KR20010058940A - 반도체소자의 캐패시터 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것으로,

저장전극용 콘택플러그가 구비되는 층간절연막 상부에 희생절연막을 형성하고 상기 희생절연막 상부에 감광막패턴을 형성하되, d1 의 간격을 갖는 두개로 나누어진 저장전극 마스크를 이용한 노광 및 현상공정을 상기 감광막패턴을 형성한 다음, 상기 감광막패턴을 마스크로하여 상기 희생절연막을 식각하고 상기 감광막패턴을 제거한 다음, 상기 희생절연막을 포함한 전체표면상부에 저장전극용 도전층을 형성하고 그 상부를 평탄화시키는 평탄화절연막을 형성한 다음, 상기 희생절연막이 노출될때까지 상기 평탄화절연막 및 저장전극용 도전층을 평탄화식각하고 상기 희생절연막 및 평탄화절연막을 제거하는 공정으로 상기 저장전극 콘택플러그에 두개의 실린더형이 접속되어 구비되는 저장전극을 형성함으로써 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 확보할 수 있어 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 가능하게 하며 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 기술이다.

Description

반도체소자의 캐패시터 형성방법{A method for forming a capacitor of a semiconductor device}

본 발명은 반도체소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것으로, 특히 하나의 저장전극 마스크를 두개로 나누어 노광함으로써 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 갖는 캐패시터를 형성하는 기술에 관한 것이다.

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

특히, 단위셀이 하나의 모스 트랜지스터와 캐패시터로 구성되는 디램 소자는 칩에서 많은 면적을 차지하는 캐패시터의 정전용량을 크게하면서, 면적을 줄이는 것이 디램 소자의 고집적화에 중요한 요인이 된다.

그래서, ( εo × εr × A ) / T ( 단, 상기 εo 는 진공유전율, 상기 εr 은 유전막의 유전율, 상기 A 는 캐패시터의 면적 그리고 상기 T 는 유전막의 두께 ) 로 표시되는 캐패시터의 정전용량 C 를 증가시키기 위하여, 유전상수가 높은 물질을 유전체막으로 사용하거나, 유전체막을 얇게 형성하거나 또는 저장전극의 표면적을 증가시키는 등의 방법을 사용하였다.

그리고, 상기 저장전극의 표면적을 증가시키기 위하여 삼차원적인 구조를 갖는 저장전극을 형성하였다.

그리고, 가장 보편적으로 사용하는 형상이 실린더형 저장전극이다.

도시되지않았으나 종래기술에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 반도체기판(도시안됨) 상부에 하부절연층을 형성한다. 이때, 상기 하부절연층은 소자분리막, 워드라인 및 비트라인 등의 단위소자들이 형성된 것이다.

그리고, 상기 하부절연층은 비.피.에스.지. ( boro phospho silicate glass, 이하에서 BSPG 라 함 ) 절연막과 같이 유동성이 우수한 절연물질로 형성한다.

그리고, 상기 하부절연층 상부에 질화막과 버퍼산화막을 각각 일정두께 증착한다.

그리고, 콘택마스크(도시안됨)를 이용한 사진식각공정으로 상기 버퍼산화막, 질화막 및 하부절연층을 식각하여 상기 반도체기판을 노출시키는 콘택홀을 형성한다.

그리고, 상기 콘택홀을 매립하는 저장전극 콘택플러그를 형성한다.

그 다음, 상기 버퍼산화막 상부에 희생산화막을 형성하고, 이를 저장전극 마스크를 이용한 사진식각공정으로 식각하여 희생산화막패턴을 형성한다.

그리고, 상기 희생산화막패턴을 포함한 전체표면상부에 저장전극용 도전층을 형성하되, 상기 저장전극 콘택플러그에 접속되도록 형성한다.

그리고, 상기 희생산화막패턴이 노출되도록 평탄화식각하여 상기 희생산화막 상부의 저장전극용 도전층을 식각하고 상기 희생산화막패턴을 제거함으로써 실린더형의 저장전극용 도전층을 형성한다.

그 다음, 상기 저장전극용 도전층 표면에 반구형 도전층을 형성하고 표면적을 증가시킴으로써 반도체소자의 고집적화에 필요한 저장전극을 형성하였다. 후속공정으로 유전체막과 플레이트전극을 형성하여 캐패시터를 형성한다.

상기한 바와같이 종래기술에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은, 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 확보할 수 없어 반도체소자의 고집적화를 어렵게 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 저장전극 마스크를 두개로 분리하고 이를 이용한 노광 및 현상공정으로 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 확보할 수 있는 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키고 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1d 는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 도시한 단면도 및 레이아웃도.

〈도면의 주요주분에 대한 부호의 설명〉

1 : 소자분리막 2 : 활성영역

3 : 제1층간절연막 4 : 저장전극 제1콘택플러그

5 : 비트라인의 측벽 및 스페이서용 질화막

6 : 저장전극 제2콘택플러그 7 : 제2층간절연막

8 : 저장전극 마스크 9 : 희생산화막

10 : 감광막패턴 11 : 저장전극용 도전층

12 : 평탄화절연막 13 : 비트라인

상기한 목적 달성을 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은,

저장전극용 콘택플러그가 구비되는 층간절연막 상부에 희생절연막을 형성하는 공정과,

상기 희생절연막 상부에 감광막패턴을 형성하되, d1 의 간격을 갖는 두개로 나누어진 저장전극 마스크를 이용한 노광 및 현상공정을 상기 감광막패턴을 형성하는 공정과,

상기 감광막패턴을 마스크로하여 상기 희생절연막을 식각하고 상기 감광막패턴을 제거하는 공정과,

상기 희생절연막을 포함한 전체표면상부에 저장전극용 도전층을 형성하고 그 상부를 평탄화시키는 평탄화절연막을 형성하는 공정과,

상기 희생절연막이 노출될때까지 상기 평탄화절연막 및 저장전극용 도전층을 평탄화식각하는 공정과,

상기 희생절연막 및 평탄화절연막을 제거하는 공정으로 상기 저장전극 콘택플러그에 두개의 실린더형이 접속되어 구비되는 저장전극을 형성하는 것을 특징으로한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1d 는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 도시한 단면도이다.

먼저, 반도체기판(100) 상에 활성영역(2)을 정의하는 소자분리막(1)을 형성하고 상기 반도체기판(100) 상부에 워드라인(도시안됨)을 형성한다.

그리고, 전체표면상부를 평탄화시키는 제1층간절연막(3)을 형성하고 상기 상기 제1층간절연막(3)을 통하여 상기 반도체기판(100)의 활성영역(2)에 접속되는 저장전극 제1콘택플러그(4)를 형성한다.

이때, 상기 저장전극 제1콘택플러그(4)는 비트라인 콘택플러그 및 저장전극 제1콘택플러그(4)를 형성하기 위한 것으로서, 소오스/드레인 접합영역에 각각 접속되도록 활성영역 상측에 형성된 것이다.

그 다음, 상기 비트라인 콘택플러그에 접속되는 비트라인(13)을 형성하고 그 상부를 제2층간절연막(7)으로 평탄화시킨다.

이때, 상기 비트라인(13)은 측벽 및 스페이서용 질화막(5)이 구비된 것이다.

그 다음, 상기 제2층간절연막(7)을 통하여 상기 저장전극 제1콘택플러그(4)에 접속되는 저장전극 제2콘택플러그(6)를 형성한다. (도 1a)

그리고, 전체표면상부에 희생산화막(9)을 형성하되, 후속공정으로 형성될 저장전극의 높이만큼 두껍게 형성한다.

그리고, 상기 희생산화막(9) 상부에 감광막패턴(10)을 형성한다. 이때, 상기 감광막패턴(10)은 저장전극 마스크(도시안됨)를 이용한 노광 및 현상공정으로 형성한 것으로서, 하나의 저장전극을 둘로 나누어 나눈 저장전극 간의 거리를 d1 라 하고 나누기 전의 저장전극 간의 거리를 d2 라 하며, 나누기 전의 저장전극 길이를 ⓧ 라 할때 둘로 나눈후 저장전극의 길이를 각각 ⓨ, ⓩ 이라 한다.

여기서, 도 1b 의 좌측에 도시된 도면은 저장전극 콘택마크스(20)와 저장전극마스크(8)의 중첩시켜 도시한 것으로서, 상기 도 1b 의 우측에 도시된 단면도는 상기 도 1b 의 ⓐ-ⓐ 절단면을 따라 형성되는 캐패시터 형성공정을 도시한 것이다. (도 1b)

그 다음, 상기 감광막패턴(10)을 마스크로하여 상기 희생산화막(9)을 식각함으로써 희생산화막(9)패턴을 형성하고 상기 감광막패턴(10)을 제거한다.

그리고, 상기 희생산화막(9)패턴을 포함한 전체표면상부에 저장전극용 도전층(11)을 일정두께 형성한다. 이때, 상기 저장전극용 도전층(11)은 폴리실리콘이나 이와 유사한 특성을 갖는 도전층으로 형성한다.

그리고, 전체표면상부를 평탄화시키는 평탄화절연막(12)을 형성한다. (도 1c)

그 다음, 상기 희생산화막(9)을 노출시킬때까지 상기 평탄화절연막(12) 및 저장전극용 도전층(11)을 식각한다.

후속공정으로 상기 희생산화막(12) 및 평탄화절연막(12)을 제거하고 상기 저장전극용 도전층(9) 표면에 유전체막과 플레이트전극을 형성하여 실린더형 저장전극을 형성한다.

여기서, 상기 감광막패턴(10)을 형성하는 노광 공정시 노광되는 광원의 량을 조절하여 상기 d1 의 거리를 영 ( zero ) 로 만듬으로써 땅콩형태의 실린더형 저장전극을 형성할 수 있다.

또한, 상기 d1 의 거리로 저장전극 크기를 나눌 수 있도록 노광함으로써 하나의 콘택플러그(6)에 두개의 실린더가 접속되어 구비되는 형태의 실린더형 저장전극을 형성할 수 있다. (도 1d)

한편, 상기 도 1d 의 공정으로 형성된 저장전극 표면에 반구형 도전층을 형성하여 표면적을 더욱 증가시킬 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예는 상기 저장전극의 형태를 실린더형 이외의 삼차원적구조로 형성하는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은, 하나의 콘택홀을 통하여 반도체기판에 접속되는 하나의 저장전극을 두개의 나누어 디자인 하되, 나누어진 두개의 저장전극이 상기 하나의 콘택홀을 통하여 반도체기판에 접속되도록 두개의 실린더를 갖는 저장전극을 형성하거나 땅콩형태의 실린더를 갖는 저장전극을 형성함으로써 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 확보할 수 있는 표면적을 확보하여 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 저장전극용 콘택플러그가 구비되는 층간절연막 상부에 희생절연막을 형성하는 공정과,

   상기 희생절연막 상부에 감광막패턴을 형성하되, d1 의 간격을 갖는 두개로 나누어진 저장전극 마스크를 이용한 노광 및 현상공정으로 형성하는 공정과,

   상기 감광막패턴을 마스크로하여 상기 희생절연막을 식각하고 상기 감광막패턴을 제거하는 공정과,

   상기 희생절연막을 포함한 전체표면상부에 저장전극용 도전층을 형성하고 그 상부를 평탄화시키는 평탄화절연막을 형성하는 공정과,

   상기 희생절연막이 노출될때까지 상기 평탄화절연막 및 저장전극용 도전층을 평탄화식각하는 공정과,

   상기 희생절연막 및 평탄화절연막을 제거하는 공정으로 상기 저장전극 콘택플러그에 두개의 실린더형이 접속되어 구비되는 저장전극을 형성하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 d1 의 값이 영 ( zero ) 일때 땅콩형태 실린더형 저장전극이 구비되는 것을 특징으로하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 저장전극은 후속공정으로 표면에 반구형 도전층을 형성하여 표면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.