KR20030049204A - A method for forming a capacitor of a semiconductor device - Google Patents

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KR20030049204A KR1020010079356A KR20010079356A KR20030049204A KR 20030049204 A KR20030049204 A KR 20030049204A KR 1020010079356 A KR1020010079356 A KR 1020010079356A KR 20010079356 A KR20010079356 A KR 20010079356A KR 20030049204 A KR20030049204 A KR 20030049204A
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Abstract

PURPOSE: A method for forming a capacitor of a semiconductor device is provided to be capable of securing the predetermined surface of the storage electrode by carrying out an etching process using the difference of selectivity ratio. CONSTITUTION: A lower insulating layer(11) having a contact plug(13) is formed on a semiconductor substrate. After forming an oxide layer(17) on the resultant structure, a trench is formed by selectively etching the oxide layer using a photolithography process for exposing the contact plug. An HSG(Hemispherical Shaped Glass) type silicon layer(23) is then formed on the resultant structure. A sacrificial layer(25) is formed on the resultant structure for completely filling the trench. After exposing the silicon layer formed on the oxide layer by etching the sacrificial layer, the exposed silicon layer is removed by carrying out a wet etching process using the selectivity ratio difference between the oxide layer and the sacrificial layer.

Description

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

본 발명은 반도체소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것으로, 특히 엠.아이.에스 ( metal-insulator-silicon, MIS ) 구조를 가지며 고유전 유전체막을 사용하는 캐패시터의 저장전극 형성시 소자의 특성 열화를 방지하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a capacitor of a semiconductor device, and more particularly, to prevent deterioration of device characteristics when forming a storage electrode of a capacitor having a metal-insulator-silicon (MIS) structure and using a high-k dielectric film. It's about technology.

반도체소자가 고집적화되어 셀 크기가 감소됨에따라 저장전극의 표면적에 비례하는 정전용량을 충분히 확보하기가 어려워지고 있다.As semiconductor devices are highly integrated and cell size is reduced, it is difficult to secure a capacitance that is proportional to the surface area of the storage electrode.

특히, 단위셀이 하나의 모스 트랜지스터와 캐패시터로 구성되는 디램 소자는 칩에서 많은 면적을 차지하는 캐패시터의 정전용량을 크게 하면서, 면적을 줄이는 것이 디램 소자의 고집적화에 중요한 요인이 된다.In particular, in a DRAM device having a unit cell composed of one MOS transistor and a capacitor, it is important to reduce the area while increasing the capacitance of a capacitor, which occupies a large area on a chip, which is an important factor for high integration of the DRAM device.

그래서, ( Eo × Er × A ) / T ( 단, 상기 Eo 는 진공유전율, 상기 Er 은 유전막의 유전율, 상기 A 는 캐패시터의 면적 그리고 상기 T 는 유전막의 두께 ) 로 표시되는 캐패시터의 정전용량을 증가시키기 위하여, 하부전극인 저장전극의 표면적을 증가시켜 캐패시터를 형성하였다.Thus, the capacitance of the capacitor represented by (Eo × Er × A) / T (wherein Eo is the vacuum dielectric constant, Er is the dielectric constant of the dielectric film, A is the area of the capacitor and T is the thickness of the dielectric film) is increased. In order to increase the surface area of the storage electrode, which is a lower electrode, a capacitor was formed.

상기 저장전극으로 루테늄막을 사용하는 경우 정전용량을 확보하기 위하여 캐패시터를 콘케이브형 ( concave type ) 로 형성하였다.When the ruthenium film is used as the storage electrode, a capacitor is formed in a concave type in order to secure capacitance.

도시되진 않았으나 종래기술에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 설명하면 다음과 같다.Although not shown, a method of forming a capacitor of a semiconductor device according to the related art is as follows.

먼저, 반도체기판 상에 하부절연층을 형성한다.First, a lower insulating layer is formed on a semiconductor substrate.

이때, 상기 하부절연층은 소자분리막, 워드라인 및 비트라인을 형성하고 그 상부를 평탄화시켜 형성한 것이다.In this case, the lower insulating layer is formed by forming an isolation layer, a word line, and a bit line, and planarizing an upper portion thereof.

여기서, 상기 하부절연층은 BPSG ( boro phospho silicate glass ) 와 같이 유동성이 우수한 절연물질로 형성한다.Here, the lower insulating layer is formed of an insulating material having excellent fluidity such as boro phospho silicate glass (BPSG).

그 다음, 상기 반도체기판의 예정된 부분을 노출시키는 저장전극 콘택홀을 형성한다.A storage electrode contact hole is then formed to expose a predetermined portion of the semiconductor substrate.

이때, 상기 저장전극 콘택홀은 저장전극 콘택마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 하부절연층을 식각하여 상기 반도체기판을 노출시켜 형성한 것이다.In this case, the storage electrode contact hole is formed by etching the lower insulating layer by a photolithography process using a storage electrode contact mask to expose the semiconductor substrate.

그 다음, 상기 저장전극 콘택홀을 매립하는 저장전극 콘택플러그를 형성한다.A storage electrode contact plug is then formed to fill the storage electrode contact hole.

이때, 상기 저장전극 콘택플러그는 상기 콘택홀을 매립하는 폴리실리콘막/확산방지막의 적층구조로 형성한다.In this case, the storage electrode contact plug is formed in a stacked structure of a polysilicon film / diffusion prevention film to fill the contact hole.

여기서, 상기 확산방지막은 Ti/TiN 으로 형성한다.Here, the diffusion barrier is formed of Ti / TiN.

그 다음, 상기 하부절연층 상부에 저장전극용 산화막을 형성하고 저장전극 마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 콘택플러그를 노출시키는 저장전극 영역을 정의한다.Next, an oxide layer for a storage electrode is formed on the lower insulating layer, and a storage electrode region for exposing the contact plug is defined by a photolithography process using a storage electrode mask.

그 다음, 상기 콘택플러그에 접속되는 저장전극용 도전층을 전체표면상부에 형성한다. 이때, 상기 저장전극용 도전층은 반구형 폴리실리콘이 형성된 실리콘막으로 형성된 것이다.Then, a conductive layer for a storage electrode connected to the contact plug is formed on the entire surface. In this case, the storage electrode conductive layer is formed of a silicon film formed with hemispherical polysilicon.

그 다음, 전체표면상부를 산화막이나 감광막으로 도포하여 평탄화시키고 상기 저장전극용 산화막이 노출되도록 평탄화식각한 다음, 상기 저장전극 영역의 감광막을 제거하여 콘케이브형 저장전극을 형성한다.Then, the entire upper surface is coated with an oxide film or a photoresist film to make it planarized, and the substrate is flattened and etched to expose the storage electrode oxide film. Then, the photoresist film of the storage electrode region is removed to form a concave storage electrode.

여기서, 상기 평탄화식각공정으로 CMP 방법이나 에치백 방법을 사용한다.Here, the CMP method or the etch back method is used as the planarization etching process.

상기 CMP 방법은 CMP 공정 중에 웨이퍼 내에서 셀 밀도가 높은 부분은 CMP 타겟보다 많이 일어나는 디싱 ( dishing ) 현상이 발생하기 때문에 셀 높이 감소에 의한 표면적 감소를 가져오게 된다. 그리고, 상기 반구형 폴리실리콘이 파티클로작용하여 이웃하는 셀간에 브릿지 ( bridge )를 유발하는 문제점이 있다.In the CMP method, since a dishing phenomenon occurs in a portion where a cell density is higher in a wafer during a CMP process than a CMP target, surface area is reduced due to a decrease in cell height. In addition, the hemispherical polysilicon acts as a particle to cause a bridge between neighboring cells.

상기 에치백 방법은 저장전극용 산화막 상부의 반구형 폴리실리콘을 제거할 때 상기 저장전극용 산화막이 식각되면서 저장전극 영역 내부 측벽의 저장전극용 실리콘막도 동시에 식각되어 셀 높이를 감소시킴으로써 표면적 감소를 가져오는 문제점이 있다.In the etchback method, when the hemispherical polysilicon on the storage electrode oxide film is removed, the storage electrode oxide is etched and the storage electrode silicon film on the sidewall of the storage electrode region is simultaneously etched to decrease the cell height, thereby reducing the surface area. There is a problem coming.

특히, 상기 감광막을 사용하는 경우는 저장전극용 산화막 상의 실리콘막 제거후 플라즈마 환경에서 스트립 공정을 진행하므로 트렌치 내부의 실리콘막이 감광막 제거 공정시 스트립 가스에 의해 산화되는 문제가 발생되어 캐패시터의 유전 용량을 현저히 감소시키는 문제점이 있다.In particular, when the photoresist film is used, the strip process is performed in a plasma environment after the silicon film on the storage electrode oxide film is removed. Thus, the silicon film inside the trench is oxidized by the strip gas during the photoresist film removal process. There is a problem that is significantly reduced.

본 발명은 상기한 바와같이 종래기술에 따른 문제점들을 해결하기 위하여, 저장전극의 높이 감소를 효과적으로 방지하고 저장전극용 실리콘막의 안정성을 확보하여 누설전류 특성을 향상시킴과 동시에 저장전극의 면적을 예정된 만큼 확보하여 고집적 디램의 공정 마진을 여유롭게 확보할 수 있고 제품의 불량을 현저하게 낮출 수 있는 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems according to the prior art as described above, the present invention effectively prevents the reduction of the height of the storage electrode, secures the stability of the silicon film for the storage electrode, improves the leakage current characteristics, and simultaneously increases the area of the storage electrode. It is an object of the present invention to provide a method for forming a capacitor of a semiconductor device which can secure a process margin of a highly integrated DRAM and can significantly lower a product defect.

도 1a 내지 도 1h 는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 도시한 단면도.1A to 1H are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

11 : 하부절연층13 : 콘택플러그11: lower insulating layer 13: contact plug

15 : 식각정지박17 : 저장전극용 산화막15 etch stop foil 17 oxide film for storage electrode

19 : 저장전극 영역21 : 저장전극용 실리콘막19: storage electrode region 21: silicon film for the storage electrode

23 : 반구형 폴리실리콘25 : 희생산화막23: hemispherical polysilicon 25: sacrificial oxide film

27 : 유전체막29 : 상부전극, 플레이트전극27: dielectric film 29: upper electrode, plate electrode

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은,In order to achieve the above object, a method of forming a capacitor of a semiconductor device according to the present invention,

반도체기판에 콘택플러그가 구비되는 하부절연층을 형성하는 공정과,Forming a lower insulating layer provided with a contact plug on the semiconductor substrate;

상기 하부절연층 상부에 저장전극용 산화막을 형성하는 공정과,Forming an oxide film for a storage electrode on the lower insulating layer;

저장전극 마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 저장전극용 산화막을 식각하여 상기 콘택플러그가 노출되는 트렌치 구조의 저장전극 영역을 정의하는 공정과,Defining a storage electrode region of a trench structure in which the contact plug is exposed by etching the oxide film for the storage electrode by a photolithography process using a storage electrode mask;

상기 저장전극 영역을 포함한 전체표면상부에 저장전극용 실리콘막을 형성하는 공정과,Forming a silicon film for a storage electrode on the entire surface including the storage electrode region;

상기 저장전극 영역을 매립하는 희생절연막을 전체표면상부에 형성하는 공정과,Forming a sacrificial insulating film filling the storage electrode region on the entire surface;

상기 저장전극용 산화막 상부의 저장전극용 실리콘막이 노출되도록 상기 희생절연막을 평탄화식각하되, 과도식각없이 실시하는 공정과,Performing a planarization etching of the sacrificial insulating film to expose the storage electrode silicon film on the storage electrode oxide film, without excessive etching;

상기 저장전극용 산화막, 희생절연막과의 식각선택비 차이를 이용한 습식방법으로 상기 저장전극용 산화막 상부의 저장전극용 실리콘막을 제거하는 공정과,Removing the storage electrode silicon film on the storage electrode oxide film by a wet method using an etching selectivity difference between the storage electrode oxide film and the sacrificial insulating film;

상기 저장전극 영역 내의 희생절연막을 제거하여 상기 저장전극 영역 표면에 구비되는 저장전극용 실리콘막으로 저장전극을 형성하는 공정과,Removing the sacrificial insulating film in the storage electrode region to form a storage electrode with a silicon film for storage electrode provided on the surface of the storage electrode region;

후속공정으로 유전체막과 플레이트전극을 형성하는 공정을 포함하는 것과,A subsequent step of forming a dielectric film and a plate electrode;

상기 저장전극용 산화막은 CVD 방법으로 형성한 실리콘산화막이나 TEOS 산화막으로 형성하는 것과,The storage electrode oxide film may be formed of a silicon oxide film or a TEOS oxide film formed by a CVD method.

상기 저장전극용 산화막의 적층구조는 6000 ∼ 20000 Å 두께로 형성하는 것과,The stacked structure of the oxide film for the storage electrode is formed to a thickness of 6000 ~ 20000 Å,

상기 저장전극용 실리콘막은 도프드 실리콘막과 언도프드실리콘막의 적층구조로 형성하거나 언도프드 실리콘막의 단층 구조로 형성하고 표면에 반구형 폴리실리콘을 형성하되,The storage electrode silicon film may be formed of a stacked structure of a doped silicon film and an undoped silicon film or a single layer structure of an undoped silicon film, and a hemispherical polysilicon may be formed on a surface thereof.

상기 적층구조와 단층구조는 100 ∼ 1000 Å 두께로 형성하고,The laminated structure and the single layer structure is formed to 100 ~ 1000 ∼ thickness,

상기 반구형 폴리실리콘은 500 ∼ 800 ℃의 아르곤 및 질소 가스 분위기 하에서 1 ∼ 1000 초 동안 SiH4, Si2H6 가스와 같은 실리콘계 가스를 씨딩 가스 ( seeding gas ) 로 사용하여 상기 적층구조 또는 단층구조를 표면처리하여 형성하는 것과,The hemispherical polysilicon is formed by surface treatment of the laminated structure or single layer structure by using a silicon-based gas such as SiH4 and Si2H6 gas as a seeding gas under argon and nitrogen gas atmosphere at 500 to 800 ° C. for 1 to 1000 seconds. To do that,

상기 희생절연막으로 CVD 산화막이나 감광막을 사용하되,A CVD oxide film or a photosensitive film is used as the sacrificial insulating film,

상기 CVD 산화막은 PSG, BSG, BPSG, AsSG, Al2O3 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지로 1000 ∼ 10000 Å 두께만큼 형성하고,The CVD oxide film is formed of any one selected from the group consisting of PSG, BSG, BPSG, AsSG, Al2O3, and combinations thereof, and has a thickness of 1000 to 10000 mm 3,

상기 감광막은 1000 ∼ 20000 Å 두께만큼 형성하는 것과,The photosensitive film is formed to a thickness of 1000 to 20000 mm 3,

상기 습식식각공정은 상기 저장전극용 산화막, 희생절연막 및 저장전극용 실리콘막의 식각선택비 차이를 이용하여 실시하되, HF : HNO3 = 1 : 1∼1000 의 부피비율을 갖는 혼합용액을 이용하여 4 ∼ 80 ℃ 의 온도에서 2 ∼ 3600 초 동안 실시하는 것과,The wet etching process may be performed by using an etching selectivity difference between the storage electrode oxide layer, the sacrificial insulating layer, and the storage electrode silicon layer, using a mixed solution having a volume ratio of HF: HNO 3 = 1: 1 to 1000. 2 to 3600 seconds at a temperature of 80 ℃,

상기 유전체막은 ONO ( Si-oxide/Si-nitride/Si-oxide ), NO, BST (( Ba,Sr)TiO3 ), PST ((Pb,Sr)TiO3), Ta2O5, TaON, TiO2, Al2O3 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지를 이용하여 형성하는 것과,The dielectric layer may be formed of ONO (Si-oxide / Si-nitride / Si-oxide), NO, BST ((Ba, Sr) TiO 3), PST ((Pb, Sr) TiO 3), Ta 2 O 5, TaON, TiO 2, Al 2 O 3 and their Forming using any one selected from the group consisting of a combination,

상기 플레이트전극은 스퍼터링방법, CVD 방법 또는 원자층 증착방법을 이용하여 TiN, Ru 또는 폴리실리콘 중에서 선택된 임의의 한가지를 500 ∼ 3000 Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.The plate electrode is formed by using a sputtering method, a CVD method or an atomic layer deposition method to form any one selected from TiN, Ru or polysilicon to a thickness of 500 ~ 3000 Å.

한편, 본 발명의 원리는, 습식 식각을 통하여 저장전극용 산화막 상부의 저장전극용 실리콘막 만을 용이하게 제거하는 것이다.Meanwhile, the principle of the present invention is to easily remove only the storage electrode silicon film on the storage electrode oxide film through wet etching.

보다 상세히 설명하면, 다음과 같다.In more detail, as follows.

저장전극 영역 내부를 다른 산화막보다 습식식각률이 현저히 빠른 CVD 산화막, 즉 희생산화막으로 매립하고, 이를 평탄화식각한다. 이때, 상기 평탄화식각공정은 CMP 공정으로 저장전극용 실리콘막이 노출되도록 실시하되, 과도식각의 수반없이 실시한 것이다. 그리고, 상기 희생산화막, 저장전극용 산화막과의 선택비 차이를 갖는 저장전극용 실리콘막 만을 선택적으로 제거할 수 있는 화학용액으로 저장전극용 산화막 상부의 저장전극용 실리콘막을 선택적으로 제거하여 저장전극의 높이 감소 없이 실리콘막으로 저장전극을 형성하는 것이다. 이때, 상기 저장전극용 실리콘막은 반구형 폴리실리콘이 구비된 것이다.The inside of the storage electrode region is filled with a CVD oxide film, that is, a sacrificial oxide film, which has a significantly faster wet etching rate than other oxide films, and is planarized. In this case, the planarization etching process is performed so that the storage electrode silicon film is exposed by the CMP process, but without accompanying excessive etching. In addition, the storage solution may be selectively removed by removing a storage electrode silicon layer on the storage electrode oxide layer with a chemical solution capable of selectively removing only the storage electrode silicon layer having a selectivity difference between the sacrificial oxide layer and the storage electrode oxide layer. The storage electrode is formed of a silicon film without height reduction. In this case, the storage electrode silicon film is provided with hemispherical polysilicon.

이때, 상기 화학용액은 HF/HNO3 혼합 용액을 이용하여 실시하되, 실온에서 HF : HNO3 = 1 : 100 의 부피비로 혼합한 용액 내에서 폴리실리콘은 분당 1333 Å, HDP 산화막은 분당 67 Å 이 식각되고 감광막은 제거되지 않는다.In this case, the chemical solution is carried out using a HF / HNO 3 mixed solution, polysilicon is etched 1333 당 per minute, HDP oxide 67 Å per minute in a solution mixed in a volume ratio of HF: HNO3 = 1: 100 at room temperature The photoresist film is not removed.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1h 는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법을 도시한 단면도로서, 콘케이브형 캐패시터를 형성하는 것을 도시한다.1A to 1H are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention, which illustrates the formation of a concave capacitor.

도 1a 를 참조하면, 반도체기판(도시안됨) 상부에 하부절연층(11)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a lower insulating layer 11 is formed on a semiconductor substrate (not shown).

이때, 상기 하부절연층(11)은, 소자분리막(도시안됨), 워드라인(도시안됨)및 비트라인(도시안됨)을 형성하고 그 상부를 평탄화시켜 형성한 것이다.In this case, the lower insulating layer 11 is formed by forming an isolation layer (not shown), a word line (not shown), and a bit line (not shown) and planarizing an upper portion thereof.

여기서, 상기 하부절연층(11)은 BPSG 와 같이 유동성이 우수한 절연물질로 형성한다.Here, the lower insulating layer 11 is formed of an insulating material having excellent fluidity, such as BPSG.

그 다음, 저장전극 콘택마스크(도시안됨)를 이용한 사진식각공정으로 상기 하부절연층(11)의 예정된 부분을 식각하여 상기 반도체기판(11)을 노출시키는 콘택홀(도시안됨)을 형성하고 이를 매립하는 콘택플러그(13)를 형성한다.Next, a predetermined portion of the lower insulating layer 11 is etched by using a photolithography process using a storage electrode contact mask (not shown) to form a contact hole (not shown) exposing the semiconductor substrate 11 and filling it. A contact plug 13 is formed.

이때, 상기 콘택플러그(13)는 폴리실리콘, 티타늄실리사이드층 및 티타늄질화막의 적층구조로 형성한 것이다.In this case, the contact plug 13 is formed of a laminated structure of polysilicon, a titanium silicide layer, and a titanium nitride film.

그 다음, 상기 하부절연층(11)을 포함한 전체표면상부에 식각정지막(15)을 형성하고 그 상부에 저장전극용 산화막(17)을 형성한다.Next, an etch stop layer 15 is formed on the entire surface including the lower insulating layer 11, and an oxide layer 17 for a storage electrode is formed thereon.

이때, 상기 식각정지막(15)은 실리콘질화막으로 형성하고, 상기 저장전극용 산화막(17)은 CVD 방법을 이용하여 형성한 실리콘산화막이나 TEOS 산화막으로 형성한 것이다.In this case, the etch stop layer 15 is formed of a silicon nitride layer, and the storage layer oxide layer 17 is formed of a silicon oxide layer or a TEOS oxide layer formed by a CVD method.

상기 식각정지막(15)과 저장전극용 산화막(17)의 적층구조는 6000 ∼ 20000 Å 두께로 형성한다.The etch stop film 15 and the stacked structure of the oxide film 17 for the storage electrode are formed to a thickness of 6000 ~ 20000 Å.

도 1b를 참조하면, 저장전극 마스크(도시안됨)를 이용한 사진식각공정으로 상기 저장전극용 산화막(17)과 식각정지막(17)을 식각하여 상기 콘택플러그를 노출시키는 저장전극 영역(19)을 형성한다. 이때, 상기 저장전극 영역(19)은 상기 콘택플러그가 저부에 구비되는 트렌치 형태로 구비된다.Referring to FIG. 1B, the storage electrode region 19 exposing the contact plug by etching the storage electrode oxide layer 17 and the etch stop layer 17 by a photolithography process using a storage electrode mask (not shown). Form. In this case, the storage electrode region 19 is provided in the form of a trench in which the contact plug is provided at the bottom.

도 1c를 참조하면, 상기 저장전극 영역(19)을 포함한 전체표면상부에 하부전극인 저장전극용 실리콘막(21)을 전체표면상부에 100 ∼ 1000 Å 두께로 형성한다. 이때, 상기 저장전극용 실리콘막(21)은 상기 콘택플러그에 접속되는 도프드 실리콘막과 언도프드 실리콘막의 적층구조로 형성되거나 언도프드 실리콘막의 적층구조 형성된 것이다.Referring to FIG. 1C, a storage electrode silicon film 21, which is a lower electrode, is formed on the entire surface including the storage electrode region 19 to a thickness of 100 to 1000 부 에 on the entire surface. In this case, the storage electrode silicon film 21 may be formed in a stacked structure of a doped silicon film and an undoped silicon film connected to the contact plug, or a stacked structure of an undoped silicon film.

도 1d를 참조하면, 상기 저장전극용 실리콘막(21) 표면에 반구형 폴리실리콘이 형성된 실리콘막(23)을 형성한다.Referring to FIG. 1D, a silicon film 23 having hemispherical polysilicon formed on the surface of the storage electrode silicon film 21 is formed.

이때, 상기 반구형 폴리실리콘이 형성된 실리콘막(23)은 500 ∼ 800 ℃의 아르곤 및 질소 가스 분위기 하에서 1 ∼ 1000 초 동안 상기 실리콘막(21)을 표면처리하여 형성한 것이다. 여기서, 상기 반구헝 폴리실리콘이 형성된 실리콘막(23)의 씨딩 가스 ( seeding gas ) 는 SiH4, Si2H6 가스와 같은 실리콘계 가스를 사용한다.At this time, the hemispherical polysilicon formed silicon film 23 is formed by surface treatment of the silicon film 21 for 1 to 1000 seconds in an argon and nitrogen gas atmosphere of 500 ~ 800 ℃. Here, the seeding gas of the silicon film 23 in which the hemisphere polysilicon is formed uses a silicon-based gas such as SiH 4 and Si 2 H 6 gas.

도 1e를 참조하면, 상기 저장전극 영역(19)을 매립하는 평탄화된 희생절연막(25)을 CVD 방법을 형성한다.Referring to FIG. 1E, a planarized sacrificial insulating film 25 filling the storage electrode region 19 is formed in a CVD method.

이때, 상기 희생절연막(25)은 PSG 와 같이 유동성이 우수한 산화 절연물질로1000 ∼ 10000 Å 두께로 형성한다.In this case, the sacrificial insulating film 25 is formed of an oxide insulating material having excellent fluidity, such as PSG, to have a thickness of 1000 to 10000 μs.

그리고, 상기 희생절연막(23)은 BSG, BPSG, AsSG, Al2O3 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지로 형성할 수도 있다.The sacrificial insulating film 23 may be formed of any one selected from the group consisting of BSG, BPSG, AsSG, Al 2 O 3, and a combination thereof.

여기서, 상기 희생절연막(23)으로 감광막을 사용하는 경우는 1000 ∼20000 Å 두께로 형성한다.Here, in the case of using the photosensitive film as the sacrificial insulating film 23, it is formed to a thickness of 1000 ~ 20000 Å.

도 1f를 참조하면, 상기 실리콘막(23)을 노출시키도록 상기 희생절연막(23)을 평탄화식각한다. 이때, 상기 평탄화식각공정은 CMP 공정으로 실시하되, 과도식각없이 실시한 것이다.Referring to FIG. 1F, the sacrificial insulating layer 23 is planarized to expose the silicon layer 23. In this case, the planar etching process is performed by a CMP process, but without excessive etching.

도 1g를 참조하면, 상기 저장전극용 산화막(17) 및 희생절연막(25)과 상기 반구형 폴리실리콘이 구비되는 실리콘막(23)의 식각선택비 차이를 이용하여 상기 저장전극용 산화막(17) 상부의 반구형 폴리실리콘이 형성된 실리콘막(23)을 제거한다.Referring to FIG. 1G, the storage electrode oxide layer 17 is formed by using an etching selectivity difference between the storage electrode oxide layer 17, the sacrificial insulating layer 25, and the silicon layer 23 including the hemispherical polysilicon. The silicon film 23 on which the hemispherical polysilicon is formed is removed.

이때, 상기 실리콘막(23)의 제거공정은 4 ∼ 80 ℃ 의 온도에서 2 ∼ 3600 초 동안 HF : HNO3 = 1 : 1∼ 1000 의 혼합비를 갖는 혼합용액에 담구어 제거한다.At this time, the removal process of the silicon film 23 is immersed in a mixed solution having a mixing ratio of HF: HNO3 = 1: 1 to 1000 for 2 to 3600 seconds at a temperature of 4 to 80 ℃.

그 다음, 상기 저장전극 영역(19) 내측의 희생절연막(25)을 제거하여 반구형 폴리실리콘이 형성된 실리콘막(23)으로 콘케이브형 저장전극을 형성한다.Next, the sacrificial insulating film 25 inside the storage electrode region 19 is removed to form a concave storage electrode using the silicon film 23 having the hemispherical polysilicon formed thereon.

이때, 상기 희생절연막(25) 제거공정은 상기 희생절연막(25)이 CVD 산화막인 경우 HF 용액을 이용하여 실시하고, 상기 희생절연막(25)이 감광막인 경우 플라즈마 환경이나 습식 식각 방법으로 제거한다.In this case, the sacrificial insulating film 25 may be removed by using HF solution when the sacrificial insulating film 25 is a CVD oxide film, and removed by a plasma environment or a wet etching method when the sacrificial insulating film 25 is a photosensitive film.

도 1h 는 저장전극의 표면에 유전체막(27)과 플레이트전극(29)을 형성한다. 이때, 상기 플레이트전극(29)은 ONO, NO, BST (( Ba,Sr)TiO3 ), PST ((Pb,Sr)TiO3), Ta2O5, TaON, TiO2, Al2O3 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지를 이용하여 형성한다.1H forms the dielectric film 27 and the plate electrode 29 on the surface of the storage electrode. At this time, the plate electrode 29 is any selected from the group consisting of ONO, NO, BST ((Ba, Sr) TiO 3), PST ((Pb, Sr) TiO 3), Ta 2 O 5, TaON, TiO 2, Al 2 O 3, and combinations thereof. Form using one of

그리고, 상기 유전체막(27) 표면에 플레이트전극(29)을 형성한다. 이때, 상기 플레이트전극(33)은 스퍼터링방법, CVD 방법 또는 원자층 증착방법을 이용하여 TiN, Ru 또는 실리콘막 중에서 선택된 임의의 한가지를 500 ∼ 3000 Å 두께로 형성한다.The plate electrode 29 is formed on the surface of the dielectric film 27. At this time, the plate electrode 33 is formed by a sputtering method, a CVD method or an atomic layer deposition method of any one selected from TiN, Ru or silicon film to a thickness of 500 ~ 3000 Å.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 반도체소자의 캐패시터 형성방법은, 식각선택비 차이를 이용한 식각공정으로 저장전극용 산화막의 손상 및 저장전극용 실리콘막의 손상을 방지하여 예정된 크기의 저장전극을 형성하여 반도체소자의 고집적화에 충분한 정전용량을 갖는 캐패시터를 형성하는 효과를 제공한다.As described above, in the method of forming a capacitor of a semiconductor device according to the present invention, a storage electrode having a predetermined size is formed by preventing the damage of the oxide film for the storage electrode and the damage of the silicon film for the storage electrode by an etching process using an etching selectivity difference. The effect of forming a capacitor having a capacitance sufficient for high integration of a semiconductor device is provided.

Claims (12)

반도체기판에 콘택플러그가 구비되는 하부절연층을 형성하는 공정과,Forming a lower insulating layer provided with a contact plug on the semiconductor substrate; 상기 하부절연층 상부에 저장전극용 산화막을 형성하는 공정과,Forming an oxide film for a storage electrode on the lower insulating layer; 저장전극 마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 저장전극용 산화막을 식각하여 상기 콘택플러그가 노출되는 트렌치 구조의 저장전극 영역을 정의하는 공정과,Defining a storage electrode region of a trench structure in which the contact plug is exposed by etching the oxide film for the storage electrode by a photolithography process using a storage electrode mask; 상기 저장전극 영역을 포함한 전체표면상부에 저장전극용 실리콘막을 형성하는 공정과,Forming a silicon film for a storage electrode on the entire surface including the storage electrode region; 상기 저장전극 영역을 매립하는 희생절연막을 전체표면상부에 형성하는 공정과,Forming a sacrificial insulating film filling the storage electrode region on the entire surface; 상기 저장전극용 산화막 상부의 저장전극용 실리콘막이 노출되도록 상기 희생절연막을 평탄화식각하되, 과도식각없이 실시하는 공정과,Performing a planarization etching of the sacrificial insulating film to expose the storage electrode silicon film on the storage electrode oxide film, without excessive etching; 상기 저장전극용 산화막, 희생절연막과의 식각선택비 차이를 이용한 습식방법으로 상기 저장전극용 산화막 상부의 저장전극용 실리콘막을 제거하는 공정과,Removing the storage electrode silicon film on the storage electrode oxide film by a wet method using an etching selectivity difference between the storage electrode oxide film and the sacrificial insulating film; 상기 저장전극 영역 내의 희생절연막을 제거하여 상기 저장전극 영역 표면에 구비되는 저장전극용 실리콘막으로 저장전극을 형성하는 공정과,Removing the sacrificial insulating film in the storage electrode region to form a storage electrode with a silicon film for storage electrode provided on the surface of the storage electrode region; 후속공정으로 유전체막과 플레이트전극을 형성하는 공정을 포함하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.A method for forming a capacitor of a semiconductor device comprising the step of forming a dielectric film and a plate electrode in a subsequent step. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저장전극용 산화막은 CVD 방법으로 형성한 실리콘산화막이나 TEOS 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.And the oxide film for the storage electrode is formed of a silicon oxide film or a TEOS oxide film formed by a CVD method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저장전극용 산화막의 적층구조는 6000 ∼ 20000 Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.And the stacked structure of the oxide film for the storage electrode is formed to have a thickness of 6000 to 20000 GPa. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저장전극용 실리콘막은 도프드 실리콘막과 언도프드실리콘막의 적층구조로 형성하거나 언도프드 실리콘막의 단층 구조로 형성하고 표면에 반구형 폴리실리콘을 형성한 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.Wherein the storage electrode silicon film is formed of a stacked structure of a doped silicon film and an undoped silicon film or a single layer structure of an undoped silicon film, and has a hemispherical polysilicon formed on a surface thereof. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 적층구조와 단층구조는 100 ∼ 1000 Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.And the laminated structure and the single layer structure are formed to have a thickness of 100 to 1000 GPa. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 반구형 폴리실리콘은 500 ∼ 800 ℃의 아르곤 및 질소 가스 분위기 하에서 1 ∼ 1000 초 동안 SiH4, Si2H6 가스와 같은 실리콘계 가스를 씨딩 가스 (seeding gas ) 로 사용하여 상기 적층구조 또는 단층구조를 표면처리하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.The hemispherical polysilicon is formed by surface treatment of the laminated structure or single layer structure using a silicon-based gas such as SiH 4, Si 2 H 6 gas as a seeding gas for 1 to 1000 seconds under an argon and nitrogen gas atmosphere at 500 to 800 ° C. A method of forming a capacitor of a semiconductor device, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 희생절연막으로 CVD 산화막이나 감광막을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.And a CVD oxide film or a photosensitive film as said sacrificial insulating film. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 CVD 산화막은 PSG, BSG, BPSG, AsSG, Al2O3 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지로 1000 ∼ 10000 Å 두께만큼 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.The CVD oxide film is a capacitor forming method of a semiconductor device, characterized in that formed by any one selected from the group consisting of PSG, BSG, BPSG, AsSG, Al2O3 and a combination of 1000 to 10000 Å thickness. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 감광막은 1000 ∼ 20000 Å 두께만큼 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.The method of forming a capacitor of a semiconductor device, characterized in that the photosensitive film is formed by a thickness of 1000 ~ 20000 Å. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 습식식각공정은 상기 저장전극용 산화막, 희생절연막 및 저장전극용 실리콘막의 식각선택비 차이를 이용하여 실시하되, HF : HNO3 = 1 : 1∼1000 의 부피비율을 갖는 혼합용액을 이용하여 4 ∼ 80 ℃ 의 온도에서 2 ∼ 3600 초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.The wet etching process may be performed by using an etching selectivity difference between the storage electrode oxide layer, the sacrificial insulating layer, and the storage electrode silicon layer, using a mixed solution having a volume ratio of HF: HNO 3 = 1: 1 to 1000. A method for forming a capacitor of a semiconductor device, characterized in that carried out for 2 to 3600 seconds at a temperature of 80 ℃. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체막은 ONO, NO, BST (( Ba,Sr)TiO3 ), PST ((Pb,Sr)TiO3), Ta2O5, TaON, TiO2, Al2O3 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.The dielectric film is formed using any one selected from the group consisting of ONO, NO, BST ((Ba, Sr) TiO 3), PST ((Pb, Sr) TiO 3), Ta 2 O 5, TaON, TiO 2, Al 2 O 3, and a combination thereof. A method of forming a capacitor of a semiconductor device, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플레이트전극은 스퍼터링방법, CVD 방법 또는 원자층 증착방법을 이용하여 TiN, Ru 또는 폴리실리콘 중에서 선택된 임의의 한가지를 500 ∼ 3000 Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 캐패시터 형성방법.The plate electrode is a capacitor forming method of a semiconductor device, characterized in that any one selected from TiN, Ru or polysilicon to a thickness of 500 ~ 3000 Å by using a sputtering method, a CVD method or an atomic layer deposition method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100968411B1 (en) * 2003-06-30 2010-07-07 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating capacitor in semiconductor device
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