KR20020014229A - Method for forming capacitor having Pt electrode - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for forming a capacitor having a platinum electrode is provided to simplify a fabricating process, by etching a Pt upper electrode, a ferroelectric layer and a Pt lower electrode while one etch mask is used. CONSTITUTION: The first Pt layer(14), a dielectric layer(15) and the second Pt layer(16) are sequentially stacked on a substrate(10). The first etch mask is formed on the second Pt layer. A part of the second Pt layer not covered with the first etch mask is etched. The second Pt layer is etched to form an upper electrode pattern. The first etch mask and etch byproducts are etched to form the second etch mask smaller than the first etch mask. The dielectric layer not covered with the second etch mask is etched to form a dielectric layer pattern. The second etch mask and etch byproducts are etched to form the third etch mask smaller than the second etch mask. A part of the first Pt layer not covered with the third etch mask is etched. The third etch mask and etch byproducts deposited on the sidewall of the third etch mask are etched to form the fourth etch mask smaller than the third etch mask. The first Pt layer not covered with the fourth etch mask is etched to form a lower electrode pattern. The fourth etch mask and etch byproducts deposited on the sidewall of the fourth etch mask are etched to form the fifth etch mask smaller than the fourth etch mask.

Description

백금 전극을 구비하는 캐패시터 형성 방법{Method for forming capacitor having Pt electrode}A method for forming a capacitor having a platinum electrode {Method for forming capacitor having Pt electrode}

본 발명은 반도체 메모리 소자 제조 분야에 관한 것으로, 특히 캐패시터 형성 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of semiconductor memory device manufacturing, and more particularly, to a method of forming a capacitor.

메모리 소자는 데이터를 저장해두고 필요할 때에 꺼내어 볼 수 있는 장치를 일컫는다. 특히, DRAM(Dynamic Random Access Memory)을 중심으로 하는 반도체 메모리 소자는 크기가 작고, 높은 신뢰도 및 저렴한 가격이라는 장점 이외에도 상대적으로 고속 동작이 가능하여서 매우 급속히 개발, 보급되어 있다.A memory device refers to a device that stores data and can be ejected when needed. In particular, semiconductor memory devices, mainly DRAM (Dynamic Random Access Memory), have been developed and disseminated very rapidly because of their small size, high reliability, and low cost, and relatively high speed operation.

한편, 반도체 메모리 소자에서 강유전체(ferroelectric) 재료를 캐패시터에 사용함으로써 기존 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 소자에서 필요한 리프레쉬(refresh)의 한계를 극복하고 대용량의 메모리를 이용할 수 있는 소자의 개발이 진행되어왔다. FeRAM(ferroelectric random access memory) 소자는 비휘발성 메모리 소자의 일종으로 전원이 끊어진 상태에서도 저장 정보를 기억하는 장점이 있을 뿐만 아니라 동작 속도도 기존의 DRAM에 필적하여 차세대 기억소자로 각광받고 있다.Meanwhile, by using ferroelectric materials in capacitors in semiconductor memory devices, development of devices capable of using a large-capacity memory while overcoming the limitation of refresh required in conventional DRAM (Dynamic Random Access Memory) devices has been in progress. . A ferroelectric random access memory (FeRAM) device is a nonvolatile memory device that not only stores stored information even when a power supply is cut off, but also has an operation speed comparable to that of a conventional DRAM.

FeRAM의 축전물질로는 SriBijTa2O9(이하 SBT)와 Pb(Zr,Ti)O3(이하 PZT) 박막이 주로 사용된다. 강유전체는 상온에서 유전상수가 수백에서 수천에 이르며 두 개의 안정한 잔류분극(remanant polarization) 상태를 갖고 있어 이를 박막화하여 비휘발성(nonvolatile) 메모리 소자에 응용하고 있다. 강유전체 박막을 이용하는 비휘발성 메모리 소자는, 가해주는 전기장의 방향으로 분극의 방향을 조절하여 신호를 입력하고 전기장을 제거하였을 때 남아있는 잔류분극의 방향에 의해 디지털 신호 1과 0을 저장하는 원리를 이용한다.As the storage material of FeRAM, Sr i Bi j Ta 2 O 9 (hereinafter SBT) and Pb (Zr, Ti) O 3 (hereinafter PZT) thin films are mainly used. Ferroelectrics have hundreds to thousands of dielectric constants at room temperature and have two stable residual polarization states, making them thin and applying them to nonvolatile memory devices. Nonvolatile memory devices using a ferroelectric thin film use the principle of inputting a signal by adjusting the direction of polarization in the direction of an applied electric field and storing digital signals 1 and 0 by the direction of residual polarization remaining when the electric field is removed. .

한편, 현재까지 개발되고 있는 FeRAM의 최소 가공 치수에 대한 메모리 셀 면적의 관계는, 같은 최소 가공 치수에 대한 DRAM 셀 면적과 비교해서 거의 5배이다. 이와 같이 FeRAM은 DRAM 보다 셀 면적이 넓기 때문에, 제품의 가격 경쟁력을 향상시키기 위해서는 FeRAM 메모리 셀 면적을 축소시켜야 한다.On the other hand, the relationship of the memory cell area to the minimum machining dimension of FeRAM developed so far is almost five times compared to the DRAM cell area for the same minimum machining dimension. Since FeRAM has a larger cell area than DRAM, it is necessary to reduce the FeRAM memory cell area in order to improve the price competitiveness of the product.

또한, 종래 FeRAM 소자의 강유전체 캐패시터 형성 공정은, 상부전극, 강유전체막, 하부전극 각각을 별도의 마스크를 사용하여 패터닝하거나, 또는 하부전극과 강유전체막은 동일한 마스크를 사용하여 패터닝하고 상부전극을 별도의 마스크를 사용하여 패터닝하는 과정으로 이루어진다. 따라서, 하부전극이 상부전극 보다 커야하므로 셀 면적을 감소시키는 것이 용이하지 않다.In addition, in the process of forming a ferroelectric capacitor of a conventional FeRAM device, each of the upper electrode, the ferroelectric film, and the lower electrode is patterned using a separate mask, or the lower electrode and the ferroelectric film are patterned using the same mask and the upper electrode is a separate mask. Patterning is done using. Therefore, it is not easy to reduce the cell area because the lower electrode must be larger than the upper electrode.

강유전체 캐패시터의 전극으로는 강유전체 재료와 격자상수 부정합이 작고, 반응성이 낮고, 고온 내성이 우수하며, 자기배향성이 강한 장점을 갖는 Pt가 주로 이용된다. Pt 상부전극, 강유전체막 및 Pt 하부전극을 단일한 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 식각하는 경우에, 포토레지스트 패턴 측벽으로 Pt가 재증착(re-deposition) 되어 펜스(fence)를 형성함으로써 상하부 전극간의 전기적인 단락이 발생하거나 또는 그로 인해 과다한 누설전류가 발생되는 문제가 있다. 따라서, Pt의 재증착으로 형성된 펜스를 제거하여야 한다.As the electrode of the ferroelectric capacitor, Pt having advantages of small mismatch between the ferroelectric material and lattice constant, low reactivity, excellent high temperature resistance, and strong self-orientation is used. In the case where the Pt upper electrode, the ferroelectric layer and the Pt lower electrode are etched using a single photoresist pattern as an etching mask, Pt is re-depositioned on the sidewalls of the photoresist pattern to form a fence. There is a problem in that an electrical short between the electrodes occurs or an excessive leakage current is generated thereby. Therefore, the fence formed by redeposition of Pt should be removed.

Pt막은 그 특성상 주로 물리적인 방법 즉, 스퍼터링으로 식각하는데, Pt의 할로겐 화합물 증기압이 매우 낮은 편이어서 건식식각이나 습식식각을 통한 펜스의 제거가 현실적으로 어려운 실정이다.The Pt film is mainly etched by a physical method, that is, sputtering, but since the vapor pressure of the halogen compound of Pt is very low, it is difficult to remove the fence through dry etching or wet etching.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 Pt 상부전극, 유전막 및 Pt 하부전극을 구비하는 캐패시터 형성 방법에 있어서, Pt 상부전극, 유전막 및 Pt 하부전극을 단일한 식각마스크를 이용하여 식각할 수 있으며 Pt의 재증착에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있는 캐패시터 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention for solving the above problems, in the method of forming a capacitor having a Pt upper electrode, a dielectric layer, and a Pt lower electrode, the Pt upper electrode, the dielectric layer, and the Pt lower electrode may be etched using a single etching mask. It is an object of the present invention to provide a method for forming a capacitor capable of preventing a short circuit between electrodes due to redeposition of Pt.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터 형성 공정 단면도.1 to 6 are cross-sectional views of a capacitor forming process according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명** Description of reference numerals for the main parts of the drawings *

14: 제1 Pt막 15: 강유전체막14: first Pt film 15: ferroelectric film

16: 제2 Pt막 M1, M2, M3, M4, M5: 포토레지스트 패턴16: second Pt film M1, M2, M3, M4, M5: photoresist pattern

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판 상에 하부전극을 이룰 제1 Pt막, 유전막 및 상부전극을 이룰 제2 Pt막을 차례로 적층하는 제1 단계; 상기 제2 Pt막 상에 제1 식각마스크를 형성하는 제2 단계; 상기 제1 식각마스크로 덮이지 않은 상기 제2 Pt막의 일부를 식각하는 제3 단계; 상기 유전막이 노출될 때까지 상기 제2 Pt막을 식각하여 상부전극 패턴을 형성하면서, 상기 제1 식각마스크 및 상기 제1 식각마스크 측벽에 증착된 식각부산물을 식각하여 상기 제1 식각마스크보다 크기가 작은 제2 식각마스크를 형성하는 제4 단계; 상기 제2 식각마스크로 덮이지 않은 상기 유전막을 식각하여 유전막 패턴을 형성하면서, 상기 제2 식각마스크 및 상기 제2 식각마스크 측벽에 증착된 식각부산물을 식각하여 상기 제2 식각마스크보다 크기가 작은 제3 식각마스크를 형성하는 제5 단계; 상기 제3 식각마스크로 덮이지 않은 상기 제1 Pt막의 일부를 식각하면서 상기 제3 식각마스크 및 상기 제3 식각마스크 측벽에 증착된 식각부산물을 식각하여 상기 제3 식각마스크보다 크기가 작은 제4 식각마스크를 형성하는 제6 단계; 및 상기 제4 식각마스크로 덮이지 않은 상기 제1 Pt막을 식각하여 하부전극 패턴을 형성하면서 상기 제4 식각마스크 및 상기 제4 식각마스크 측벽에 증착된 식각부산물을 식각하여 상기 제4 식각마스크보다 크기가 작은 제5 식각마스크를 형성하는 제7 단계를 포함하는 캐패시터 형성 방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object, the first step of sequentially stacking a first Pt film, a dielectric film and a second Pt film to form an upper electrode on the substrate; Forming a first etching mask on the second Pt layer; Etching a portion of the second Pt layer not covered with the first etching mask; The second Pt layer is etched until the dielectric layer is exposed to form an upper electrode pattern, and the etch by-products deposited on sidewalls of the first etch mask and the first etch mask are etched to have a smaller size than the first etch mask. Forming a second etching mask; The dielectric layer not covered with the second etching mask may be etched to form a dielectric layer pattern, and the second etching mask and the etching by-products deposited on the sidewalls of the second etching mask may be etched to reduce the size of the dielectric layer. A fifth step of forming an etching mask; A fourth etching having a smaller size than the third etching mask by etching the portion of the first Pt layer not covered with the third etching mask and etching the etching by-products deposited on the sidewalls of the third etching mask and the third etching mask. A sixth step of forming a mask; And etching the first Pt layer not covered with the fourth etching mask to form a lower electrode pattern, and etching the fourth etching mask and the etching by-products deposited on the sidewalls of the fourth etching mask to be larger than the fourth etching mask. It provides a method of forming a capacitor comprising a seventh step of forming a small fifth etching mask.

본 발명은 FeRAM 등과 같이 Pt를 전극물질로 이용하는 캐패시터의 일괄 집적화를 위해 Pt 상부전극, 유전막, Pt 하부전극을 하나의 식각마스크를 이용하여 식각하는데 그 특징이 있다. 즉, Pt 상부전극과 Pt 하부전극 과정에서 식각마스크의 측벽을 식각하여 식각마스크 측벽에 증착된 식각부산물을 제거하면서 식각마스크의 크기를 감소시키고, 상부전극에서 하부전극으로 갈수록 그 넓이가 넓어지는 캐패시터 패턴을 형성함으로써 식각부산물의 재증착을 효과적으로 방지하면서 전극간의 단락을 방지할 수 있다.The present invention is characterized in that the Pt upper electrode, the dielectric layer, and the Pt lower electrode are etched using one etching mask to collectively integrate a capacitor using Pt as an electrode material, such as FeRAM. That is, a capacitor is formed by etching sidewalls of the etch mask during the Pt upper electrode and the Pt lower electrode to remove the etch byproducts deposited on the etch mask sidewalls, thereby reducing the size of the etch mask and increasing the width from the upper electrode to the lower electrode. By forming the pattern, short circuit between the electrodes can be prevented while effectively preventing redeposition of the etching byproduct.

본 발명은 포토레지스트 패턴의 측벽에 Pt가 재증착됨에 따른 전기적 단락 발생 문제를 극복하기 위하여 포토레지스트 패턴의 측벽을 식각하여 Pt의 식각부산물을 인시튜로 제거하면서 Pt 상부전극, 강유전체막, Pt 하부전극을 하나의 포토레지스트 패턴을 형성한다.The present invention is to remove the etching by-products of the Pt in-situ by etching the sidewalls of the photoresist pattern in order to overcome the problem of electrical short circuit caused by the Pt redeposited on the sidewalls of the photoresist pattern, the upper Pt electrode, ferroelectric film, Pt lower The electrode forms one photoresist pattern.

일반적으로 Pt 상부전극, 강유전체막 및 Pt 상부전극의 식각 중 발생하는 Pt 식각 부산물의 재증착되어 형성되는 펜스는 Pt막보다 미세 조직 자체가 조밀하지 못하기 때문에 물리적인 스퍼터링 효과에 의한 식각 공정 중에 하부 Pt보다 더 빠른 속도로 식각된다. 그러나, 통상 식각 공정에서 수직한 형상으로 식각되는 경우에는 측면 방향으로의 식각속도가 매우 낮아 측벽에 재증착되는 펜스를 제거하기 어렵게 된다.In general, a fence formed by redeposition of Pt etching by-products generated during etching of the Pt upper electrode, the ferroelectric layer, and the Pt upper electrode is less dense than the Pt layer, and thus the lower portion of the Pt upper electrode, the ferroelectric layer, and the Pt upper electrode may Etched faster than Pt. However, in the case of etching in a vertical shape in the etching process, the etching speed in the lateral direction is very low, making it difficult to remove the fence redeposited on the sidewall.

한편, 본 발명에서처럼 캐패시터의 형태를 상부전극에서 하부전극으로 갈수록 넓어지도록 형성하여 측벽으로의 식각속도를 증가시키면 식각속도가 높은 펜스가 식각 공정 중에 자연스럽게 제거될 수 있다.On the other hand, as in the present invention, if the shape of the capacitor is formed to become wider from the upper electrode to the lower electrode to increase the etching rate to the sidewall fence having a high etching rate can be naturally removed during the etching process.

이하 첨부된 도면 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터 형성 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of forming a capacitor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

도 1에 도시한 바와 같이, 트랜지스터 등의 하부구조(도시하지 않음) 형성이 완료된 반도체 기판(10) 상에 층간절연막(11)을 형성하고, 층간절연막(11)을 선택적으로 식각하여 반도체 기판(10)을 노출시키는 콘택홀을 형성한 다음, 콘택홀 내에 플러그(12), 확산방지막(13)을 형성하고, 하부전극을 이룰 제1 Pt막(14), 강유전체막(15) 및 상부전극을 이룰 제2 Pt막(16)을 차례로 형성하고, 제2 Pt막(16) 상에 식각마스크로서 역할하는 제1 포토레지스트 패턴(M1)를 형성한다. 식각마스크를포토레지스트를 대신하여 W막 또는 Ti원소를 포함한 막으로 형성할 수도 있다.As shown in FIG. 1, an interlayer insulating film 11 is formed on a semiconductor substrate 10 on which a substructure (not shown) such as a transistor is formed, and the interlayer insulating film 11 is selectively etched to form a semiconductor substrate ( 10) forming a contact hole exposing the contact hole, and then forming a plug 12, a diffusion barrier 13 in the contact hole, and forming a first Pt film 14, a ferroelectric film 15 and an upper electrode to form a lower electrode. A second Pt film 16 is formed in this order, and a first photoresist pattern M1 serving as an etching mask is formed on the second Pt film 16. The etching mask may be formed of a W film or a film containing Ti elements in place of the photoresist.

다음으로 도 2에 보이는 바와 같이, 스퍼터링(sputtering) 식각장치 내에 Cl2가 포함된 식각가스를 주입하여 제2 Pt막(16)의 일부를 식각한다. 이와 같이 Cl2가스를 이용함으로써 스퍼터링에 의한 물리적 식각 뿐만 아니라 화학적 식각 효과도 기대할 수 있다. 이 경우 챔버내의 반도체 기판(10) 지지대(하부전극)의 온도를 상온 이상으로 유지하여 식각을 진행한다. 보다 바람직하게 본 발명의 실시예에서는 반도체 기판 지지대의 온도를 300 ℃ 정도로 유지한다.Next, as shown in FIG. 2, an etching gas containing Cl 2 is injected into the sputtering etching apparatus to etch a part of the second Pt film 16. By using Cl 2 gas as described above, not only physical etching by sputtering but also chemical etching effect can be expected. In this case, etching is performed while maintaining the temperature of the support (lower electrode) of the semiconductor substrate 10 in the chamber at or above room temperature. More preferably, in the embodiment of the present invention, the temperature of the semiconductor substrate support is maintained at about 300 ° C.

상기 Cl2의 양은 포토레지스트 패턴에 대한 식각선택비를 고려하여 절대량으로는 5 sccm 이상이 되도록 하며, 상대적으로는 전체 가스량의 20 % 이하가 되도록한다. 이러한 식각 과정에서 제1 포토레지스트 패턴(M1) 측벽에 Pt의 식각부산물인 PtClx가 재증착되어 펜스(F)가 형성된다.The amount of Cl 2 is to be 5 sccm or more in absolute amount in consideration of the etching selectivity with respect to the photoresist pattern, and to be relatively 20% or less of the total gas amount. In this etching process, PtCl x, which is an etching byproduct of Pt, is redeposited on the sidewall of the first photoresist pattern M1 to form a fence F.

이어서 도 3에 도시한 바와 같이, Cl2및 O2가 포함된 식각가스를 이용하여잔류하는 제2 Pt막(16)을 식각해서 Pt 상부전극을 형성함으로써 강유전체막(15)을 노출시키면서 펜스(F)를 제거하고, 동시에 제1 포토레지스트 패턴의 측벽을 식각해서 그 크기가 제1 포토레지스트 패턴보다 작은 제2 포토레지스트 패턴(M2)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 3, the second Pt film 16 remaining using the etching gas containing Cl 2 and O 2 is etched to form a Pt upper electrode, thereby exposing the ferroelectric film 15 to expose the fence ( F) is removed, and at the same time, sidewalls of the first photoresist pattern are etched to form a second photoresist pattern M2 having a smaller size than the first photoresist pattern.

식각마스크를 W막으로 형성한 경우는 상기 O2를 대신해서 SF6또는 NF3를 첨가하고, 식각마스크를 Ti원소를 포함한 막으로 형성한 경우는 O2를 대신해서 CF4또는 C2F6를 첨가한다. 상기 O2, SF6, NF3, CF4또는 C2F6각각이 전체 가스에서 차지하는 비율은 10 % 이하가 되도록 한다.When the etching mask is formed of W film, SF 6 or NF 3 is added in place of O 2 , and when the etching mask is formed of a film containing Ti element, CF 4 or C 2 F 6 is used instead of O 2 . Add. Each of O 2 , SF 6 , NF 3 , CF 4, or C 2 F 6 accounts for 10% or less of the total gas.

Pt의 식각부산물이 재증착되어 형성된 펜스(F)는 그 미세 구조(microstructure)가 매우 성기므로 Pt막에 비해 식각속도가 빠르다. 특히 Cl2를 이용한 Pt막 식각 과정에서 발생하는 식각부산물 PtClx는 상호결합력이 더욱 작아 식각속도가 빠르다.The fence (F) formed by redepositing the etching by-product of Pt has a very fine microstructure, and thus the etching speed is faster than that of the Pt film. In particular, the etching by-product PtCl x generated during the etching process of the Pt film using Cl 2 has a faster etching rate due to the smaller mutual bonding force.

이어서, 제2 포토레지스트 패턴(M2)을 식각마스크로 이용하고 강유전체막 식각가스에 O2를 포함하여 강유전체막(15)을 식각해서 도 4에 보이는 바와 같이 강유전체막(15) 패턴을 형성하여 제1 Pt막(14)을 노출시키면서 제2 포토레지스트패턴(M2) 보다 작은 제3 포토레지스트 패턴(M3)를 형성한다.Subsequently, the ferroelectric layer 15 is etched by using the second photoresist pattern M2 as an etching mask and including O 2 in the ferroelectric layer etching gas to form the ferroelectric layer 15 pattern as shown in FIG. 4. The third photoresist pattern M3 smaller than the second photoresist pattern M2 is formed while exposing the one Pt film 14.

이때에도 식각마스크를 W막으로 형성한 경우는 상기 O2를 대신해서 SF6또는 NF3를 첨가하고, 식각마스크를 Ti원소를 포함한 막으로 형성한 경우는 O2를 대신해서 CF4또는 C2F6를 첨가한다.In this case, when the etching mask is formed of W film, SF 6 or NF 3 is added instead of O 2 , and when the etching mask is formed of a film containing Ti element, CF 4 or C 2 is used instead of O 2 . F 6 is added.

다음으로 Cl2및 O2가 포함된 식각가스를 주입하여 제1 Pt막(14)의 일부를 식각하면서 제3 포토레지스트 패턴(M3) 측벽에 증착되는 Pt 식각부산물을 제거하여 도 5에 보이는 바와 같이 그 크기가 제3 포토레지스트 패턴(M3)보다 작은 제4 포토레지스트 패턴(M4)을 형성한다.Next, an etching gas including Cl 2 and O 2 is injected to etch a portion of the first Pt layer 14 to remove Pt etching by-products deposited on sidewalls of the third photoresist pattern M3, as shown in FIG. 5. Similarly, the fourth photoresist pattern M4 having a smaller size than the third photoresist pattern M3 is formed.

이어서 Cl2및 O2가 포함된 식각가스를 주입하여 제1 Pt막(14)의 나머지 부분을 식각하여 Pt 하부전극 패턴을 형성하면서 제4 포토레지스트 패턴(M4) 측벽에 증착되는 Pt 식각부산물을 제거하여 도 6에 보이는 바와 같이 그 크기가 제4 포토레지스트 패턴(M4)보다 작은 제5 포토레지스트 패턴(M5)을 형성한다.Subsequently, an etching gas including Cl 2 and O 2 is injected to etch the remaining portion of the first Pt layer 14 to form a Pt lower electrode pattern, thereby depositing Pt etching by-products deposited on sidewalls of the fourth photoresist pattern M4. As shown in FIG. 6, a fifth photoresist pattern M5 having a smaller size than the fourth photoresist pattern M4 is formed.

상기 제2 Pt막(16), 강유전체막(15) 및 제1 Pt막(14) 식각 과정에서 1 MHz 이하의 저주파 RF 전력을 사용하여 DC 셀프 바이어스(self bias)를 크게함으로써 이온에 의한 스퍼터링 효과를 증가시킨다. 한편, 스퍼터링 효과를 증가시키고 공정시간을 단축시키기 위해 바이어스 전력을 DC 바이어스로 환산하여 - 300 V 이상의 크기로 증가시켜 식각을 진행한다. 또한, 스퍼터링에 의해 발생되는 Pt, Bi, Sr, Ta 등을 원활히 배출시키기 위해 2mTorr 이하의 극저압에서 식각을 진행한다.Sputtering effect by ions by increasing DC self bias using low frequency RF power of 1 MHz or less in etching process of the second Pt film 16, ferroelectric film 15 and first Pt film 14 To increase. On the other hand, in order to increase the sputtering effect and shorten the process time, the etching power is converted into DC bias and increased to a size of -300 V or more to perform etching. In addition, in order to smoothly discharge Pt, Bi, Sr, Ta, etc. generated by sputtering, etching is performed at an extremely low pressure of 2 mTorr or less.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 Pt 상부전극, 강유전체막, Pt 하부전극을 하나의 식각마스크를 이용하여 식각함으로써, Pt 상부전극을 별도로 식각하는 종래 기술에 비해 공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 포토레지스트 패턴의 측벽을 동시에 제거하면서 식각을 실시하여 Pt의 재증착에 의해 형성된 펜스를 식각 공정에서 인시튜로 제거할 수 있다. 이에 의해 좁은 면적의 셀여 형성되는 캐패시터 간의 단락을 방지할 수 있다. 따라서, 셀 면적 축소에 의한 넷 다이(net die) 수 증가로 원가절감 효과를 얻을 수 있으며 캐패시터 형성을 위한 마스크 공정과 건식식각 공정 각각을 1단계로 감소시킬 수 있다. 이로써, 공정 단순화에 의한 원가절감 및 수율 향상을 기대할 수 있다. 또한, 건식식각 과정시 강유전체막 상부면이 플라즈마에 직접 노출되지 않으므로 플라즈마 손상에 의한 캐패시터의 열화를 방지할 수 있다. 이로써, 소자 안정화에 의한 수율 향상을 기대할 수 있다.According to the present invention, the Pt upper electrode, the ferroelectric layer, and the Pt lower electrode are etched using one etching mask, thereby simplifying the process compared to the conventional technique of separately etching the Pt upper electrode. In addition, the etching formed by simultaneously removing the sidewalls of the photoresist pattern may be performed to remove the fence formed by redeposition of Pt in situ in the etching process. Thereby, the short circuit between the capacitors formed by the cell of a narrow area can be prevented. Therefore, the cost reduction effect can be obtained by increasing the number of net dies by reducing the cell area, and the mask process and the dry etching process for capacitor formation can be reduced in one step. As a result, cost reduction and yield improvement due to process simplification can be expected. In addition, since the upper surface of the ferroelectric film is not directly exposed to the plasma during the dry etching process, deterioration of the capacitor due to plasma damage can be prevented. Thereby, the yield improvement by element stabilization can be anticipated.

Claims (5)

캐패시터 형성 방법에 있어서,In the capacitor forming method, 기판 상에 하부전극을 이룰 제1 Pt막, 유전막 및 상부전극을 이룰 제2 Pt막을 차례로 적층하는 제1 단계;A first step of sequentially stacking a first Pt film, a dielectric film, and a second Pt film, which will form an upper electrode, on the substrate; 상기 제2 Pt막 상에 제1 식각마스크를 형성하는 제2 단계;Forming a first etching mask on the second Pt layer; 상기 제1 식각마스크로 덮이지 않은 상기 제2 Pt막의 일부를 식각하는 제3 단계;Etching a portion of the second Pt layer not covered with the first etching mask; 상기 유전막이 노출될 때까지 상기 제2 Pt막을 식각하여 상부전극 패턴을 형성하면서, 상기 제1 식각마스크 및 상기 제1 식각마스크 측벽에 증착된 식각부산물을 식각하여 상기 제1 식각마스크보다 크기가 작은 제2 식각마스크를 형성하는 제4 단계;The second Pt layer is etched until the dielectric layer is exposed to form an upper electrode pattern, and the etch by-products deposited on sidewalls of the first etch mask and the first etch mask are etched to have a smaller size than the first etch mask. Forming a second etching mask; 상기 제2 식각마스크로 덮이지 않은 상기 유전막을 식각하여 유전막 패턴을 형성하면서, 상기 제2 식각마스크 및 상기 제2 식각마스크 측벽에 증착된 식각부산물을 식각하여 상기 제2 식각마스크보다 크기가 작은 제3 식각마스크를 형성하는 제5 단계;The dielectric layer not covered with the second etching mask may be etched to form a dielectric layer pattern, and the second etching mask and the etching by-products deposited on the sidewalls of the second etching mask may be etched to reduce the size of the dielectric layer. A fifth step of forming an etching mask; 상기 제3 식각마스크로 덮이지 않은 상기 제1 Pt막의 일부를 식각하면서 상기 제3 식각마스크 및 상기 제3 식각마스크 측벽에 증착된 식각부산물을 식각하여 상기 제3 식각마스크보다 크기가 작은 제4 식각마스크를 형성하는 제6 단계; 및A fourth etching having a smaller size than the third etching mask by etching the portion of the first Pt layer not covered with the third etching mask and etching the etching by-products deposited on the sidewalls of the third etching mask and the third etching mask. A sixth step of forming a mask; And 상기 제4 식각마스크로 덮이지 않은 상기 제1 Pt막을 식각하여 하부전극 패턴을 형성하면서 상기 제4 식각마스크 및 상기 제4 식각마스크 측벽에 증착된 식각부산물을 식각하여 상기 제4 식각마스크보다 크기가 작은 제5 식각마스크를 형성하는 제7 단계The first Pt layer not covered with the fourth etching mask is etched to form a lower electrode pattern, and the fourth etching mask and the etching by-products deposited on sidewalls of the fourth etching mask are etched to have a size larger than that of the fourth etching mask. A seventh step of forming a small fifth etching mask 를 포함하는 캐패시터 형성 방법.Capacitor formation method comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전막은 강유전체인 것을 특징으로 하는 캐패시터 형성 방법.And the dielectric film is a ferroelectric material. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제1 식각마스크를 포토레지스트 패턴으로 형성하고,The first etching mask is formed in a photoresist pattern, 상기 제4 단계 내지 상기 제7 단계는 O2를 포함한 식각가스로 식각을 실시하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 형성 방법.The fourth step to the seventh step is a capacitor forming method, characterized in that for etching with an etching gas containing O 2 . 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제1 식각마스크를 W로 형성하고,Forming the first etching mask to W, 상기 제4 단계 내지 상기 제7 단계는, SF6또는 NF3를 포함한 식각가스로 식각을 실시하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 형성 방법.In the fourth to seventh step, the method of forming a capacitor, characterized in that for etching with an etching gas containing SF 6 or NF 3 . 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상 제1 식각마스크를 Ti원소를 포함한 막으로 형성하고,The first etching mask is formed of a film containing Ti element, 상기 제4 단계 내지 상기 제7 단계는 CF4또는 C2F6를 포함한 식각가스로 식각을 실시하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 형성 방법.The fourth step to the seventh step is a capacitor forming method characterized in that the etching with an etching gas containing CF 4 or C 2 F 6 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100468740B1 (en) * 2002-06-22 2005-01-29 삼성전자주식회사 Method for designing phase grating pattern providing modified illumination and method for manufacturing photo mask system using therewith

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