KR20030097450A - Method for forming capacitors of semiconductor device - Google Patents

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KR20030097450A KR1020020034823A KR20020034823A KR20030097450A KR 20030097450 A KR20030097450 A KR 20030097450A KR 1020020034823 A KR1020020034823 A KR 1020020034823A KR 20020034823 A KR20020034823 A KR 20020034823A KR 20030097450 A KR20030097450 A KR 20030097450A
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김진홍
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Abstract

PURPOSE: A method for fabricating a capacitor of a semiconductor device is provided to reduce resistance by forming a concave pad instead of a conventional buried contact plug, and to prevent a bridge phenomenon by disposing the lower surface of a lower electrode inside a buried contact hole. CONSTITUTION: A pad interlayer dielectric is formed on a semiconductor substrate(101). The pad interlayer dielectric is patterned to form the buried contact hole(117) exposing a predetermined region of the semiconductor substrate. A conformal pad conductive layer is formed on the substrate including the inside of the buried contact hole. A sacrificial insulation layer filling the buried contact hole is formed on the pad conductive layer. The sacrificial insulation layer and the pad conductive layer are planarized until the pad interlayer dielectric is exposed, so that the concave pad(118a) and a sacrificial insulation layer pattern are formed. An etch barrier layer(120) and a mold insulation layer are sequentially formed on the concave pad and the sacrificial insulation layer pattern. The mold insulation layer, the etch barrier layer and the sacrificial insulation layer pattern are continuously patterned to form a lower electrode hole exposing the concave pad. A lower electrode layer is formed on the substrate including the inside of the lower electrode hole. The lower electrode layer is separated to form a cylindrical lower electrode(123a). The concave pad is formed of a conductive layer having etch selectivity to the sacrificial insulation layer pattern.

Description

반도체소자의 커패시터 형성방법{Method for forming capacitors of semiconductor device}Method for forming capacitors of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 형성방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 커패시터 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a capacitor of a semiconductor device.

반도체 소자 중 디렘 셀은 한개의 트랜지스터와 한개의 커패시터로 구성된다. 상기 커패시터는 데이타를 저장하는 장소이다. 상기 커패시터는 하부전극, 유전막 및 상부전극으로 구성된다. 통상적으로, 상기 하부전극은 정전용량을 증가시키기 위하여 높은 키를 갖는 실린더형으로 형성한다. 실린더형은 내측벽 및 외측벽을 모두 커패시터의 면적으로 사용할 수 있다. 하지만, 반도체 소자의 고집적화 경향에 따라, 상기 하부전극을 형성하는 방법에 여러가지 문제점들이 발생하고 있다.The DRAM cell of the semiconductor device is composed of one transistor and one capacitor. The capacitor is a place for storing data. The capacitor includes a lower electrode, a dielectric layer, and an upper electrode. Typically, the lower electrode is formed in a cylindrical shape with a high key to increase the capacitance. The cylindrical type can use both the inner wall and the outer wall as the area of the capacitor. However, according to the tendency of high integration of semiconductor devices, various problems occur in the method of forming the lower electrode.

도 1 및 도 2는 종래의 커패시터를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating a method of forming a conventional capacitor.

도 1을 참조하면, 반도체기판(1) 상에 하부 층간절연막(3)을 형성하고, 상기 하부 층간절연막(3)을 관통하여 상기 반도체기판(1)의 소정영역과 접촉하는 버퍼 플러그(5)를 형성한다. 상기 버퍼 플러그(5)가 형성된 상기 하부 층간절연막(3)을 가로지르는 복수개의 비트라인 패턴(11)들을 형성한다. 상기 비트라인 패턴들(11)의 각각은 상기 하부 층간절연막(3) 상에 차례로 적층된 도전막 라인(7) 및 하드마스크 패턴(9)으로 구성된다. 상기 비트라인 패턴(11)들 각각의 양측벽에 스페이서(13)를 형성한다. 상기 스페이서(13)를 갖는 반도체기판(1) 전면에 상부 층간절연막(15)을 형성한다. 상기 상부 층간절연막(15)을 관통하여 상기 패드 플러그(5)의 상부면과 접촉하는 매립 콘텍플러그(17)를 형성하고, 상기 매립 콘텍플러그(17)를 갖는 반도체기판(1)의 전면에 콘포말한 식각방지막(19)을 형성한다. 상기 식각방지막(19) 상에 몰드 도전막(21)을 형성한다.Referring to FIG. 1, a buffer plug 5 forming a lower interlayer insulating film 3 on a semiconductor substrate 1 and penetrating the lower interlayer insulating film 3 to contact a predetermined region of the semiconductor substrate 1. To form. A plurality of bit line patterns 11 are formed to cross the lower interlayer insulating layer 3 on which the buffer plug 5 is formed. Each of the bit line patterns 11 includes a conductive layer 7 and a hard mask pattern 9 that are sequentially stacked on the lower interlayer insulating layer 3. Spacers 13 are formed on both sidewalls of each of the bit line patterns 11. An upper interlayer insulating film 15 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 having the spacers 13. A buried contact plug 17 penetrates the upper interlayer insulating layer 15 to contact the upper surface of the pad plug 5, and a cone is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 having the buried contact plug 17. A foamed anti-etching film 19 is formed. A mold conductive layer 21 is formed on the etch stop layer 19.

도 2를 참조하면, 상기 몰드 도전막(21) 및 상기 식각방지막(19)을 연속적으로 패터닝하여 상기 매립 콘텍플러그(17)의 상부면을 노출시키는 하부전극홀을 형성하고, 상기 하부전극홀 내부를 포함한 반도체기판 전면에 콘포말한 하부전극막을 형성한다. 상기 하부전극막 상에 상기 하부전극홀을 채우는 완충절연막을 형성하고, 상기 완충절연막 및 상기 하부전극막을 상기 몰드도전막(21)이 노출될때까지 평탄화시키어 큰 높이를 갖는 실린더형의 하부전극(25)을 형성한다. 반도체소자의 고집적화 경향에 따라, 반도체소자를 구성하는 배선 또는 콘텍홀의 크기가 점점 감소하고 있다. 이로 인하여, 상기 매립 콘텍플러그(17)의 상부면의 크기도 감소하고 있다. 그 결과, 상기 하부전극(25)과 상기 매립 콘텍플러그(17) 간의 접촉저항이 증가 한다. 상기 접촉저항의 증가로 인하여, 디렘 셀의 동작 속도가 저하될 수 있다. 이에 더하여, 상기 하부전극홀과 상기 매립 콘텍플러그(17)와 정렬마진이 부족해질 수 있다.Referring to FIG. 2, the mold conductive layer 21 and the etch stop layer 19 are successively patterned to form a lower electrode hole exposing an upper surface of the buried contact plug 17, and inside the lower electrode hole. A conformal lower electrode film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate. A buffer insulating layer filling the lower electrode hole is formed on the lower electrode layer, and the buffer insulating layer and the lower electrode layer are planarized until the mold conductive layer 21 is exposed to form a cylindrical lower electrode 25 having a large height. ). In accordance with the tendency of high integration of semiconductor devices, the size of wirings or contact holes constituting the semiconductor devices is gradually decreasing. For this reason, the size of the upper surface of the buried contact plug 17 is also reduced. As a result, the contact resistance between the lower electrode 25 and the buried contact plug 17 increases. Due to the increase in the contact resistance, an operating speed of the DRAM cell may decrease. In addition, the bottom electrode hole, the buried contact plug 17 and the alignment margin may be insufficient.

상기 하부전극홀 내부에 남아 있는 상기 완충절연막 및 상기 몰드도전막(21)을 등방성식각인 습식식각을 진행하여 제거한다. 이때, 상기 하부전극(25)의 큰 높이 및 상기 습식식각으로 인하여, 상기 하부전극(25)이 기울어질 수 있다. 이로 인하여, 이웃하는 하부전극(25)과 접촉하게 되어 브릿지(k, bridge)가 발생할 수 있다.The buffer insulating film and the mold conductive film 21 remaining in the lower electrode hole are removed by performing wet etching, which is an isotropic etching. In this case, the lower electrode 25 may be inclined due to the large height of the lower electrode 25 and the wet etching. As a result, a bridge (k, bridge) may occur due to contact with the neighboring lower electrode 25.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 커패시터의 하부전극과 상기 하부 전극의 하부면과 접촉하는 매립 콘텍플러그 간의 저항을 감소시킬 수 있는 커패시터의 형성방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a method of forming a capacitor that can reduce the resistance between the bottom electrode of the capacitor and the buried contact plug in contact with the bottom surface of the bottom electrode.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적과제는 하부전극들이 기울어져 발생하는 브릿지를 최소화하는 커패시터의 형성방법을 제공하는데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method of forming a capacitor to minimize the bridge caused by the inclined lower electrodes.

도 1 및 도 2는 종래의 커패시터를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating a method of forming a conventional capacitor.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 커패시터의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 반도체소자의 커패시터의 형성방법을 제공한다. 이 방법은 반도체기판 상에 패드 층간절연막을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 패드 층간절연막을 패터닝하여 상기 반도체기판의 소정영역을 노출시키는 매립콘텍홀을 형성하고, 상기 매립콘텍홀 내부를 포함하는 반도체기판 전면에 콘포말하게 패드도전막을 형성한다. 상기 패드도전막 상에 상기 매립콘텍홀을 채우는 희생절연막을 형성하고, 상기 희생절연막 및 상기 패드도전막을 상기 패드 층간절연막이 노출될때까지 평탄화시키어 컨케이브 패드(concave pad) 및 희생절연막 패턴을 형성한다. 상기 컨케이브 패드 및 상기 희생절연막 패턴 상에 식각방지막 및 몰드절연막을 차례로 형성하고, 상기 몰드절연막, 상기 식각방지막 및 상기 희생절연막 패턴을 연속적으로 식각하여 상기 컨케이브 패드를 노출시키는 하부전극홀을 형성한다. 상기 하부전극홀 내부를 포함하는 반도체기판 전면에 하부전극막을 형성하고, 상기 하부전극막을 분리하여 실린더형의 하부전극을 형성한다. 이로 인하여, 상기 하부전극의 하부면과 상기 컨케이브 패드간의 접촉면적을 종래의 그것 보다 증가시킬수 있다. 이에 더하여, 상기 하부전극의 하부면이 상기 매립콘텍홀 내부에 배치된다. 그 결과, 하부전극이 기울어져 발생하던 브릿지를 최소화할 수 있다.Provided is a method of forming a capacitor of a semiconductor device for solving the above technical problems. The method includes forming a pad interlayer insulating film on a semiconductor substrate. The pad interlayer insulating layer is patterned to form a buried contact hole exposing a predetermined region of the semiconductor substrate, and a pad conductive layer is conformally formed on the entire surface of the semiconductor substrate including the inside of the buried contact hole. A sacrificial insulating layer filling the buried contact hole is formed on the pad conductive layer, and the sacrificial insulating layer and the pad conductive layer are planarized until the pad interlayer insulating layer is exposed to form a concave pad and a sacrificial insulating pattern. . An etch stop layer and a mold insulating layer are sequentially formed on the concave pad and the sacrificial insulating layer pattern, and the mold insulating layer, the etch stop layer and the sacrificial insulating layer pattern are sequentially etched to form a lower electrode hole exposing the concave pad. do. A lower electrode film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate including the lower electrode hole, and the lower electrode film is separated to form a cylindrical lower electrode. Thus, the contact area between the lower surface of the lower electrode and the concave pad can be increased than that of the conventional one. In addition, a lower surface of the lower electrode is disposed in the buried contact hole. As a result, it is possible to minimize the bridge caused by the lower electrode is inclined.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어 진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우는 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the implementations introduced herein are provided so that the disclosure may be thorough and complete, and the spirit of the present invention will be fully conveyed to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. In addition, where a layer is said to be "on" another layer or substrate, it may be formed directly on another layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 커패시터의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 반도체기판(101)의 소정영역에 소자분리막(102)을 형성하여 활성영역을 한정한다. 상기 활성영역에 불순물 이온들을 주입하여 불순물확산층(103)을 형성한다. 상기 불순물 확산층(103)을 갖는 반도체기판(101) 전면에 버퍼층간절연막(104)을 형성하고, 상기 버퍼층간절연막(104)을 관통하여 상기 불순물확산층(103)의 소정영역과 접촉하는 버퍼플러그(105)를 형성한다. 상기 소자분리막(102)은 트렌치소자분리막으로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 버퍼층간절연막(104)은 일반적인 층간절연막으로 사용하는 CVD 실리콘산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 버퍼플러그(105)는 도핑된 폴리실리콘막으로 형성하는 것이 바람직하다. 이에 더하여, 상기 버퍼 플러그(105)는 금속막인 텅스텐막으로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3, an isolation region 102 is formed in a predetermined region of the semiconductor substrate 101 to define an active region. Impurity diffusion layers 103 are formed by implanting impurity ions into the active region. A buffer plug is formed on an entire surface of the semiconductor substrate 101 including the impurity diffusion layer 103, and passes through the buffer interlayer insulating layer 104 to contact a predetermined region of the impurity diffusion layer 103. 105). The device isolation film 102 is preferably formed of a trench device isolation film, and the buffer interlayer insulating film 104 is preferably formed of a CVD silicon oxide film used as a general interlayer insulating film. The buffer plug 105 is preferably formed of a doped polysilicon film. In addition, the buffer plug 105 may be formed of a tungsten film, which is a metal film.

상기 버퍼플러그(105)를 갖는 반도체기판(101) 전면에 비트라인도전막(110) 및 하드마스크막(111)을 차례로 형성한다. 상기 비트라인도전막(110)은 텅스텐막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 비트라인도전막(110)을 텅스텐막으로 형성하는 경우, 상기 비트라인 도전막(110) 형성전에, 상기 버퍼 층간절연막(104) 상에 확산방지막을 더 형성할 수 있다.(확산방지막은 미도시함) 상기 하드마스크막(111)은 일반적인 층간절연막으로 사용되는 실리콘산화막에 대하여 식각선택비를 갖는 절연막, 예컨대, 실리콘질화막으로 형성하는 것이 바람직하다.The bit line conductive layer 110 and the hard mask layer 111 are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 having the buffer plug 105. The bit line conductive film 110 may be formed of a tungsten film. When the bit line conductive layer 110 is formed of a tungsten layer, a diffusion barrier layer may be further formed on the buffer interlayer dielectric layer 104 before the bit line conductive layer 110 is formed. The hard mask layer 111 may be formed of an insulating layer having an etching selectivity, for example, a silicon nitride layer, with respect to a silicon oxide layer used as a general interlayer insulating layer.

도 4를 참조하면, 상기 하드마스크막(111) 및 상기 비트라인도전막(110)을 연속적으로 패터닝하여 상기 버퍼층간절연막(104)을 가로지르는 복수개의 비트라인 패턴(112)들을 형성한다. 이때, 상기 복수개의 비트라인 패턴들(112)의 사이에 상기 버퍼 플러그(105)들의 상부면이 노출된다. 상기 비트라인 패턴(112)들의 각각은 차례로 적층된 도전막 라인(110a) 및 하드마스크 패턴(111a)으로 구성된다. 상기 비트라인 패턴들(112)의 각각의 양측벽에 스페이서(113)를 형성한다. 상기 스페이서(113)는 일반적인 층간절연막으로 사용되는 실리콘산화막에 대하여 식각선택비를 갖는 절연막, 예컨대, 실리콘질화막으로 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 4, the hard mask layer 111 and the bit line conductive layer 110 are successively patterned to form a plurality of bit line patterns 112 that cross the buffer interlayer dielectric layer 104. In this case, an upper surface of the buffer plugs 105 is exposed between the plurality of bit line patterns 112. Each of the bit line patterns 112 includes a conductive film line 110a and a hard mask pattern 111a that are sequentially stacked. Spacers 113 are formed on both sidewalls of the bit line patterns 112. The spacer 113 may be formed of an insulating film having an etching selectivity, for example, a silicon nitride film, with respect to a silicon oxide film used as a general interlayer insulating film.

상기 스페이서(113)를 갖는 반도체기판(101) 전면에 하부 층간절연막(114), 중간 층간절연막(115) 및 상부 층간절연막(116)을 차례로 형성한다. 상기 하부, 중간 및 상부 층간절연막(114,115,116)은 패드 층간절연막(130)을 구성한다.The lower interlayer insulating film 114, the middle interlayer insulating film 115, and the upper interlayer insulating film 116 are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 having the spacer 113. The lower, middle, and upper interlayer insulating layers 114, 115, and 116 constitute a pad interlayer insulating layer 130.

상기 하부 층간절연막(114) 및 상기 상부 층간절연막(116)은 일반적인 층간절연막으로 사용되는 실리콘 산화막, 예컨대, CVD 실리콘산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 중간 층간절연막(115)은 상기 상부 층간절연막(116)에 대하여 식각 선택비를 갖는 절연막, 예컨대, 실리콘질화막으로 형성하는 것이 바람직하다.The lower interlayer insulating film 114 and the upper interlayer insulating film 116 are preferably formed of a silicon oxide film used as a general interlayer insulating film, for example, a CVD silicon oxide film. The intermediate interlayer insulating film 115 may be formed of an insulating film having an etching selectivity with respect to the upper interlayer insulating film 116, for example, a silicon nitride film.

도 5를 참조하면, 상기 상부 층간절연막(116), 상기 중간 층간절연막(115) 및 상기 하부 층간절연막(114)을 연속적으로 패터닝하여 상기 버퍼플러그(105)의 상부면을 노출시키는 매립 콘텍홀(117)을 형성한다. 이때, 상기 매립 콘텍홀(117)은 상기 스페이서(113) 및 하드마스크 패턴(111a)에 기인하여, 자기정렬 콘텍홀로형성되는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 상기 스페이서(113)의 일측벽이 상기 매립콘텍홀(117) 측벽의 일부를 이룬다. 이에 더하여, 상기 하드마스크 패턴(111a)의 상부면이 상기 매립콘텍홀(117) 측벽의 일부를 이룰수도 있다.Referring to FIG. 5, a buried contact hole exposing the top surface of the buffer plug 105 by successively patterning the upper interlayer insulating layer 116, the intermediate interlayer insulating layer 115, and the lower interlayer insulating layer 114. 117). In this case, the buried contact hole 117 may be formed as a self-aligned contact hole due to the spacer 113 and the hard mask pattern 111a. In other words, one side wall of the spacer 113 forms part of the sidewall of the buried contact hole 117. In addition, an upper surface of the hard mask pattern 111a may form part of a sidewall of the buried contact hole 117.

상기 매립콘텍홀(117)의 내부를 포함하는 반도체기판(101) 전면에 콘포말하게 패드도전막(118)을 형성하고, 상기 패드도전막(118) 상에 상기 매립콘텍홀(117)을 채우는 희생절연막(119)을 형성한다. 상기 희생절연막(119)은 일반적인 층간절연막으로 사용되는 절연막, 예컨대, CVD 실리콘산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 패드도전막(118)은 상기 희생절연막(119)에 대하여 식각선택비를 갖는 도전막으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도핑된 폴리실리콘막으로 형성하는 것이 바람직하다.The pad conductive layer 118 is conformally formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 including the inside of the buried contact hole 117, and the buried contact hole 117 is filled on the pad conductive layer 118. A sacrificial insulating film 119 is formed. The sacrificial insulating film 119 is preferably formed of an insulating film used as a general interlayer insulating film, for example, a CVD silicon oxide film. The pad conductive layer 118 may be formed of a conductive layer having an etching selectivity with respect to the sacrificial insulating layer 119. For example, it is preferable to form the doped polysilicon film.

도 6을 참조하면, 상기 희생절연막(119) 및 상기 패드도전막(118)을 상기 상부 층간절연막(116)이 노출될때까지 평탄화시키어 컨케이브 패드(118a, concave pad) 및 희생절연막 패턴(119a)를 형성한다. 상기 컨케이브 패드(118a)는 종래의 매립 콘텍플러그에 해당한다. 상기 컨베이브 패드(118a)는 종래의 매립 콘텍플러그의 표면적에 비하여 넓은 표면적을 가진다.Referring to FIG. 6, the sacrificial insulating layer 119 and the pad conductive layer 118 are planarized until the upper interlayer insulating layer 116 is exposed to form a concave pad 118a and a sacrificial insulating layer pattern 119a. To form. The concave pad 118a corresponds to a conventional buried contact plug. The conveyor pad 118a has a larger surface area than that of the conventional buried contact plug.

상기 컨케이브 패드(118a) 및 상기 희생절연막(119a) 상에 식각방지막(120) 및 몰드절연막(121)을 차례로 형성한다. 상기 몰드절연막(121)은 일반적인 층간절연막으로 사용되는 절연막, 예컨대, CVD 실리콘산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 식각방지막(120)은 상기 몰드절연막(121)에 대하여 식각선택비를 갖는 절연막으로 형성한다. 예를 들면, 실리콘질화막으로 형성하는 것이 바람직하다.An etch stop layer 120 and a mold insulating layer 121 are sequentially formed on the concave pad 118a and the sacrificial insulating layer 119a. The mold insulating film 121 is preferably formed of an insulating film used as a general interlayer insulating film, for example, a CVD silicon oxide film. The etch stop layer 120 is formed of an insulating layer having an etch selectivity with respect to the mold insulating layer 121. For example, it is preferable to form with a silicon nitride film.

도 7을 참조하면, 상기 몰드절연막(121), 상기 식각방지막(120) 및 상기 희생절연막(119a)을 연속적으로 패터닝하여 상기 컨케이브 패드(118a)를 노출시키는 하부전극홀(122)을 형성한다. 이때, 상기 컨케이브 패드(118a)는 상기 희생절연막 패턴(119a)에 대하여 식각선택비를 가짐으로 식각되지 않는다. 상기 하부전극홀(122) 내부를 포함하는 반도체기판(101) 전면에 하부전극막(123)을 형성한다. 이때, 상기 하부전극막(123)과 상기 컨케이브 패드(118a)의 접촉면은 종래의 매립 콘텍플러그와 하부전극막간의 접촉면적보다 넓은 면적을 갖는다. 상기 하부전극막(123)은 도핑된 폴리실리콘막으로 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 7, the mold insulating layer 121, the etch stop layer 120, and the sacrificial insulating layer 119a are successively patterned to form a lower electrode hole 122 exposing the concave pad 118a. . In this case, the concave pad 118a is not etched with the etching selectivity with respect to the sacrificial insulating layer pattern 119a. The lower electrode layer 123 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 including the lower electrode hole 122. In this case, the contact surface of the lower electrode film 123 and the concave pad 118a has a larger area than the contact area between the conventional buried contact plug and the lower electrode film. The lower electrode layer 123 may be formed of a doped polysilicon layer.

상기 하부전극막(123) 상에 상기 하부전극홀(122)을 채우는 보조절연막(124)을 형성한다.상기 보조절연막(124)은 일반적인 층간절연막으로 사용되는 절연막, 예컨대, CVD 실리콘산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. 이로 인하여, 상기 보조절연막(124)은 상기 식각방지막(120)에 대하여 식각선택비를 갖는다.An auxiliary insulating layer 124 is formed on the lower electrode layer 123 to fill the lower electrode hole 122. The auxiliary insulating layer 124 is formed of an insulating layer, for example, a CVD silicon oxide layer, which is used as a general interlayer insulating layer. It is preferable. Thus, the auxiliary insulating layer 124 has an etching selectivity with respect to the etch stop layer 120.

상기 중간 층간절연막(114)은 상기 하부전극홀(122)을 형성시 오정렬 마진을 종래보다 증가시키는 역활을 한다. 다시 말해서, 상기 하부전극홀(122) 형성시 오정렬이 발생하는 경우, 상기 희생절연막 패턴(119a)을 식각시, 상기 상부 층간절연막(116)이 식각된다. 이때, 상기 중간 층간절연막(115)은 상기 상부 층간절연막(116)과 식각선택비를 갖는 절연막임으로, 상기 중간 층간절연막(115) 하부의 하부 층간절연막(114)이 식각되는 것을 방지할 수 있다. 이에 더하여, 상기 상부 층간절연막(116)과 접촉하는 상기 컨케이브 패드(118a)의 소정영역이 노출되고, 상기 소정영역에 상기 하부전극막(123)이 형성될 수 있다. 상기 하드마스크 패턴(111a) 및 상기 스페이서(113)가 실리콘질화막으로 형성되는 경우, 상기 중간 층간절연막(115)은 생략될 수 있다.The intermediate interlayer insulating film 114 serves to increase the misalignment margin when the lower electrode hole 122 is formed. In other words, when misalignment occurs when the lower electrode hole 122 is formed, the upper interlayer insulating layer 116 is etched when the sacrificial insulating layer pattern 119a is etched. In this case, since the intermediate interlayer insulating film 115 is an insulating film having an etching selectivity with the upper interlayer insulating film 116, the lower interlayer insulating film 114 under the intermediate interlayer insulating film 115 may be prevented from being etched. In addition, a predetermined region of the concave pad 118a in contact with the upper interlayer insulating layer 116 may be exposed, and the lower electrode layer 123 may be formed in the predetermined region. When the hard mask pattern 111a and the spacer 113 are formed of a silicon nitride film, the intermediate interlayer insulating film 115 may be omitted.

도 8을 참조하면, 상기 보조절연막(124) 및 상기 하부전극막(123)을 상기 몰드절연막(121)이 노출될때까지 평탄화시키어 실린더형의 하부전극(123a)을 형성한다. 이때, 상술한 바와 같이, 상기 하부전극(123a)과 상기 컨케이브 패드(118a)간의 접촉 면적은 종래의 매립콘텍 플러그과 하부전극간의 접촉면적에 비하여 넓은 면적을 갖는다. 이로 인하여, 상기 하부전극(123a)과 상기 컨케이브 패드(118a) 사이의 접촉저항을 줄일 수 있다. 그 결과, 접촉저항의 증가로 커패시터의 동작속도가 저하되는 현상을 억제할 수 있다.Referring to FIG. 8, the auxiliary insulating layer 124 and the lower electrode layer 123 are planarized until the mold insulating layer 121 is exposed to form a cylindrical lower electrode 123a. At this time, as described above, the contact area between the lower electrode 123a and the concave pad 118a has a larger area than the contact area between the conventional buried contact plug and the lower electrode. Therefore, the contact resistance between the lower electrode 123a and the concave pad 118a can be reduced. As a result, the phenomenon that the operation speed of the capacitor decreases due to the increase in the contact resistance can be suppressed.

상기 하부전극홀(122) 내부에 남아 있는 상기 보조절연막(124) 및 상기 몰드절연막(121)을 등방성 식각, 예컨대, 습식식각을 통하여 제거한다. 이때, 상기 패드 층간절연막(130)은 상기 식각방지막(120)으로 인하여 보호된다.The auxiliary insulating layer 124 and the mold insulating layer 121 remaining in the lower electrode hole 122 are removed by isotropic etching, for example, wet etching. In this case, the pad interlayer insulating layer 130 is protected by the etch stop layer 120.

상기 하부전극(123a)의 하부면은 상기 매립콘텍홀(117) 내부에 배치되어 있다. 이로 인하여, 상기 하부전극(123a)이 기울어져 발생하던 브릿지 현상을 최소화할 수 있다.The lower surface of the lower electrode 123a is disposed in the buried contact hole 117. As a result, the bridge phenomenon caused by tilting the lower electrode 123a may be minimized.

상기 하부전극(123a)을 갖는 반도체기판(101) 전면에 유전막(125) 및 상부전극막(126)을 차례로 형성한다. 이로써, 상기 하부전극(123a), 유전막(125) 및 상기 상부전극(126)으로 구성되는 커패시터를 형성한다. 상기 유전막(125)은 일반적인 유전막으로 사용되는 실리콘산화막-실리콘질화막-실리콘산화막으로 형성 할 수 있다. 이에 더하여, 실리콘질화막에 비하여 높은 유전율을 갖는 고유전 절연막으로형성할 수 있다. 상기 상부전극(126)은 도핑된 폴리실리콘막으로 형성할 수 있다.The dielectric film 125 and the upper electrode film 126 are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 having the lower electrode 123a. As a result, a capacitor including the lower electrode 123a, the dielectric layer 125, and the upper electrode 126 is formed. The dielectric film 125 may be formed of a silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film used as a general dielectric film. In addition, it can be formed of a high dielectric insulating film having a higher dielectric constant than that of the silicon nitride film. The upper electrode 126 may be formed of a doped polysilicon film.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 매립콘텍플러그을 대신하여 컨케이브 패드를 형성함으로써, 커패시터의 하부전극과 컨케이브 패드의 접촉 표면적을 종래의 그 것 보다 증가시켜 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 하부전극의 하부면이 매립콘텍홀 내부에 배치됨으로써, 하부전극이 기울어져 발생하던 브릿지현상을 최소화할 수 있다.As described above, according to the present invention, by forming a concave pad in place of the conventional buried contact plug, the contact surface area of the lower electrode of the capacitor and the concave pad can be increased than that of the conventional one, thereby reducing the resistance. In addition, since the lower surface of the lower electrode is disposed in the buried contact hole, it is possible to minimize the bridge phenomenon caused by the inclined lower electrode.

Claims (11)

반도체기판 상에 패드 층간절연막을 형성하는 단계;Forming a pad interlayer insulating film on the semiconductor substrate; 상기 패드 층간절연막을 패터닝하여 상기 반도체기판의 소졍영역을 노출시키는 매립콘텍홀을 형성하는 단계;Patterning the pad interlayer insulating film to form a buried contact hole exposing a small region of the semiconductor substrate; 상기 매립콘텍홀 내부를 포함하는 반도체기판 전면에 콘포말한 패드도전막을 형성하는 단계;Forming a conformal pad conductive film on an entire surface of the semiconductor substrate including the buried contact hole; 상기 패드도전막 상에 상기 매립콘텍홀을 채우는 희생절연막을 형성하는 단계;Forming a sacrificial insulating layer filling the buried contact hole on the pad conductive layer; 상기 희생절연막 및 상기 패드도전막을 상기 패드 층간절연막이 노출될때까지 평탄화하여 컨케이브 패드(concave pad) 및 희생절연막 패턴을 형성하는 단계;Planarizing the sacrificial insulating film and the pad conductive film until the pad interlayer insulating film is exposed to form a concave pad and a sacrificial insulating pattern; 상기 컨케이브 패드 및 상기 희생절연막 패턴 상에 식각방지막 및 몰드절연막을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming an etch stop layer and a mold insulating layer on the concave pad and the sacrificial insulating layer pattern; 상기 몰드절연막, 식각방지막 및 상기 희생절연막 패턴을 연속적으로 패터닝하여 상기 컨케이브 패드를 노출시키는 하부전극홀을 형성하는 단계;Successively patterning the mold insulating layer, the etch stop layer and the sacrificial insulating layer pattern to form a lower electrode hole exposing the concave pad; 상기 하부전극홀 내부를 포함하는 반도체기판 전면에 하부전극막을 형성하는 단계; 및Forming a lower electrode layer on an entire surface of the semiconductor substrate including the lower electrode hole; And 상기 하부전극막을 분리하여 실린더형의 하부전극을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 컨케이브 패드는 상기 희생절연막 패턴에 대하여 식각선택비를 갖는 도전막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And separating the lower electrode layer to form a cylindrical lower electrode, wherein the concave pad is formed of a conductive layer having an etching selectivity with respect to the sacrificial insulating layer pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 패드 층간절연막을 형성하기 전에,Before forming the pad interlayer insulating film, 반도체기판 상에 버퍼 층간절연막을 형성하는 단계;Forming a buffer interlayer insulating film on the semiconductor substrate; 상기 버퍼 층간절연막을 관통하여 상기 반도체기판의 소정영역과 전기적 접촉을 하는 버퍼플러그를 형성하는 단계;Forming a buffer plug penetrating the buffer interlayer insulating layer to make electrical contact with a predetermined region of the semiconductor substrate; 상기 버퍼플러그를 갖는 상기 버퍼 층간절연막 상에 비트라인도전막 및 하드마스크막을 형성하는 단계;Forming a bit line conductive film and a hard mask film on the buffer interlayer insulating film having the buffer plug; 상기 하드마스크막 및 상기 비트라인도전막을 연속적으로 패터닝하여 복수개의 비트라인 패턴들을 형성하는 단계;Continuously patterning the hard mask layer and the bit line conductive layer to form a plurality of bit line patterns; 상기 비트라인 패턴들 각각의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 매립 콘텍홀은 상기 버퍼플러그의 상부면을 노출시키고, 상기 스페이서의 일측벽은 상기 매립 콘텍홀 측벽의 일부분을 이루는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.Forming a spacer on both sidewalls of each of the bit line patterns, wherein the buried contact hole exposes an upper surface of the buffer plug, and one side wall of the spacer forms part of a sidewall of the buried contact hole. Forming method of a capacitor, characterized in that. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 하드마스크막 및 상기 스페이서는 실리콘질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And the hard mask layer and the spacer are formed of a silicon nitride layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 패드 층간절연막을 형성하는 단계는,Forming the pad interlayer insulating film, 반도체기판 상에 하부 층간절연막, 중간 층간절연막 및 상부 층간절연막을 차례로 형성하는 단계를 포함하되, 상기 중간 층간절연막은 상기 상부 층간절연막에 대하여 식각선택비를 갖는 절연막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And sequentially forming a lower interlayer insulating film, an intermediate interlayer insulating film, and an upper interlayer insulating film on the semiconductor substrate, wherein the intermediate interlayer insulating film is formed of an insulating film having an etch selectivity with respect to the upper interlayer insulating film. Formation method. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 중간 층간절연막은 실리콘질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And the intermediate interlayer insulating film is formed of a silicon nitride film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 희생절연막 패턴은 CVD 실리콘산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And the sacrificial insulating film pattern is formed of a CVD silicon oxide film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨케이브 패드는 도핑된 폴리실리콘막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.The concave pad is formed of a doped polysilicon film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부전극은 도핑된 폴리실리콘막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And the lower electrode is formed of a doped polysilicon film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 식각방지막은 상기 몰드절연막에 대하여 식각선택비를 갖는 절연막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And the etching preventing film is formed of an insulating film having an etching selectivity with respect to the mold insulating film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부전극을 형성하는 단계는,Forming the lower electrode, 상기 하부전극막 상에 상기 하부전극홀을 채우는 보조절연막을 형성하는 단계;Forming an auxiliary insulating layer filling the lower electrode hole on the lower electrode layer; 상기 보조절연막 및 상기 하부전극막을 상기 몰드절연막이 노출될때까지 평탄화하여 하부전극을 형성하는 단계; 및Forming a lower electrode by planarizing the auxiliary insulating layer and the lower electrode layer until the mold insulating layer is exposed; And 상기 하부전극홀 내부에 남아 있는 보조절연막 및 상기 몰드절연막을 등방성 식각을 진행하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And removing the auxiliary insulating layer and the mold insulating layer remaining in the lower electrode hole by isotropic etching. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부전극을 형성하는 단계 후에,After forming the lower electrode, 상기 하부전극 상에 유전막 및 상부전극을 차례로 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And forming a dielectric film and an upper electrode on the lower electrode in sequence.
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KR100772792B1 (en) * 2005-11-21 2007-11-01 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing semiconductor device

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