KR20010039520A - Method for manufacturing capacitor of semiconductor memory device using electroplating method - Google Patents

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KR20010039520A KR1020000001998A KR20000001998A KR20010039520A KR 20010039520 A KR20010039520 A KR 20010039520A KR 1020000001998 A KR1020000001998 A KR 1020000001998A KR 20000001998 A KR20000001998 A KR 20000001998A KR 20010039520 A KR20010039520 A KR 20010039520A
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device by an electroplating method is provided to prevent an electrical characteristic of the capacitor from being degraded by a seed layer for the lower electrode left after the electroplating method, by completely eliminating a seed layer pattern for the lower electrode used in the electroplating process. CONSTITUTION: An active region and a conductive region electrically connected to the active region are formed in the semiconductor substrate(50). A seed layer for a lower electrode is formed. A plating mask layer is formed on the seed layer. The seed layer and the plating mask layer are patterned to form a seed layer pattern and a plating mask layer pattern which define a region for the lower electrode of a capacitor. A hole exposing the conductive region and a sidewall of the plating mask layer pattern is formed. An electroplating process is performed by using the seed layer pattern of which the sidewall is exposed by the hole, and a conductive layer(96) for the lower electrode is formed inside the hole. The plating mask layer pattern and the seed layer for the lower electrode are removed to expose the sidewall of the conductive layer so that the lower electrode of the capacitor is formed.

Description

전기도금 방법을 이용한 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법{Method for manufacturing capacitor of semiconductor memory device using electroplating method}Method for manufacturing capacitor of semiconductor memory device using electroplating method

본 발명은 반도체 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 전기도금 방법을 이용하여 반도체 메모리 소자의 캐패시터를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device using an electroplating method.

최근 들어, 반도체 메모리 소자의 집적도가 증가함에 따라 제한된 셀 면적 내에서 캐패시터의 정전용량을 증가시키기 위한 방법으로, 캐패시터의 유전막을 박막화하여 캐패시터 내부에 형성되는 전장을 강화시키는 방법과 캐패시터 하부전극의 구조를 입체화시켜 캐패시터의 유효면적을 증가시키는 방법 등이 제안되고 있다.Recently, as the degree of integration of semiconductor memory devices increases, a method of increasing the capacitance of a capacitor within a limited cell area is to increase the electric field formed inside the capacitor by thinning the dielectric film of the capacitor and the structure of the capacitor lower electrode. A method of increasing the effective area of a capacitor by three-dimensionally has been proposed.

그러나, 상기한 바와 같은 방법을 채용하더라도 TiO2막 또는 SiO2막과 같은 통상적인 유전막을 캐패시터 유전막으로 사용하게 되면 1G(giga)비트 이상의 집적도를 가지는 반도체 메모리 소자에서는 소자 작동에 필요한 정전용량을 확보하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 (Ba,Sr)TiO3(BST), PbZrTiO3(PZT), (Pb,La)(Zr,Ti)O3(PLZT) 등과 같은 강유전막 또는 고유전막으로 캐패시터 유전막을 형성하고자 하는 연구가 활발히 진행 중에 있다.However, even if the above-described method is employed, when a conventional dielectric film such as a TiO 2 film or a SiO 2 film is used as the capacitor dielectric film, the semiconductor memory device having an integration degree of 1 G (giga) or more ensures capacitance required for device operation. There is a problem that is difficult to do. Therefore, in order to solve this problem, a capacitor dielectric film such as (Ba, Sr) TiO 3 (BST), PbZrTiO 3 (PZT), (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 (PLZT) or a high dielectric film There is an active research to form a.

예를 들어, 고유전막 또는 강유전막을 캐패시터 유전막으로 형성하는 종래기술에 따른 반도체 메모리 소자의 제조방법에 따르면, 먼저 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 하부전극 패드를 반도체 기판 상에 형성된 불순물 주입영역 상에 형성한다. 그 이후에, 하부전극 패드와 전기적으로 연결되는 하부전극 콘택을 형성한 후 상기 하부전극 콘택 상에 캐패시터 하부전극을 형성한다. 그리고 나서, 상기 캐패시터 하부전극 상에 고유전막 또는 강유전막으로 이루어진 캐패시터 유전막을 형성하고, 상기 캐패시터 유전막을 결정화하여 절연특성을 강화시킴으로써 캐패시터의 정전용량의 향상과 캐패시터 누설전류의 감소를 위해 산소 분위기하의 고온 열처리 공정을 수행한다. 그런데, 상기 고온 열처리 공정은 600℃ 내지 900℃ 사이의 고온 및 산소 분위기하에서 수행되기 때문에, 캐패시터 하부전극을 일반적인 전극물질인 도핑된 폴리실리콘으로 형성할 경우 상기 고온 열처리 공정을 수행하는 과정에서 캐패시터 하부전극이 산화되어 콘택저항이 열화되거나, 상기 캐패시터 유전막과 캐패시터 하부전극 사이에 금속 실리사이막이 형성되는 등의 문제가 발생할 수 있다.For example, according to the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the related art, in which a high dielectric film or a ferroelectric film is formed as a capacitor dielectric film, first, a lower electrode pad made of doped polysilicon is formed on an impurity implantation region formed on a semiconductor substrate. . Thereafter, a lower electrode contact electrically connected to the lower electrode pad is formed, and then a capacitor lower electrode is formed on the lower electrode contact. Then, a capacitor dielectric film made of a high dielectric film or a ferroelectric film is formed on the capacitor lower electrode, and the capacitor dielectric film is crystallized to enhance insulation characteristics, thereby improving the capacitance of the capacitor and reducing the capacitor leakage current under an oxygen atmosphere. A high temperature heat treatment process is performed. However, since the high temperature heat treatment process is performed under a high temperature and oxygen atmosphere between 600 ° C. and 900 ° C., when the capacitor lower electrode is formed of doped polysilicon, which is a general electrode material, the capacitor lower part during the high temperature heat treatment process is performed. The electrode may be oxidized to deteriorate contact resistance, or a metal silicide layer may be formed between the capacitor dielectric layer and the capacitor lower electrode.

이에 따라, 고유전막 또는 강유전막을 사용하여 반도체 메모리 소자의 캐패시터를 제조할 경우에는, 백금족 원소 또는 그 산화물, 예를 들면 Pt, Ir, Ru, RuO2, IrO2등을 전극물질로 사용하는 것이 일반적이다.Accordingly, when manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device using a high dielectric film or a ferroelectric film, it is common to use a platinum group element or an oxide thereof, for example, Pt, Ir, Ru, RuO 2 , IrO 2, or the like as an electrode material. to be.

종래 기술에서는, 백금족 금속을 사용하여 하부전극을 형성하기 위하여, 먼저 상기 백금족 금속으로 이루어진 도전막을 형성한 후 이를 건식 식각방법으로 패터닝하여 하부전극을 형성하였다. 그러나, 백금족 금속으로 이루어진 도전막은 건식식각 방법으로 휘발성이 있는 가스형태로 변환시키는 것이 용이하지 않아 하부전극을 단위셀 별로 분리하는 것이 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서, 300nm 이하의 하부전극 폭을 가지는 반도체 메모리 소자, 특히 4G비트 이상의 집적도를 가지는 반도체 메모리 소자를 제조할 때에는 건식 식각방법에 의하여 하부전극을 형성하는 데 한계가 있기 때문에, 건식식각 방법 이외의 방법으로 캐패시터 하부전극을 형성하는 방법이 다양하게 제안되고 있다.In the prior art, in order to form a lower electrode using a platinum group metal, first, a conductive film made of the platinum group metal was formed and then patterned by a dry etching method to form a lower electrode. However, it is known that a conductive film made of a platinum group metal is not easy to be converted into a volatile gas form by a dry etching method, and thus it is very difficult to separate the lower electrodes by unit cells. Therefore, when fabricating a semiconductor memory device having a lower electrode width of 300 nm or less, in particular, a semiconductor memory device having an integration degree of 4 Gbits or more, there is a limit in forming the lower electrode by a dry etching method. As a result, various methods for forming the capacitor lower electrode have been proposed.

따라서, 이하에서는 전기도금 방법을 이용하여 캐패시터 하부전극을 백금족 금속으로 형성하는 종래기술에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Therefore, hereinafter, a conventional technique of forming a capacitor lower electrode of a platinum group metal by using an electroplating method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1c는, Pt막으로 이루어진 캐패시터 하부전극을 전기도금 방법을 사용하여 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor lower electrode made of a Pt film using an electroplating method.

도 1a를 참조하면, 전기도금 방법을 이용하여 캐패시터 하부전극을 형성하는 종래기술에 따르면, 먼저 반도체 기판(10) 상의 불순물 주입영역(미도시) 상에 도전성 폴리실리콘으로 이루어진 하부전극 패드(12)를 형성한다. 이어서, 인접하는 하부전극 패드(12)를 전기적으로 분리시키는 층간절연막(14)을 하부전극 패드(12) 상에 형성한다. 그런 다음, 상기 층간절연막(14)을 사진 식각공정으로 패터닝하여 하부전극 패드(11)를 노출시키는 홀(16)을 형성한 후, 홀(16)의 저면, 측벽 및 층간절연막(14)의 상면에 백금족 금속으로 이루어진 하부전극용 씨드층(18)을 형성한다. 그리고 나서, 상기 하부전극용 씨드층(18) 상에 하부전극이 형성될 영역만을 노출시키며 하부전극의 형태를 정의하는 도금 마스크층 패턴(20)을 홀(16)의 주위에 형성한다.Referring to FIG. 1A, according to the prior art of forming a capacitor lower electrode using an electroplating method, first, a lower electrode pad 12 made of conductive polysilicon on an impurity implantation region (not shown) on a semiconductor substrate 10 is described. To form. Subsequently, an interlayer insulating film 14 for electrically separating adjacent lower electrode pads 12 is formed on the lower electrode pads 12. Then, the interlayer insulating layer 14 is patterned by a photolithography process to form holes 16 exposing the lower electrode pads 11, and then the bottom surface, sidewalls, and top surfaces of the interlayer insulating layer 14 are formed. On the lower electrode seed layer 18 made of a platinum group metal is formed. Then, the plating mask layer pattern 20 defining the shape of the lower electrode is formed around the hole 16 while exposing only the region where the lower electrode is to be formed on the lower electrode seed layer 18.

하부전극용 씨드층(18)과 도금 마스크층 패턴(20)을 형성한 이후에는, 전기도금 방법을 이용한 캐패시터 하부전극 형성공정이 진행된다. 예를 들어, Pt로 이루어진 캐패시터 하부전극을 형성하기 위해서는 먼저 Pt를 포함하고 있는 금속염이 용해된 도금액(plating solution)에 반도체 기판(10)을 담근 상태에서, 파워 소스(power source)(22)의 음극은 제 1 배선(24)을 통해 하부전극용 씨드층(18)에 연결하고, 파워 소스(22)의 양극은 제 2 배선(26)을 통해 Pt로 이루어진 소스 전극(28)에 연결한다. 그러면, 하부전극용 씨드층(18) 상에서 Pt가 석출되어 도금 마스크층 패턴(20)의 상부표면과 실질적으로 동일한 레벨로 Pt막이 형성된다. 그 결과, 점선을 경계로 하여 홀(16)의 저부에는 하부전극 콘택(30)이 형성되고, 하부전극 콘택(30) 상에는 후속공정에서 유전막이 형성되는 캐패시터 하부전극(32)이 형성된다.After forming the lower electrode seed layer 18 and the plating mask layer pattern 20, a capacitor lower electrode forming process using an electroplating method is performed. For example, in order to form a capacitor lower electrode made of Pt, the semiconductor substrate 10 is immersed in a plating solution in which a metal salt containing Pt is dissolved. The cathode is connected to the lower electrode seed layer 18 through the first wiring 24, and the anode of the power source 22 is connected to the source electrode 28 made of Pt through the second wiring 26. Then, Pt is deposited on the lower electrode seed layer 18 to form a Pt film at substantially the same level as the upper surface of the plating mask layer pattern 20. As a result, a lower electrode contact 30 is formed at the bottom of the hole 16 with a dotted line border, and a capacitor lower electrode 32 is formed on the lower electrode contact 30 in which a dielectric film is formed in a subsequent process.

도 1b를 참조하면, 전기도금 방법을 사용하여 하부전극 콘택(30) 및 캐패시터 하부전극(32)을 형성한 후, 습식식각 방법을 사용하여 도금 마스크층 패턴(20)을 제거한다. 그리고 나서, 도금 마스크층 패턴(20)의 제거에 의하여 노출되는 층간절연막(14) 상부표면 상의 하부전극용 씨드층(18)을 제거하여 하부전극(32)을 단위셀 별로 분리시킨다.Referring to FIG. 1B, after forming the lower electrode contact 30 and the capacitor lower electrode 32 using an electroplating method, the plating mask layer pattern 20 is removed using a wet etching method. Then, the lower electrode seed layer 18 on the upper surface of the interlayer insulating film 14 exposed by removing the plating mask layer pattern 20 is removed to separate the lower electrode 32 by unit cell.

그런데, 하부전극용 씨드층(18)이 Pt로 이루어진 경우에는, 도금 마스크층 패턴(20)의 제거에 의해 노출된 하부전극용 씨드층(18)을 건식식각 방법에 의하여 제거하여야 한다. 하지만, Pt는 건식식각 방법을 사용한다고 하더라도 휘발성이 있는 기상 화합물로 변환시키는 것이 용이하지 않기 때문에, 캐패시터 하부전극을 단위셀 별로 분리시키는데 어려움이 있다. 특히, 디자인 룰이 0.15㎛ 이하인 반도체 메모리 소자의 제조에 있어서는, 상기 하부전극(32) 사이에서 노출되는 하부전극용 씨드층(18)의 피치(pitch)가 더욱 감소하게 되어 캐패시터 하부전극을 단위셀 별로 분리하는 것이 더욱 어렵게 된다.However, when the lower electrode seed layer 18 is made of Pt, the lower electrode seed layer 18 exposed by the removal of the plating mask layer pattern 20 should be removed by a dry etching method. However, since Pt is not easy to convert into a volatile gaseous compound even when using a dry etching method, it is difficult to separate the capacitor lower electrode for each unit cell. In particular, in the fabrication of semiconductor memory devices having a design rule of 0.15 μm or less, the pitch of the lower electrode seed layer 18 exposed between the lower electrodes 32 is further reduced, so that the capacitor lower electrode is unit cell. It is more difficult to separate them.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여 하부전극용 씨드층(18)을 건식식각 방법을 사용하여 휘발성이 있는 기상화합물로의 변환이 용이한 Ru로 형성하는 방법이 제안되었다. 그러나, Ru로 하부전극용 씨드층(18)을 형성하게 되면 Pt로 이루어진 하부전극 콘택(30)과 노드분리 후 잔류하는 하부전극용 씨드층(18) 사이의 계면에서 Pt와 Ru의 합금이 형성되어 후속하는 캐패시터 유전막의 열처리 단계에서 문제가 야기하게 된다. 이에 대해서는 도 1c를 참조하여 이하에서 설명한다.Therefore, in order to solve this problem, a method of forming the lower electrode seed layer 18 into Ru, which is easy to convert into a volatile gas phase compound, has been proposed by using a dry etching method. However, when the lower electrode seed layer 18 is formed of Ru, an alloy of Pt and Ru is formed at the interface between the lower electrode contact 30 made of Pt and the lower electrode seed layer 18 remaining after the node separation. This causes problems in subsequent heat treatment steps of the capacitor dielectric film. This will be described below with reference to FIG. 1C.

도 1c를 참조하면, 노드분리 공정을 수행하여 캐패시터 하부전극(32)을 단위셀 별로 분리시킨 이후에는, 그 결과물 전면에 강유전 물질 또는 고유전 물질로 이루어진 유전막(33)을 형성한다. 그리고 나서, 유전막(33)의 절연특성을 강화하기 위하여 산소 분위기 하에서 고온 열처리 공정(화살표 참조)이 진행된다. 그런데, 노드분리 후 잔류하는 하부전극용 씨드층(18)이 Ru인 경우에는, Ru로 이루어진 하부전극용 씨드층(18)과 Pt로 이루어진 하부전극 콘택(30) 사이의 계면에서 Pt와 Ru의 합금이 형성되고, 합금 내에 포함된 원소 중 내산화성이 Pt보다 약한 Ru가 유전막(33)의 고온 열처리 단계에서 산화하게 된다. 이처럼, 유전막(33)의 고온 열처리 단계에서 Pt보다 큰 부피를 가지는 Ru의 산화물이 생성되면 캐패시터 하부전극(32)의 모폴로지를 변화시키게 되고, 그 결과 유전막(33)에 물리적 스트레스를 유발하여 캐패시터 하부전극(32)과 유전막(33) 사이의 계면특성을 열화시키게 된다. 이에 따라, 캐패시터의 누설전류를 증가시키는 결과를 초래하게 된다.Referring to FIG. 1C, after the capacitor lower electrode 32 is separated for each unit cell by performing a node separation process, a dielectric layer 33 made of a ferroelectric material or a high dielectric material is formed over the resultant. Then, in order to enhance the insulating properties of the dielectric film 33, a high temperature heat treatment process (see arrow) is performed in an oxygen atmosphere. However, when the lower electrode seed layer 18 remaining after the node separation is Ru, Pt and Ru may be formed at the interface between the lower electrode seed layer 18 made of Ru and the lower electrode contact 30 made of Pt. An alloy is formed, and Ru, whose oxidation resistance is weaker than Pt among the elements contained in the alloy, is oxidized in the high temperature heat treatment step of the dielectric film 33. As such, when an oxide of Ru having a volume larger than Pt is produced in the high temperature heat treatment step of the dielectric film 33, the morphology of the capacitor lower electrode 32 is changed, resulting in physical stress on the dielectric film 33, thereby lowering the capacitor. The interface property between the electrode 32 and the dielectric film 33 is deteriorated. This results in an increase in the leakage current of the capacitor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전기도금 방법을 사용하여 캐패시터 하부전극을 형성하더라도 전기도금 공정에서 이용된 하부전극용 씨드층의 제거가 용이하며 완성된 캐패시터에는 하부전극용 씨드층이 잔류하지 않는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to easily remove the seed layer for the lower electrode used in the electroplating process even if the capacitor lower electrode is formed using the electroplating method, the semiconductor layer does not remain the seed layer for the lower electrode in the completed capacitor It is to provide a method of manufacturing a capacitor of a memory device.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 전기도금 방법을 사용하여 캐패시터 하부전극을 형성할 때, 하부전극용 씨드층과 캐패시터 하부전극을 서로 다른 물질로 형성하는 경우에도 캐패시터의 전기적 특성이 하부전극용 씨드층에 의하여 열화되는 것을 방지할 수 있는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is that when the capacitor lower electrode is formed by using an electroplating method, even when the lower electrode seed layer and the capacitor lower electrode are formed of different materials, the electrical characteristics of the capacitor are lower electrode seed. It is to provide a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device that can be prevented from being degraded by a layer.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 캐패시터 하부전극 형성을 위한 전기도금 공정을 수행하기 전에, 배리어 물질로 이루어진 하부전극 콘택을 형성할 필요가 없는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device, which does not require forming a bottom electrode contact made of a barrier material before performing an electroplating process for forming a capacitor bottom electrode.

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 전기도금 방법을 사용한 캐패시터 하부전극 형성과정을 도시한 공정 단면도들이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a process of forming a capacitor lower electrode using an electroplating method according to the related art.

도 2는 본 발명에 따른 전기도금 방법을 이용한 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법이 적용될 레이 아웃도이다.2 is a layout diagram to which a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device using the electroplating method according to the present invention is applied.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 공정 단면도들이다.3A through 3F are process cross-sectional views showing a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 공정 단면도이다.4 is a process sectional view showing a second embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제 3 실시예를 도시한 공정 단면도들이다.5A to 5F are cross-sectional views showing a third embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 4 실시예를 도시한 공정 단면도들이다.6A to 6D are process cross-sectional views showing a fourth embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 제 5 실시예를 도시한 공정 단면도들이다.7A to 7B are process cross-sectional views showing a fifth embodiment of the present invention.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전기도금 방법을 이용한 반도체 메모리 소자의 제조방법은, 먼저 반도체 기판상의 활성영역과 전기적으로 연결된 도전영역이 형성되어 있는 반도체 기판 상에 하부전극용 씨드층을 형성한다. 그런 다음, 상기 씨드층 상에 도금 마스크층을 형성한다. 이어서, 상기 씨드층 및 상기 도금 마스크층을 패터닝하여 씨드층 패턴 및 도금 마스크층 패턴을 형성함으로써, 캐패시터 하부전극이 형성될 영역을 정의하며 상기 도전영역을 노출시키는 홀을 형성한다. 그리고 나서, 상기 홀에 의하여 측벽이 노출된 상기 씨드층 패턴을 이용하여 전기도금 공정을 수행함으로써, 상기 홀 내부에 하부전극용 도전막을 형성한다. 그 이후에, 상기 도전막의 측벽이 노출되도록 상기 도금 마스크층 패턴 및 상기 하부전극용 씨드층 패턴을 제거함으로써 캐패시터 하부전극을 형성한다. 그 다음, 캐패시터 하부전극 상에 캐패시터 유전막을 형성하고, 캐패시터 유전막 상에는 캐패시터 상부전극을 형성한다.The method of manufacturing a semiconductor memory device using the electroplating method according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, for the lower electrode on the semiconductor substrate is first formed a conductive region electrically connected to the active region on the semiconductor substrate A seed layer is formed. Then, a plating mask layer is formed on the seed layer. Subsequently, the seed layer and the plating mask layer are patterned to form a seed layer pattern and a plating mask layer pattern, thereby defining a region where a capacitor lower electrode is to be formed and forming a hole exposing the conductive region. Then, an electroplating process is performed using the seed layer pattern in which sidewalls are exposed by the holes, thereby forming a lower electrode conductive film in the holes. Thereafter, the capacitor lower electrode is formed by removing the plating mask layer pattern and the seed layer pattern for the lower electrode so that the sidewall of the conductive film is exposed. Next, a capacitor dielectric layer is formed on the capacitor lower electrode, and a capacitor upper electrode is formed on the capacitor dielectric layer.

상기 씨드층은 백금족 금속막, 백금족 금속 산화물막, 페로브스카이트 구조를 가지는 도전성 물질막, 도전성 금속막, 금속 실리사이드막, 금속 질화물막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성할 수 있다.The seed layer may be formed of a multilayer film including a platinum group metal film, a platinum group metal oxide film, a conductive material film having a perovskite structure, a conductive metal film, a metal silicide film, a metal nitride film, or a combination thereof.

상기 도금 마스크층은 BPSG(boro-phospho-silicate glass)막, SOG(spin-on glass)막, PSG(phospho-silicate glass)막, 포토레지스트막, DLC(diamond like carbon)막, SiOx막, SiNx막, SiONx막, TiOx막, AlOx막, AlNx막또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성할 수 있다.The plating mask layer may include a boro-phospho-silicate glass (BPSG) film, a spin-on glass (SOG) film, a phosphor-silicate glass (PSG) film, a photoresist film, a diamond like carbon (DLC) film, a SiO x film, It is possible to form a multilayer film made of a SiN x film, a SiON x film, a TiO x film, an AlO x film, an AlN x film, or a combination thereof.

상기 도금 마스크층 패턴 및 씨드층 패턴은 각각 습식 또는 건식 식각공정을 수행하여 제거할 수 있다. 경우에 따라서, 상기 도금 마스크층 패턴 및 하부전극용 씨드층 패턴은 1회의 습식 또는 건식 식각공정을 수행하여 제거할 수도 있다.The plating mask layer pattern and the seed layer pattern may be removed by performing a wet or dry etching process, respectively. In some cases, the plating mask layer pattern and the seed layer pattern for the lower electrode may be removed by performing one wet or dry etching process.

상기 하부전극용 씨드층을 형성하기 전에 식각저지막을 형성할 수 있다. 이러한 경우, 상기 하부전극용 씨드층은 상기 식각저지막 상에 형성되고, 상기 홀은 상기 도금 마스크층, 상기 하부전극용 씨드층 및 상기 식각저지막을 패터닝함으로써 형성된다.An etch stop layer may be formed before the seed layer for the lower electrode is formed. In this case, the lower electrode seed layer is formed on the etch stop layer, and the hole is formed by patterning the plating mask layer, the lower electrode seed layer, and the etch stop layer.

상기 캐패시터 상부전극은 전기도금 방법을 사용하여 형성할 수 있다.The capacitor upper electrode may be formed using an electroplating method.

본 발명의 다른 측면에 따른 전기도금 방법을 이용한 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법은, 먼저 반도체 기판의 활성영역 상에 도전물질로 이루어진 하부전극 패드를 형성한 후, 상기 하부전극 패드 상에 제 1 층간절연막을 형성한다. 그리고 나서, 상기 제 1 층간절연막 상에 비트라인을 형성하고, 비트라인 상에는 제 2 층간절연막을 형성한다. 그런 다음, 상기 제 2 층간절연막 상에 하부전극용 씨드층을 형성하고, 상기 하부전극용 씨드층 상에는 도금 마스크층을 형성한다. 그런 다음, 상기 도금 마스크층, 상기 하부전극용 씨드층, 상기 제 2 층간절연막 및 상기 제 1 층간절연막을 패터닝하여 상기 하부전극 패드를 노출시키는 홀을 형성한다. 그 다음으로, 상기 홀 내부를 도전막으로 채우되, 적어도 상기 하부전극용 씨드층의 상부표면과 실질적으로 동일한 레벨 위의 도전막은 패터닝된 하부전극용 씨드층을 이용한 전기도금 공정을 수행하여 형성한다. 그 이후에, 패터닝된 상기 도금 마스크층 및 상기 하부전극용 씨드층을 제거하여 상기 도전막의 측벽을 노출시킴으로써 캐패시터 하부전극을 형성한다. 이어서, 캐패시터 하부전극 상에 캐패시터 유전막을 형성하고, 캐패시터 유전막 상에는 캐패시터 상부전극을 형성한다.In a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device using an electroplating method according to another aspect of the present invention, first, a lower electrode pad made of a conductive material is formed on an active region of a semiconductor substrate, and then a first interlayer is formed on the lower electrode pad. An insulating film is formed. Then, a bit line is formed on the first interlayer insulating film, and a second interlayer insulating film is formed on the bit line. Then, a seed layer for the lower electrode is formed on the second interlayer insulating film, and a plating mask layer is formed on the seed layer for the lower electrode. Thereafter, the plating mask layer, the seed layer for the lower electrode, the second interlayer insulating layer, and the first interlayer insulating layer are patterned to form holes for exposing the lower electrode pads. Next, the inside of the hole is filled with a conductive film, and at least a conductive film on a level substantially the same as the upper surface of the lower electrode seed layer is formed by performing an electroplating process using a patterned lower electrode seed layer. . After that, the patterned mask layer and the lower electrode seed layer are removed to expose sidewalls of the conductive film to form a capacitor lower electrode. Subsequently, a capacitor dielectric layer is formed on the capacitor lower electrode, and a capacitor upper electrode is formed on the capacitor dielectric layer.

상기 도전막의 형성단계는 다음과 같이 진행될 수 있다. 먼저, 상기 홀의 저부에서 노출된 상기 하부전극 패드 상에 도전성 배리어막을 형성하되 상기 홀에 의하여 노출된 하부전극용 씨드층의 측벽을 덮지 않도록 형성한다. 그런 다음, 상기 패터닝된 하부전극용 씨드층을 이용한 전기도금 공정을 수행하여 상기 배리어막 상에 하부전극용 도전막을 형성한다.The forming of the conductive film may be performed as follows. First, a conductive barrier layer is formed on the lower electrode pad exposed at the bottom of the hole, but not to cover sidewalls of the lower electrode seed layer exposed by the hole. Then, an electroplating process using the patterned lower electrode seed layer is performed to form a conductive layer for the lower electrode on the barrier layer.

상기 배리어막의 형성단계는 다음과 같이 진행될 수 있다. 먼저, 상기 홀 내부 및 패터닝된 상기 도금 마스크층 상에 배리어 물질을 형성한다. 그리고 나서, 상기 배리어 물질의 상부를 제거하여 패터닝된 도금 마스크층의 상면을 노출시킨다. 그 이후에, 상기 홀 내에 형성되어 있는 배리어 물질을 선택적으로 제거하여 패터닝된 하부전극용 씨드층의 측벽을 노출시킨다.The forming of the barrier film may be performed as follows. First, a barrier material is formed in the hole and on the patterned mask layer. The top of the barrier material is then removed to expose the top surface of the patterned plating mask layer. Thereafter, the barrier material formed in the hole is selectively removed to expose the sidewall of the patterned lower electrode seed layer.

상기 배리어막은 금속 실리사이드막, 금속 질화물막, 도핑된 폴리실리콘막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성될 수 있다.The barrier layer may be formed of a multilayer formed of a metal silicide layer, a metal nitride layer, a doped polysilicon layer, or a combination thereof.

상기 홀 형성단계에서 패터닝된 도금 마스크층 및 하부전극용 씨드층은, 습식 또는 건식식각 공정을 수행하여 제거할 수 있다. 경우에 따라서, 상기 홀 형성단계에서 패터닝된 도금 마스크층 및 하부전극용 씨드층은 1회의 습식 식각공정을 수행하여 제거할 수도 있다.The plating mask layer and the lower electrode seed layer patterned in the hole forming step may be removed by performing a wet or dry etching process. In some cases, the plating mask layer and the lower electrode seed layer patterned in the hole forming step may be removed by performing a single wet etching process.

상기 하부전극용 씨드층을 형성하기 전에 상기 제 2 층간절연막 상에 식각저지막을 더 형성할 수 있다.An etch stop layer may be further formed on the second interlayer insulating layer before forming the seed layer for the lower electrode.

상기 제 2 층간절연막을 형성하기 전에, 상기 비트라인의 측벽 및 상부표면 상에 상기 제 2 층간절연막과 식각선택비가 있는 물질막으로 스페이서 및 캡핑 절연막을 각각 형성할 수 있다. 이러한 경우, 상기 홀은, 스페이서 및 캡핑 절연막으로 마스킹된 비트라인에 의하여 자기정렬될 수 있다.Prior to forming the second interlayer insulating layer, a spacer and a capping insulating layer may be formed of a material layer having an etching selectivity with the second interlayer insulating layer on the sidewalls and the upper surface of the bit line, respectively. In this case, the holes may be self-aligned by bit lines masked by spacers and capping insulating layers.

상기 도전막을 홀 내에 형성하기 전에, 상기 홀에 의하여 노출된 하부전극용 씨드층 측벽에 전기적으로 연결되는 라이너 씨드층을 상기 홀의 저부에 형성할 수 있다.Prior to forming the conductive layer in the hole, a liner seed layer electrically connected to the seed layer sidewall for the lower electrode exposed by the hole may be formed at the bottom of the hole.

상기 라이너 씨드층 형성단계는 다음과 같이 진행될 수 있다. 먼저, 상기 홀에 의하여 노출된 하부전극용 씨드층의 측벽 상에 반구형 씨드를 형성한다. 그런 다음, 상기 반구형 씨드를 저온에서 반응성 이온식각하여 홀의 저부에 재증착함으로써, 상기 라이너 씨드층을 형성한다.The liner seed layer forming step may proceed as follows. First, a hemispherical seed is formed on the sidewall of the seed layer for the lower electrode exposed by the hole. The hemispherical seed is then reactive ion etched at low temperature to redeposit on the bottom of the hole to form the liner seed layer.

상기 라이너 씨드층 형성단계는 다음과 같이 진행될 수도 있다. 먼저, 상기 홀이 형성된 반도체 기판의 전면을 도전막으로 라이닝한다. 그런 다음, 상기 도전막을 저온에서 반응성 이온식각하여 상기 라이너 씨드층을 스페이서 형태로 형성한다.The liner seed layer forming step may proceed as follows. First, the entire surface of the semiconductor substrate on which the holes are formed is lined with a conductive film. Then, the conductive film is reactive ion etched at a low temperature to form the liner seed layer in the form of a spacer.

상기 하부전극 패드는 다중막으로 형성하되, 상기 하부전극 패드의 최상부층은 도전성 배리어막으로 이루어지도록 형성할 수 있다.The lower electrode pad may be formed of multiple layers, and the uppermost layer of the lower electrode pad may be formed of a conductive barrier layer.

상기 하부전극 패드는 다중막으로 형성하되, 상기 하부전극 패드의 최상부층은 백금족 금속막이고, 그 하부에는 적어도 1층의 도전성 배리어막이 포함되도록 형성할 수도 있다. 이 때, 상기 라이너 씨드층은 상기 하부전극 패드의 최상부층인 백금족 금속막을 저온에서 반응성 이온식각하여 형성할 수도 있다.The lower electrode pad may be formed of multiple layers, and the uppermost layer of the lower electrode pad may be a platinum group metal layer, and the lower electrode pad may include at least one conductive barrier layer. In this case, the liner seed layer may be formed by reactive ion etching a platinum group metal film, which is the uppermost layer of the lower electrode pad, at a low temperature.

본 발명에 따른 캐패시터 제조방법을 적용하여 캐패시터 하부전극을 형성하게 되면, 건식 식각방법으로 하부전극을 단위셀 별로 분리할 때 발생하는 종래 기술의 문제점이 해결된다. 또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 하부전극 패드를 노출시키는 홀을 형성할 때 마스킹된 비트라인을 이용한 자기정렬 기술을 적용할 수 있기 때문에 1회의 사진공정만으로도 상기 홀을 형성할 수 있다. 그리고, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 하부전극을 전기도금 방법에 의하여 형성한 후, 하부전극용 씨드층 패턴을 간단한 방법에 의하여 완전히 제거할 수 있다. 따라서, 캐패시터의 전기적 특성이, 전기도금 공정의 수행 이후에 잔류하는 하부전극용 씨드층에 의하여 열화되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 하부전극과 하부전극용 씨드층을 반드시 동일한 물질로 형성할 필요가 없고, 필요에 따라 자유롭게 선택할 수 있다.When the capacitor lower electrode is formed by applying the capacitor manufacturing method according to the present invention, the problem of the prior art generated when the lower electrode is separated for each unit cell by a dry etching method is solved. In addition, according to another aspect of the present invention, since the self-aligning technique using the masked bit line may be applied when forming the hole exposing the lower electrode pad, the hole may be formed by only one photo process. Further, according to another aspect of the present invention, after forming the lower electrode by the electroplating method, it is possible to completely remove the seed layer pattern for the lower electrode by a simple method. Accordingly, the electrical characteristics of the capacitor can be prevented from being degraded by the seed layer for the lower electrode remaining after the electroplating process. In addition, according to another aspect of the present invention, the lower electrode and the lower electrode seed layer need not necessarily be formed of the same material, and may be freely selected as necessary.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 첨부 도면에 있어서, 층 또는 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다. 첨부 도면들에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 또한, 어떤 층이 다른 층 또는 기판의 "상부"에 있다고 기재된 경우, 상기 어떤 층이 상기 다른 층 또는 기판의 상부에 직접 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 다른 층이 개재될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the invention may be modified in many different forms, the scope of the invention is not limited to the embodiments described in the following. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. In the accompanying drawings, the thicknesses of layers or regions are exaggerated for clarity of specification. Like reference numerals in the accompanying drawings indicate like elements. In addition, where a layer is described as being on the "top" of another layer or substrate, the layer may be present directly on top of the other layer or substrate, with a third other layer interposed therebetween.

먼저, 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법이 구현될 레이 아웃을 도 2를 참조하여 설명한다.First, a layout in which a capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device according to the present invention is implemented will be described with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 소자분리막에 의하여 활성영역(A)이 정의되어 있고, 활성영역(A) 상에는 두 개의 워드라인(W/L)이 지나고 있다. 비트라인(B/L)은 워드라인(W/L)과 층을 달리하며, 워드라인(W/L)과 수직을 이루며 지나고 있다. 활성영역(A) 상에 형성되는 드레인 영역 상에는 비트라인 콘택(Ⅰ)이 있고, 활성영역(A) 상에 형성된 소오스 영역 상에는 하부전극 콘택(Ⅱ)이 있다. 하부전극 콘택(Ⅱ) 상에는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 하부전극(C)이 있다. 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명함에 있어서는, 도 2의 B-B'선에 따른 단면을 참조하여 설명하기로 한다.Referring to FIG. 2, an active region A is defined by an isolation layer, and two word lines W / L pass through the active region A. Referring to FIG. The bit line B / L has a layer different from the word line W / L and passes perpendicular to the word line W / L. There is a bit line contact I on the drain region formed on the active region A, and a lower electrode contact II on the source region formed on the active region A. FIG. On the lower electrode contact II, there is a capacitor lower electrode C of the semiconductor memory device. Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be described with reference to a cross section taken along the line BB ′ of FIG. 2.

<제 1 실시예><First Example>

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법을 도시하는 공정 단면도들이다.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 먼저 반도체 기판(50) 상에 하부전극용 씨드층(52)을 형성한다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 반도체 기판(50)은 불순물 주입영역이 형성되어 있는 실리콘 기판일 수도 있고, 상면에 게이트 전극, 비트라인 등과 같은 막구조물을 포함하고 있는 실리콘 기판일 수도 있다.Referring to FIG. 3A, a seed layer 52 for lower electrodes is first formed on a semiconductor substrate 50. Although not specifically illustrated, the semiconductor substrate 50 may be a silicon substrate in which an impurity implantation region is formed, or a silicon substrate including a film structure such as a gate electrode and a bit line on an upper surface thereof.

상기 하부전극용 씨드층(52)은 내산화성이 있는 도전물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 하부전극용 씨드층(52)은 백금족 금속막, 백금족 금속 산화물막, 페로브스카이트 구조를 가지는 도전성 물질막, 도전성 금속막, 금속 실리사이드막, 금속 질화물막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성할 수 있다. 상기 백금족 금속막은 Pt막, Rh막, Ru막, Ir막, Os막 또는 Pd막일 수 있고, 상기 백금족 금속 산화물막은 PtOx막, RhOx막, RuOx막, IrOx막, OsOx막 또는 PdOx막일 수 있고, 상기 도전성 페로브스카이트 구조를 가지는 도전성 물질막은 CaRuO3막, SrRuO3막, BaRuO3막, BaSrRuO3막, CaIrO3막, SrIrO3막, BaIrO3막 또는 (La,Sr)CoO3막일 수 있고, 상기 도전성 금속막은 Cu막, Al막, Ta막, Mo막, W막, Au막 또는 Ag막일 수 있고, 상기 금속 실리사이드막은 WSix막, TiSix막, CoSix막, MoSix막 또는 TaSix막일 수 있고, 상기 금속 질화물막은 TiN막, TaN막, WN막, TiSiN막, TiAlN막, TiBN막, ZrSiN막, ZrAlN막, MoSiN막, MoAlN막, TaSiN막 또는 TaAlN막일 수 있다.The lower electrode seed layer 52 may be formed of a conductive material having oxidation resistance. For example, the lower electrode seed layer 52 may be a platinum group metal film, a platinum group metal oxide film, a conductive material film having a perovskite structure, a conductive metal film, a metal silicide film, a metal nitride film, or a combination thereof. It can be formed into a multilayer formed. The platinum group metal film may be a Pt film, an Rh film, a Ru film, an Ir film, an Os film, or a Pd film, and the platinum group metal oxide film may be a PtO x film, a RhO x film, a RuO x film, an IrO x film, an OsO x film, or a PdO film. x can makil the conductive perovskite CaRuO 3 layer film is a conductive material having a structure, SrRuO 3 film, BaRuO 3 film, BaSrRuO 3 film, CaIrO 3 film, SrIrO 3 film, BaIrO 3 film, or (La, Sr) CoO 3 film, the conductive metal film may be a Cu film, Al film, Ta film, Mo film, W film, Au film or Ag film, the metal silicide film is WSi x film, TiSi x film, CoSi x film, MoSi x film or TaSi x film, and the metal nitride film may be a TiN film, a TaN film, a WN film, a TiSiN film, a TiAlN film, a TiBN film, a ZrSiN film, a ZrAlN film, a MoSiN film, a MoAlN film, a TaSiN film, or a TaAlN film. .

상기 하부전극용 씨드층(52)은 내산화성이 있을 뿐만 아니라, 습식식각 방법 또는 건식식각 방법에 의하여 제거가 용이한 물질막으로 형성하는 것이 보다 바람직하다. 왜냐하면, 하부전극용 씨드층(52)의 일부는 후속공정에서 습식식각 방법 또는 건식식각 방법에 의하여 제거하여야 하기 때문이다. 예를 들어, 후속공정에서 하부전극용 씨드층(52)의 일부를 건식식각 방법으로 제거할 경우에는 하부전극용 씨드층(52)은 Ru막으로 형성할 수 있다. 또한, 후속공정에서 하부전극용 씨드층(52)의 일부를 습식식각 방법으로 제거할 경우에는 하부전극용 씨드층(52)은 Cu 또는 Ag로 형성할 수 있다.The lower electrode seed layer 52 may be formed of a material film that is easily oxidized and easily removed by a wet etching method or a dry etching method. This is because a part of the lower electrode seed layer 52 must be removed by a wet etching method or a dry etching method in a subsequent process. For example, when a part of the lower electrode seed layer 52 is removed by a dry etching method in a subsequent process, the lower electrode seed layer 52 may be formed of a Ru film. In addition, when a part of the lower electrode seed layer 52 is removed by a wet etching method in a subsequent process, the lower electrode seed layer 52 may be formed of Cu or Ag.

상기 하부전극용 씨드층(52)은 스퍼터링 방법, 화학기상증착방법, 물리적 증착방법, 원자층 증착방법 또는 레이져 용발방법을 사용하여 형성할 수 있지만, 하부전극용 씨드층(52)을 형성하기 위한 바람직한 방법은 하부전극용 씨드층(52)을 형성하기 위한 물질막의 종류에 따라서 달라질 수 있다.The lower electrode seed layer 52 may be formed using a sputtering method, a chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method, an atomic layer deposition method or a laser deposition method, but for forming the lower electrode seed layer 52. The preferred method may vary depending on the type of material film for forming the lower electrode seed layer 52.

예를 들면, 상기 하부전극용 씨드층(52)을 Ru막으로 형성할 때에는 스퍼터링 방법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. Ru막으로 이루어진 하부전극용 씨드층(52)을 스퍼터링 방법을 사용하여 형성할 때에는 DC 스퍼터링 장비를 사용할 수 있다. 이 때 DC 파워는 1,000W 정도, Ar 가스의 유량은 20sccm정도, 웨이퍼의 온도는 200℃정도로 설정하여 Ru막으로 된 하부전극용 씨드층(52)을 형성할 수 있다.For example, when the lower electrode seed layer 52 is formed of a Ru film, it is preferable to form the sputtering method. When forming the seed layer 52 for the lower electrode made of the Ru film by using a sputtering method, a DC sputtering equipment can be used. At this time, the DC power is about 1,000 W, the flow rate of Ar gas is about 20 sccm, the temperature of the wafer is set to about 200 ℃ can form the seed layer 52 for the lower electrode of the Ru film.

상기 하부전극용 씨드층(52)은 약 50 ∼ 2000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 하부전극용 씨드층(52)을 Ru막으로 형성할 경우에는 하부전극용 씨드층(52)을 500Å 정도의 두께로 형성할 수 있다.Preferably, the lower electrode seed layer 52 is formed to a thickness of about 50 to 2000 microns. For example, when the lower electrode seed layer 52 is formed of a Ru film, the lower electrode seed layer 52 may be formed to a thickness of about 500 GPa.

상기와 같이 하부전극용 씨드층(52)을 형성한 다음, 상기 하부전극용 씨드층(52) 상에 도금 마스크층(54)을 형성한다. 여기에서, 상기 도금 마스크층(54)은 후속하는 전기도금 공정에서 도금 마스크로 사용되므로 부도체여야 하고, 캐패시터 하부전극을 형성한 이후에 건식 또는 습식 식각방법에 의하여 용이하게 제거가 가능해야 한다. 따라서, 상기 도금 마스크층(54)은 BPSG(boro-phospho-silicate glass)막, SOG(spin-on glass)막, PSG(phospho-silicate glass)막, 포토레지스트막, DLC(diamond like carbon)막, SiOx막, SiNx막, SiONx막, TiOx막, AlOx막, AlNx막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성하는 것이 바람직하다.After forming the lower electrode seed layer 52 as described above, a plating mask layer 54 is formed on the lower electrode seed layer 52. Since the plating mask layer 54 is used as a plating mask in a subsequent electroplating process, the plating mask layer 54 should be a non-conductor and can be easily removed by a dry or wet etching method after forming the capacitor lower electrode. Therefore, the plating mask layer 54 may include a boro-phospho-silicate glass (BPSG) film, a spin-on glass (SOG) film, a phosphor-silicate glass (PSG) film, a photoresist film, and a diamond like carbon (DLC) film. It is preferable to form a multilayer film made of a SiO x film, a SiN x film, a SiON x film, a TiO x film, an AlO x film, an AlN x film or a combination thereof.

상기 도금 마스크층(54)은 스퍼터링 방법, 화학기상증착 방법, 물리적 증착방법 또는 원자층 증착방법에 의하여 형성할 수 있는데, 도금 마스크층(54)을 형성하기 위한 바람직한 방법은 도금 마스크층(54)을 형성하기 위한 물질막의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 도금 마스크층(54)을 실리콘 산화막으로 형성할 경우에는 화학기상증착 방법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.The plating mask layer 54 may be formed by a sputtering method, a chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method or an atomic layer deposition method. A preferred method for forming the plating mask layer 54 is the plating mask layer 54. It may vary depending on the type of material film for forming the film. For example, when the plating mask layer 54 is formed of a silicon oxide film, it is preferable to form using the chemical vapor deposition method.

상기 도금 마스크층(54)의 형성두께는 형성하고자 하는 캐패시터 하부전극의 치수에 의하여 결정된다. 예를 들어, 1000Å 정도의 높이를 가지는 캐패시터 하부전극을 형성하고자 할 경우에는 도금 마스크층(54)은 1000Å 정도의 두께로 형성할 수 있다.The formation thickness of the plating mask layer 54 is determined by the size of the capacitor lower electrode to be formed. For example, when forming a capacitor lower electrode having a height of about 1000 mW, the plating mask layer 54 may be formed to a thickness of about 1000 mW.

도 3b를 참조하면, 사진식각 공정을 수행하여 상기 도금 마스크층(54) 중에서 하부전극 형성 예정 영역 위에 형성된 도금 마스크층(54) 부분과, 그 아래의 하부전극용 씨드층(52)을 반응성 이온식각(Reactive Ion Etching) 방법에 의하여 선택적으로 제거함으로써 도금 마스크층 패턴(54') 및 하부전극용 씨드층 패턴(52')을 형성한다. 이 때, 상기 도금 마스크층 패턴(54') 및 하부전극용 씨드층 패턴(52')에 의하여 상기 반도체 기판(50) 상의 도전 영역(56), 즉 하부전극 형성 예정 영역을 노출시키는 홀(H1)이 정의된다. 또한, 상기 홀(H1)의 측벽에는 상기 하부전극용 씨드층 패턴(52')의 측벽 및 상기 도금 마스크층 패턴(54')의 측벽이 노출된다.Referring to FIG. 3B, a portion of the plating mask layer 54 formed on the lower electrode formation region of the plating mask layer 54 and the lower electrode seed layer 52 below the reactive ion are formed by performing a photolithography process. The plating mask layer pattern 54 'and the seed layer pattern 52' for the lower electrode are formed by selectively removing the wafer by a reactive ion etching method. In this case, the hole H1 exposing the conductive region 56 on the semiconductor substrate 50, that is, the region on which the lower electrode is to be formed, is exposed by the plating mask layer pattern 54 ′ and the seed layer pattern 52 ′ for the lower electrode. ) Is defined. In addition, a sidewall of the seed layer pattern 52 'for the lower electrode and a sidewall of the plating mask layer pattern 54' are exposed on the sidewall of the hole H1.

도 3c를 참조하면, 전기도금 방법을 사용하여 하부전극용 도전막(66)을 홀(H1)내에 형성하는 단계가 진행된다. 즉, 파워 소스(58)의 음극은 제 1 배선(60)을 통하여 하부전극용 씨드층 패턴(52')에 연결시키고 파워 소스(58)의 양극은 제 2 배선(62)을 통하여 소스 전극(64)에 연결한다. 이 상태에서, 반도체 기판(50)을 도금액에 담가 전기도금을 행한다. 그러면, 홀(H1) 내부에서 노출된 하부전극용 씨드층 패턴(52')의 측벽에서 소스 전극(64)과 실질적으로 동일한 종류의 금속이 석출되기 시작한다. 하부전극용 씨드층 패턴(52')의 측벽에서 석출되는 금속으로 이루어진 하부전극용 도전막(66)은, 형성하고자 하는 캐패시터 하부전극의 높이에 대응하는 높이까지 홀(H1) 내에 채워지게 된다. 예를 들어, 하부전극용 도전막(66)은 도금 마스크층 패턴(54')의 상부표면과 실질적으로 동일한 레벨까지 채워질 수 있다.Referring to FIG. 3C, a step of forming the lower electrode conductive film 66 in the hole H1 is performed by using an electroplating method. That is, the cathode of the power source 58 is connected to the seed layer pattern 52 ′ for the lower electrode through the first wiring 60, and the anode of the power source 58 is the source electrode (via the second wiring 62). 64). In this state, the semiconductor substrate 50 is immersed in a plating solution and electroplated. Then, on the sidewall of the lower electrode seed layer pattern 52 ′ exposed inside the hole H1, metal of substantially the same type as the source electrode 64 starts to precipitate. The lower electrode conductive film 66 made of a metal deposited on the sidewall of the lower electrode seed layer pattern 52 ′ is filled in the hole H1 to a height corresponding to the height of the capacitor lower electrode to be formed. For example, the lower electrode conductive film 66 may be filled to substantially the same level as the upper surface of the plating mask layer pattern 54 ′.

상기 하부전극용 도전막(66)을 Pt막으로 형성할 경우에는 아질산 암모늄 백금 용액(ammonium platinum nitrite: Pt(NH3)2(NO2)2)을 도금액으로 사용하고, 백금전극을 소스 전극(64)으로 사용하는 것이 바람직하다. 이 때, 전기도금 조건으로서 도금 욕조(浴槽)(plating bathtub)의 온도는 70∼90℃, 도금액의 농도는 8∼12g/l, 도금액의 pH는 0.8∼4, 도금액 내의 전도염 황산의 농도는 0.5∼1.5g/l, 전류 밀도는 0.1∼2A/cm2로 할 수 있다.When the lower electrode conductive film 66 is formed of a Pt film, ammonium nitrite platinum solution (Pt (NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 ) is used as a plating solution, and the platinum electrode is used as a source electrode ( 64). At this time, as the electroplating condition, the temperature of the plating bathtub was 70 to 90 ° C, the concentration of the plating liquid was 8 to 12 g / l, the pH of the plating liquid was 0.8 to 4, and the concentration of the conductive salt sulfuric acid in the plating liquid was 0.5-1.5 g / l and current density can be 0.1-2 A / cm <2> .

상기 하부전극용 도전막(66)을 Pt막으로 형성할 경우에 상기 도금액으로서 염화 백금산 암모늄(ammonium chloroplatinate; (NH4)2PtCl6) 또는 염화 백금산(chloroplatinic acid; H2PtCl6)을 사용할 수도 있다.When the lower electrode conductive film 66 is formed of a Pt film, ammonium chloroplatinate (NH 4 ) 2 PtCl 6 ) or chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ) may be used as the plating solution. have.

물론, 도금액으로서 백금 대신 다른 금속염을 포함하는 도금액을 사용하면 상기 홀(H1) 내에 상기 금속염에 포함된 금속을 채울 수 있게 된다. 상기 도금액으로는 Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni 또는 이들의 조합을 포함하는 금속염이 용해된 도금액을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 도금액으로서 (NH4)2PtCl6, H2PtCl6, RuNOCl3, RuCl3, IrCl4, (NH4)2IrCl6등을 사용할 수도 있다.Of course, when a plating liquid containing another metal salt is used as the plating liquid instead of platinum, the metal contained in the metal salt can be filled in the hole H1. As the plating solution, a plating solution in which a metal salt containing Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni, or a combination thereof is dissolved may be used. For example, (NH 4 ) 2 PtCl 6 , H 2 PtCl 6 , RuNOCl 3 , RuCl 3 , IrCl 4 , (NH 4 ) 2 IrCl 6 , or the like may be used as the plating solution.

상기 소스 전극(64)은 Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni, W 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.The source electrode 64 may be made of Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni, W, or an alloy thereof.

도 3d를 참조하면, 상기 도금 마스크층 패턴(54')을 선택적으로 제거하여 상기 하부전극용 도전막(66)의 측벽을 일부 노출시킨다. 예를 들어, 상기 도금 마스크층 패턴(54')이 SiO2로 이루어진 경우는 HF 용액 또는 BOE(buffered oxide etchant) 용액을 습식 에천트로 이용하는 습식식각 방법을 사용하여 도금 마스크층 패턴(54')을 제거할 수 있다. 한편, 상기 하부전극용 씨드층 패턴(52')은 도금 마스크층 패턴(54')을 제거하는 과정에서 제거될 수도 있고, 별도의 공정을 수행하여 제거될 수도 있다. 예를 들어, 상기 하부전극용 씨드층 패턴(52')이 Pt 또는 Ru로 형성된 경우 이들 물질은 HF 용액 또는 BOE 용액에 대하여 불용성이므로, 상기 도금 마스크층 패턴(54')의 제거시 상기 하부전극용 씨드층 패턴(52')은 제거되지 않고 그대로 남아 있게 된다.Referring to FIG. 3D, the plating mask layer pattern 54 ′ may be selectively removed to partially expose sidewalls of the lower electrode conductive layer 66. For example, when the plating mask layer pattern 54 ′ is formed of SiO 2 , the plating mask layer pattern 54 ′ may be formed using a wet etching method using a HF solution or a buffered oxide etchant (BOE) solution as a wet etchant. Can be removed. The lower electrode seed layer pattern 52 ′ may be removed in the process of removing the plating mask layer pattern 54 ′ or may be removed by performing a separate process. For example, when the seed layer pattern 52 'for the lower electrode is formed of Pt or Ru, since these materials are insoluble to the HF solution or the BOE solution, the lower electrode is removed when the plating mask layer pattern 54' is removed. The dragon seed layer pattern 52 'is not removed and remains as it is.

도 3e를 참조하면, 상기 하부전극용 씨드층 패턴(52')을 제거하여 상기 하부 전극(70)의 측벽을 완전히 노출시킨다. 이 때, 하부전극용 씨드층 패턴(52')을 구성하고 있는 물질막에 따라서 하부전극용 씨드층 패턴(52')의 제거시 습식 식각방법을 사용할 수도 있고, 건식 식각방법을 사용할 수도 있다.Referring to FIG. 3E, the sidewall of the lower electrode 70 is completely exposed by removing the lower electrode seed layer pattern 52 ′. In this case, a wet etching method may be used when the lower electrode seed layer pattern 52 'is removed, or a dry etching method may be used, depending on the material film constituting the lower electrode seed layer pattern 52'.

예를 들어, 하부전극용 씨드층 패턴(52')이 Ru막으로 형성된 경우에는 반응성 이온식각 방법을 사용하면 다른 백금족 금속보다는 상대적으로 용이하게 Ru를 휘발성이 있는 기체화합물로 변화시킬 수 있기 때문에 하부전극용 씨드층 패턴(52')을 제거할 수 있게 된다.For example, when the seed layer pattern 52 'for the lower electrode is formed of a Ru film, the reactive ion etching method makes it easier to change Ru into a volatile gas compound than other platinum group metals. The electrode seed layer pattern 52 'can be removed.

상기 하부전극용 씨드층 패턴(52')이 Cu 또는 Ag와 같이 HF 용액에 용해되는 물질로 형성된 경우에는 도금 마스크층 패턴(54') 및 하부전극용 씨드층 패턴(52')을 HF를 이용한 1회의 습식 식각공정으로 한꺼번에 제거할 수도 있다.When the lower electrode seed layer pattern 52 'is formed of a material that is dissolved in an HF solution such as Cu or Ag, the plating mask layer pattern 54' and the lower electrode seed layer pattern 52 'are formed of HF. It can also be removed at once by one wet etching process.

상기와 같이 도금 마스크층 패턴(54') 및 하부전극용 씨드층 패턴(52')이 제거되면, 단위셀 별로 분리된 캐패시터 하부전극(66)이 형성된다.When the plating mask layer pattern 54 ′ and the seed layer pattern 52 ′ for the lower electrode are removed as described above, the capacitor lower electrode 66 separated for each unit cell is formed.

도 3f를 참조하면, 캐패시터 하부전극(66)이 형성된 결과물 상에 CVD 방법 또는 스퍼터링 방법에 의하여 유전물질을 증착하여 유전막(68)을 소정의 두께로 형성한다. 유전막(68)의 형성두께는 요구되는 캐패시터의 정전용량 등을 고려하여 결정된다. 예를 들어, 상기 유전막(68)은 20nm의 두께로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3F, a dielectric material is deposited by a CVD method or a sputtering method on a resultant product on which the capacitor lower electrode 66 is formed to form a dielectric film 68 to a predetermined thickness. The formation thickness of the dielectric film 68 is determined in consideration of the required capacitance of the capacitor. For example, the dielectric film 68 may be formed to a thickness of 20 nm.

상기 유전막(68)은 Ta2O5막, SrTiO3(STO)막, (Ba,Sr)TiO3(BST)막, PbZrTiO3(PZT)막, SrBi2Ta2O9(SBT)막, (Pb,La)(Zr,Ti)O3(PLZT)막, Bi4Ti3O12막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성할 수 있다.The dielectric film 68 may include a Ta 2 O 5 film, an SrTiO 3 (STO) film, a (Ba, Sr) TiO 3 (BST) film, a PbZrTiO 3 (PZT) film, an SrBi 2 Ta 2 O 9 (SBT) film, ( Pb, La) (Zr, Ti) O 3 (PLZT) film, Bi 4 Ti 3 O 12 It can be formed of a multi-layer consisting of a film or a combination thereof.

이어서, 상기 유전막(66) 상에 CVD 방법 또는 스퍼터링 방법에 의하여 도전물질을 증착하여 캐패시터 상부전극(70)을 형성한다. 상기 캐패시터 상부전극(70)은 상기 하부전극용 씨드층(도 3a의 52 참조)과 실질적으로 동일한 종류의 물질막으로 형성할 수 있다.Subsequently, a conductive material is deposited on the dielectric layer 66 by a CVD method or a sputtering method to form a capacitor upper electrode 70. The capacitor upper electrode 70 may be formed of a material film of substantially the same type as that of the lower electrode seed layer (see 52 of FIG. 3A).

한편, MOD(Metal-Organic Deposition) 방법을 이용하여 Pt 박막을 소정의 두께, 예컨대 약 50nm의 두께로 형성하여 캐패시터 상부전극(70)을 형성할 수도 있다. 이 때에는, 스핀 코팅 방법을 이용하여 스핀 회수 및 Pt MOD 용액(10%의 Pt-아세틸아세토네이트와 90%의 에탄올의 혼합물)의 농도를 조절하여 캐패시터 상부전극(70)으로 형성되는 Pt 박막의 두께 및 막질의 밀도를 조절할 수 있다.Meanwhile, the capacitor upper electrode 70 may be formed by forming a Pt thin film to a predetermined thickness, for example, about 50 nm by using a metal-organic deposition (MOD) method. In this case, the thickness of the Pt thin film formed by the capacitor upper electrode 70 by adjusting the spin recovery and the concentration of the Pt MOD solution (a mixture of 10% Pt-acetylacetonate and 90% ethanol) using the spin coating method. And the density of the film can be adjusted.

상기 상부 전극(70)을 Pt막으로 형성할 경우, 이용할 수 있는 또 다른 방법으로서 콜로이드(colloid)의 스핀 코팅 방법이 있다. 이 방법을 이용하는 경우에는 평균 사이즈가 약 30∼50Å인 Pt 콜로이드로 이루어지는 고형 성분(solid content)이 알콜 성분으로 이루어진 유기 용매에 약 5 중량%의 농도로 균일하게 분산되어 있는 Pt 콜로이드 용액을 통상의 스핀 코팅 방법에 의하여 약 1000Å의 두께로 코팅한다. 그런 다음, 약 300∼500℃에서의 열처리 공정을 약 10분 동안 수행하여 알콜 성분을 휘발시킨 후, 남아 있는 Pt 박막을 상기 캐패시터 상부전극(70)으로 형성할 수 있다.When the upper electrode 70 is formed of a Pt film, another method that can be used is a spin coating method of a colloid. When using this method, a Pt colloidal solution in which a solid content consisting of Pt colloids having an average size of about 30 to 50 mm 3 is uniformly dispersed in an organic solvent consisting of alcohol components at a concentration of about 5% by weight is conventionally used. It is coated by a thickness of about 1000 mm 3 by a spin coating method. Then, after performing a heat treatment process at about 300 to 500 ° C. for about 10 minutes to volatilize the alcohol component, the remaining Pt thin film may be formed as the capacitor upper electrode 70.

<제 2 실시예><2nd Example>

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 제 2 실시예는 상부전극(70')을 전기도금 방법에 의하여 형성한다는 점을 제외하고 제 1 실시예와 실질적으로 동일한 공정단계들이 진행된다.The second embodiment according to the present invention proceeds substantially the same process steps as the first embodiment except that the upper electrode 70 'is formed by the electroplating method.

보다 상세히 설명하면, 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한 방법과 실질적으로 동일한 방법으로 반도체 기판(50) 상에 캐패시터 하부전극(66)을 형성한다. 그런 다음, 도 3f에서와 실질적으로 동일한 방법을 사용하여 유전막(68)을 형성한다.In more detail, the capacitor lower electrode 66 is formed on the semiconductor substrate 50 in substantially the same manner as described with reference to FIGS. 3A to 3E. Thereafter, dielectric film 68 is formed using substantially the same method as in FIG. 3F.

그리고 나서, 상기 유전막(68) 상에 CVD 방법 또는 스퍼터링 방법에 의하여 상부전극용 씨드층(72)을 약 50∼1000Å의 두께로 형성한다.Then, the upper electrode seed layer 72 is formed on the dielectric film 68 by a thickness of about 50 to 1000 mW by the CVD method or the sputtering method.

상기 상부전극용 씨드층(72)은 제 1 실시예의 하부전극용 씨드층과 실질적으로 동일한 종류의 물질막으로 형성할 수 있다.The upper electrode seed layer 72 may be formed of a material film of substantially the same type as the lower electrode seed layer of the first embodiment.

이어서, 파워 소스(58)의 음극을 제 1 배선(60)을 통하여 상기 상부전극용 씨드층(72)에 연결하고 양극은 제 2 배선(62)을 통하여 소스 전극(64)에 연결한 상태에서, 도 3c를 참조하여 설명한 전기도금 방법과 실질적으로 동일한 방법을 사용하여 상부전극용 씨드층(72) 상에 캐패시터 상부전극(70')을 원하는 두께로 형성한다.Subsequently, the cathode of the power source 58 is connected to the seed layer 72 for the upper electrode through the first wiring 60 and the anode is connected to the source electrode 64 through the second wiring 62. By using the same method as the electroplating method described with reference to FIG. 3C, the capacitor upper electrode 70 ′ is formed on the upper electrode seed layer 72 to a desired thickness.

캐패시터 상부전극(70')을 전기도금 방법에 의하여 형성할 때에는 Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Cu, Mo, Co, Ni, Zn, Cr, Fe 또는 이들의 조합을 포함하는 금속염이 용해된 용액을 도금액으로 사용할 수 있다. 또한, 캐패시터 상부전극(70')을 전기도금 방법에 의하여 형성할 때에는, Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Cu, Mo, Co, Ni, Zn, Cr, Fe 또는 이들의 합금을 소스 전극(64)으로 사용할 수 있다.When the capacitor upper electrode 70 'is formed by the electroplating method, Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Cu, Mo, Co, Ni, Zn, Cr, Fe, or a combination thereof may be used. A solution in which the metal salt is dissolved can be used as a plating solution. In addition, when the capacitor upper electrode 70 'is formed by an electroplating method, Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Cu, Mo, Co, Ni, Zn, Cr, Fe, or these Alloy may be used as the source electrode 64.

상기와 같이 캐패시터 상부전극(70')을 전기도금 방법에 의하여 형성하면, 도금에 의하여 형성되는 막의 스텝 커버리지가 매우 우수하여 반도체 기판(50)의 전면에 형성되는 캐패시터 상부전극(70')을 균일한 두께로 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 전기도금 방법에 의하여 형성되는 캐패시터 상부전극(70')의 두께를 증가시키면, 인접하는 캐패시터 하부전극(66) 사이의 공간이 완전히 매워지게 되어 캐패시터 상부전극의 평탄도가 향상된다.When the capacitor upper electrode 70 'is formed by the electroplating method as described above, the step coverage of the film formed by plating is excellent, so that the capacitor upper electrode 70' formed on the entire surface of the semiconductor substrate 50 is uniform. It can be easily formed in one thickness. In addition, when the thickness of the capacitor upper electrode 70 'formed by the electroplating method is increased, the space between the adjacent capacitor lower electrodes 66 is completely filled to improve the flatness of the capacitor upper electrode.

<제 3 실시예><Third example>

도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법에 대한 제 3 실시예를 도시한 공정 단면도들이다. 본 발명에 따른 제 3 실시예는 가지는 반도체 메모리 소자의 캐패시터를 COB(capacitor over bit line) 구조로 형성할 경우에 본 발명을 적용한 경우이다. 하지만, 본 발명은 CUB(capacitor under bit line) 구조를 가지는 반도체 메모리 소자의 캐패시터를 형성할 경우에도 적용할 수 있다.5A to 5F are cross-sectional views illustrating a third embodiment of a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device according to the present invention. The third embodiment according to the present invention is a case where the present invention is applied when the capacitor of the semiconductor memory device has a capacitor over bit line (COB) structure. However, the present invention can also be applied to forming a capacitor of a semiconductor memory device having a CUB (capacitor under bit line) structure.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법은, 먼저 반도체 기판(50) 상에 소자분리막(74)을 형성하여 활성영역과 비활성영역을 정의한다. 상기 소자분리막(74)은 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon) 방법 또는 트렌치 소자분리 방법에 의하여 형성할 수 있다. 이어서, 상기 활성영역 상에 게이트 전극(미도시), 소오스 영역(76) 및 드레인 영역(미도시)으로 구성된 전계효과 트랜지스터를 형성한다. 그런 다음, 상기 소오스 영역(76) 상에 하부전극 패드(78)를 형성한 후, 반도체 기판(50)의 전면에 산화막으로 이루어진 제 1 층간절연막(80)을 형성하여 인접하는 하부전극 패드(78)를 전기적으로 분리시킨다.Referring to FIG. 5A, in the method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention, first, an isolation region 74 is formed on a semiconductor substrate 50 to define an active region and an inactive region. The device isolation layer 74 may be formed by a LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) method or a trench device isolation method. Subsequently, a field effect transistor including a gate electrode (not shown), a source region 76, and a drain region (not shown) is formed on the active region. Then, after forming the lower electrode pad 78 on the source region 76, a first interlayer insulating film 80 made of an oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate 50 to form an adjacent lower electrode pad 78 ) Is electrically isolated.

도면으로 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 하부전극 패드(78)는 도전성 폴리실리콘만으로 이루어진 단일막으로 형성할 수도 있고, 2 중막 이상의 다중막으로 형성할 수도 있다. 상기 하부전극 패드(78)를 다중막으로 형성할 경우에는 다음과 같은 순서로 적층된 구조로 형성할 수 있다.Although not specifically illustrated in the drawings, the lower electrode pad 78 may be formed of a single layer composed of only conductive polysilicon, or may be formed of multiple layers of two or more double layers. When the lower electrode pad 78 is formed of multiple layers, the lower electrode pad 78 may be formed in a stacked structure in the following order.

구체적으로, 상기 하부전극 패드(78)는 다중막으로 형성하되 최상부막은 배리어막으로 이루어지도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부전극 패드(78)를 2중막으로 형성할 경우에는 도전성 폴리실리콘막\배리어막이 순차적으로 적층된 구조로 형성할 수 있다. 여기에서, 배리어막은 TiN막, TaN막, WN막, TiSiN막, TiAlN막, TiBN막, ZrSiN막, ZrAlN막, MoSiN막, MoAlN막, TaSiN막 또는 TaAlN막일 수 있다.In detail, the lower electrode pad 78 may be formed of multiple layers, but the uppermost layer may be formed of a barrier layer. For example, when the lower electrode pad 78 is formed of a double film, the conductive polysilicon film barrier film may be sequentially stacked. The barrier film may be a TiN film, a TaN film, a WN film, a TiSiN film, a TiAlN film, a TiBN film, a ZrSiN film, a ZrAlN film, a MoSiN film, a MoAlN film, a TaSiN film, or a TaAlN film.

또는, 상기 하부전극 패드(78)는 최상부막이 백금족 금속막으로 이루어지고 상기 백금족 금속막의 하부에는 적어도 1층의 배리어막이 삽입되어 있도록 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 하부전극 패드(78)를 3 중막으로 형성할 경우에는 도전성 폴리실리콘막\배리어막\백금족 금속막이 순차적으로 적층된 구조로 형성할 수 있다. 여기에서, 상기 배리어막은 TiN막, TaN막, WN막, TiSiN막, TiAlN막, TiBN막, ZrSiN막, ZrAlN막, MoSiN막, MoAlN막, TaSiN막 또는 TaAlN막일 수 있고, 상기 백금족 금속막은 Pt막, Rh막, Ru막, Ir막, Os막 또는 Pd막일 수 있다.Alternatively, the lower electrode pad 78 may be formed such that an uppermost layer is formed of a platinum group metal film and at least one barrier film is inserted under the platinum group metal film. For example, when the lower electrode pad 78 is formed in a triple layer, the conductive polysilicon film, the barrier film, and the platinum group metal film may be sequentially stacked. The barrier film may be a TiN film, a TaN film, a WN film, a TiSiN film, a TiAlN film, a TiBN film, a ZrSiN film, a ZrAlN film, a MoSiN film, a MoAlN film, a TaSiN film, or a TaAlN film, and the platinum group metal film is a Pt film. , Rh film, Ru film, Ir film, Os film or Pd film.

상기와 같이 하부전극 패드(78)를 다중막으로 형성할 경우에 창출되는 기술적 효과에 대해서는 이후에 상세하게 설명하기로 한다.As described above, the technical effects generated when the lower electrode pad 78 is formed in multiple layers will be described in detail later.

계속해서, 상기 제1 층간절연막(80) 상에 비트라인(82)을 형성하고, 산화막으로 이루어지며 비트라인(82)을 덮는 제2 층간절연막(84)을 반도체 기판(50)의 전면에 형성한다. 상기 비트라인(82)의 측벽 및 상부표면 상에는 제 2 층간절연막(84)과 식각선택비가 있는 절연막, 예컨대 질화막으로 이루어진 스페이서(S)와 캡핑 절연막(C)이 각각 형성되어 있을 수 있다. 이러한 경우, 후속공정에서 캐패시터의 하부전극이 형성될 홀을 형성할 때, 홀을 비트라인(82)에 의하여 자기정렬시킬 수 있게 된다.Subsequently, a bit line 82 is formed on the first interlayer insulating film 80, and a second interlayer insulating film 84 made of an oxide film and covering the bit line 82 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 50. do. On the sidewalls and the upper surface of the bit line 82, a spacer S and a capping insulating layer C each including an insulating film having an etching selectivity, for example, a nitride film, may be formed. In this case, when forming the hole in which the lower electrode of the capacitor is to be formed in the subsequent process, the hole can be self-aligned by the bit line 82.

계속해서, 상기 제2 층간절연막(84) 상에 식각저지막(86)을 형성한다. 상기 식각저지막(86)은 상기 제2 층간절연막(84)을 구성하는 물질막에 대하여 높은 식각 선택비를 가지는 물질막으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 식각저지막은 Si3N4막, TiO2막, Ta2O5막, 또는 Al2O3막으로 형성할 수 있다.Subsequently, an etch stop film 86 is formed on the second interlayer insulating film 84. The etch stop layer 86 may be formed of a material layer having a high etch selectivity with respect to the material layer forming the second interlayer insulating layer 84. For example, the etch stop layer may be formed of a Si 3 N 4 film, a TiO 2 film, a Ta 2 O 5 film, or an Al 2 O 3 film.

상기 식각저지막(86)은 후속하는 식각공정에서 식각저지막(86)의 하부막, 예컨대 제2 층간절연막(84)이 식각되는 것을 방지하기 위하여 형성하는 것이기 때문에, 후속하는 식각공정에서 사용하는 에천트가 식각저지막의 하부막을 손상시킬 염려가 없는 경우에는 상기 식각저지막(86)의 형성단계는 생략할 수 있다.The etch stop layer 86 is formed to prevent the lower layer of the etch stop layer 86, for example, the second interlayer insulating layer 84, from being etched in a subsequent etching process. If the etchant is not likely to damage the lower layer of the etch stop layer, the step of forming the etch stop layer 86 may be omitted.

상기 식각저지막(86) 상에는 도전성이 있는 하부전극용 씨드층(88)을 형성하고, 하부전극용 씨드층(88) 상에는 도금 마스크층(90)을 형성한다.A conductive lower electrode seed layer 88 is formed on the etch stop layer 86, and a plating mask layer 90 is formed on the lower electrode seed layer 88.

상기 하부전극용 씨드층(88) 및 도금 마스크층(90)으로 형성할 수 있는 물질막의 종류, 두께 및 제조방법은, 상기 제 1 실시예의 하부전극용 씨드층 및 도금 마스크층으로 형성할 수 있는 물질막의 종류, 두께 및 제조방법과 실질적으로 동일하다. 예를 들어, 하부전극용 씨드층(88)의 일부는 후속공정에서 습식식각 방법 또는 건식식각 방법에 의하여 제거되므로, 습식식각 방법 또는 건식식각 방법에 의하여 제거가 용이한 물질막으로 형성할 수 있다. 구체적으로, 후속공정에서 하부전극용 씨드층(88)의 일부를 습식식각 방법을 사용하여 제거할 경우, 하부전극용 씨드층(88)은 Cu막 또는 Ag막으로 형성할 수 있다. 그리고, 후속공정에서 하부전극용 씨드층(88)의 일부를 건식식각 방법을 사용하여 제거할 경우, 하부전극용 씨드층(88)은 Ru막으로 형성할 수 있다. 한편, 상기 도금 마스크층(90)은 SiO2막으로 형성할 수 있다. 이처럼, 하부전극용 씨드층(88) 및 도금 마스크층(90)을 형성할 경우에 유발되는 공정상의 잇점에 대해서는 상기 제 1 실시예에서 상세하게 설명한 바 있으므로, 여기에서는 생략하기로 한다.The type, thickness, and manufacturing method of the material film that may be formed of the lower electrode seed layer 88 and the plating mask layer 90 may be formed of the lower electrode seed layer and the plating mask layer of the first embodiment. It is substantially the same as the type, thickness and manufacturing method of the material film. For example, a portion of the lower electrode seed layer 88 may be removed by a wet etching method or a dry etching method in a subsequent process, and thus may be formed as a material film that is easily removed by a wet etching method or a dry etching method. . Specifically, when a part of the lower electrode seed layer 88 is removed by a wet etching method in a subsequent process, the lower electrode seed layer 88 may be formed of a Cu film or an Ag film. In the subsequent process, when the part of the lower electrode seed layer 88 is removed by using a dry etching method, the lower electrode seed layer 88 may be formed of a Ru film. The plating mask layer 90 may be formed of a SiO 2 film. As described above, the process advantages caused when the lower electrode seed layer 88 and the plating mask layer 90 are formed are described in detail in the first embodiment.

도 5b를 참조하면, 사진공정을 수행하여 도금 마스크층(90) 상에 감광막 패턴(92)을 형성함으로써 캐패시터 하부전극이 형성될 홀(H2)의 폭을 정의한다. 그런 다음, 감광막 패턴(92)을 식각마스크로 이용하는 반응성 이온식각 방법을 사용하여 도금 마스크층(90), 하부전극용 씨드층(88) 및 식각저지막(86)을 선택적으로 제거하여 도금 마스크층 패턴(90a), 하부전극용 씨드층 패턴(88a) 및 식각저지막 패턴(86a)을 형성한다. 그 이후에 상기 감광막 패턴(92)을 식각마스크로 이용하는 반응성 이온식각 방법을 사용하여 식각저지막 패턴(86a)에 의하여 노출되는 제 2 층간절연막(84)과 그 아래의 제 1 층간절연막(80)을 차례로 더 식각함으로써 하부전극 패드(78)를 노출시는 홀(H2)을 형성한다. 하부전극 패드(78)를 노출시키는 홀(H2)이 형성되면 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 측벽이 노출된다.Referring to FIG. 5B, the photoresist pattern 92 is formed on the plating mask layer 90 by performing a photo process to define the width of the hole H2 in which the capacitor lower electrode is to be formed. Then, the plating mask layer 90, the lower electrode seed layer 88, and the etch stop layer 86 are selectively removed by using a reactive ion etching method using the photoresist pattern 92 as an etching mask. The pattern 90a, the seed layer pattern 88a for the lower electrode, and the etch stop layer pattern 86a are formed. Thereafter, the second interlayer insulating film 84 exposed by the etch stop film pattern 86a and the first interlayer insulating film 80 thereunder are exposed by using a reactive ion etching method using the photoresist pattern 92 as an etching mask. By sequentially etching to form a hole (H2) when the lower electrode pad 78 is exposed. When the hole H2 exposing the lower electrode pad 78 is formed, the sidewall of the seed layer pattern 88a for lower electrode is exposed.

한편, 비트라인(82)의 측벽 및 상부표면 상에 제 2 층간절연막(84)과 식각선택비가 있는 스페이서(S)와 캡핑 절연막(C)이 형성되어 있는 경우에는, 상기 홀(H2) 형성단계에서 자기정렬 기술을 적용할 수 있다. 다시 말해, 반응성 이온식각 방법을 사용하여 홀(H2)을 형성할 때 스페이서(S)와 캡핑 절연막(C)을 식각저지막으로 사용할 수 있기 때문에, 하부전극 패드(78)의 상부표면을 노출시키는 홀(H2)이 비트라인(82)에 의하여 자기정렬된다. 이처럼, 상기 홀(H2)을 형성하는 과정에서 자기정렬 기술을 적용할 수 있게 되면, 상기 감광막 패턴(92)을 형성하는 사진공정에서 정렬마진을 증가시킬 수 있게 된다.On the other hand, when the spacer S and the capping insulating layer C having an etch selectivity and the second interlayer insulating layer 84 and the etching selectivity are formed on the sidewalls and the upper surface of the bit line 82, the hole H2 is formed. The self-aligning technique can be applied at. In other words, since the spacer S and the capping insulating layer C may be used as the etch stop layer when the hole H2 is formed using the reactive ion etching method, the upper surface of the lower electrode pad 78 may be exposed. The hole H2 is self-aligned by the bit line 82. As such, when the self-aligning technique may be applied in the process of forming the hole H2, the alignment margin may be increased in the photographing process of forming the photoresist pattern 92.

도 5c를 참조하면, 도금 마스크층 패턴(90a) 상에 형성된 감광막 패턴(92)을 제거한다. 그런 다음, 상기 홀(H2)의 내부 및 도금 마스크층 패턴(90a) 상에 배리어 물질(미도시)을 형성한다. 그리고 나서, 증착된 배리어 물질을 평탄화하여 도금 마스크층 패턴(90a)의 상부표면을 노출시킨 후, 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 측벽이 노출될 때까지 홀(H2)의 내부에 형성된 배리어 물질을 반응성 이온식각 방법을 사용하여 선택적으로 제거하여 배리어막(94)을 형성한다.Referring to FIG. 5C, the photosensitive film pattern 92 formed on the plating mask layer pattern 90a is removed. Then, a barrier material (not shown) is formed on the inside of the hole H2 and on the plating mask layer pattern 90a. Then, the deposited barrier material is planarized to expose the upper surface of the plating mask layer pattern 90a, and then a barrier formed in the hole H2 until the sidewall of the seed layer pattern 88a for lower electrode is exposed. The material is selectively removed using a reactive ion etching method to form the barrier film 94.

예를 들어, 배리어 물질로서 TiN을 스텝 커버리지 특성이 좋은 CVD 방법 또는 원자층 증착방법에 의하여 상기 홀(H2)의 내부 및 도금 마스크층 패턴(90a) 상에 증착한다. 그리고 나서, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 사용하여 증착된 TiN을 제거하여 도금 마스크층 패턴(90a)의 상부표면을 노출시키고, 반응성 이온식각 방법에 의하여 홀(H2) 내에 증착된 TiN을 선택적으로 제거하여 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 측벽을 노출시킨다. 그러면, 하부전극 패드(78)에 전기적으로 연결되고 상기 홀(H2)의 하부를 채우는 상기 배리어막(94)이 형성된다. 상기 배리어막(94)은 후속공정에서 배리어막(94) 상에 형성되는 캐패시터 하부전극을 구성하는 물질이 하부전극 패드(78)로 확산하는 것을 방지하여 콘택저항을 안정적으로 확보할 수 있게 된다. 또한, 배리어막(94)은 캐패시터 하부전극과 하부전극 패드(78) 사이에서 접착층의 역할을 하게 된다.For example, TiN is deposited as the barrier material on the inside of the hole H2 and on the plating mask layer pattern 90a by a CVD method or an atomic layer deposition method having good step coverage characteristics. Then, the TiN deposited using the CMP (Chemical Mechanical Polishing) method is removed to expose the upper surface of the plating mask layer pattern 90a, and the TiN deposited in the hole H2 is selectively selected by the reactive ion etching method. It removes and exposes the side wall of the seed layer pattern 88a for lower electrodes. Then, the barrier layer 94 that is electrically connected to the lower electrode pad 78 and fills the lower portion of the hole H2 is formed. The barrier layer 94 may stably secure a contact resistance by preventing a material constituting the capacitor lower electrode formed on the barrier layer 94 from being diffused into the lower electrode pad 78 in a subsequent process. In addition, the barrier layer 94 serves as an adhesive layer between the capacitor lower electrode and the lower electrode pad 78.

상기 배리어막(94)은 TiN막만으로 형성할 수 있는 것은 아니다. 상기 배리어막(94)은 금속 실리사이드막, 금속 질화물막, 도핑된 폴리실리콘막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성할 수 있다. 여기에서, 상기 금속 실리사이드막은 WSix막, TiSix막, CoSix막, MoSix막 또는 TaSix막일 수 있고, 상기 금속 질화물막은 TiN막, TaN막, WN막, TiSiN막, TiAlN막, TiBN막, ZrSiN막, ZrAlN막, MoSiN막, MoAlN막, TaSiN막 또는 TaAlN막일 수 있다.The barrier film 94 may not be formed only of the TiN film. The barrier layer 94 may be formed of a multilayer formed of a metal silicide layer, a metal nitride layer, a doped polysilicon layer, or a combination thereof. Here, the metal silicide film may be a WSi x film, a TiSi x film, a CoSi x film, a MoSi x film or a TaSi x film, and the metal nitride film may be a TiN film, a TaN film, a WN film, a TiSiN film, a TiAlN film, or a TiBN film. , ZrSiN film, ZrAlN film, MoSiN film, MoAlN film, TaSiN film or TaAlN film.

도 5d를 참조하면, 상기 제 1 실시예에서와 실질적으로 동일하게 전기도금 공정을 수행하여 배리어막(94) 상에 하부전극용 도전막(96)을 형성한다. 다시 말해, 반도체 기판(50)을 금속염이 용해된 도금액에 담근 상태에서 파워 소스(58)의 음극은 제 1 배선(60)을 통하여 하부전극 씨드층 패턴(88a)에 연결하고 파워 소스(58)의 양극은 제 2 배선(62)을 통하여 소스 전극(64)에 연결한다. 그러면, 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 측벽에서 하부전극용 도전막(96)이 석출되기 시작하여 홀(H2)의 내부가 하부전극용 도전막(96)으로 채워지게 된다. 이 때, 도금액으로 사용할 수 있는 용액의 종류, 소스 전극으로 사용할 수 있는 물질막의 종류 및 전기도금 공정의 공정조건은 상기 제 1 실시예의 경우와 실질적으로 동일하다.Referring to FIG. 5D, the electroplating process is performed substantially the same as in the first embodiment to form the lower electrode conductive film 96 on the barrier film 94. In other words, while the semiconductor substrate 50 is immersed in the plating solution in which the metal salt is dissolved, the cathode of the power source 58 is connected to the lower electrode seed layer pattern 88a through the first wiring 60 and the power source 58 The anode of is connected to the source electrode 64 through the second wiring 62. Then, the lower electrode conductive film 96 begins to precipitate on the sidewall of the lower electrode seed layer pattern 88a so that the inside of the hole H2 is filled with the lower electrode conductive film 96. At this time, the type of solution that can be used as the plating liquid, the type of material film that can be used as the source electrode, and the process conditions of the electroplating process are substantially the same as in the first embodiment.

한편, 하부전극 패드(78)는 도전성 폴리실리콘으로 이루어진 단일막으로만 형성할 수 있는 것이 아니라, 다중막으로 형성할 수도 있음은 이미 설명한 바 있다. 특히, 하부전극 패드(78)를 도전성 폴리실리콘막\배리어막이 순차적으로 적층된 2 중막으로 형성한 경우, 또는 도전성 폴리실리콘막\배리어막\백금족 금속막이 순차적으로 적층된 3 중막으로 형성한 경우에는 홀(H2)의 저부에 배리어막(94)을 형성하지 않은 상태에서 전기도금 공정을 수행하여 홀(H2) 전체를 하부전극용 도전막(96)만으로 매립할 수 있게 된다. 다시 말해, 하부전극 패드(78)가 적어도 1층의 배리어막을 포함하는 다중막으로 형성되어 있기 때문에, 별도의 배리어막(94)을 홀(H2)의 저부에 형성할 필요가 없게 된다. 이에 따라, 홀(H2) 저부에 배리어막(94)을 형성하는 공정단계를 생략할 수 있다.On the other hand, the lower electrode pad 78 can be formed not only by a single film made of conductive polysilicon, but may also be formed by multiple films, as described above. In particular, when the lower electrode pad 78 is formed of a double layer in which conductive polysilicon film barrier films are sequentially stacked, or the conductive polysilicon film in barrier film-platinum group metal film is sequentially formed, the triple electrode film is formed. The electroplating process may be performed without the barrier film 94 formed at the bottom of the hole H2 to fill the entire hole H2 with only the conductive film 96 for the lower electrode. In other words, since the lower electrode pad 78 is formed of a multilayer including at least one barrier film, it is not necessary to form a separate barrier film 94 at the bottom of the hole H2. Accordingly, the process step of forming the barrier layer 94 on the bottom of the hole H2 can be omitted.

도 5e를 참조하면, 상기 제 1 실시예의 경우와 실질적으로 동일한 방법을 사용하여 상기 도금 마스크층 패턴(90a) 및 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 제거한다. 예를 들어, 상기 도금 마스크층 패턴(90a)을 SiO2로 형성하고, 상기 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 Cu 또는 Ag로 형성한 경우에는, HF용액을 습식 에천트로 사용하는 습식식각 공정을 수행하여 도금 마스크층 패턴(90a) 및 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 동시에 제거할 수 있다. 또한, 상기 도금 마스크층 패턴(90a)을 SiO2로 형성하고, 상기 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 Ru로 형성한 경우에는, 도금 마스크층 패턴(90a)은 HF용액 또는 BOE 용액을 에천트로 사용하는 습식식각 공정을 수행하여 제거하고 하부전극용 씨드층 패턴(88a)은 반응성 이온식각 방법을 사용하여 제거할 수 있다. 이 때, 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 바로 밑에는 식각저지막 패턴(86a)이 형성되어 있기 때문에, 습식식각 공정 및/또는 건식식각 공정을 수행하여 도금 마스크층 패턴(90a) 및/또는 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 제거하는 과정에서 제 2 층간절연막(84)이 식각되는 것이 방지된다. 특히, 식각저지막 패턴(86a)이 TiO2막으로 이루어진 경우에는 식각저지막 패턴(86a)의 하부에 형성되어 있는 물질막, 예컨대 제 2 층간절연막(84)의 식각이 보다 효과적으로 방지된다.Referring to FIG. 5E, the plating mask layer pattern 90a and the lower electrode seed layer pattern 88a are removed using a method substantially the same as that of the first embodiment. For example, when the plating mask layer pattern 90a is formed of SiO 2 , and the lower electrode seed layer pattern 88a is formed of Cu or Ag, a wet etching process using an HF solution as a wet etchant. The plating mask layer pattern 90a and the lower electrode seed layer pattern 88a may be simultaneously removed. In addition, when the plating mask layer pattern 90a is formed of SiO 2 and the lower electrode seed layer pattern 88a is formed of Ru, the plating mask layer pattern 90a is formed by etching an HF solution or a BOE solution. The wet layer may be removed by a wet etching process, and the seed layer pattern 88a for the lower electrode may be removed using a reactive ion etching method. In this case, since the etch stop layer pattern 86a is formed directly under the seed layer pattern 88a for the lower electrode, the plating mask layer pattern 90a and / or may be subjected to a wet etching process and / or a dry etching process. Alternatively, the second interlayer insulating film 84 may be prevented from being etched in the process of removing the lower electrode seed layer pattern 88a. In particular, when the etch stop film pattern 86a is formed of a TiO 2 film, the etching of the material film formed under the etch stop film pattern 86a, for example, the second interlayer insulating film 84, is more effectively prevented.

상기와 같이 도금 마스크층 패턴(90a) 및 하부전극용 씨드층 패턴(88a)이 제거되어 하부전극용 도전막(96)의 측벽이 노출됨으로써 캐패시터 하부전극(96)이 형성된다.As described above, the plating mask layer pattern 90a and the lower electrode seed layer pattern 88a are removed to expose sidewalls of the conductive layer 96 for the lower electrode, thereby forming the capacitor lower electrode 96.

도 5f를 참조하면, 캐패시터 하부전극(96) 상에 유전막(98)을 형성하고, 유전막 상에는 캐패시터 상부전극(100)을 형성한다. 유전막(98) 및 캐패시터 상부전극(100)을 구성할 수 있는 물질막의 종류, 두께 및 제조방법은 제 1 실시예의 경우와 실질적으로 동일하다. 예를 들어, 캐패시터 상부전극(100)은 도 3f에서와 같이 CVD 방법, 스퍼터링 방법 또는 MOD 방법에 의하여 형성할 수도 있고, 도 4에서와 같이 상부전극용 씨드층(72)을 이용한 전기도금 방법을 사용하여 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 5F, the dielectric film 98 is formed on the capacitor lower electrode 96, and the capacitor upper electrode 100 is formed on the dielectric film. The type, thickness, and manufacturing method of the material film constituting the dielectric film 98 and the capacitor upper electrode 100 are substantially the same as in the first embodiment. For example, the capacitor upper electrode 100 may be formed by a CVD method, a sputtering method, or a MOD method as shown in FIG. 3F, and an electroplating method using the seed layer 72 for the upper electrode as shown in FIG. 4. It can also form using.

본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 홀(H2)이 비트라인(82)에 의하여 자기정렬되도록 형성할 수 있다. 이러한 경우, 배리어막(94)과 캐패시터 하부전극(96) 사이에 미스 얼라인이 발생되는 것을 방지할 수 있다.According to the third embodiment of the present invention, the hole H2 may be formed to be self-aligned by the bit line 82. In this case, it is possible to prevent the misalignment between the barrier layer 94 and the capacitor lower electrode 96.

또한, 캐패시터 하부전극(96)을 전기도금 방법을 사용하여 형성할 때 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 측벽에서 하부전극용 도전막(96)을 석출시키기 때문에 홀(H2) 내에 보이드가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 캐패시터 하부전극(96)이 형성된 후에는 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 완전히 제거할 수 있기 때문에, 하부전극용 씨드층 패턴(88a)에 의한 반도체 메모리 소자의 소자 특성 열화를 방지할 수 있다.In addition, when the capacitor lower electrode 96 is formed using an electroplating method, voids are formed in the hole H2 because the lower electrode conductive film 96 is deposited on the sidewall of the seed layer pattern 88a for the lower electrode. Can be prevented. In addition, since the lower electrode seed layer pattern 88a can be completely removed after the capacitor lower electrode 96 is formed, deterioration of device characteristics of the semiconductor memory device due to the lower electrode seed layer pattern 88a can be prevented. Can be.

<제 4 실시예><Fourth Example>

도 6a 내지 도 6d를 참조하여 설명하는 본 발명에 따른 제 4 실시예는 하부전극 패드(P)를 적어도 1 층의 배리어막(104)을 포함하는 다중막으로 형성한다는 점 및 전기도금 공정을 수행하기 전에 하부전극용 씨드층 패턴(86a)의 측벽과 전기적으로 연결되는 라이너 씨드층(L)을 추가로 형성한다는 점을 제외하면, 상기 제 3 실시예의 경우와 실질적으로 동일하게 진행한다.The fourth embodiment according to the present invention described with reference to FIGS. 6A to 6D forms the lower electrode pad P as a multilayer including at least one barrier film 104 and performs an electroplating process. Before proceeding substantially the same as the case of the third embodiment, except that the liner seed layer (L) electrically connected to the side wall of the lower electrode seed layer pattern (86a) is further formed.

도 6a를 참조하면, 반도체 기판(50) 상의 불순물 주입영역, 예컨대 소오스 영역(76) 상에 다중막으로 이루어진 하부전극 패드(P)를 형성한다. 상기 하부전극 패드(P)는 적어도 금속 질화물로 이루어진 배리어막을 포함하도록 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 본 발명에 따른 제 4 실시예는 하부전극 패드(P)를 배리어막을 포함하도록 형성함으로써, 제 3 실시예에서의 배리어막(도 5f의 94 참조) 형성단계를 생략하기 위하여 안출된 것이기 때문이다. 예를 들어, 하부전극 패드(P)는 도 6a에 도시된 바와 같이 도전성 폴리실리콘막(102) 및 배리어막(104)이 순차적으로 적층된 2중막 구조로 형성할 수 있다. 상기 배리어막(104)은 도 5f에 도시된 배리어막(94)과 실질적으로 동일한 종류의 물질막으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 배리어막(104)은 TiN막으로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 6A, a lower electrode pad P formed of multiple layers is formed on an impurity implantation region, for example, a source region 76, on the semiconductor substrate 50. The lower electrode pad P may be formed to include a barrier film made of at least metal nitride. This is because the fourth embodiment according to the present invention is formed so as to omit the step of forming the barrier film (see 94 in FIG. 5F) in the third embodiment by forming the lower electrode pad P to include the barrier film. to be. For example, the lower electrode pad P may have a double layer structure in which the conductive polysilicon layer 102 and the barrier layer 104 are sequentially stacked as shown in FIG. 6A. The barrier film 104 may be formed of a material film of substantially the same type as the barrier film 94 illustrated in FIG. 5F. For example, the barrier film 104 may be formed of a TiN film.

상기와 같이 하부전극 패드(P)를 적어도 1 층의 배리어막(104)을 포함하도록 형성한 다음, 상기 제 3 실시예의 경우와 실질적으로 동일한 공정단계들을 진행하여 하부전극 패드(P)의 상부표면을 노출시키는 홀(H3)을 형성한다. 그리고 나서, 홀(H3)의 측벽에 노출된 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 측벽과 전기적으로 연결되는 라이너 씨드층(L)을 형성한다.As described above, the lower electrode pad P is formed to include at least one layer of the barrier film 104, and then the process steps substantially the same as those of the third embodiment are performed to form the upper surface of the lower electrode pad P. The hole H3 exposing the hole is formed. Then, the liner seed layer L is electrically connected to the sidewall of the seed layer pattern 88a for the lower electrode exposed on the sidewall of the hole H3.

상기 라이너 씨드층(L)은 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 형성할 수 있는 물질과 실질적으로 동일한 물질로 형성할 수 있다. 하지만, 후속하는 전기도금 공정에 의하여 홀(H3) 내에 매립되는 하부전극용 도전막(도 6c의 106 참조)과 동일한 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 라이너 씨드층(L)은 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 구성하는 물질과는 다른 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 후속공정에서 홀(H3) 내에 매립되는 하부전극용 도전막(도 6c의 106 참조)이 Pt막인 경우에는 상기 라이너 씨드층(L)을 Pt막으로 형성하는 것이 바람직하다. 이처럼, 후속공정에서 홀(H3) 내부에 형성되는 하부전극용 도전막(도 6c의 106 참조)과 상기 라이너 씨드층(L)을 동일한 물질로 형성하게 되면, 후속공정에서 캐패시터 유전막의 절연특성 강화를 위하여 산소 분위기하의 열처리 공정을 수행하는 과정에서 라이너 씨드층(L)이 산화됨으로써 상기 하부전극용 도전막(도 6c의 106 참조)과 라이너 씨드층(L) 사이의 계면에 물리적 스트레스가 유발되는 것을 보다 완화할 수 있게 된다. 물론, 후속공정에서 상기 홀(H3) 내에 형성되는 하부전극용 도전막(도 6c의 106 참조)과 다른 물질로 라이너 씨드층(L)을 형성할 경우에, 반드시 상기 하부전극용 도전막(도 6c의 106 참조)과 상기 라이너 씨드층(L)의 계면에 물리적 스트레스가 유발되는 것은 아니다. 예를 들어, 후속공정에서 상기 홀(H3) 내에 형성되는 하부전극용 도전막(도 6c의 106 참조)과 상기 라이너 씨드층(L)을 서로 다른 물질로 형성하고자 할 경우에는, 상기 하부전극용 도전막(도 6c의 106 참조)과 상기 라이너 씨드층(L) 사이의 계면에 물리적 스트레스를 유발하지 않는 물질막으로 라이너 씨드층(L)을 형성하면 된다. 이와 같은 라이너 씨드층(L)의 형성에 있어서의 물질막의 선택은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명에 따른 제 4 실시예를 인식하게 되면 용이하게 이루어질 수 있다.The liner seed layer L may be formed of a material substantially the same as a material capable of forming the seed layer pattern 88a for the lower electrode. However, it is preferable to form the same material as the lower electrode conductive film (see 106 of FIG. 6C) which is embedded in the hole H3 by a subsequent electroplating process. In addition, the liner seed layer L may be formed of a material different from that of the lower electrode seed layer pattern 88a. For example, in the subsequent step, when the lower electrode conductive film (see 106 in FIG. 6C) embedded in the hole H3 is a Pt film, the liner seed layer L is preferably formed of a Pt film. As such, when the lower electrode conductive layer (see 106 of FIG. 6C) and the liner seed layer L formed in the hole H3 are formed of the same material in a subsequent process, the insulating property of the capacitor dielectric layer is enhanced in a subsequent process. In order to oxidize the liner seed layer L during the heat treatment process under an oxygen atmosphere, physical stress is induced at the interface between the lower electrode conductive layer (see 106 of FIG. 6C) and the liner seed layer L. It can be alleviated more. Of course, when the liner seed layer L is formed of a material different from that of the lower electrode conductive film (see 106 of FIG. 6C) formed in the hole H3 in the subsequent step, the lower electrode conductive film (FIG. 6c) 106) and the liner seed layer (L) does not cause a physical stress. For example, when the lower electrode conductive layer (see 106 of FIG. 6C) and the liner seed layer L formed in the hole H3 are formed of different materials in a subsequent process, The liner seed layer L may be formed of a material film that does not cause physical stress at an interface between the conductive film (see 106 of FIG. 6C) and the liner seed layer L. The selection of the material film in the formation of the liner seed layer L can be easily made by one of ordinary skill in the art to recognize the fourth embodiment according to the present invention.

이하에서는 도 6b를 참조하여 라이너 씨드층을 형성하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of forming the liner seed layer will be described in more detail with reference to FIG. 6B.

도 6b를 참조하면, 라이너 씨드층(L)을 형성하기 위한 일 방법은, 먼저 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 이용한 전기도금 공정을 수행하여 홀(H3)의 측벽에 노출된 하부전극용 씨드층 패턴(88a) 상에 반구형 씨드(106)를 형성한다. 여기에서 상기 반구형 씨드(106)를 형성하기 위한 전기도금 공정은 제 3 실시예의 전기도금 공정과 실질적으로 동일하게 수행할 수 있다. 다시 말해, 파워 소스(58)의 음극은 제 1 배선(60)을 통하여 상기 하부전극용 씨드층 패턴(88a)과 연결하고, 파워 소스(58)의 양극은 제 2 배선(62)을 통하여 소스 전극(64)에 연결한 다음, 반도체 기판(50)을 도금액에 담근 상태에서 전기도금 공정을 수행하면 된다.Referring to FIG. 6B, one method for forming the liner seed layer L may be performed by performing an electroplating process using the seed layer pattern 88a for the lower electrode to expose the lower electrode to the sidewall of the hole H3. A hemispherical seed 106 is formed on the seed layer pattern 88a. Here, the electroplating process for forming the hemispherical seed 106 may be performed substantially the same as the electroplating process of the third embodiment. In other words, the cathode of the power source 58 is connected to the seed layer pattern 88a for the lower electrode through the first wiring 60, and the anode of the power source 58 is connected to the source through the second wiring 62. After connecting to the electrode 64, the electroplating process may be performed while the semiconductor substrate 50 is immersed in the plating liquid.

상기 반구형 씨드(106)를 Pt로 형성할 경우, 전기도금 공정에서 사용하는 도금액의 종류, 소스 전극(64)의 종류 및 도금 조건은 상기 제 3 실시예의 경우와 실질적으로 동일하다. 다만, 상기 반구형 씨드(106)는 화학적으로 매우 안정하여 휘발성이 없는 물질로 형성하는 것이 보다 바람직하다.When the hemispherical seed 106 is formed of Pt, the type of plating liquid, the type of the source electrode 64, and the plating conditions used in the electroplating process are substantially the same as in the third embodiment. However, the hemispherical seed 106 is more preferably formed of a material which is chemically very stable and has no volatility.

상기 반구형 씨드(106)를 형성함에 있어서는, 반구형 씨드(106)의 반경이 홀 (H3) 폭의 1/2 미만이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 반구형 씨드(106)를 형성할 때 홀(H3)이 상기 하부전극용 씨드층 패턴(88a) 근방에서 반구형 씨드(106)에 의하여 폐쇄되지 않도록 형성하는 것이 바람직하다. 이처럼, 상기 반구형 씨드(106)의 형성에 있어서, 상기 반구형 씨드(106)의 반경이 홀(H3) 폭의 1/2 미만일 경우가 바람직한 이유에 대해서는 이하에서 설명하기로 한다.In forming the hemispherical seed 106, it is preferable that the radius of the hemispherical seed 106 is formed to be less than 1/2 of the width of the hole H3. In other words, when the hemispherical seed 106 is formed, the hole H3 is preferably formed so as not to be closed by the hemispherical seed 106 near the lower electrode seed layer pattern 88a. In this manner, in the formation of the hemispherical seed 106, the reason why the radius of the hemispherical seed 106 is less than 1/2 of the width of the hole H3 will be described below.

상기와 같이 반구형 씨드(106)를 형성한 다음, 반구형 씨드(106)를 선택적으로 식각할 수 있는 저온 반응성 이온식각 방법, 예컨대 저온 아르곤 식각방법을 사용하여 반구형 씨드(106)를 물리적으로 식각한다. 이 때, 저온 반응성 이온식각 공정이 진행되는 반응챔버의 온도는 0~50℃ 인 것이 바람직하다.After the hemispherical seed 106 is formed as described above, the hemispherical seed 106 is physically etched using a low temperature reactive ion etching method capable of selectively etching the hemispherical seed 106, for example, a low temperature argon etching method. In this case, it is preferable that the temperature of the reaction chamber where the low temperature reactive ion etching process is performed is 0 to 50 ° C.

상기와 같이 저온 반응성 이온식각 방법을 사용하여 반구형 씨드(106)를 식각하게 되면, 반구형 씨드(106)를 구성하는 물질이 선택적으로 식각됨과 동시에 홀(H3)의 저부에 재증착되어 도 6a에 도시된 라이너 씨드층(L)이 형성된다. 특히, 반구형 씨드(106)를 Pt와 같은 화학적으로 안정한 백금족 금속으로 형성하였을 경우에는 상기와 같은 재증착 현상이 두드러진다. 왜냐하면, 백금족 금속은 화학적으로 안정하여 저온 아르곤 식각방법과 같은 저온 반응성 이온식각 방법을 진행하더라도 휘발성이 있는 기체형태의 화합물로 쉽게 변환되지 않기 때문이다.When the hemispherical seed 106 is etched using the low temperature reactive ion etching method as described above, the material constituting the hemispherical seed 106 is selectively etched and redeposited at the bottom of the hole H3 as shown in FIG. 6A. Liner seed layer L is formed. In particular, when the hemispherical seed 106 is formed of a chemically stable platinum group metal such as Pt, the above redeposition phenomenon is prominent. This is because the platinum group metal is chemically stable and is not easily converted to a volatile gaseous compound even when a low temperature reactive ion etching method such as a low temperature argon etching method is performed.

한편, 상기 반구형 씨드(106)를 형성함에 있어서, 반구형 씨드(106)의 반경은 홀(H3) 폭의 1/2미만인 경우가 바람직하다는 것은 이미 설명한 바 있다. 이는 반구형 씨드(106)를 반응성 이온 식각하여 라이너 씨드층(L)을 형성하는 단계와 관련된다. 다시 말해, 반구형 씨드(106)를 형성함에 있어서, 반구형 씨드(106)의 반경을 1/2이상으로 형성하게 되면 상기 반응성 이온 식각단계에서 라이너 씨드층(L)이 홀(H3) 저부의 측벽에 형성되지 못하고 홀(H3)의 상부 측벽에 형성되게 된다. 이처럼, 라이너 씨드층(L)이 홀(H3)의 상부에 형성될 경우에는 후속하는 전기도금 공정에서 홀(H3) 내부에 보이드가 유발될 가능성이 증가하게 된다.On the other hand, in forming the hemispherical seed 106, it has already been described that the radius of the hemispherical seed 106 is preferably less than 1/2 of the width of the hole H3. This involves the reactive ion etching of the hemispherical seed 106 to form a liner seed layer L. In other words, in forming the hemispherical seed 106, when the radius of the hemispherical seed 106 is formed to be 1/2 or more, the liner seed layer L is formed on the sidewall of the bottom of the hole H3 in the reactive ion etching step. It is not formed and is formed on the upper sidewall of the hole H3. As such, when the liner seed layer L is formed on the upper portion of the hole H3, the possibility of causing voids in the hole H3 is increased in a subsequent electroplating process.

도면으로 구체적으로 도시하지는 않았지만, 도 6a에 도시된 것과 같은 라이너 씨드층(L)을 형성하기 위하여 스페이서 제조방법을 이용할 수도 있다. 즉, 먼저 홀(H3)의 측벽, 저면 및 도금 마스크층 패턴(90a) 상에 도전막을 형성한 후, 반응성 이온식각 방법으로 도전막을 선택적으로 식각하여 스페이서 형태로 라이너 씨드층(L)을 형성할 수 있다. 여기에서, 상기 도전막은 상기 제 3 실시예의 하부전극용 씨드층 패턴(88a)과 실질적으로 동일한 물질막으로 형성할 수 있으며, 특히 후속공정에서 홀(H3) 내에 형성되는 하부전극용 도전막(도 6c의 106 참조)과 동일한 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유에 대해서는 반구형 씨드(106)의 형성단계를 설명하면서 상세하게 설명하였다.Although not specifically illustrated in the drawings, a spacer manufacturing method may be used to form the liner seed layer L as illustrated in FIG. 6A. That is, first, the conductive film is formed on the sidewalls, the bottom surface of the hole H3, and the plating mask layer pattern 90a, and then the conductive film is selectively etched by reactive ion etching to form the liner seed layer L in the form of a spacer. Can be. Here, the conductive film may be formed of a material film substantially the same as that of the lower electrode seed layer pattern 88a of the third embodiment, and in particular, the lower electrode conductive film formed in the hole H3 in a subsequent process (FIG. Preferably from the same material). The reason for this is described in detail with reference to the formation step of the hemispherical seed 106.

Pt막으로 이루어진 스페이서 형태의 라이너 씨드층(L)을 형성할 경우에는, 홀(H3)의 내부 및 도금 마스크층 패턴(90a)의 상부표면 상에 Pt막을 증착한다.When forming the spacer-type liner seed layer L made of the Pt film, a Pt film is deposited on the inside of the hole H3 and on the upper surface of the plating mask layer pattern 90a.

상기 라이너 씨드층(L) 형성을 위한 도전막은 화학기상증착 방법, 원자층 증착방법, 스퍼터링 방법 또는 레이져 용발방법을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 도전막을 형성하기 위한 구체적인 방법의 선택은 도전막으로 형성하고자 하는 물질막의 종류에 따라서 달라진다. 예를 들어, 도전막을 Pt막으로 형성할 경우에는 스퍼터링 방법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 스퍼터링 방법을 사용하여 상기 도전막을 형성할 때에는 통상적인 스퍼터링 장비를 사용할 수도 있지만, 홀(H3)의 종횡비가 한계치 이상으로 클 경우에는 LTS(Long Through Sputtering) 장비를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 도전막의 형성두께는 홀(H3)의 폭, 스페이서 제조방법에 의하여 형성하고자 하는 라이너 씨드층(L)의 두께 등을 고려하여 결정한다. 예를 들어, 상기 도전막은 100nm의 정도로 증착할 수 있다. 본 발명자의 실험에 따르면, 상기 도전막을 LTS장비를 사용하여 Pt막으로 형성할 경우에, LTS장비의 DC 파워는 10kW정도로 할 수 있고, Ar의 유량은 5sccm정도로 할 수 있고, 반도체 기판의 온도는 300℃정도로 할 수 있다.The conductive film for forming the liner seed layer L may be formed using a chemical vapor deposition method, an atomic layer deposition method, a sputtering method or a laser deposition method. The selection of a specific method for forming the conductive film depends on the type of material film to be formed as the conductive film. For example, when forming a conductive film from a Pt film, it is preferable to form using a sputtering method. In addition, conventional sputtering equipment may be used to form the conductive film using a sputtering method. However, when the aspect ratio of the hole H3 is larger than a threshold, it is preferable to use a Long Through Sputtering (LTS) equipment. The formation thickness of the conductive film is determined in consideration of the width of the hole H3 and the thickness of the liner seed layer L to be formed by the spacer manufacturing method. For example, the conductive film may be deposited to about 100 nm. According to the experiments of the present inventors, when the conductive film is formed into a Pt film by using the LTS device, the DC power of the LTS device can be about 10 kW, the Ar flow rate can be about 5 sccm, and the temperature of the semiconductor substrate is It can be made into about 300 degreeC.

이어서, 반응성 이온식각 방법, 예컨대 저온 아르곤 식각방법을 사용하여 반도체 기판(50)의 전면에 증착된 도전막을 이방성 식각하게 되면, 스페이서 형태의 라이너 씨드층(L)을 형성할 수 있다.Subsequently, when the conductive film deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 50 is anisotropically etched by using a reactive ion etching method such as a low temperature argon etching method, a liner seed layer L having a spacer shape may be formed.

도 6c를 참조하면, 상기 하부전극용 씨드층 패턴(88a) 및 라이너 씨드층(L)을 이용한 전기도금 공정을 수행한다. 여기에서 전기도금 공정은 상기 제 3 실시예에서 하부전극용 도전막(도 5d의 96 참조)을 형성하기 위하여 수행하는 전기도금 공정과 실질적으로 동일하다. 다시 말해, 파워 소스(58)의 음극은 제 1 배선(60)을 통하여 상기 하부전극용 씨드층 패턴(88a)과 연결하고, 파워 소스(58)의 양극은 제 2 배선(62)을 통하여 소스 전극(64)에 연결한 다음, 반도체 기판(50)을 도금액에 담근 상태에서 상기 전기도금 공정을 수행한다. 그러면, 라이너 씨드층(L) 상에서 하부전극용 도전막(106)이 석출되기 시작하여, 결과적으로 형성하고자 하는 캐패시터 하부전극의 치수에 대응하는 높이까지 상기 홀(H3)의 내부를 하부전극용 도전막(106)이 점차 채우게 된다(점선 참조).Referring to FIG. 6C, an electroplating process using the seed layer pattern 88a for the lower electrode and the liner seed layer L is performed. Here, the electroplating process is substantially the same as the electroplating process performed to form the conductive film for the lower electrode (see 96 in FIG. 5D) in the third embodiment. In other words, the cathode of the power source 58 is connected to the seed layer pattern 88a for the lower electrode through the first wiring 60, and the anode of the power source 58 is connected to the source through the second wiring 62. After connecting to the electrode 64, the electroplating process is performed while the semiconductor substrate 50 is immersed in a plating solution. Then, the lower electrode conductive layer 106 begins to precipitate on the liner seed layer L, and consequently, the lower electrode conductive layer is formed in the hole H3 to a height corresponding to the size of the capacitor lower electrode to be formed. Membrane 106 is gradually filled (see dashed line).

도 6d를 참조하면, 도금 마스크층 패턴(90a) 및 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 제거단계를 상기 제 3 실시예의 경우와 실질적으로 동일하게 진행하여 캐패시터 하부전극(106)을 형성한다. 특히, 하부전극용 도전막(106)과 라이너 씨드층(L)이 동일한 물질, 예컨대 Pt로 이루어진 경우에는 도금 마스크층 패턴(90a) 및 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 제거단계에서 라이너 씨드층(L)이 식각되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 하부전극용 씨드층 패턴(88a)이 Ag 또는 Cu로 이루어지고, 하부전극용 도전막(106) 및 라이너 씨드층(L)이 Pt로 이루어진 경우에는, HF용액을 에천트로 이용하는 습식식각 방법을 사용하여 도금 마스크층 패턴(90a) 및 하부전극용 씨드층 패턴(88a)을 제거하더라도 하부전극용 도전막(106) 및 라이너 씨드층(L)이 식각되지 않는다.Referring to FIG. 6D, the removing of the plating mask layer pattern 90a and the seed layer pattern 88a for the lower electrode is performed in substantially the same manner as in the third embodiment to form the capacitor lower electrode 106. In particular, when the lower electrode conductive layer 106 and the liner seed layer L are made of the same material, for example, Pt, the liner seed may be removed in the step of removing the plating mask layer pattern 90a and the lower electrode seed layer pattern 88a. The layer L can be prevented from being etched. For example, when the lower electrode seed layer pattern 88a is made of Ag or Cu, and the lower electrode conductive film 106 and the liner seed layer L are made of Pt, a wet type using an HF solution as an etchant Even when the plating mask layer pattern 90a and the lower electrode seed layer pattern 88a are removed using an etching method, the lower electrode conductive layer 106 and the liner seed layer L are not etched.

이어서, 캐패시터 유전막(108) 형성단계 및 캐패시터 상부전극(110) 형성단계를 상기 제 3 실시예의 경우와 실질적으로 동일하게 더 진행하면, 반도체 메모리 소자의 캐패시터가 완성된다. 특히, 라이너 씨드층(L)을 하부전극용 도전막(106)과 동일한 물질로 형성하게 되면, 캐패시터 유전막(108)을 산소 분위기하에서 고온 열처리 하는 과정에서 하부전극용 도전막(106)과 라이너 씨드층(L) 사이의 계면에서 산화물이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 캐패시터 하부전극(106)과 캐패시터 유전막(108) 사이의 계면에 물리적 스트레스가 유발되어 캐패시터의 누설전류가 증가하는 것을 방지할 수 있다.Subsequently, if the capacitor dielectric film 108 forming step and the capacitor upper electrode 110 forming step are proceeded substantially in the same manner as in the third embodiment, the capacitor of the semiconductor memory device is completed. In particular, when the liner seed layer L is formed of the same material as the lower electrode conductive film 106, the lower electrode conductive film 106 and the liner seed in the process of high temperature heat treatment of the capacitor dielectric film 108 in an oxygen atmosphere. It is possible to prevent the formation of oxides at the interface between the layers (L). Accordingly, physical stress is induced at the interface between the capacitor lower electrode 106 and the capacitor dielectric layer 108 to prevent an increase in the leakage current of the capacitor.

도면으로 구체적으로 도시하지 않았지만, 캐패시터 상부전극(110)은 상기 제 2 실시예에서와 같이 전기도금 공정을 수행하여 형성할 수도 있음은 물론이다.Although not specifically illustrated in the drawings, the capacitor upper electrode 110 may be formed by performing an electroplating process as in the second embodiment.

본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 하부전극 패드(P)를 배리어막을 포함하도록 다중막으로 형성한다. 예를 들어, 하부전극 패드(P)를 도전성 폴리실리콘막(102)과 TiN막(104)이 순차적으로 적층된 2 중막으로 형성한다. 이에 따라, 상기 제 3 실시예에서와 같은 배리어막(도 5c의 94 참조)을 형성하지 않아도 된다. 따라서, 본 발명에 따른 제 4 실시예는 상기 제 3 실시예에 비하여 캐패시터 제조공정의 공정 단계수를 줄일 수 있는 잇점이 있다.According to the fourth embodiment of the present invention, the lower electrode pad P is formed of multiple layers to include the barrier layer. For example, the lower electrode pad P is formed of a double film in which the conductive polysilicon film 102 and the TiN film 104 are sequentially stacked. As a result, it is not necessary to form the barrier film (see 94 in Fig. 5C) as in the third embodiment. Therefore, the fourth embodiment according to the present invention has an advantage of reducing the number of process steps in the capacitor manufacturing process as compared with the third embodiment.

<제 5 실시예><Fifth Embodiment>

도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명하는 본 발명에 따른 제 5 실시예에서는, 상기 제 4 실시예에서와 같이 하부전극 패드(P)를 적어도 1 층의 배리어막을 포함하도록 다중막으로 형성한다. 다만, 제 5 실시예에서는 하부전극 패드(P)의 최상부층을 라이너 씨드층(L)을 구성할 물질막과 동일한 종류의 물질막으로 형성한다. 또한, 상기 제 5 실시예에서는 상기 라이너 씨드층(L)을 형성할 때, 라이너 씨드층(L)의 저면이 하부전극 패드(P)의 상부표면으로부터 리세스되도록 형성한다.In the fifth embodiment according to the present invention described with reference to FIGS. 7A and 7B, as in the fourth embodiment, the lower electrode pad P is formed of multiple layers to include at least one barrier film. However, in the fifth embodiment, the uppermost layer of the lower electrode pad P is formed of the same kind of material film as the material film of which the liner seed layer L is to be formed. In addition, in the fifth embodiment, when the liner seed layer L is formed, the bottom surface of the liner seed layer L is formed to be recessed from the upper surface of the lower electrode pad P. FIG.

도 7a를 참조하면, 먼저 반도체 기판(50)에 형성되어 있는 불순물 주입영역, 예컨대 소오스 영역(76) 상에 다중막으로 이루어진 하부전극 패드(P)를 형성한다. 상기 하부전극 패드(P)는 적어도 1 층의 배리어막을 포함하며, 최상부층은 라이너 씨드층(L)을 구성할 물질막과 동일한 종류의 물질막으로 형성한다. 상기 라이너 씨드층(L)은 상기 제 4 실시예의 경우와 마찬가지로 홀(H4) 내에 형성되는 하부전극용 도전막과 실질적으로 동일한 종류의 물질막으로 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 7A, first, a lower electrode pad P formed of multiple layers is formed on an impurity implantation region, for example, a source region 76, formed in the semiconductor substrate 50. The lower electrode pad P includes at least one barrier film, and the uppermost layer is formed of a material film of the same kind as the material film of the liner seed layer L. As in the case of the fourth embodiment, the liner seed layer L is preferably formed of a material film of substantially the same type as the lower electrode conductive film formed in the hole H4.

상기 하부전극 패드(P)는 도 7a에 도시된 것과 같이 도전성 폴리실리콘(112), 배리어막(114) 및 백금족 금속막(116)이 순차적으로 적층된 3중막 구조로 형성할 수 있다. 상기 배리어막(114)은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 배리어막(도 5c의 94 참조)과 실질적으로 동일한 물질막으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어막(114)은 TiN막으로 형성하고 상기 백금족 금속막(116)은 Pt막으로 형성할 수 있다.As illustrated in FIG. 7A, the lower electrode pad P may have a triple layer structure in which the conductive polysilicon 112, the barrier layer 114, and the platinum group metal layer 116 are sequentially stacked. The barrier film 114 may be formed of a material film substantially the same as the barrier film (see 94 of FIG. 5C) of the third embodiment of the present invention. For example, the barrier layer 114 may be formed of a TiN layer, and the platinum group metal layer 116 may be formed of a Pt layer.

이어서, 상기 제 3 실시예의 경우와 실질적으로 동일한 공정단계를 진행하여 하부전극 패드(P)의 상부표면을 노출시키는 홀(H4)을 형성한다. 상기 홀(H4)의 형성에 의하여 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 측벽이 노출된다.Subsequently, the same process steps as those of the third embodiment are performed to form holes H4 exposing the upper surface of the lower electrode pad P. The sidewalls of the lower electrode seed layer pattern 88a are exposed by the formation of the hole H4.

계속해서, 상기 하부전극용 씨드층 패턴(88a)과 전기적으로 연결되는 라이너 씨드층(L)의 형성단계를 진행한다. 구체적으로, 반응성 이온식각 방법을 사용하여 하부전극 패드(P)의 최상부층인 백금족 금속막(116)을 식각한다. 그러면, 백금족 금속막(116)을 구성하는 물질이 식각됨과 동시에 홀(H4)의 내부에 재층착되어 상기 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 측벽과 전기적으로 연결되는 라이너 씨드층(L)이 형성된다. 이 때, 백금족 금속막(116)을 식각하기 위한 반응성 이온식각 방법으로는 저온 아르곤 식각방법을 사용하는 것이 바람직하며, 저온 반응성 이온식각 공정이 진행되는 반응챔버의 온도는 0~50℃ 인 것이 바람직하다.Subsequently, the forming of the liner seed layer L electrically connected to the seed layer pattern 88a for the lower electrode is performed. Specifically, the platinum group metal film 116, which is the uppermost layer of the lower electrode pad P, is etched by using a reactive ion etching method. Then, the material constituting the platinum group metal film 116 is etched and re-bonded to the inside of the hole H4 so that the liner seed layer L is electrically connected to the sidewall of the seed layer pattern 88a for the lower electrode. Is formed. In this case, as the reactive ion etching method for etching the platinum group metal film 116, it is preferable to use a low-temperature argon etching method, and the temperature of the reaction chamber where the low-temperature reactive ion etching process is performed is preferably 0 to 50 ° C. Do.

상기 라이너 씨드층(L)은 하부전극 패드(P)의 최상부층인 백금족 금속막(116)을 반응성 이온식각하여 형성하기 때문에 라이너 씨드층(L)의 저면은 하부전극 패드(P)의 상부표면으로부터 리세스된 형태로 형성되게 된다.Since the liner seed layer L is formed by reactive ion etching the platinum group metal film 116, which is the uppermost layer of the lower electrode pad P, the bottom surface of the liner seed layer L is formed on the upper surface of the lower electrode pad P. It is formed in a recessed form from.

도 7b를 참조하면, 상기 하부전극용 씨드층 패턴(88a) 및 라이너 씨드층(L)을 이용한 전기도금 공정을 수행하여 홀 내부를 하부전극용 도전막(118)으로 매립한다. 상기 전기도금 공정은 상기 제 3 실시예에서 수행되는 전기도금 공정과 실질적으로 동일하게 수행한다. 전기도금 공정이 수행되면, 라이너 씨드층(L) 상에서 금속 물질이 석출되기 시작하여, 형성하고자 하는 캐패시터 하부전극의 치수와 실질적으로 동일한 높이까지 하부전극용 도전막(118)이 홀(H4) 내부에 채워지게 된다. 이 때, 소스전극으로 사용할 수 있는 물질막 및 상기 도금액으로 사용할 수 있는 용액 및 도금 조건은 상기 제 3 실시예의 경우와 실질적으로 동일하다.Referring to FIG. 7B, an electroplating process using the seed layer pattern 88a for the lower electrode and the liner seed layer L is performed to fill the inside of the hole with the conductive layer 118 for the lower electrode. The electroplating process is performed substantially the same as the electroplating process performed in the third embodiment. When the electroplating process is performed, a metal material begins to precipitate on the liner seed layer L, so that the lower electrode conductive film 118 is formed inside the hole H4 to a height substantially equal to the dimension of the capacitor lower electrode to be formed. Will be filled in. At this time, the material film that can be used as the source electrode, the solution that can be used as the plating solution, and the plating conditions are substantially the same as in the third embodiment.

상기와 같이 전기도금 공정을 수행하여 홀(H4) 내부를 하부전극용 도전막(118)으로 매립한 다음, 도금 마스크층 패턴(90a) 및 하부전극용 씨드층 패턴(88a)의 제거단계, 캐패시터 유전막(120) 형성단계 및 캐패시터 상부전극(122) 형성단계를 상기 제 3 실시예의 경우와 실질적으로 동일하게 진행하면 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 캐패시터가 형성된다.By filling the inside of the hole H4 with the lower electrode conductive layer 118 by performing the electroplating process as described above, the step of removing the plating mask layer pattern 90a and the seed layer pattern 88a for the lower electrode, the capacitor When the forming of the dielectric film 120 and the forming of the capacitor upper electrode 122 are performed in substantially the same manner as in the third embodiment, the capacitor of the semiconductor memory device according to the present invention is formed.

도면으로 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 캐패시터 상부전극(122)은 상기 제 2 실시예의 경우와 같이 전기도금 공정을 수행하여 형성할 수도 있음은 물론이다.Although not specifically illustrated in the drawings, the capacitor upper electrode 122 may be formed by performing an electroplating process as in the case of the second embodiment.

본 발명에 따른 캐패시터 제조방법을 적용하여 캐패시터 하부전극을 형성하게 되면, 건식 식각방법으로 하부전극을 단위셀 별로 분리할 때 발생하는 종래 기술의 문제점이 해결된다. 또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 하부전극 패드를 노출시키는 홀을 형성할 때 마스킹된 비트라인을 이용한 자기정렬 기술을 적용할 수 있기 때문에 1회의 사진공정만으로도 상기 홀을 형성할 수 있다. 그리고, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 하부전극을 전기도금 방법에 의하여 형성한 후, 하부전극용 씨드층 패턴을 간단한 방법에 의하여 완전히 제거할 수 있다. 따라서, 캐패시터의 전기적 특성이, 전기도금 공정의 수행 이후에 잔류하는 하부전극용 씨드층에 의하여 열화되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 하부전극과 하부전극용 씨드층을 반드시 동일한 물질로 형성할 필요가 없고, 필요에 따라 자유롭게 선택할 수 있다.When the capacitor lower electrode is formed by applying the capacitor manufacturing method according to the present invention, the problem of the prior art generated when the lower electrode is separated for each unit cell by a dry etching method is solved. In addition, according to another aspect of the present invention, since the self-aligning technique using the masked bit line may be applied when forming the hole exposing the lower electrode pad, the hole may be formed by only one photo process. Further, according to another aspect of the present invention, after forming the lower electrode by the electroplating method, it is possible to completely remove the seed layer pattern for the lower electrode by a simple method. Accordingly, the electrical characteristics of the capacitor can be prevented from being degraded by the seed layer for the lower electrode remaining after the electroplating process. In addition, according to another aspect of the present invention, the lower electrode and the lower electrode seed layer need not necessarily be formed of the same material, and may be freely selected as necessary.

상기에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (37)

(a) 반도체 기판 상의 활성영역과 전기적으로 연결된 도전영역이 형성되어 있는 반도체 기판 상에 하부전극용 씨드층을 형성하는 단계;(a) forming a seed layer for the lower electrode on the semiconductor substrate having a conductive region electrically connected to the active region on the semiconductor substrate; (b) 상기 씨드층 상에 도금 마스크층을 형성하는 단계;(b) forming a plating mask layer on the seed layer; (c) 상기 씨드층 및 상기 도금 마스크층을 패터닝하여 캐패시터 하부전극이 형성될 영역을 정의하는 씨드층 패턴 및 도금 마스크층 패턴을 형성함으로써, 상기 도전영역 및 상기 도금 마스크층 패턴의 측벽을 노출시키는 홀을 형성하는 단계;(c) patterning the seed layer and the plating mask layer to form a seed layer pattern and a plating mask layer pattern defining a region where a capacitor lower electrode is to be formed, thereby exposing sidewalls of the conductive region and the plating mask layer pattern; Forming a hole; (d) 상기 홀에 의하여 측벽이 노출된 상기 씨드층 패턴을 이용하여 전기도금 공정을 수행함으로써, 상기 홀 내부에 하부전극용 도전막을 형성하는 단계; 및(d) forming a lower electrode conductive film in the hole by performing an electroplating process using the seed layer pattern having sidewalls exposed by the hole; And (e) 상기 도전막의 측벽이 노출되도록 상기 도금 마스크층 패턴 및 상기 하부전극용 씨드층 패턴을 제거함으로써 캐패시터 하부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.(e) forming a capacitor lower electrode by removing the plating mask layer pattern and the seed layer pattern for the lower electrode such that sidewalls of the conductive film are exposed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 씨드층은 백금족 금속막, 백금족 금속 산화물막, 페로브스카이트 구조를 가지는 도전성 물질막, 도전성 금속막, 금속 실리사이드막, 금속 질화물막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The seed layer is formed of a multilayer film made of a platinum group metal film, a platinum group metal oxide film, a conductive material film having a perovskite structure, a conductive metal film, a metal silicide film, a metal nitride film, or a combination thereof. A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 씨드층은 Pt막, Rh막, Ru막, Ir막, Os막, Pd막, PtOx막, RhOx막, RuOx막, IrOx막, OsOx막, PdOx막, CaRuO3막, SrRuO3막, BaRuO3막, BaSrRuO3막, CaIrO3막, SrIrO3막, BaIrO3막, (La,Sr)CoO3막, Cu막, Al막, Ta막, Mo막, W막, Au막, Ag막, WSix막, TiSix막, CoSix막, MoSix막, TaSix막, TiN막, TaN막, WN막, TiSiN막, TiAlN막, TiBN막, ZrSiN막, ZrAlN막, MoSiN막, MoAlN막, TaSiN막, TaAlN막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The seed layer is a Pt film, Rh film, a Ru film, Ir film, Os film, a Pd film, the PtO x layer, RhO x film, a RuO x film, the IrO x film, OsO x film, PdO x film, CaRuO 3 film, SrRuO 3 film, BaRuO 3 film, BaSrRuO 3 film, CaIrO 3 film, SrIrO 3 film, BaIrO 3 film, (La, Sr) CoO 3 film, Cu film, Al film, Ta film, Mo film, W film, Au film , Ag film, WSi x film, TiSi x film, CoSi x film, MoSi x film, TaSi x film, TiN film, TaN film, WN film, TiSiN film, TiAlN film, TiBN film, ZrSiN film, ZrAlN film, MoSiN film And a multi-layer consisting of a MoAlN film, a TaSiN film, a TaAlN film, or a combination thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도금 마스크층은 BPSG(boro-phospho-silicate glass)막, SOG(spin-on glass)막, PSG(phospho-silicate glass)막, 포토레지스트막, DLC(diamond like carbon)막, SiOx막, SiNx막, SiONx막, TiOx막, AlOx막, AlNx막또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The plating mask layer may include a boro-phospho-silicate glass (BPSG) film, a spin-on glass (SOG) film, a phosphor-silicate glass (PSG) film, a photoresist film, a diamond like carbon (DLC) film, a SiO x film, A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device, characterized in that it is formed of a multilayer of SiN x film, SiON x film, TiO x film, AlO x film, AlN x film, or a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는The method of claim 1, wherein step (d) 도금액으로 Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni 또는 이들의 조합을 포함하는 금속염이 용해된 도금액을 사용하고,As a plating solution, a plating solution in which a metal salt containing Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni or a combination thereof is dissolved is used, 양극으로 Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni 또는 이들의 조합으로 이루어진 합금을 사용하고,As the anode, an alloy made of Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni or a combination thereof is used. 음극으로 상기 씨드층 패턴을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.A capacitor manufacturing method for a semiconductor memory device, characterized in that the seed layer pattern is used as a cathode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도금 마스크층 패턴 및 씨드층 패턴은 각각 습식 또는 건식 식각방법 의하여 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The plating mask layer pattern and the seed layer pattern is a capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device, characterized in that each removed by a wet or dry etching method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도금 마스크층 패턴 및 하부전극용 씨드층 패턴은 1회의 습식 또는 건식 식각공정을 수행하여 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The plating mask layer pattern and the seed layer pattern for the lower electrode is a capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device, characterized in that the removal by performing one wet or dry etching process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캐패시터 하부전극 상에 유전막을 형성하는 단계; 및Forming a dielectric film on the capacitor lower electrode; And 상기 유전막 상에 캐패시터 상부전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.Capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device, characterized in that it further comprises forming a capacitor upper electrode on the dielectric film. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 유전막은 Ta2O5막, SrTiO3막, (Ba,Sr)TiO3막, PbZrTiO3막, SrBi2Ta2O9막, (Pb,La)(Zr,Ti)O3막, Bi4Ti3O12막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The dielectric film is a Ta 2 O 5 film, a SrTiO 3 film, a (Ba, Sr) TiO 3 film, a PbZrTiO 3 film, a SrBi 2 Ta 2 O 9 film, a (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 film, Bi 4 A method of manufacturing a capacitor for a semiconductor memory device, characterized in that it is formed of a multilayer comprising a Ti 3 O 12 film or a combination thereof. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 캐패시터 상부전극은 CVD 방법, 스퍼터링 방법, MOD(Metal-Organic Deposition) 방법 또는 Pt 콜로이드(colloid)의 스핀 코팅 방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The capacitor upper electrode is a capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device, characterized in that formed by a CVD method, a sputtering method, a metal-organic deposition (MOD) method or a spin coating method of Pt colloid (colloid). 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 유전막 상에 상부전극용 씨드층을 형성하는 단계를 더 포함하고,Forming a seed layer for an upper electrode on the dielectric layer; 상기 캐패시터 상부전극은 상기 상부전극용 씨드층을 이용한 전기도금 방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The capacitor upper electrode is a capacitor manufacturing method of the semiconductor memory device, characterized in that formed by the electroplating method using the seed layer for the upper electrode. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 상부전극용 씨드층은 백금족 금속막, 백금족 금속 산화물막, 페로브스카이트 구조를 가지는 도전성 물질막, 도전성 금속막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The upper electrode seed layer is a capacitor of a semiconductor memory device, characterized in that formed of a multilayer group consisting of a platinum group metal film, a platinum group metal oxide film, a conductive material film having a perovskite structure, a conductive metal film, or a combination thereof. Manufacturing method. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 캐패시터 상부전극 형성단계는,The capacitor upper electrode forming step, 도금액으로 Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Cu, Mo, Co, Ni, Zn, Cr, Fe 또는 이들의 조합을 포함하는 금속염이 용해된 도금액을 사용하고,As a plating solution, a plating solution in which metal salts containing Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Cu, Mo, Co, Ni, Zn, Cr, Fe, or a combination thereof is dissolved is used, 양극으로 Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Cu, Mo, Co, Ni, Zn, Cr, Fe 또는 이들의 합금을 사용하고,Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Cu, Mo, Co, Ni, Zn, Cr, Fe or alloys thereof as the anode, 음극으로 상기 상부전극용 씨드층을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.A capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device, characterized in that the seed layer for the upper electrode is used as a cathode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 반도체 기판 상에 식각저지막을 형성하는 단계를 더 포함하고,Forming an etch stop layer on the semiconductor substrate, 상기 하부전극용 씨드층은 상기 식각저지막 상에 형성되고,The lower electrode seed layer is formed on the etch stop layer, 상기 홀은 상기 도금 마스크층, 상기 하부전극용 씨드층 및 상기 식각저지막을 패터닝함으로서 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The hole is formed by patterning the plating mask layer, the lower electrode seed layer and the etch stop layer. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 식각저지막은 Si3N4막, Ta2O5막, TiO2막, Al2O3막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The etch stop layer is formed of a Si 3 N 4 film, Ta 2 O 5 film, TiO 2 film, Al 2 O 3 film or a combination of them, a capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device, characterized in that formed. (a) 반도체 기판의 활성영역 상에 도전물질로 이루어진 하부전극 패드를 형성하는 단계;(a) forming a lower electrode pad made of a conductive material on the active region of the semiconductor substrate; (b) 상기 하부전극 패드 상에 제 1 층간절연막을 형성하는 단계;(b) forming a first interlayer insulating film on the lower electrode pads; (c) 상기 제 1 층간절연막 상에 비트라인을 형성하는 단계;(c) forming a bit line on the first interlayer insulating film; (d) 상기 비트라인 상에 제 2 층간절연막을 형성하는 단계;(d) forming a second interlayer insulating film on the bit line; (e) 상기 제 2 층간절연막 상에 하부전극용 씨드층을 형성하는 단계;(e) forming a seed layer for a lower electrode on the second interlayer insulating film; (f) 상기 하부전극용 씨드층 상에 도금 마스크층을 형성하는 단계;(f) forming a plating mask layer on the seed layer for the lower electrode; (g) 상기 도금 마스크층, 상기 하부전극용 씨드층, 상기 제 2 층간절연막 및 상기 제 1 층간절연막을 사진 식각공정으로 패터닝하여 상기 하부전극 패드를 노출시키는 홀을 형성하는 단계;(g) forming a hole for exposing the lower electrode pad by patterning the plating mask layer, the lower electrode seed layer, the second interlayer insulating layer, and the first interlayer insulating layer by a photolithography process; (h) 상기 홀 내부를 도전막으로 채우되, 적어도 상기 하부전극용 씨드층의 상부표면과 실질적으로 동일한 레벨 위에 형성되는 도전막은 상기 패터닝된 하부전극용 씨드층을 이용한 전기도금 공정을 수행하여 형성하는 단계;(h) The inside of the hole is filled with a conductive film, and the conductive film formed on at least substantially the same level as the upper surface of the lower electrode seed layer is formed by performing an electroplating process using the patterned lower electrode seed layer. Doing; (i) 상기 패터닝된 도금 마스크층 및 상기 하부전극용 씨드층을 제거하여 상기 도전막의 측벽을 노출시킴으로써 캐패시터 하부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.(i) forming a capacitor lower electrode by removing the patterned plating mask layer and the lower electrode seed layer to expose sidewalls of the conductive layer. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 하부전극용 씨드층은 백금족 금속막, 백금족 금속 산화물막, 페로브스카이트 구조를 가지는 도전성 물질막, 도전성 금속막, 금속 실리사이드막, 금속 질화물막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The lower electrode seed layer may be formed of a multilayer film including a platinum group metal film, a platinum group metal oxide film, a conductive material film having a perovskite structure, a conductive metal film, a metal silicide film, a metal nitride film, or a combination thereof. A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device. 제16항에 있어서, 상기 (h) 단계는The method of claim 16, wherein step (h) 상기 홀의 저부에 노출된 상기 하부전극 패드 상에 도전성 배리어막을 형성하되 상기 홀에 의하여 노출된 하부전극용 씨드층의 측벽을 덮지 않도록 형성하는 단계; 및Forming a conductive barrier layer on the lower electrode pad exposed at the bottom of the hole, but not covering the sidewall of the lower electrode seed layer exposed by the hole; And 상기 패터닝된 하부전극용 씨드층을 이용한 전기도금 공정을 수행하여 상기 배리어막 상에 하부전극용 도전막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And forming a conductive layer for the lower electrode on the barrier layer by performing an electroplating process using the patterned lower electrode seed layer. 제18항에 있어서, 상기 배리어막을 형성하는 단계는,The method of claim 18, wherein the forming of the barrier film, 상기 홀 내부 및 상기 도금 마스크층 상에 배리어 물질을 형성하는 단계; 및Forming a barrier material in the hole and on the plating mask layer; And 상기 배리어막의 상부를 제거하여 상기 패터닝된 도금 마스크층의 상면을 노출시키는 단계; 및Removing an upper portion of the barrier layer to expose an upper surface of the patterned plating mask layer; And 상기 홀 내의 배리어 물질을 선택적으로 제거하여 상기 패터닝된 하부전극용 씨드층의 측벽을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.Selectively removing the barrier material in the hole to expose sidewalls of the seed layer for the patterned lower electrode. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 배리어막은 금속 실리사이드막, 금속 질화물막, 도핑된 폴리실리콘막 또는 이들의 조합으로 이루어진 다중막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The barrier film is a capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device, characterized in that formed of a multilayer film made of a metal silicide film, a metal nitride film, a doped polysilicon film or a combination thereof. 제16항에 있어서, 상기 전기도금 공정은The method of claim 16, wherein the electroplating process 도금액으로 Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni 또는 이들의 조합을 포함하는 금속염이 용해된 도금액을 사용하고,As a plating solution, a plating solution in which a metal salt containing Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni or a combination thereof is dissolved is used, 소스 전극으로 Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni 또는 이들의 합금을 사용하고,Pt, Ir, Ru, Rh, Os, Pd, Au, Ag, Co, Ni or an alloy thereof is used as the source electrode, 음극으로 상기 패터닝된 하부전극용 씨드층을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device, characterized in that the patterned lower electrode seed layer is used as a cathode. 제16항에 있어서, 상기 (i)단계는The method of claim 16, wherein step (i) 상기 패터닝된 도금 마스크층 및 하부전극용 씨드층을 습식 또는 건식식각 공정을 수행하여 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And removing the patterned plating mask layer and the lower electrode seed layer by performing a wet or dry etching process. 제16항에 있어서, 상기 (i)단계는The method of claim 16, wherein step (i) 상기 패터닝된 도금 마스크층 및 하부전극용 씨드층을 1회의 습식 또는 건식 식각공정을 수행하여 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And removing the patterned plating mask layer and the lower electrode seed layer by performing one wet or dry etching process. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 하부전극용 씨드층을 형성하기 전에 상기 제 2 층간절연막 상에 식각저지막을 형성하는 단계를 더 포함하고,Forming an etch stop layer on the second interlayer insulating layer before forming the seed layer for the lower electrode; 상기 하부전극용 씨드층은 상기 식각저지막 위에 형성되고,The lower electrode seed layer is formed on the etch stop layer, 상기 홀 형성단계에서 상기 식각저지막도 패터닝되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And in the hole forming step, the etch stop layer is also patterned. 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 식각저지막은 Si3N4막, Ta2O5,TiO2막 또는 Al2O3막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The etch stop layer may be formed of a Si 3 N 4 film, a Ta 2 O 5 film , a TiO 2 film, or an Al 2 O 3 film. 제16항에 있어서, 상기 (d)단계를 진행하기 전에The method of claim 16, wherein before proceeding to step (d) 상기 비트라인의 측벽 및 상부표면 상에 상기 제 2 층간절연막과 식각선택비가 있는 물질막으로 스페이서 및 캡핑 절연막을 각각 형성하는 단계를 더 포함하고,Forming a spacer and a capping insulating layer on the sidewalls and the upper surface of the bit line, respectively, using a material layer having an etching selectivity with the second interlayer insulating layer; 상기 (g)단계는 상기 스페이서 및 캡핑 절연막에 의하여 마스킹된 비트라인에 의하여 자기정렬된 홀을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.Wherein (g) is a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device, characterized in that for forming a self-aligned hole by the bit line masked by the spacer and the capping insulating film. 제16항에 있어서, 상기 (h)단계를 진행하기 전에The method of claim 16, wherein before proceeding to step (h) 상기 홀에 의하여 노출된 하부전극용 씨드층 측벽에 전기적으로 연결되는 라이너 씨드층을 상기 홀의 저부에 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And forming a liner seed layer on the bottom of the hole, the liner seed layer being electrically connected to the lower electrode seed layer sidewall exposed by the hole. 제27항에 있어서, 상기 라이너 씨드층 형성단계는28. The method of claim 27, wherein forming the liner seed layer 상기 패터닝된 하부전극용 씨드층의 측벽 상에 반구형 씨드를 형성하는 단계; 및Forming a hemispherical seed on sidewalls of the patterned lower electrode seed layer; And 상기 반구형 씨드를 저온에서 반응성 이온식각하여 반구형 씨드를 구성하는 물질을 홀의 저부에 재증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And reactively etching the hemispherical seed at a low temperature to redeposit the material constituting the hemispherical seed at the bottom of the hole. 제28항에 있어서,The method of claim 28, 상기 반구형 씨드의 반경은 상기 홀 폭의 1/2 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And the radius of the hemispherical seed is less than one half of the hole width. 제28항에 있어서,The method of claim 28, 상기 반구형 씨드는 상기 하부전극용 도전막과 동일한 종류의 물질막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And said hemispherical seed is formed of the same kind of material film as said lower electrode conductive film. 제27항에 있어서, 상기 라이너 씨드층 형성단계는28. The method of claim 27, wherein forming the liner seed layer 상기 홀이 형성된 반도체 기판의 전면을 도전막으로 라이닝하는 단계; 및Lining an entire surface of the semiconductor substrate on which the hole is formed with a conductive film; And 상기 도전막을 저온에서 반응성 이온식각하여 상기 라이너 씨드층을 스페이서 형태로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And reactive ion etching the conductive film at a low temperature to form the liner seed layer in the form of a spacer. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 도전막은 상기 하부전극용 도전막과 동일한 종류의 물질막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The conductive film is a capacitor manufacturing method of a semiconductor memory device, characterized in that formed of the same kind of material film as the lower electrode conductive film. 제27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 하부전극 패드를 다중막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device, characterized in that the lower electrode pad is formed of multiple layers. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 하부전극 패드의 최상부층은 도전성 배리어막으로 이루어지도록 상기 하부전극 패드를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And forming a lower electrode pad so that an uppermost layer of the lower electrode pad is formed of a conductive barrier layer. 제34항에 있어서,The method of claim 34, wherein 상기 하부전극 패드는 도전성 폴리실리콘막과 금속 질화물막이 순차적으로 적층된 2중막 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.The lower electrode pad has a double layer structure in which a conductive polysilicon film and a metal nitride film are sequentially stacked. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 하부전극 패드의 최상부층은 백금족 금속막이고, 그 하부에는 적어도 1층의 도전성 배리어막이 포함되도록 상기 하부전극 패드를 형성하고,An uppermost layer of the lower electrode pad is a platinum group metal film, and the lower electrode pad is formed to include at least one conductive barrier film under the lower electrode pad. 상기 라이너 씨드층은 상기 하부전극 패드의 최상부층인 백금족 금속막을 저온에서 반응성 이온식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And the liner seed layer is formed by reactive ion etching a platinum group metal film, which is an uppermost layer of the lower electrode pad, at a low temperature. 제36항에 있어서,The method of claim 36, 상기 하부전극 패드의 최상부층인 백금족 금속막은 상기 하부전극용 도전막과 동일한 물질로 이루어지도록 상기 하부전극 패드를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조방법.And the platinum group metal layer, which is the uppermost layer of the lower electrode pad, is formed of the same material as that of the lower electrode conductive film.
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