모양의 스토리지 전극(11a)을 형성한 후 습식 식각 공정을 진행함으로써 상기 스토리지 전극(11a) 하부에 언더컷(undercut)된 제 2 절연막(7a)을 형성한다.At this time, in the etching process, a dry etching process is performed first to generate a polymer to form a slope-type storage electrode 11a, and then a wet etching process is performed to undercut the lower portion of the storage electrode 11a. An undercut second insulating film 7a is formed.
도 1d를 참조하면, 상기 감광막 패턴(13)을 제거함으로써 커패시터의 스토리지 전극을 완성한다.Referring to FIG. 1D, the storage electrode of the capacitor is completed by removing the photoresist pattern 13.
상기와 같은 스토리지 전극 형성 방법에 의하면 단위 메모리 셀의 면적이 감소되면 스토리지 전극이 면적도 감소되어 커패시터의 용량이 감소된다. 따라서 커패시터의 용량을 증가시키기위해 스토리지 전극의 높이를 크게하면 셀 어레이부와 주변회로부간의 단차가 커지고, 폴리머를 과도하게 이용하는 식각 공정을 진행하면 스토리지 전극들 사이에 브릿지(bridge)를 유발시키는 문제점이 있다.According to the storage electrode forming method as described above, if the area of the unit memory cell is reduced, the area of the storage electrode is also reduced, thereby reducing the capacitance of the capacitor. Therefore, increasing the height of the storage electrode in order to increase the capacity of the capacitor increases the step between the cell array portion and the peripheral circuit portion, and when the etching process using the polymer excessively causes a bridge between the storage electrodes. have.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스토리지 전극의 유효 면적을 증가시키기위한 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a method for forming a storage electrode of a capacitor for increasing the effective area of the storage electrode.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 의한 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a storage electrode of a capacitor according to the prior art.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 의한 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of forming a storage electrode of a capacitor according to the present invention.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명은, 반도체 기판 상에 층간 절연층을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 소정 영역이 노출되도록 상기 층간 절연층을 식각하여 콘택 홀을 형성하는 단계; 상기 콘택 홀이 형성된 반도체 기판 전면에 도전 물질을 증착한 후 에치백함으로써 상기 콘택 홀 내에 제 1 도전층을 형성하는 단계; 상기 제 1 도전층이 형성된 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 사진 식각 공정을 이용하여 상기 제 1 도전층을 포함하는 소정 영역이 노출되도록 상기 절연막을 패터닝하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 도전 물질을 증착하여 제 2 도전층을 형성하는 단계; 상기 제 2 도전층중 일부가 남겨지도록 에치백하는 단계; 및 상기 절연막을 제거하는 단계를 구비하는 것을 특징으로하는 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법을 제공한다.The present invention to achieve the above object, forming an interlayer insulating layer on a semiconductor substrate; Forming a contact hole by etching the interlayer insulating layer to expose a predetermined region of the semiconductor substrate; Forming a first conductive layer in the contact hole by depositing a conductive material on the entire surface of the semiconductor substrate on which the contact hole is formed and then etching back; Forming an insulating film on the semiconductor substrate on which the first conductive layer is formed; Patterning the insulating film to expose a predetermined region including the first conductive layer using a photolithography process; Depositing a conductive material on the semiconductor substrate to form a second conductive layer; Etching back so that some of the second conductive layer remains; And removing the insulating layer.
상기 절연막은 BPSG(Boron-Phosphorus Silicate Glass), PSG(Phosphorus Silicate Glass) 및 고온산화막(HTO;High Temperature Oxide) 중 어느 하나를 사용하여 형성하는거나 산화막을 플라즈마 화학기상 증착(PE-CVD;Plasma Enhenced Chemical Vapor Deposition)하여 형성하는 것이 바람직하다.The insulating layer may be formed using any one of BPSG (Boron-Phosphorus Silicate Glass), PSG (Phosphorus Silicate Glass), and High Temperature Oxide (HTO), or an oxide film may be formed by plasma chemical vapor deposition (PE-CVD; Plasma Enhenced). Chemical Vapor Deposition) is preferable.
상기 절연막은 형성하고자 하는 스토리지 전극의 높이를 고려하여 6000∼10000Å 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The insulating film is preferably formed to a thickness of 6000 to 10000 kPa in consideration of the height of the storage electrode to be formed.
상기 제 2 도전층은 후속되는 에치백 공정시 상기 제 1 도전층 상에 남겨지는 두께를 고려하여 6000∼10000Å 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The second conductive layer is preferably formed to a thickness of 6000 to 10000 kPa in consideration of the thickness remaining on the first conductive layer during the subsequent etch back process.
따라서 본 발명에 의한 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법은, 제한된 면적내에서 스토리지 전극의 유효 면적이 증가되어 커패시터의 용량이 증가되는 잇점이 있다.Therefore, the method of forming a storage electrode of a capacitor according to the present invention has the advantage that the effective area of the storage electrode is increased within a limited area, thereby increasing the capacity of the capacitor.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 의한 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of forming a storage electrode of a capacitor according to the present invention.
참조 번호 21은 반도체 기판을, 23은 층간 절연층을, 25는 제 1 절연막을, 26은 콘택 홀을, 27은 스페이서를, 29는 제 1 도전층을, 31·31a는 제 2 절연막을, 33은 감광막 패턴을, 35·35a는 제 2 도전층을, 36은 스토리지 전극을 각각 나타낸다.Reference numeral 21 is a semiconductor substrate, 23 is an interlayer insulating layer, 25 is a first insulating film, 26 is a contact hole, 27 is a spacer, 29 is a first conductive layer, 31.31a is a second insulating film, 33 represents a photosensitive film pattern, 35 占 a represents a second conductive layer, and 36 represents a storage electrode.
도 2a를 참조하면, 트랜지스터(도시하지 않음)가 형성된 반도체 기판(21)상에 층간 절연층(후속 공정에서 23으로 패터닝됨)을 형성하는 공정, 상기 층간 절연층 상에 제 1 절연막(후속 공정에서 25로 패터닝됨)을 형성하는 공정, 상기 트랜지스터의 소오스 영역이 노출되도록 상기 제 2 절연막/층간 절연층을 패터닝하여 콘택 홀(26)과 제 2 절연막(25)/층간 절연층(23)을 형성하는 공정, 상기 콘택 홀(26)이 형성된 반도체 기판(21) 상에 절연 물질을 증착한 후 식각하여 상기 콘택 홀(26) 측벽에 스페이서(27)를 형성하는 공정 그리고 상기 콘택 홀(26)을 충분히 채울 수 있게 상기 결과물 전면에 도전 물질을 증착한 후 상기 제 2 절연막(25이 드러날 때까지 에치백함으로써 상기 콘택 홀(26) 내에 제 1 도전층(29)을 형성하는 공정을 차례로 진행한다.Referring to FIG. 2A, a step of forming an interlayer insulating layer (patterned as 23 in a subsequent step) on a semiconductor substrate 21 on which a transistor (not shown) is formed, and a first insulating film (following step) on the interlayer insulating layer Patterning the second insulating film / interlayer insulating layer to expose the source region of the transistor, thereby forming the contact hole 26 and the second insulating film 25 / interlayer insulating layer 23. Forming a spacer 27 on the sidewalls of the contact hole 26 by depositing an insulating material on the semiconductor substrate 21 on which the contact hole 26 is formed and then etching the same. After the conductive material is deposited on the entire surface of the resultant to sufficiently fill the etch, the first conductive layer 29 is formed in the contact hole 26 by etching back until the second insulating layer 25 is exposed. .
상기 제 1 절연막(25)과 스페이서(29)는 SiON을 사용하여 형성하고, 상기 제 1 도전층(29)은 불순물이 도핑된 다결정 실리콘을 사용하여 형성한다.The first insulating layer 25 and the spacer 29 are formed using SiON, and the first conductive layer 29 is formed using polycrystalline silicon doped with impurities.
도 2b를 참조하면, 상기 콘택 홀(26)이 형성된 반도체 기판(21) 상에 제 2 절연막(31)을 형성하는 공정, 상기 제 2 절연막(31) 상에 감광막(후속 공정에서 33으로 패터닝됨)을 증착하는 공정 그리고 스토리지 전극이 형성될 부분이 노출되도록 상기 감광막을 식각하여 감광막 패턴(33)을 형성하는 공정을 차례로 진행한다.Referring to FIG. 2B, a process of forming a second insulating film 31 on the semiconductor substrate 21 on which the contact hole 26 is formed, and a photosensitive film on the second insulating film 31 (patterned as 33 in a subsequent process) ), And then forming the photoresist pattern 33 by etching the photoresist so that the portion where the storage electrode is to be formed is exposed.
상기 제 2 절연막(31)은 절연 물질, 예컨대 BPSG(Boron-Phosphorus Silicate Glass), PSG(Phosphorus Silicate Glass) 및 고온산화막(HTO;High Temperature Oxide) 중 어느 하나를 사용하여 형성하거나 산화막을 플라즈마 화학기상 증착(PE-CVD;Plasma Enhenced Chemical Vapor Deposition)하여 형성한다. 이때 그 두께는 형성하고자 하는 스토리지 전극의 높이, 즉 6000∼10000Å으로 한다.The second insulating layer 31 is formed using an insulating material, for example, any one of BPSG (Boron-Phosphorus Silicate Glass), PSG (Phosphorus Silicate Glass), and High Temperature Oxide (HTO), or the oxide film is formed using a plasma chemical vapor phase. It is formed by deposition (PE-CVD; Plasma Enhenced Chemical Vapor Deposition). At this time, the thickness is the height of the storage electrode to be formed, that is, 6000 to 10000 kPa.
도 2c를 참조하면, 상기 감광막 패턴(33)을 마스크로하여 상기 제 2 절연막(31)을식각하여 제 2 절연막(31a)을 형성하는 공정, 상기 감광막 패턴(33)을 제거하는 공정 그리고 상기 반도체 기판(21) 전면에 도전 물질을 증착하여 제 2 도전층(35)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, a process of forming the second insulating film 31a by etching the second insulating film 31 using the photosensitive film pattern 33 as a mask, removing the photosensitive film pattern 33, and the semiconductor A conductive material is deposited on the entire surface of the substrate 21 to form the second conductive layer 35.
상기 제 2 도전층(35)은 후속되는 에치백 공정시 상기 제 1 도전층(29) 상에 남겨지는 두께를 고려하여 6000∼10000Å으로 한다.The second conductive layer 35 is 6000 to 10000 kPa in consideration of the thickness remaining on the first conductive layer 29 during the subsequent etch back process.
도 2d를 참조하면, 상기 제 2 도전층(35)의 일부가 상기 제 1 절연막(25) 상부와 상기 제 2 절연막(31a) 측벽에 남겨지도록 에치백함으로써 제 2 도전층(35a)을 형성한다.Referring to FIG. 2D, the second conductive layer 35a is formed by etching back a portion of the second conductive layer 35 to remain on the first insulating film 25 and the sidewall of the second insulating film 31a. .
이때 식각율과 식각 가스를 조절함으로써 상기 제 2 도전층(35a)의 두께를 조절할 수 있다.In this case, the thickness of the second conductive layer 35a may be adjusted by adjusting the etching rate and the etching gas.
도 2e를 참조하면, 상기 제 2 절연막(31a)을 제거함으로써 상기 제 2 도전층(35a)와 제 1 도전층(29)으로 이루어진 스토리지 전극(36a)을 완성한다.Referring to FIG. 2E, the storage electrode 36a including the second conductive layer 35a and the first conductive layer 29 is completed by removing the second insulating layer 31a.
상기 제 2 절연막(31a)의 제거 공정은 다결정 실리콘과 절연 물질의 식각 선택비를 이용하여 건식 식각 방법으로 진행한다.The removal process of the second insulating layer 31a is performed by a dry etching method using an etching selectivity of polycrystalline silicon and an insulating material.
그 결과 종래에 비해 실선으로 표시한 부분 만큼 유효 면적이 증가됨을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the effective area is increased by the portion indicated by the solid line as compared with the related art.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to this, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.
이상, 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 커패시터의 스토리지 전극 형성 방법은, 제한된 면적내에서 스토리지 전극의 유효 면적이 증가되어 커패시터의 용량이 증가되는 잇점이 있다.As described above, the method of forming the storage electrode of the capacitor according to the present invention has the advantage that the effective area of the storage electrode is increased within the limited area, thereby increasing the capacity of the capacitor.
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KR1019960067515A KR19980048867A (en) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | How to form a storage electrode of a capacitor |
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