KR20010035666A - Method of forming a capacitor with a single photolithography and etching process to define a plate electrode and a trench for a storage electrode - Google Patents

Method of forming a capacitor with a single photolithography and etching process to define a plate electrode and a trench for a storage electrode Download PDF

Info

Publication number
KR20010035666A
KR20010035666A KR1019990042358A KR19990042358A KR20010035666A KR 20010035666 A KR20010035666 A KR 20010035666A KR 1019990042358 A KR1019990042358 A KR 1019990042358A KR 19990042358 A KR19990042358 A KR 19990042358A KR 20010035666 A KR20010035666 A KR 20010035666A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
trench
film
storage
storage electrode
layer
Prior art date
Application number
KR1019990042358A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
오정훈
박병준
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자 주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019990042358A priority Critical patent/KR20010035666A/en
Publication of KR20010035666A publication Critical patent/KR20010035666A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/75Electrodes comprising two or more layers, e.g. comprising a barrier layer and a metal layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/90Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
    • H01L28/91Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions made by depositing layers, e.g. by depositing alternating conductive and insulating layers

Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a capacitor is provided to form a double plate electrode structure forming a trench for a storage electrode by using a plate electrode, and to prevent a lifting phenomenon of polysilicon in a lift-off process of a conventional sacrificial oxide layer. CONSTITUTION: The first insulating layer having a storage contact pad is formed on a semiconductor substrate(100). The second insulating layer, the first plate electrode layer and the third insulating layer for forming a trench for a storage electrode are formed on the storage contact pad and the first insulating layer. The third insulating layer, the first plate electrode layer and the second insulating layer are etched to form a trench for the storage electrode exposing the pad while the first plate electrode pattern is defined. The first capacitor dielectric layer and the first storage electrode layer are formed inside the trench and on the third insulating layer. The first dielectric layer and the first storage electrode layer are anisotropically etched to form a sidewall spacer. The second storage electrode layer is formed on the resultant structure. The fourth insulating layer is formed on the second storage electrode layer to completely fill the trench. The fourth insulating layer and the second storage electrode layer are planarization-etched until the third insulating layer is exposed. The fourth insulating layer remaining inside the trench is removed. The second dielectric layer and the second plate electrode layer(400) are formed inside the trench.

Description

한 번의 사진식각공정으로 플레이트 패턴 및 스토리지 전극용 트렌치를 동시에 정의하는 커패시터 제조 방법{METHOD OF FORMING A CAPACITOR WITH A SINGLE PHOTOLITHOGRAPHY AND ETCHING PROCESS TO DEFINE A PLATE ELECTRODE AND A TRENCH FOR A STORAGE ELECTRODE}METHODO OF FORMING A CAPACITOR WITH A SINGLE PHOTOLITHOGRAPHY AND ETCHING PROCESS TO DEFINE A PLATE ELECTRODE AND A TRENCH FOR A STORAGE ELECTRODE}

본 발명은 반도체 장치 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 스택형 커패시터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a stacked capacitor and a method of manufacturing the same.

최근 반도체 장치는 경제적 비용측면에서 고집적화 되고있다. 특히 디램(DRAM)과 같은 메모리 장치의 경우에는 집적도 증가가 중요한 자리를 차지하고 있다. 주지하는 바와 같이, 반도체 장치의 집적도 증가는 필연적으로 반도체 기판 상에 형성되는 여러 소자의 점유 면적을 그만큼 감소시킨다. 그러나 메모리 소자를 구성하는 커패시터는 신뢰성 있는 소자 동작을 위해서는 최소한의 일정한 커패시턴스를 필요로 한다. 알파-입자에 의한 소프트 에러나 노이즈에 의한 저장된 데이터의 에러를 방지할 수 있도록 셀당 약 30fF은 유지되어야 한다.Recently, semiconductor devices have been highly integrated in terms of economic cost. In particular, in the case of a memory device such as DRAM (DRAM), increasing the density is an important place. As is well known, increasing the degree of integration of semiconductor devices inevitably reduces the area occupied by the various elements formed on the semiconductor substrate. However, the capacitors that make up a memory device require a minimum constant capacitance for reliable device operation. Approximately 30 fF per cell should be maintained to prevent soft errors caused by alpha-particles or errors in stored data due to noise.

따라서 동일 면적 또는 동일한 웨이퍼에 많은 수의 소자를 집적하는 초고집적화와 반도체 공정 기술의 발전에 따른 최소 선폭의 감소로 작은 단면적에 동일 커패시턴스를 가진 커패시터를 집적하는 방법이 디램에 있어서 중요한 문제 중 하나라 할 수 있다.Therefore, the method of integrating capacitors having the same capacitance in a small cross-sectional area is one of the important problems in DRAM due to the ultra-high integration that integrates a large number of devices in the same area or the same wafer and the reduction of the minimum line width due to the development of semiconductor processing technology. Can be.

이를 구현하기 위해 많은 방법들이 제시되었으나 주로 적층형 구조와 원통형 구조에 커패시터 면적을 증가시키기 위해 반구형 실리콘 알갱이(hemispherical silicon grain:HSG)를 성장시켜 약 30fF의 동일 커패시턴스를 가지는 커패시터를 사용해오고 있다.Many methods have been proposed to achieve this, but mainly hemispherical silicon grains (HSG) have been grown to increase the capacitor area in stacked and cylindrical structures, and capacitors having the same capacitance of about 30 fF have been used.

그러나 집적도가 1기가(giga) 비트(bit) 이상이 되고 최소선폭의 지속적인 감소에 따라 공정상의 오정렬과 커패시터 스토리지 전극 사이의 간격등 공정마진이 부족하여 인접한 셀의 커패시터 스토리지 전극간에 브리지(bridge)가 발생하게 된다. 이러한 브리지는 한 쌍의 비트 불량(twin bit fail) 또는 다중 비트 불량(multi bit fail)의 원인이 되기 때문에 고집적 디램을 구현하는데 큰 장애가 된다.However, due to the density of more than 1 gigabit and the continuous decrease in the minimum line width, there is a lack of process margins such as misalignment of process and spacing between capacitor storage electrodes, resulting in bridges between capacitor storage electrodes in adjacent cells. Will occur. Such a bridge is a big obstacle in implementing a highly integrated DRAM because it causes a pair of twin bit fail or a multi bit fail.

통상적인 단순 박스형 스택 셀 구조에서 상기 문제를 해결하기 위해 인접한 스토리지 전극과의 간격을 확대하시키면 가용할 수 있는 커패시터 스토리지 전극의 표면적이 줄어들고 결과적으로 커패시터 정전용략이 감소하게 된다.In the conventional simple box stack cell structure, increasing the distance from adjacent storage electrodes to solve the above problem reduces the surface area of the available capacitor storage electrodes and consequently reduces the capacitor capacitance.

최근에 이와 같은 문제를 해결하고 커패시터의 커패시턴스를 증대시키고자 스택 셀에서 희생산화막을 통하여 스토리지 전극 형태의 콘택을 형성하고 스토리지 전극용 도전막을 콘택에 채우고 셀 단위로 스토리지 전극을 분리하여 마지막으로 희생산화막을 제거함으로써 스토리지 전극을 완성하는 방법이 제시되었다. 이러한 스토리지 전극 형태의 콘택 내부에 실리콘을 채우는 방법으로, 콘택 내부에 실리콘을 전부 채우는 방법과 콘택 측면에만 채우는 방법(실린더형 커패시터)이 있다.Recently, in order to solve such a problem and increase the capacitance of a capacitor, a storage electrode-type contact is formed through a sacrificial oxide layer in a stack cell, a conductive electrode for the storage electrode is filled in a contact, and the storage electrode is separated by a cell. A method of completing the storage electrode by removing the same has been proposed. As a method of filling silicon into a contact in the form of a storage electrode, there is a method of filling all silicon into a contact and only a contact side (cylindrical capacitor).

상술한 스택형 커패시터 형성 방법에서, 희생산화막을 제거하는 공정은 리프트 오프(lift off) 방식을 사용하기 때문에 평탄화 공정후 단차부위에 남아있는 실리콘의 리프팅(lifting)으로 인한 파티클(particle)이 다발하는 문제점이 발생된다.In the above-described stack-type capacitor forming method, since the process of removing the sacrificial oxide film uses a lift off method, particles generated due to lifting of the silicon remaining in the stepped portion after the planarization process are frequently caught. Problems arise.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된것으로서, 희생산화막 대신 플레이트 전극을 통해 컨택형 스토리지 전극을 형성하는 이중 플레이트 전극 구조를 제공하며, 희생산화막의 리프트 오프 없이 실린더 안과 밖 및 스토리지 전극 패드의 일부분 까지 스토리지 전극으로 사용가능한 실린더형 형태의 커패시터를 형성하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and provides a double plate electrode structure for forming a contact type storage electrode through a plate electrode instead of a sacrificial oxide film, and in and out of a cylinder and a storage electrode pad without lifting off the sacrificial oxide film. It is an object of the present invention to provide a method of forming a capacitor of a cylindrical shape that can be used as a storage electrode up to a portion thereof.

도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 신규한 스택형 커패시터 형성 방법을 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 to 9 are cross-sectional views schematically showing a novel stacked capacitor forming method according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

100 : 반도체 기판 120 : 비활성영역100 semiconductor substrate 120 inactive region

140 : 활성영역 160, 180 : 절연막140: active region 160, 180: insulating film

200 : 스토리지 콘택 패드 220, 260 : 트렌치 형성용 절연막200: storage contact pads 220, 260: trench insulating film

240 : 제 1 플레이트 전극막 280 : 스토리지 노드용 트렌치240: first plate electrode film 280: trench for storage node

300, 380 : 제 1,2 커패시터 유전막 320, 340 : 제 1,2 스토리지 전극막300, 380: first and second capacitor dielectric films 320, 340: first and second storage electrode films

360 : 평탄화 절연막 400 : 제 2 플레이트 전극막360: planarization insulating film 400: second plate electrode film

420 : 층간절연막 440 : 금속배선420: interlayer insulating film 440: metal wiring

본 발명은 플레이트 전극 패턴 및 스토리지 전극용 트렌치를 동시에 하나의 사진공정으로 형성하고 이중 플레이트 전극을 가지는 스택형 커패시터 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a stacked capacitor having a plate electrode pattern and a trench for a storage electrode simultaneously in one photo process and having a double plate electrode.

(구성)(Configuration)

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스택형 커패시터 형성 방법에 의하면, 반도체 기판 상에 스토리지 콘택 패드가 형성된 제 1 절연막을 형성하는 단계와, 상기 스토리지 콘택 패드 및 상기 제 1 절연막 상에 스토리지 전극용 트렌치 형성을 위한 막질로 제 2 절연막, 제 1 플레이트 전극막 및 제 3 절연막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 제 3 절연막, 상기 제 1 플레이트 전극막 및 상기 제 2 절연막을 식각하여 상기 패드를 노출시키는 상기 스토리지 전극용 트렌치를 형성하고 동시에 제 1 플레이트 전극 패턴을 정의하는 단계와, 상기 트렌치 내부 및 상기 제 3 절연막 상에 제 1 커패시터 유전막 및 제 1 스토리지 전극막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 유전막 및 제 1 스토리지 전극막을 이방성 식각하여 상기 트렌치 측벽에만 남게하여 측벽 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 결과물 상에 제 2 스토리지 전극막을 형성하는 단계와, 상기 트렌치를 완전히 채우도록 상기 제 2 스토리지 전극막 상에 제 4 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제 3 절연막이 나타날 때까지 상기 제 4 절연막 및 상기 제 2 스토리지 전극막을 평탄화 식각하는 단계와, 상기 트렌치 내부에 남아있는 상기 제 4 절연막을 제거하는 단계와, 그리고, 상기 트렌치 내부에 제 2 유전막 및 제 2 플레이트 전극막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어 진다.According to the stacked capacitor forming method of the present invention for achieving the above object, forming a first insulating film having a storage contact pad formed on a semiconductor substrate, and for the storage electrode on the storage contact pad and the first insulating film Sequentially forming a second insulating film, a first plate electrode film, and a third insulating film as a film for forming a trench, and etching the third insulating film, the first plate electrode film, and the second insulating film to expose the pad. Forming a trench for the storage electrode and simultaneously defining a first plate electrode pattern; forming a first capacitor dielectric film and a first storage electrode film inside the trench and on the third insulating film; Anisotropically etch the first storage electrode layer to leave only the sidewalls of the trench to form sidewall spacers. Forming, forming a second storage electrode film on the resultant, forming a fourth insulating film on the second storage electrode film to completely fill the trench, and until the third insulating film appears. Planarizing and etching the fourth insulating film and the second storage electrode film, removing the fourth insulating film remaining inside the trench, and forming a second dielectric film and a second plate electrode film inside the trench. This is done by including the steps.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 유전막 및 제 1 스토리지 전극막을 이방성 식각하여 상기 트렌치 측벽에만 남게하여 측벽 스페이서를 형성하는 단계는, 스토리지 전극의 표면적을 증가시키기위해 상기 노출된 스토리지 패드의 일부분을 식각하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, forming the sidewall spacers by anisotropically etching the first dielectric layer and the first storage electrode layer to leave only the sidewalls of the trench to increase the surface area of the storage electrode. It further comprises etching a portion.

상술한 목적을 달성하기위한 본 발명에의한 스택형 커패시터는, 층간절연막 상에 일정한 간격을 두고 차례로 형성된 제 1 절연막, 제 1 플레이트 전극막 그리고 제 2 절연막으로 이루어진 측벽 및 상부 표면을 가지는 다수의 제 1 플레이트 전극 패턴과, 인접한 상기 제 1 상부전극 패턴의 양측벽 및 그 사이의 상기 층간절연막에 의해 다수의 스토리지 전극용 트렌치를 정의하고, 상기 트렌치의 양측벽에 형성된 제 1 커패시터 유전막과, 상기 제 1 커패시터 유전막 상에 형성된 제 1 스토리지 전극용 측벽 스페이서와, 상기 제 1 스토리지 전극용 측벽 스페이서 및 상기 트렌치 바닥에 형성된 제 2 스토리지 전극막과, 상기 제 2 스토리지 전극막과 상기 제 2 절연막 상에 형성된 제 2 커패시터 유전막과, 그리고 상기 제 2 커패시터 유전막 상에 형성된 상기 트렌치를 완전히 채우는 제 2 플레이트 전극막을 포함하여 이루어 진다.The stacked capacitor according to the present invention for achieving the above object has a plurality of sidewalls and upper surfaces consisting of a first insulating film, a first plate electrode film and a second insulating film which are sequentially formed on the interlayer insulating film at regular intervals. A plurality of trenches for storage electrodes are defined by a first plate electrode pattern, opposite sidewalls of the adjacent first upper electrode pattern, and the interlayer insulating layer therebetween, and a first capacitor dielectric layer formed on both sidewalls of the trench; On the first storage electrode sidewall spacer formed on the first capacitor dielectric layer, the second storage electrode layer formed on the sidewall spacer for the first storage electrode and the trench bottom, on the second storage electrode layer and the second insulating layer A second capacitor dielectric film formed and the trench formed on the second capacitor dielectric film Completely filling takes place, including the second electrode plate film.

(작용)(Action)

상술한 본 발명의 신규한 스택형 커패시터 형성 방법에 의하면, 스토리지 전극 패드 위의 절연층 및 두꺼운 플레이트 전극막을 통해 스토리지 전극 패턴이 콘택형으로 형성되고(트렌치가 형성되고), 이 콘택을 통해 제 1 유전막과 제 1 스토리지 전극이 형성된 후, 이 스토리지 전극을 비등방성 식각하여 콘택 측벽에 스페이서를 형성한다. 그리고 제 2 스토리지 전극 및 제 2 유전막을 형성하여 두꺼운 플레이트 전극막 콘택의 안과 밖 뿐만 아니라 상기 절연층 및 스토리지 전극 패드의 일부분 까지 커패시터로 이용할 수 있어 커패시턴스를 증대시킬수 있다.According to the novel stacked capacitor forming method of the present invention described above, a storage electrode pattern is formed into a contact type (a trench is formed) through an insulating layer and a thick plate electrode film on the storage electrode pad, and the first contact is made through the contact. After the dielectric film and the first storage electrode are formed, the storage electrode is anisotropically etched to form spacers on the contact sidewalls. The second storage electrode and the second dielectric layer may be formed to be used as a capacitor not only inside and outside the thick plate electrode layer contact, but also as a part of the insulating layer and the storage electrode pad, thereby increasing capacitance.

상기 방법에 의하면, 희생산화막 대신 플레이트 전극막에 스토리지 전극용 콘택(트렌치)를 형성함으로써, 희생 산화막 리프트 오프 공정이 원시적으로 방지되어 종래 희생산화막 리프트 오프시 발생하는 실리콘의 리프팅 및 이에 따른 파티클 문제를 방지할 수 있다. 또한 스토리지 전극용 트렌치 형성 공정으로 동시에 플레이트 전극 패턴을 형성할 수 있어, 포토리소그라피 공정이 감소된다.According to the above method, by forming a contact for a storage electrode (trench) in the plate electrode film instead of the sacrificial oxide film, the sacrificial oxide film lift-off process is prevented primitively, thereby eliminating the lifting of silicon and the resulting particle problem caused by the conventional sacrificial oxide film lift-off. You can prevent it. In addition, the plate electrode pattern can be simultaneously formed by the trench forming process for the storage electrode, thereby reducing the photolithography process.

(실시예)(Example)

본 발명은 스택형 커패시터 및 그 형성 방법에 관한 것으로서, 종래의 희생산화막 대신 두꺼운 커패시터 플레이트 전극막을 사용하여 스토리지 전극 패턴이 트렌치형으로 형성되고, 상기 플레이트 전극막에 의해 정의된 트렌치를 통해 유전체막과 스토리지 전극이 형성된다. 즉, 커패시터의 스토리지 전극과 플레이트 전극 공정의 순서를 바꾸어 줌으로써 스토리지 전극 및 플레이트 전극이 한번의 사진 공정 패턴에 의해 형성된다. 또한 종래의 희생산화막을 사용하지 않으면서도, 실린더형 커패시터의 내부 및 외부를 모두 스토리지 전극으로 사용할 수 있다.The present invention relates to a stacked capacitor and a method of forming the same, wherein a storage electrode pattern is formed in a trench using a thick capacitor plate electrode film instead of a conventional sacrificial oxide film, and a dielectric film is formed through a trench defined by the plate electrode film. Storage electrodes are formed. That is, the storage electrode and the plate electrode are formed by one photo process pattern by changing the order of the storage electrode and the plate electrode process of the capacitor. In addition, without using a conventional sacrificial oxide film, both the inside and the outside of the cylindrical capacitor can be used as the storage electrode.

이하, 도 1 내지 도 9을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 제시된 도면에서 증착되는 막질의 두께 및 형성되는 영역이 설명의 명확화 및 도의 간략화를 위해서 다소 과장되게 표시되어 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9. In the presented drawings, the thickness of the film to be deposited and the region to be formed are somewhat exaggerated for clarity of explanation and simplification of the drawings.

본 발명은 커패시터 형성 방법에 관한 것이기 때문에, 커패시터 형성 전의 통상적인 반도체 제조 공정은 간략하게 설명하며, 본 발명의 명확한 이해 및 도의 간략화를 위해 제시된 도면에서는 이를 도시하지 않았다.Since the present invention relates to a method for forming a capacitor, a conventional semiconductor manufacturing process before capacitor formation will be briefly described, and not shown in the drawings presented for clarity of understanding and simplicity of the invention.

도 9는 본 발명에 따른 스택형 커패시터를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 스택형 커패시터는 도시된 바와 같이, 즉 제 1 플레이트 전극(240a) 및 제 2 플레이트 전극(400)으로 이루어진 이중 플레이트 구조를 띠고 있어, 실린더형 스토리지 전극의 내부 뿐 아니라 외부까지 모두 커패시터로 이용할 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 스토리지 전극 콘택 패드(200)가 절연막(180,160) 내에 형성되어 있고, 상기 패드에 전기적으로 연결되도록 실린더형 스토리지 전극(320a, 340a)이 형성되어 있고, 상기 실린더형 스토리지 전극의 내부에는 제 2 유전막(380) 및 제 2 플레이트 전극(400)이 형성되어 있고, 상기 실린더형 스토리지 전극의 외부 상에는 제 1 유전막(300a) 및 제 1 플레이트 전극(240a)이 형성되어 있어 이중 플레이트 전극을 가지는 스택형 커패시터를 제공한다. 도 9에 나타난 커패시터 형성 방법을 이하에서 상세히 설명한다.9 is a schematic cross-sectional view of a stacked capacitor according to the present invention. The stacked capacitor according to the present invention has a double plate structure composed of a first plate electrode 240a and a second plate electrode 400, as shown, so that the capacitors can be disposed both inside and outside of the cylindrical storage electrode. Can be used as Specifically, the storage electrode contact pads 200 are formed in the insulating layers 180 and 160, and the cylindrical storage electrodes 320a and 340a are formed to be electrically connected to the pads, and inside the cylindrical storage electrodes. The second dielectric layer 380 and the second plate electrode 400 are formed, and the first dielectric layer 300a and the first plate electrode 240a are formed on the outside of the cylindrical storage electrode to have a double plate electrode. Provides a stacked capacitor. The capacitor forming method shown in FIG. 9 will be described in detail below.

도 1은 본 발명에 따른 스택형 커패시터 형성에 있어서, 스토리지 전극 패드(200) 형성 후의 반도체 기판(100)을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 비록 도에는 나타나지 않았지만, 절연막(160,180) 내부에는 트랜지스터, 비트라인 등이 형성되어져 있다. 간략히 살펴보면, 먼저 반도체 기판(100)이 준비된다. 상기 반도체 기판(100)은 통상적으로 셀어레이 영역과 주변회로 영역으로 나누어 진다. 통상적인 소자분리공정, 예를 들면 얕은 트렌치 격리 방법(shallow trench isolation technique)으로 상기 반도체 기판(100) 상에 소자격리 영역(120) 및 상기 소자격리 영역(120)에 의해 둘러싸여진 다수의 활성영역(140)이 정의된다.1 is a plan view schematically illustrating a semiconductor substrate 100 after forming a storage electrode pad 200 in forming a stacked capacitor according to the present invention. Although not shown in the figure, transistors, bit lines, and the like are formed in the insulating layers 160 and 180. Briefly, first, the semiconductor substrate 100 is prepared. The semiconductor substrate 100 is typically divided into a cell array region and a peripheral circuit region. A plurality of active regions surrounded by the device isolation region 120 and the device isolation region 120 on the semiconductor substrate 100 by a conventional device isolation process, for example, a shallow trench isolation technique. 140 is defined.

다음 통상적인 방법으로 웰(well) 및 트랜지스터 문턱전압(threshold) 조절을 위한 이온주입공정이 수행된다. 그리고 나서 통상적인 트랜지스터 형성공정이 진행된다. 간략히 살펴보면, 게이트 산화막이 성장하고 게이트 전극물질 및 게이트 캡핑막이 증착된후 포토리소그라피 공정 및 에칭 공정이 진행되고 접합영역 형성을 위한 이온주입 공정이 상기 활성영역(140) 상에 진행되어 트랜지스터가 완성된다. 다음 통상적인 방법으로 비트라인이 형성된다. 상기 비트라인은 도면에 나타난 일 층간절연막(160) 내부에 형성되어 있으며, 상기 트랜지스터와는 상기 비트라인과 다른 절연막에 의해 전기적으로 격리되어 형성되어 있다. 다음 상기 비트라인 및 상기 일 층간절연막(160) 상에 다른 층간절연막(180)이 형성된다.Next, an ion implantation process for adjusting the well and transistor threshold voltages is performed in a conventional manner. Then, the conventional transistor forming process proceeds. In brief, a gate oxide layer is grown, a gate electrode material and a gate capping layer are deposited, a photolithography process and an etching process are performed, and an ion implantation process for forming a junction region is performed on the active region 140 to complete a transistor. . The bit line is then formed in the usual manner. The bit line is formed in the interlayer insulating layer 160 shown in the drawing, and the transistor is electrically isolated from the transistor by an insulating layer different from the bit line. Next, another interlayer insulating layer 180 is formed on the bit line and the one interlayer insulating layer 160.

다음 공정은 스토리지 전극 콘택 패드 형성 공정으로서, 상기 층간절연막 (180,160)을 식각하여 상기 불순물 확산 영역(140)을 노출시키는 오프닝이 형성되고 상기 오프닝을 채우도록 도전물질, 예를 들면 도핑된 폴리실리콘이 상기 층간절연막(180) 상에 형성되고 평탄화 공정을 진행하여 스토리지 전극 콘택 패드(200)를 셀어레이 영역에 완성한다.The next step is to form a storage electrode contact pad, in which an opening is formed to etch the interlayer insulating layers 180 and 160 to expose the impurity diffusion region 140 and a conductive material such as doped polysilicon is formed to fill the opening. The storage electrode contact pads 200 are formed on the interlayer insulating layer 180 to be planarized to complete the storage electrode contact pads 200 in the cell array region.

다음 공정은 스택형 커패시터 형성 공정이다. 도 2를 참조하면, 제 1 절연막(220), 제 1 플레이트 전극막(240)및 제 2 절연막(260)이 상기 콘택 패드(200)을 포함하여 상기 층간절연막(180) 상에 형성된다. 여기서 상기 제 1 플레이트 전극막(240) 및 상기 제 1 절연막(220)은 스토리지 전극의 높이를 결정한다. 상기 제 1 절연막(220)은 예를 들면 산화막(또는 질화막)으로 형성되며, 약 1,000 옹그스트롬 내지 2,000 옹그스트롬의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 플레이트 전극막(240)은 도핑된 폴리실리콘으로 형성되며 약 10,000 옹그스트롬 내지 20,000 옹그스토롬의 두께를 가지도록 형성된다. 상기 제 2 절연막(260)은 셀 단위의 스토리지 전극 분리를 용이하게 하기위해 질화막(또는 산화막)으로 형성되며, 약 1,000 옹그스트롬 내지 2,000 옹그스트롬의 두께를 가지도록 형성된다.The next process is a stacked capacitor formation process. Referring to FIG. 2, a first insulating film 220, a first plate electrode film 240, and a second insulating film 260 are formed on the interlayer insulating film 180 including the contact pad 200. The first plate electrode layer 240 and the first insulating layer 220 determine the height of the storage electrode. The first insulating layer 220 may be formed of, for example, an oxide film (or a nitride film) and may have a thickness of about 1,000 Angstroms to 2,000 Angstroms. The first plate electrode layer 240 is formed of doped polysilicon and has a thickness of about 10,000 Angstroms to 20,000 Angstroms. The second insulating layer 260 is formed of a nitride film (or an oxide film) to facilitate separation of storage electrodes in a cell unit, and has a thickness of about 1,000 Angstroms to 2,000 Angstroms.

다음 도 3을 참조하면, 상기 제 2 절연막(260), 제 1 플레이트 전극막(240) 및 상기 제 1 절연막(220)이 차례로 식각되어 상기 콘택 패드(200)를 노출시키는 스토리지 전극 형성을 위한 트렌치(280)가 형성되며, 이때 식각되지 않는 상기 트렌치(280)를 정의하는 제 1절연막(220a), 제 1 플레이트 전극(240a) 및 제 2 절연막(260a)은 플레이트 전극 패턴(270a)을 정의한다. 즉 하나의 포토리소그라피 공정 및 에칭 공정으로 스토리지 전극 패턴 및 플레이트 전극 패턴이 동시에 형성된다.Next, referring to FIG. 3, a trench for forming a storage electrode in which the second insulating layer 260, the first plate electrode layer 240, and the first insulating layer 220 are sequentially etched to expose the contact pad 200. 280 is formed, and the first insulating layer 220a, the first plate electrode 240a, and the second insulating layer 260a defining the trench 280 that are not etched define the plate electrode pattern 270a. . That is, the storage electrode pattern and the plate electrode pattern are simultaneously formed in one photolithography process and an etching process.

다음 형성된 플레이트 전극 패턴(270a) 전면에, 즉 상기 트렌치(280)의 바닥 및 측벽(플레이트 전극 패턴 측벽)을 포함하여 상기 제 2 절연막(260) 상에, 전하를 저장하기위한 제 1 유전막(300)이 증착되고 스토리지 전극 형성을 위한 제 1 스토리지 전극막(320)이 상기 제 1 유전막(300) 상에 형성된다. 상기 제 1 유전막(300)은 예를 들면 탄탈륨 옥사이드(Ta205), 질화막 옥사이드(NO) 등으로 형성되며 약 50 옹그스트롬 내지 60 옹그스트롬의 두께를 가질 수 있다. 상기 제 1 스토리지 전극막(320)은 티타늄 질화막/폴리실리콘막의 이중막으로 형성된다. 이때, 상기 티타늄 질화막은 약 100 옹그스트롬 내지 200 옹그스트롬의 두께 범위로, 상기 폴리실리콘은 약 500 옹그스트롬 정도로 형성된다.A first dielectric layer 300 for storing electric charges is formed on the entire surface of the plate electrode pattern 270a formed next, that is, on the second insulating layer 260 including the bottom and sidewalls of the trench 280. ) Is deposited and a first storage electrode layer 320 for forming a storage electrode is formed on the first dielectric layer 300. The first dielectric layer 300 may be formed of, for example, tantalum oxide (Ta 2 0 5 ), nitride oxide (NO), or the like, and may have a thickness of about 50 Angstroms to 60 Angstroms. The first storage electrode layer 320 is formed of a double layer of a titanium nitride layer / polysilicon layer. In this case, the titanium nitride film has a thickness in a range of about 100 angstroms to 200 angstroms, and the polysilicon is formed at about 500 angstroms.

다음 도 5를 참조하면, 전면 비등방성 식각 공정을 수행하여 상기 제 1 스토리지 전극막(320) 및 상기 제 1 유전막(300)막을 식각하여 상기 플레이트 전극 패턴(270a)의 측벽 즉 상기 트렌치(280) 측벽에만 남게하여 스토리지 전극용 도전성 측벽 스페이서 (320a,300a)를 형성한다. 바람직하게 상기 비등방성 전면 식각 공정에서, 상기 콘택 패드(200)의 일부가 식각될 수 있으며 이에 따라 스토리지 전극의 표면적이 그만큼 증가하게 된다.Next, referring to FIG. 5, a first anisotropic etching process is performed to etch the first storage electrode layer 320 and the first dielectric layer 300 to form sidewalls of the plate electrode pattern 270a, that is, the trench 280. Only the sidewalls remain to form the conductive sidewall spacers 320a and 300a for the storage electrodes. Preferably, in the anisotropic front side etching process, a portion of the contact pad 200 may be etched, thereby increasing the surface area of the storage electrode.

다음 스토리지 전극 패드(200)과 스토지리 전극을 전기적으로 연결시키기 위해 제 2 스토리지 전극막(340)이 상기 트렌치(280)의 바닥 및 그 측벽을 구성하는 측벽 스페이서(320a) 그리고 상기 플레이트 전극 패턴의 상부 표면(260a) 상에 형성된다. 상기 제 2 스토리지 전극막(340)은 약 500 옹그스트롬의 두께를 가지도록 형성된다.Next, in order to electrically connect the storage electrode pad 200 and the storage electrode, the second storage electrode layer 340 may have a sidewall spacer 320a constituting the bottom of the trench 280 and the sidewall thereof, and the plate electrode pattern. It is formed on the upper surface 260a. The second storage electrode layer 340 is formed to have a thickness of about 500 Angstroms.

후속 셀 단위의 스토리지 전극 분리를 위한 평탄화 공정에서 상기 트렌치 내부를 보호하기 위한 평탄화 절연막(360)이 상기 트렌치(280)를 완전히 채우도록 상기 제 2 스토리지 전극막(340) 상에 형성된다. 그리고 나서 화학적 기계적 연마 공정(CMP) 또는 전면 비등방성 식각(에치백) 공정으로 도 7에 나타난 바와 같이 스토리지 전극을 셀 단위로 분리한다. 그리고 나서 트렌치 내부에 잔존하는 평탄화 절연막을 등방성 식각으로 제거한다.A planarization insulating layer 360 is formed on the second storage electrode layer 340 to completely fill the trench 280 in a planarization process for separating storage electrodes in a subsequent cell unit. The storage electrodes are then separated cell by cell by chemical mechanical polishing (CMP) or full anisotropic etching (etch back). Then, the planarization insulating film remaining in the trench is removed by isotropic etching.

다음 상기 셀단위로 분리된 제 2 스토리지 전극(340a) 상에 제 2 유전막(380)을 형성하고 그 상부에 상기 트렌치를 완전히 채우도록 제 2 플레이트 전극막(400)을 도 8에 나타난 바와 같이 형성하여 이중 플레이트 구조를 가지는 스택형 커패시터를 완성한다.Next, as shown in FIG. 8, the second plate electrode layer 400 is formed on the second storage electrode 340a separated by the cell unit so as to form a second dielectric layer 380 and completely fill the trench. Thus, a stacked capacitor having a double plate structure is completed.

본 발명에 따른 스택형 커패시터는 제 1 플레이트 전극막을 사용하여 스토리지 전극용 트렌치를 형성함으로써, 종래와 달리 희생산화막을 사용하지 않으면서도 커패시터의 내부 뿐 아니라 외부 까지 스토리지 전극으로 사용할 수 있다. 또한 도전성 측벽 스페이서 형성 중에 하부의 콘택 패드의 일부분을 식각함으로써 커패시터 스토리지 전극의 표면적을 더 증가시킬수 있다. 또한 한 번의 포토리소그라피 공정 및 에칭 공정으로 플레이트 전극 패턴 및 스토리지 전극 패턴을 동시에 정의할 수 있다.Stacked capacitors according to the present invention by forming a trench for the storage electrode using the first plate electrode film, unlike the prior art can be used as a storage electrode not only inside the capacitor but also outside the capacitor without using a sacrificial oxide film. It is also possible to further increase the surface area of the capacitor storage electrode by etching a portion of the underlying contact pad during conductive sidewall spacer formation. In addition, the plate electrode pattern and the storage electrode pattern may be simultaneously defined in one photolithography process and an etching process.

후속 공정으로 상기 플레이트 전극(240a, 400)에 전압을 가하는 배선 공정이 진행된다. 먼저 층간절연막(420)이 상기 제 2 플레이트 전극막(400) 상에 형성되고, 포토리소그라피 공정 및 에칭 공정을 진행하여 상기 제 1 플레이트 전극(240a) 및 제 2 플레이트 전극(400)을 노출시티는 오프닝을 형성한 후, 배선 물질을 증착하고 패터닝하여 금속 배선(440)을 완성한다.In a subsequent process, a wiring process of applying a voltage to the plate electrodes 240a and 400 is performed. First, an interlayer insulating film 420 is formed on the second plate electrode film 400, and the photolithography process and the etching process are performed to expose the first plate electrode 240a and the second plate electrode 400. After the opening is formed, the wiring material is deposited and patterned to complete the metallization 440.

바람직한 실시예에 의거하여 본 발명이 기술되었지만, 본 발명의 범위는 여기에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 다양한 변형 및 비슷한 배열들도 포함한다. 따라서 본 발명의 청구범위의 진정한 범위 및 사상은 상기 변형 및 비슷한 배열을 포함할 수 있도록 가장 넓게 해석되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited thereto. Rather, various modifications and similar arrangements are included. Therefore, the true scope and spirit of the claims of the present invention should be interpreted broadly to encompass such modifications and similar arrangements.

본 발명에 따른 스택형 커패시터 형성 방법은, 종래의 희생산화막 대신 상부전극을 이용하여 스토리지 전극용 트렌치를 형성하는 이중 상부전극 구조를 제공하며, 종래 문제가 되던 희생산화막의 리프트 오프 공정시 발생하는 폴리실리콘의 리프팅 현상을 방지할 수 있으며, 실린더 안과 밖 및 스토리지 전극 패드의 일부분 까지 스토리지 전극으로 사용하여 커패시터 용량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.The stack-type capacitor forming method according to the present invention provides a double upper electrode structure for forming a trench for a storage electrode using the upper electrode instead of the conventional sacrificial oxide film, and a poly that occurs during the lift-off process of the conventional sacrificial oxide film. Lifting of the silicon can be prevented, and the capacity of the capacitor can be increased by using the inside and outside of the cylinder and a part of the storage electrode pad as the storage electrode.

Claims (3)

반도체 장치의 스택형 커패시터 형성에 있어서,In forming a stacked capacitor of a semiconductor device, 반도체 기판 상에 스토리지 콘택 패드가 형성된 제 1 절연막을 형성하는 단계와;Forming a first insulating film having a storage contact pad formed on the semiconductor substrate; 상기 스토리지 콘택 패드 및 상기 제 1 절연막 상에 스토리지 전극용 트렌치 형성을 위한 막질로 제 2 절연막, 제 1 플레이트 전극막 및 제 3 절연막을 차례로 형성하는 단계와;Sequentially forming a second insulating film, a first plate electrode film, and a third insulating film on the storage contact pad and the first insulating film with a film quality for forming trenches for storage electrodes; 상기 제 3 절연막, 상기 제 1 플레이트 전극막 및 상기 제 2 절연막을 식각하여 상기 패드를 노출시키는 상기 스토리지 전극용 트렌치를 형성하고 동시에 제 1 플레이트 전극 패턴을 정의하는 단계와;Etching the third insulating film, the first plate electrode film and the second insulating film to form a trench for the storage electrode exposing the pad, and simultaneously defining a first plate electrode pattern; 상기 트렌치 내부 및 상기 제 3 절연막 상에 제 1 커패시터 유전막 및 제 1 스토리지 전극막을 형성하는 단계와;Forming a first capacitor dielectric layer and a first storage electrode layer inside the trench and on the third insulating layer; 상기 제 1 유전막 및 제 1 스토리지 전극막을 이방성 식각하여 상기 트렌치 측벽에만 남게하여 측벽 스페이서를 형성하는 단계와;Anisotropically etching the first dielectric layer and the first storage electrode layer to leave only the sidewalls of the trench to form sidewall spacers; 상기 결과물 상에 제 2 스토리지 전극막을 형성하는 단계와;Forming a second storage electrode film on the resultant; 상기 트렌치를 완전히 채우도록 상기 제 2 스토리지 전극막 상에 제 4 절연막을 형성하는 단계와;Forming a fourth insulating film on the second storage electrode film to completely fill the trench; 상기 제 3 절연막이 나타날 때까지 상기 제 4 절연막 및 상기 제 2 스토리지 전극막을 평탄화 식각하는 단계와;Planarization etching the fourth insulating film and the second storage electrode film until the third insulating film appears; 상기 트렌치 내부에 남아있는 상기 제 4 절연막을 제거하는 단계와; 그리고,Removing the fourth insulating film remaining inside the trench; And, 상기 트렌치 내부에 제 2 유전막 및 제 2 플레이트 전극막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 커패시터 형성 방법.And forming a second dielectric film and a second plate electrode film in the trench. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 유전막 및 제 1 스토리지 전극막을 이방성 식각하여 상기 트렌치 측벽에만 남게하여 측벽 스페이서를 형성하는 단계는, 스토리지 전극의 표면적을 증가시키기위해 상기 노출된 스토리지 패드의 일부분을 식각하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 커패시터 형성 방법.Anisotropically etching the first dielectric film and the first storage electrode film to leave only the trench sidewalls to form sidewall spacers, further comprising etching a portion of the exposed storage pad to increase the surface area of the storage electrode. A method of forming a capacitor of a semiconductor device. 스택형 커패시터에 있어서,In a stacked capacitor, 층간절연막 상에 일정한 간격을 두고 차례로 형성된 제 1 절연막, 제 1 플레이트 전극막 그리고 제 2 절연막으로 이루어진 측벽 및 상부 표면을 가지는 다수의 제 1 플레이트 전극 패턴과, 인접한 상기 제 1 상부전극 패턴의 양측벽 및 그 사이의 상기 층간절연막에 의해 다수의 스토리지 전극용 트렌치를 정의하고;A plurality of first plate electrode patterns having sidewalls and upper surfaces formed of a first insulating film, a first plate electrode film, and a second insulating film sequentially formed on the interlayer insulating film at regular intervals, and both side walls of the adjacent first upper electrode pattern; And a plurality of trenches for storage electrodes defined by the interlayer insulating film therebetween; 상기 트렌치의 양측벽에 형성된 제 1 커패시터 유전막과;A first capacitor dielectric layer formed on both sidewalls of the trench; 상기 제 1 커패시터 유전막 상에 형성된 제 1 스토리지 전극용 측벽 스페이서와;Sidewall spacers for first storage electrodes formed on the first capacitor dielectric layers; 상기 제 1 스토리지 전극용 측벽 스페이서 및 상기 트렌치 바닥에 형성된 제 2 스토리지 전극막과;A second storage electrode layer formed on the first storage electrode sidewall spacer and the trench bottom; 상기 제 2 스토리지 전극막과 상기 제 2 절연막 상에 형성된 제 2 커패시터 유전막과; 그리고A second capacitor dielectric layer formed on the second storage electrode layer and the second insulating layer; And 상기 제 2 커패시터 유전막 상에 형성된 상기 트렌치를 완전히 채우는 제 2 플레이트 전극막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 플레이트 전극을 가지는 스택형 커패시터.And a second plate electrode film which completely fills the trench formed on the second capacitor dielectric film.
KR1019990042358A 1999-10-01 1999-10-01 Method of forming a capacitor with a single photolithography and etching process to define a plate electrode and a trench for a storage electrode KR20010035666A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990042358A KR20010035666A (en) 1999-10-01 1999-10-01 Method of forming a capacitor with a single photolithography and etching process to define a plate electrode and a trench for a storage electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990042358A KR20010035666A (en) 1999-10-01 1999-10-01 Method of forming a capacitor with a single photolithography and etching process to define a plate electrode and a trench for a storage electrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010035666A true KR20010035666A (en) 2001-05-07

Family

ID=19613646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990042358A KR20010035666A (en) 1999-10-01 1999-10-01 Method of forming a capacitor with a single photolithography and etching process to define a plate electrode and a trench for a storage electrode

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20010035666A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100388472B1 (en) * 2001-06-30 2003-06-25 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating semiconductor device
KR100580747B1 (en) * 2000-06-09 2006-05-15 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a high dielectric capacitor
WO2006080661A1 (en) * 2004-12-01 2006-08-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for identifying target satellite in satellite communication antenna and method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100580747B1 (en) * 2000-06-09 2006-05-15 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a high dielectric capacitor
KR100388472B1 (en) * 2001-06-30 2003-06-25 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating semiconductor device
WO2006080661A1 (en) * 2004-12-01 2006-08-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for identifying target satellite in satellite communication antenna and method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4900987B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100343291B1 (en) Method for forming a capacitor of a semiconductor device
KR960005251B1 (en) Manufacture of memory device
US5700709A (en) Method for manufacturing a capacitor for a semiconductor device
US8786001B2 (en) Semiconductor devices
US7869189B2 (en) Methods of fabricating integrated circuit devices including capacitors having high-aspect ratio support patterns and related devices
USRE47988E1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US7105403B2 (en) Double sided container capacitor for a semiconductor device and method for forming same
KR0126799B1 (en) Manufacturing method of capacitor of semiconductor device
KR100301369B1 (en) Capacitor Manufacturing Method of Semiconductor Memory Device
US6607954B2 (en) Methods of fabricating cylinder-type capacitors for semiconductor devices using a hard mask and a mold layer
JPH05291526A (en) Semiconductor memory
KR20010035666A (en) Method of forming a capacitor with a single photolithography and etching process to define a plate electrode and a trench for a storage electrode
US5989954A (en) Method for forming a cylinder capacitor in the dram process
US6207496B1 (en) Method of forming capacitor of semiconductor device
KR20010003343A (en) Method of forming MIM type analog capacitor if semiconductor device
US6162670A (en) Method of fabricating a data-storage capacitor for a dynamic random-access memory device
KR100328599B1 (en) capacitor of semiconductor memory device and method for manufacturing the same
US11818880B2 (en) Semiconductor structure including capacitor and method for forming the same
KR20010047487A (en) Method for fabricating a semiconductor device with a cub(capacitor under bit line) structure
US6133110A (en) Method of manufacturing a dual cylinder-shaped capacitor
KR20010016805A (en) Fabrication Method of Double Cylinder Capacitor
US6133091A (en) Method of fabricating a lower electrode of capacitor
KR100308203B1 (en) Method for fabricating a capacitor lower electrode in a semiconductor device
KR0183742B1 (en) Short nozzle for welding torch

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid