KR19990057364A - 반도체소자의 저장전극 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 저장전극 형성방법에 관한 것으로, 저장전극 콘택홀을 통하여 반도체 기판상에 접속되는 제1도전체를 형성하고 상기 제1도전체 상부에 희생절연막을 형성한 다음, 상기 희생절연막과 제1도전체를 저장전극마스크를 이용한 식각공정으로 식각하고, 상기 희생절연막과 제1도전체의 측벽에 제2도전체 스페이서를 형성하되, "F" 계의 불순물을 이용하여 형성한 다음, 상기 희생절연막을 제거하고 상기 제2도전체의 표면을 "Cl" 계의 불순물을 이용하여 식각함으로써 도전체 표면에 잔존하는 "F" 계의 불순물을 제거한 다음, 상기 제1,2 도전체를 표면이동시켜 반구형 도전체가 형성된 실린더형 저장전극을 형성함으로써 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 갖는 저장전극을 형성하고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 기술이다.

Description

반도체소자의 저장전극 형성방법

본 발명은 저장전극 형성공정에 있어서, 폴리실리콘 위에 선택적으로 반구형 폴리실리콘을 형성시 국부적으로 반구형 폴리실리콘이 형성되지 않는 문제를 해결하기 위한 것이다.

본 발명은 반도체소자의 저장전극 형성방법에 관한 것으로, 특히 저장전극 형성시 국부적으로 형성되지 않던 반구형 폴리실리콘을 후처리를 통해 형성시키므로써 전하축전용량을 증대시키기 위한 전하축전전극 형성방법에 관한 것이다.

반도체소자가 고집적화되어 셀 크기가 감소됨에따라 저장전극의 표면적에 비례하는 정전용량을 충분히 확보하기가 어려워지고 있다.

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.

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.

그러나, 이러한 방법들은 모두 각각의 단점을 가지고 있다.

도시되진 않았으나 종래기술에 따른 반도체소자의 실린더형 저장전극 형성방법을 설명하면 다음과 같다.

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.

그리고, 상기 콘택홀을 통하여 상기 반도체기판의 예정된 부분에 접속되는 제1다결정실리콘막을 소정두께 형성한다. 그리고, 그 상부에 희생산화막(도시안됨)을 소정두께 형성한다.

그 다음에, 저장전극마스크(도시안됨)를 이용한 식각공정으로 상기 희생산화막과 제1다결정실리콘막을 순차적으로 식각한다. 이때, 상기 식각공정은 하부절연층을 식각장벽으로 하여 실시한다.

그리고, 전체표면상부에 제2다결정실리콘막을 소정두께 형성하고 이를 이방성식각하여 상기 희생산화막과 제1다결정실리콘막의 측벽에 제2다결정실리콘막 스페이서를 형성한다.

이때, 상기 스페이서 형성공정은 "F"계의 소오스 가스를 이용하여 상기 제2다결정실리콘막을 식각함으로써 형성한다.

그 다음, 상기 희생산화막을 제거하여 실린더형 저장전극을 형성한다.

그리고, SiH₄가스를 폴리실리콘 표면에 흘려주고, 일정온도를 올려줌으로써 저장전극용 다결정실리콘 표면이 이동 ( migration ) 되어 저장전극의 표면에 요철형상의 반구형 다결정실리콘이 형성되는데 국부적으로 "F" 이온이 저장전극의 표면에 잔존하여 표면이동 ( surface migration ) 을 방해함으로써 반구형 다결정실리콘이 형성되지 않는 경우가 발생한다.

이상에서 설명한 바와같이 종래기술에 따른 반도체소자의 저장전극 형성방법은, 반구형 다결정실리콘이 실린더 형상의 표면에 모두 형성되지않아 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 확보할 수 없고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 어렵게 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소시키기 위하여, 저장전극용 도전체 식각시 사용된 "F" 계의 잔존물을 "Cl" 계의 가스를 사용하여 제거한 후 반구형 도전체를 형성하므로써 저장전극용 도전체 전표면에 반구형 도전체를 형성시켜 표면적을 확대할 수 있는 반도체소자의 저장전극 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 저장전극 형성방법을 나타낸 단면도.

〈도면의 주요주분에 대한 부호의 설명〉

1 : 반도체 기판 2 : 평탄화절연막

3 : 제1저장전극용 다결정실리콘막 4 : 희생산화막

5 : 제2저장전극용 다결정실리콘막

6 : F 계의 소오스 가스 ( 불순물 )

7 : 스페이서 8 : Cl 계의 소오스 가스 ( 불순물 )

9 : 반구형 다결정실리콘막 10 : 저장전극 콘택홀

상기 목적 달성을 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 저장전극 형성방법은,

저장전극 콘택홀을 통하여 반도체 기판상에 접속되는 제1도전체를 형성하는 공정과,

상기 제1도전체 상부에 희생절연막을 형성하는 공정과,

상기 희생절연막과 제1도전체를 저장전극마스크를 이용한 식각공정으로 식각하는 공정과,

상기 희생절연막과 제1도전체의 측벽에 제2도전체 스페이서를 형성하되, "F" 계의 불순물을 이용하여 형성하는 공정과,

상기 희생절연막을 제거하는 공정과,

상기 제2도전체의 표면을 "Cl" 계의 불순물을 이용하여 식각함으로써 도전체 표면에 잔존하는 "F" 계의 불순물을 제거하는 공정과,

상기 제1,2 도전체를 표면이동시켜 반구형 도전체가 형성된 실린더형 저장전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1c 는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 저장전극 형성방법을 도시한 단면도이다.

먼저, 반도체 기판(1) 상부에 평탄화절연막(2)을 형성한다. 이때, 상기 평탄화절연막(2)은 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 반도체기판(1)의 예정된 부분, 즉 불순물 확산영역을 노출시키는 저장전극 콘택홀(10)을 형성한다.

그리고, 상기 콘택홀(10)을 통하여 상기 반도체기판(1)의 예정된 부분에 접속되는 제1다결정실리콘막(3)을 소정두께 형성한다. 그리고, 그 상부에 희생산화막(4)을 소정두께 형성한다.

그 다음에, 저장전극마스크(도시안됨)를 이용한 식각공정으로 상기 희생산화막(4)과 제1다결정실리콘막(3)을 순차적으로 식각한다. 이때, 상기 식각공정은 하부절연층을 식각장벽으로 하여 실시한다.

그리고, 전체표면상부에 제2다결정실리콘막(5)을 소정두께 형성한다. (도 1a)

그 다음에, 상기 제2다결정실리콘막(5)을 이방성식각하여 상기 희생산화막(4)과 제1다결정실리콘막(3)의 측벽에 제2다결정실리콘막 스페이서(7)를 형성한다.

이때, 상기 스페이서(7) 형성공정은 "F" 계의 소오스 가스(6)를 이용하여 상기 제2다결정실리콘막(5)을 식각함으로써 형성한다.

그 다음에, 상기 희생산화막(4)을 제거함으로써 실린더형 저장전극을 형성한다. (도 1b)

그리고, 상기 스페이서 형성공정시 사용된 "F" 소오스 가스(6)가 상기 실린더형 저장전극 표면에 잔존하는 것을 제거하기 위하여 "Cl" 계의 소오스 가스(8)로 상기 실린더형 저장전극의 표면을 식각한다.

그 다음에, SiH₄가스를 흘리며 일정온도 아래에서 저장전극의 표면이 모두 표면이동을 하도록 함으로써 반구형 다결정실리콘(9)을 형성하여 실린더형 저장전극 표면에 반구형 다결정실리콘(9)이 형성되어 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 갖는 저장전극을 형성한다. (도 1c)

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 저장전극 형성방법은, 실린더형 저장전극의 표면에 남아 있는 "F" 계의 불순물을 제거하기 위하여 "Cl" 계의 불순물을 사용하여 저장전극의 표면을 식각한 다음, 저장전극 표면의 표면이동을 유발시켜 실린더형 저장전극의 전표면에 반구형 도전층이 형성된 저장전극을 형성함으로써 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 갖는 저장전극을 형성하고, 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 저장전극 콘택홀을 통하여 반도체 기판상에 접속되는 제1도전체를 형성하는 공정과,

   상기 제1도전체 상부에 희생절연막을 형성하는 공정과,

   상기 희생절연막과 제1도전체를 저장전극마스크를 이용한 식각공정으로 식각하는 공정과,

   상기 희생절연막과 제1도전체의 측벽에 제2도전체 스페이서를 형성하되, "F" 계의 불순물을 이용하여 형성하는 공정과,

   상기 희생절연막을 제거하는 공정과,

   상기 제2도전체의 표면을 "Cl" 계의 불순물을 이용하여 식각함으로써 도전체 표면에 잔존하는 "F" 계의 불순물을 제거하는 공정과,

   상기 제1,2 도전체를 표면이동시켜 반구형 도전체가 형성된 실린더형 저장전극을 형성하는 공정을 포함하는 반도체소자의 저장전극 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1,2도전체는 다결정실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 저장전극 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 반구형 도전체는 600 ∼ 700 ℃ 에서 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 저장전극 형성방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 "Cl" 계의 불순물을 이용하여 식각공정은, 건식 또는 습식방법으로 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 저장전극 형성방법.