KR19990055805A - Capacitor Formation Method of Semiconductor Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것으로, 셀부와 주변회로부의 경계부에서 단차로 인한 특성 저하를 방지하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법에 있어서, 반도체기판 상부에 하부절연층을 형성하고 상기 하부절연층 하부에 형성되는 비트라인 상측 하부절연층을 일정부분 식각하여 홈을 형성한 다음, 상기 홈의 측벽에 희생절연막 스페이서를 형성하고 상기 홈의 저부를 식각하여 상기 반도체기판을 노출시키는 저장전극 콘택홀을 형성한 다음, 상기 저장전극 콘택홀을 매립하는 저장전극용 도전체를 전체표면상부에 형성하고 상기 도전체를 평탄화식각하되, 상기 과도식각을 수반하여 상기 희생절연막 스페이서를 노출시킨 다음, 상기 희생절연막 스페이서를 제거하고 후속공정으로 전체표면상부에 유전체막과 평탄화된 플레이트전극을 형성함으로써 후속공정을 용이하게 실시할 수 있으며 고집적화에 충분한 정전용량을 확보할 수 있는 기술이다.The present invention relates to a method of forming a capacitor of a semiconductor device, the method of forming a capacitor of a semiconductor device that prevents deterioration of characteristics due to a step at the boundary between the cell portion and the peripheral circuit portion, the lower insulating layer is formed on the semiconductor substrate and the lower insulation A storage electrode contact hole is formed by etching a portion of an upper lower insulating layer formed under the bit line to form a groove, and then forming a sacrificial insulating spacer on the sidewall of the groove and etching the bottom of the groove to expose the semiconductor substrate. And forming a storage electrode conductor filling the storage electrode contact hole on the entire surface and flattening the conductor, exposing the sacrificial insulating spacer to accompany the transient etching. The insulating film spacer is removed, and the dielectric film and the flattened plate are formed on the entire surface by a subsequent process. By forming the electrode, the subsequent process can be easily performed, and the technology can secure a sufficient capacitance for high integration.
Description
본 발명은 반도체소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것으로, 특히 실린더형 캐패시터의 형성으로 인하여 금속배선 형성공정시 유발되는 문제점을 해결하기 위하여 역사리꼴 구조의 캐패시터를 형성함으로써 후속공정인 금속배선 형성공정을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a capacitor of a semiconductor device, and in particular, to form a capacitor having an inverted-shaped structure in order to solve the problem caused during the metal wiring forming process due to the formation of a cylindrical capacitor, the metal wiring forming process is easy. It relates to a technique that can be implemented.
반도체소자가 고집적화되어 셀 크기가 감소됨에따라 저장전극의 표면적에 비례하는 정전용량을 충분히 확보하기가 어려워지고 있다.As semiconductor devices are highly integrated and cell size is reduced, it is difficult to secure a capacitance that is proportional to the surface area of the storage electrode.
특히, 단위셀이 하나의 모스 트랜지스터와 캐패시터로 구성되는 디램 소자는 칩에서 많은 면적을 차지하는 캐패시터의 정전용량을 크게하면서, 면적을 줄이는 것이 디램 소자의 고집적화에 중요한 요인이 된다.In particular, in a DRAM device having a unit cell composed of one MOS transistor and a capacitor, it is important to reduce the area while increasing the capacitance of a capacitor that occupies a large area on a chip, which is an important factor for high integration of the DRAM device.
그래서, ( εo × εr × A ) / T ( 단, 상기 εo 는 진공유전율, 상기 εr 은 유전막의 유전율, 상기 A 는 캐패시터의 면적 그리고 상기 T 는 유전막의 두께 ) 로 표시되는 캐패시터의 정전용량 C 를 증가시키기 위하여, 유전상수가 높은 물질을 유전체막으로 사용하거나, 유전체막을 얇게 형성하거나 또는 저장전극의 표면적을 증가시키는 등의 방법을 사용하였다.Thus, εo × εr × A) / T (where, εo is the vacuum dielectric constant, εr is the dielectric constant of the dielectric film, A is the area of the capacitor and T is the thickness of the dielectric film) of the capacitor C In order to increase, a method of using a material having a high dielectric constant as a dielectric film, forming a thin dielectric film, or increasing the surface area of a storage electrode has been used.
그러나, 이러한 방법들은 모두 각각의 단점을 가지고 있다.However, these methods all have their drawbacks.
도시되진 않았으나 종래기술에 따른 반도체소자의 실린더형 저장전극 형성방법을 설명하면 다음과 같다.Although not shown, a method of forming a cylindrical storage electrode of a semiconductor device according to the related art is as follows.
먼저, 반도체기판 상부에 하부절연층을 형성한다. 이때, 상기 하부절연층은 소자분리절연막, 게이트산화막, 게이트전극(도시안됨) 또는 비트라인(도시안됨)이 형성하고, 비.피.에스.지. ( BPSG : Boro Phospho Silicate Glass, 이하에서 BPSG 라 함 ) 와 같이 플로우가 잘되는 절연물질로 형성한다. 그 다음에, 콘택마스크(도시안됨)를 이용한 식각공정으로 상기 반도체기판의 예정된 부분, 즉 불순물 확산영역을 노출시키는 콘택홀을 형성한다.First, a lower insulating layer is formed on the semiconductor substrate. In this case, the lower insulating layer is formed of a device isolation insulating film, a gate oxide film, a gate electrode (not shown) or a bit line (not shown), and the B.P.G. (BPSG: Boro Phospho Silicate Glass, hereinafter BPSG) Next, an etching process using a contact mask (not shown) forms a contact hole exposing a predetermined portion of the semiconductor substrate, that is, an impurity diffusion region.
그리고, 상기 콘택홀을 통하여 상기 반도체기판의 예정된 부분에 접속되는 제1다결정실리콘막을 소정두께 형성한다. 그리고, 그 상부에 희생산화막(도시안됨)을 소정두께 형성한다.A first polycrystalline silicon film, which is connected to a predetermined portion of the semiconductor substrate through the contact hole, is formed to have a predetermined thickness. Then, a sacrificial oxide film (not shown) is formed on the upper portion.
그 다음에, 저장전극마스크(도시안됨)를 이용한 식각공정으로 상기 희생산화막과 제1다결정실리콘막을 순차적으로 식각한다. 이때, 상기 식각공정은 하부절연층을 식각장벽으로 하여 실시한다.Next, the sacrificial oxide film and the first polycrystalline silicon film are sequentially etched by an etching process using a storage electrode mask (not shown). In this case, the etching process is performed using the lower insulating layer as an etching barrier.
그리고, 전체표면상부에 제2다결정실리콘막을 소정두께 형성하고 이를 이방성식각하여 상기 희생산화막과 제1다결정실리콘막의 측벽에 제2다결정실리콘막 스페이서를 형성한다.A second polycrystalline silicon film is formed on the entire surface and anisotropically etched to form a second polycrystalline silicon film spacer on sidewalls of the sacrificial oxide film and the first polycrystalline silicon film.
그리고, 상기 희생산화막을 제거하여 실린더형 저장전극을 형성한다.The sacrificial oxide film is removed to form a cylindrical storage electrode.
여기서, 상기 캐패시터의 정전용량을 증가시키기 위하여 상기 실린더형 캐패시터의 측벽 두께를 두껍게 형성할 수 있다.Here, in order to increase the capacitance of the capacitor, the sidewall thickness of the cylindrical capacitor may be formed thick.
이상에서 설명한 바와같이 종래기술에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은, 실린더형 캐패시터의 측벽을 두껍게 하여 셀부와 주변회로부의 경계부 단차를 증가시킴으로써 후속공정으로 형성되는 금속배선층의 콘택공정 및 패터닝공정시 캐패시터와 금속배선층이 쇼트되는 문제점이 있다.As described above, the method of forming a capacitor of a semiconductor device according to the prior art is to increase the level of the boundary between the cell portion and the peripheral circuit portion by thickening the sidewall of the cylindrical capacitor, thereby forming a capacitor during the contact process and the patterning process of the metal wiring layer. And a metal wiring layer is short.
본 발명은 상기한 바와같이 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여, 캐패시터를 사다리꼴 구조로 형성함으로써 셀부와 주변회로부의 경계부에 형성되는 단차를 완화시켜 후속공정으로 형성되는 금속배선층과의 쇼트를 방지할 수 있는 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention to solve the problem according to the prior art as described above, by forming the capacitor in a trapezoidal structure to mitigate the step formed in the boundary between the cell portion and the peripheral circuit portion to prevent a short with the metal wiring layer formed in a subsequent process. An object of the present invention is to provide a method for forming a capacitor of a semiconductor device.
도 1a 내지 도 1i 는 본 발명의 실시예에 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 도시한 단면도.1A to 1I are cross-sectional views showing a capacitor forming method of a semiconductor device in an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
11 : 반도체기판 13 : 평탄화절연막11 semiconductor substrate 13 planarization insulating film
15 : 비트라인 콘택홀 17 : 비트라인15: bit line contact hole 17: bit line
19 : 하부절연층 21 : 감광막패턴19: lower insulating layer 21: photoresist pattern
23 : 희생산화막 25 : 저장전극 콘택홀23: sacrificial oxide film 25: storage electrode contact hole
27 : 다결정실리콘막 29 : 유전체막27 polycrystalline silicon film 29 dielectric film
31 : 플레이트전극31: plate electrode
이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은,In order to achieve the above object, a method of forming a capacitor of a semiconductor device according to the present invention,
셀부와 주변회로부의 경계부에서 단차로 인한 특성 저하를 방지하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법에 있어서,In the method of forming a capacitor of a semiconductor device for preventing the deterioration of characteristics due to the step at the boundary between the cell portion and the peripheral circuit portion,
반도체기판 상부에 하부절연층을 형성하는 공정과,Forming a lower insulating layer on the semiconductor substrate;
상기 하부절연층 하부에 형성되는 비트라인 상측 하부절연층을 일정부분 식각하여 홈을 형성하는 공정과,Etching a portion of the upper lower insulating layer formed on the lower portion of the lower insulating layer to form a groove;
상기 홈의 측벽에 희생절연막 스페이서를 형성하는 공정과,Forming a sacrificial insulating film spacer on sidewalls of the grooves;
상기 홈의 저부를 식각하여 상기 반도체기판을 노출시키는 저장전극 콘택홀을 형성하는 공정과,Etching the bottom of the groove to form a storage electrode contact hole exposing the semiconductor substrate;
상기 저장전극 콘택홀을 매립하는 저장전극용 도전체를 전체표면상부에 형성하는 공정과,Forming a storage electrode conductor on the entire surface of the storage electrode contact hole;
상기 도전체를 평탄화식각하되, 상기 과도식각을 수반하여 상기 희생절연막 스페이서를 노출시키는 공정과,Planarizing etching the conductor, exposing the sacrificial insulating film spacer with the transient etching;
상기 희생절연막 스페이서를 제거하는 공정과,Removing the sacrificial insulating film spacer;
후속공정으로 전체표면상부에 유전체막과 평탄화된 플레이트전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로한다.The subsequent process includes forming a dielectric film and a planarized plate electrode over the entire surface.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1i 는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 도시한 단면도이다.1A to 1I are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
먼저, 반도체기판(11)에 소자분리막(도시안됨)을 형성하고, 게이트산화막(도시안됨), 게이트전극용 전도층(도시안됨), 마스크 산화막(도시안됨) 및 절연막 스페이서(도시안됨)등의 구조로 워드라인을 형성하고, 전체표면상부를 평탄화시키는 평탄화절연막(13)을 형성한다. 이때, 상기 평탄화절연막(13)은 소자분리절연막, 게이트산화막 및 게이트전극이 형성되고, 비.피.에스.지. ( BPSG : Boro Phospho Silicate Glass, 이하에서 BPSG 라 함 ) 와 같이 플로우가 잘되는 절연물질로 평탄화된 것이다.First, an element isolation film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 11, and a gate oxide film (not shown), a conductive layer for a gate electrode (not shown), a mask oxide film (not shown), an insulating film spacer (not shown), and the like are formed. A word line is formed in a structure, and a planarization insulating film 13 is formed to planarize the entire upper surface. In this case, the planarization insulating film 13 is formed of a device isolation insulating film, a gate oxide film and a gate electrode, (BPSG: Boro Phospho Silicate Glass, hereinafter referred to as BPSG) It is flattened with an insulating material that flows well.
그 다음에, 상기 평탄화절연막(13) 상부에 상기 반도체기판 상부의 불순물 접합영역을 노출시키는 비트라인 콘택홀(15)을 형성한다. 그리고, 상기 비트라인 콘택홀(15)을 통하여 상기 반도체기판(11)에 접속되는 비트라인(17)을 형성한다.Next, a bit line contact hole 15 exposing the impurity junction region on the semiconductor substrate is formed on the planarization insulating layer 13. The bit line 17 is formed to be connected to the semiconductor substrate 11 through the bit line contact hole 15.
그리고, 전체표면상부를 평탄화시키는 하부절연층(19)을 형성한다. 이때, 상기 하부절연층(19)은 BPSG 절연막과 같이 유동성이 우수한 절연물질로 형성한다. (도 1a)A lower insulating layer 19 is formed to planarize the entire upper surface. In this case, the lower insulating layer 19 is formed of an insulating material having excellent fluidity, such as a BPSG insulating film. (FIG. 1A)
그 다음에, 상기 하부절연층(19) 상부에 감광막패턴(21)을 형성한다. 이때, 상기 감광막패턴(21)은 비트라인 마스크(도시안됨)를 이용한 식각공정이나 극성이 다른 저장전극 마스크(도시안됨)를 이용한 식각공정으로 형성하되, 캐패시터가 형성되지않는 비트라인(17)의 상측에 형성한다. (도 1b)Next, a photoresist pattern 21 is formed on the lower insulating layer 19. In this case, the photoresist pattern 21 may be formed by an etching process using a bit line mask (not shown) or an etching process using a storage electrode mask (not shown) having a different polarity, but the capacitor of the bit line 17 is not formed. It is formed on the upper side. (FIG. 1B)
그리고, 상기 감광막패턴(21)을 마스크로하는 식각공정으로 상기 하부절연층(19)을 일정두께 식각하여 홈을 형성한다. 그리고, 상기 감광막패턴(21)을 제거한다. (도 1c)In addition, a groove is formed by etching the lower insulating layer 19 by a predetermined thickness in an etching process using the photoresist pattern 21 as a mask. Then, the photoresist pattern 21 is removed. (FIG. 1C)
그 다음에, 전체표면상부에 희생산화막(23)을 형성한다. 이때, 상기 희생산화막(23)은 오존-피.지.에스. ( O3- Phospho Silicate Glass, 이하에서 O3-PSG 라 함 ) 를 일정두께 형성한다. 그리고, 상기 희생산화막(23)을 이방성식각하여 상기 홈의 측벽에 상기 희생산화막(23)으로 스페이서를 형성한다. (도 1d, 도 1e)Then, a sacrificial oxide film 23 is formed over the entire surface. At this time, the sacrificial oxide film 23 is ozone-P.S. (O 3 -Phospho Silicate Glass, hereinafter referred to as O 3 -PSG) to form a certain thickness. The sacrificial oxide layer 23 is anisotropically etched to form a spacer as the sacrificial oxide layer 23 on the sidewall of the groove. (FIG. 1D, FIG. 1E)
그리고, 저장전극 콘택마스크(도시안됨)를 이용한 식각공정으로 상기 반도체기판(11)을 노출시키는 저장전극 콘택홀(25)을 형성한다.A storage electrode contact hole 25 exposing the semiconductor substrate 11 is formed by an etching process using a storage electrode contact mask (not shown).
그리고, 상기 저장전극 콘택홀(25)을 매립하는 다결정실리콘막(27)을 형성한다. (도 1f, 도 1g)A polysilicon film 27 is formed to fill the storage electrode contact hole 25. (FIG. 1F, FIG. 1G)
그 다음에, 상기 다결정실리콘막(27)을 평탄화식각하여 상기 홈을 매립하는 다결정실리콘막(27)을 형성한다. 이때, 상기 평탄화식각공정은 상기 하부절연층(19)을 식각장벽으로 하여 화학기계연마 ( CMP ) 방법으로 실시하되, 과도식각을 수반하여 상기 희생산화막(23)을 노출되도록 실시한다. (도 1h)Next, the polysilicon film 27 is planarized and etched to form a polysilicon film 27 filling the groove. In this case, the planarization etching process may be performed by chemical mechanical polishing (CMP) method using the lower insulating layer 19 as an etch barrier, and expose the sacrificial oxide layer 23 with excessive etching. (FIG. 1H)
그리고, 상기 희생산화막(23)을 제거하여 사다리꼴 구조의 저장전극을 형성한다. 이때, 상기 희생산화막(23)의 제거공정은 상기 다결정실리콘막(27), BPSG 절연막으로 형성되는 하부절연층(19) 및 평탄화절연막(13)과의 식각선택비 차이를 이용한 식각공정으로 실시한다.The sacrificial oxide layer 23 is removed to form a storage electrode having a trapezoidal structure. The sacrificial oxide film 23 may be removed by an etching process using a difference in etching selectivity between the polysilicon film 27, the lower insulating layer 19 formed of the BPSG insulating film, and the planarization insulating film 13. .
그 다음에, 전체표면상부에 유전체막(29)을 형성하고, 그 상부를 평탄화시키는 플레이트전극(31)을 형성한다. 이때, 상기 플레이트전극(31)은 다결정실리콘으로 형성한다. (도 1i)Next, a dielectric film 29 is formed over the entire surface, and a plate electrode 31 is formed to planarize the top thereof. In this case, the plate electrode 31 is formed of polycrystalline silicon. (FIG. 1i)
이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은, 역사다리꼴 구조의 저장전극을 형성하고 그 상부를 평탄화시키는 플레이트전극 구조로 캐패시터를 형성함으로써 후속공정에서 단차로 인하여 야기되는 문제점을 최소화시켜 그에 따른 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the method of forming the capacitor of the semiconductor device according to the present invention minimizes the problems caused by the step in the subsequent process by forming the capacitor with a plate electrode structure for forming a storage electrode having an inverted trapezoid structure and flattening the upper portion thereof. By doing so, there is an effect to improve the characteristics and reliability of the device accordingly.
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KR1019970075760A KR19990055805A (en) | 1997-12-27 | 1997-12-27 | Capacitor Formation Method of Semiconductor Device |
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KR1019970075760A KR19990055805A (en) | 1997-12-27 | 1997-12-27 | Capacitor Formation Method of Semiconductor Device |
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KR1019970075760A KR19990055805A (en) | 1997-12-27 | 1997-12-27 | Capacitor Formation Method of Semiconductor Device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100799125B1 (en) * | 2006-05-30 | 2008-01-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for manufacturing a semiconductor device having a capacitor |
-
1997
- 1997-12-27 KR KR1019970075760A patent/KR19990055805A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100799125B1 (en) * | 2006-05-30 | 2008-01-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for manufacturing a semiconductor device having a capacitor |
US7396772B2 (en) | 2006-05-30 | 2008-07-08 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for fabricating semiconductor device having capacitor |
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