KR20040003980A - Method for fabricating capacitor in semiconductor device - Google Patents
Method for fabricating capacitor in semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20040003980A KR20040003980A KR1020020039015A KR20020039015A KR20040003980A KR 20040003980 A KR20040003980 A KR 20040003980A KR 1020020039015 A KR1020020039015 A KR 1020020039015A KR 20020039015 A KR20020039015 A KR 20020039015A KR 20040003980 A KR20040003980 A KR 20040003980A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- capacitor
- film
- forming
- hole
- manufacturing
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 55
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019899 RuO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
- H01L28/82—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
- H01L28/90—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
- H01L28/91—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions made by depositing layers, e.g. by depositing alternating conductive and insulating layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 캐패시터제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device.
반도체 소자, 특히 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 반도체 메모리의 집적도가 증가함에 따라 정보 기억을 위한 기본 단위인 메모리 셀의 면적이 급격하게 축소되고 있다.As the degree of integration of semiconductor devices, in particular DRAM (Dynamic Random Access Memory) semiconductor memories, increases, the area of memory cells, which are basic units for information storage, is rapidly being reduced.
이러한 메모리 셀 면적의 축소는 셀 캐패시터의 면적 감소를 수반하여, 센싱 마진과 센싱 속도를 떨어뜨리고, α-입자에 의한 소프트 에러(Soft Error)에 대한 내구성이 저하되는 문제점을 유발하게 된다. 따라서, 제한된 셀 면적에서 충분한 정전용량을 확보할 수 있는 방안이 필요하게 되었다.Such a reduction in the memory cell area is accompanied by a reduction in the area of the cell capacitor, thereby lowering the sensing margin and the sensing speed, and causes a problem that the durability against soft errors caused by α-particles is degraded. Accordingly, there is a need for a method capable of securing sufficient capacitance in a limited cell area.
캐패시터의 정전용량(C)은 하기의 수학식 1과 같이 정의된다.The capacitance C of the capacitor is defined as in Equation 1 below.
여기서, ε은 유전률, As는 전극의 유효 표면적, d는 전극간 거리를 각각 나타낸 것이다.Is the dielectric constant, As is the effective surface area of the electrode, and d is the distance between the electrodes.
따라서, 캐패시터의 정전용량을 늘리기 위해서는 전극의 표면적을 넓히거나, 유전체 박막의 두께를 줄이거나, 유전률을 높여야 한다.Therefore, in order to increase the capacitance of the capacitor, it is necessary to increase the surface area of the electrode, reduce the thickness of the dielectric thin film, or increase the dielectric constant.
이 중에서 전극의 표면적을 넓히는 방안이 제일 먼저 고려되어 왔다. 컨케이브 구조, 실린더 구조, 다층 핀 구조 등과 같은 3차원 구조의 캐패시터는 모두 제한된 레이아웃 면적에서 전극의 유효 표면적을 증대시키기 위하여 제안된 것이다. 그러나, 이러한 방법은 반도체 소자가 초고집적화 되면서 전극의 유효 표면적을 증대시키는데 한계를 보이고 있다.Among these, the first method of increasing the surface area of the electrode has been considered. Capacitors of three-dimensional structures, such as concave structures, cylinder structures, multilayer fin structures, and the like, are all proposed to increase the effective surface area of the electrode in a limited layout area. However, this method has a limitation in increasing the effective surface area of the electrode as the semiconductor device is very high integration.
그리고, 전극간 거리(d)를 최소화하기 위해 유전체 박막의 두께를 감소시키는 방안은 유전체 박막의 두께가 감소함에 따라 누설전류가 증가하는 문제 때문에 역시 그 한계에 직면하고 있다.In addition, the method of reducing the thickness of the dielectric thin film in order to minimize the distance between electrodes (d) also faces the limitation due to the problem that the leakage current increases as the thickness of the dielectric thin film is reduced.
따라서, 근래에 들어서는 주로 유전체 박막의 유전율의 증대를 통한 캐패시터의 정전용량 확보에 초점을 맞추어 연구, 개발이 진행되고 있다. 전통적으로, 실리콘산화막이나 실리콘질화막을 유전체 박막 재료로 사용한 소위 NO(Nitride-Oxide) 구조의 캐패시터가 주류를 이루었으나, 최근에는 Ta2O5, (Ba,Sr)TiO3(이하 BST라 함) 등의 고유전체 물질이나, (Pb,Zr)TiO3(이하 PZT라 함), (Pb,La)(Zr,Ti)O3(이하 PLZT라 함), SrBi2Ta2O9(이하 SBT라 함), Bi4-xLaxTi3O12(이하, BLT라 함) 등의 강유전체 물질을 유전체 박막 재료로 적용하고 있다.Therefore, in recent years, research and development have been focused on securing capacitance of a capacitor mainly by increasing the dielectric constant of a dielectric thin film. Traditionally, so-called NO (Nitride-Oxide) capacitors using silicon oxide or silicon nitride as the dielectric thin film have become mainstream, but recently, Ta 2 O 5 , (Ba, Sr) TiO 3 (hereinafter referred to as BST) High dielectric materials such as (Pb, Zr) TiO 3 (hereinafter referred to as PZT), (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 (hereinafter referred to as PLZT), SrBi2Ta2O 9 (hereinafter referred to as SBT), Bi Ferroelectric materials such as 4-x La x Ti 3 O 12 (hereinafter referred to as BLT) are applied as the dielectric thin film material.
이러한 고유전체 물질 또는 강유전체 물질을 유전체 박막 재료로 사용하는 고유전체 캐패시터 또는 강유전체 캐패시터를 제조함에 있어서, 고유전체 물질 또는 강유전체 물질 특유의 유전 특성을 구현하기 위해서는 유전체 주변 물질 및 공정의 적절한 제어가 수반되어야 한다.In the manufacture of high dielectric capacitors or ferroelectric capacitors using such high dielectric materials or ferroelectric materials as dielectric thin film materials, proper control of dielectric surrounding materials and processes must be accompanied to realize dielectric properties specific to the high dielectric materials or ferroelectric materials. do.
일반적으로, 고유전체 캐패시터나 강유전체 캐패시터의 상, 하부전극 물질로서 노블메탈(noble metal) 또는 이들의 화합물, 예컨대 Pt, Ir, Ru, RuO2, IrO2등을 사용하고 있다.In general, a noble metal or a compound thereof, such as Pt, Ir, Ru, RuO 2 , IrO 2, or the like is used as the upper and lower electrode materials of the high dielectric capacitor and the ferroelectric capacitor.
도1a 내지 도1c는 종래기술에 의한 실린더형 캐패시터 제조방법을 나타내는 공정단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a cylindrical capacitor according to the prior art.
먼저 도1a에 도시된 바와 같이, 활성영역(11)이 형성된 반도체기판(10)상에 층간절연막(12)을 형성한 후, 층간절연막(12)을 관통하여 반도체기판(10)의 활성영역(11)과 연결되는 콘택홀을 형성한다. 콘택홀을 도전성 물질로 매립하여 콘택플러그(13)를 형성한다. 이어서 캐패시터가 형성될 크기만큼 캐패시터 형성용 희생막(14)을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, the interlayer insulating film 12 is formed on the semiconductor substrate 10 on which the active region 11 is formed, and then penetrates the interlayer insulating film 12 to form an active region ( A contact hole connected to 11) is formed. A contact plug 13 is formed by filling the contact hole with a conductive material. Subsequently, the sacrificial layer 14 for forming the capacitor is formed as large as the capacitor is to be formed.
이어서 도1b에 도시된 바와 같이, 캐패시터가 형성될 영역의 캐패시터 형성용 희생막(14)를 선택적으로 제거하여 캐패시터홀(15)을 형성한다. 여기서 캐패시터 형성용 희생막(14)은 후속 하부전극을 형성하도록 하는 공정에서 거푸집역할을 하기 때문에Subsequently, as shown in FIG. 1B, the capacitor formation sacrificial film 14 in the region where the capacitor is to be formed is selectively removed to form the capacitor hole 15. Here, the capacitor forming sacrificial film 14 serves as a die in a process of forming a subsequent lower electrode.
후속 하부전극을 형성하는 공정을 위해 프로파일(profile) 관리가 매우 중요하다. 그러나, 이러한 저장전극을 형성하기 위한 캐패시터홀은 매우 길고 좁은 형태를 가지기 때문에 수직적으로 프로파일을 관리하는 것이 근본적으로 불가능하고 이에 대한 것이 도1b의 'A'에 도시되어 있다.Profile management is very important for the process of forming subsequent lower electrodes. However, since the capacitor hole for forming such a storage electrode has a very long and narrow shape, it is fundamentally impossible to manage the profile vertically, which is illustrated in FIG. 1B.
선폭이 0.1㎛의 초미세 가공기술을 필요로 하는 차세대 반도체 제조공정에서 현재 가장 많이 상용되는 유전체 박막인 Ta2O5막의 유전율을 고려할 때, 필요한 저장용량을 확보하기 위해서는 현재 사용하는 방법으로 캐패시터홀의 높이가 20000Å 이상이 되어야 한다.Considering the dielectric constant of Ta 2 O 5 film, which is the most commonly used dielectric thin film in the next-generation semiconductor manufacturing process that requires ultra-fine processing technology with 0.1 micrometer line width, it is currently used to secure the required storage capacity. It should be at least 20000Å in height.
따라서 캐패시터홀의 식각을 진행될 수록 홀내의 이온의 직진성이 떨어지므로 캐패시터홀의 하단부에는 필연적으로 경사진면이 나타내게 된다. 캐패시터홀의 하단부가 경사진 모양대로 후속공정을 진행하게 되면 도1c에 도시된 바와 같이 하부전극이 형성된다. 이렇게 하부전극이 형성되면, 저장전극의 용량도 줄어들며 하부전극의 하단 면적이 작기 때문에 쓰러질 위험도 있어, 반도체 메모리 소자의 공정신뢰성이 저하된다.Therefore, as the capacitor hole is etched, the linearity of ions in the hole decreases, so that an inclined surface is inevitably shown at the lower end of the capacitor hole. When the lower end of the capacitor hole is inclined, the lower electrode is formed as shown in FIG. 1C. When the lower electrode is formed, the capacity of the storage electrode is reduced and there is a risk of falling because the bottom area of the lower electrode is small, thereby reducing process reliability of the semiconductor memory device.
본 발명은 안정적이고 고집적에 보다 유리한 실린더형의 캐패시터 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for producing a cylindrical capacitor which is more stable and more advantageous for integration.
도1a 내지 도1c는 종래기술에 의한 실린더형 캐패시터 제조방법을 나타내는 공정단면도.1A to 1C are cross-sectional views showing a method of manufacturing a cylindrical capacitor according to the prior art.
도2a 내지 도2e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 캐패시터 제조방법을 나타내는 공정단면도.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor capacitor according to a preferred embodiment of the present invention.
도3a 내지 도3c는 본 발명에 의해 공정조건에 따른 절연막의 식각선택비에 대한 실험 데이터를 나타내는 도표.3A to 3C are diagrams showing experimental data on an etching selectivity of an insulating film according to process conditions according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
20 : 기판20: substrate
21 : 활성영역21: active area
22: 층간절연막22: interlayer insulating film
23: 콘택플러그23: Contact Plug
24 : 캐패시터 형성용 희생막24: sacrificial film for capacitor formation
25 : 하드마스크용 폴리실리콘막25: polysilicon film for hard mask
26 : 감광막 패턴26: photosensitive film pattern
27 : 캐패시터 홀27: capacitor hole
28 : 하부전극28: lower electrode
상기의 목적을 달성하기 위한 본발명은 기판상에 소스파워 및 소스 가스를 점차적으로 줄이면서 캐패시터가 형성될 높이만큼 캐패시터 형성용 희생막을 형성하는 단계; 캐패시터가 형성될 영역의 상기 캐패시터 형성용 희생막을 건식식각공정을 이용하여 선택적으로 제거하여 캐패시터 홀을 형성하는 단계; 상기 캐패시터홀 하단부가 수직의 프로파일을 갖도록 상기 캐패시터 홀 내부를 습식으로 클리닝하는 단계; 상기 캐패시터 홀의 내부에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 캐패시터 형성용 희생막을 제거하는 단계; 및 상기 하부전극 상에 유전체 박막 및 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 캐패시터 제조방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a sacrificial film for forming a capacitor to a height to form a capacitor while gradually reducing the source power and source gas on the substrate; Selectively removing the capacitor forming sacrificial film in the region where the capacitor is to be formed by using a dry etching process to form a capacitor hole; Wet cleaning the inside of the capacitor hole such that the lower end of the capacitor hole has a vertical profile; Forming a lower electrode in the capacitor hole; Removing the sacrificial layer for forming the capacitor; And forming a dielectric thin film and an upper electrode on the lower electrode.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도2a 내지 도2e는 본 발명에 의한 바람직한 실시예에 따른 실린더형 캐패시터 제조방법을 나타내는 도면이다.2a to 2e is a view showing a cylindrical capacitor manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저 도2a에 도시된 바와 같이, 활성영역(21)이 형성된 반도체기판(20)상에 층간절연막(22)을 형성한 후, 층간절연막(22)을 관통하여 반도체기판(20)의 활성영역(21)과 연결되는 콘택홀을 형성한다. 콘택홀을 도전설 물질로 매립하여 콘택플러그(23)를 형성한다. 여기서 층간절연막(22)은 SiO2막을 2000Å 내지 10000Å 증착한 다음 사진식각공정 및 비 등방성 식각법을 사용하여 콘택홀을 형성하고, 콘택홀을도전성물질로 매립하여 콘택플러그(23)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, the interlayer insulating film 22 is formed on the semiconductor substrate 20 on which the active region 21 is formed, and then penetrates the interlayer insulating film 22 to form the active region of the semiconductor substrate 20 ( A contact hole connected to 21 is formed. A contact plug 23 is formed by filling a contact hole with a conductive snow material. The interlayer insulating layer 22 is formed by depositing a SiO 2 film at 2000 kPa to 10000 kPa, forming a contact hole using a photolithography process and an anisotropic etching method, and filling the contact hole with a conductive material to form a contact plug 23.
이어서 캐패시터가 형성될 높이만큼 캐패시터 형성용 희생막(24)을 SiH4를 소스가스로 사용하여 형성한다. 후속공정에서 캐패시터 형성용 희생막(24)은 캐패시터 하부전극의 거푸집으로 사용된다.Subsequently, the capacitor formation sacrificial film 24 is formed using the SiH 4 as the source gas as high as the capacitor is formed. In the subsequent process, the capacitor forming sacrificial film 24 is used as a formwork for the capacitor lower electrode.
이 때 하부전극의 커푸집으로 사용될 캐패시터 형성용 희생막(24)는 PSG(Phospho-Silicate Glass)막, BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)막 또는 BSG(Boro-Silicate Glass)막, PETEOS막(Plasma enhanced Tetraethylorthosilicate)을 사용하여 Si 소스와 O2소스의 플로우양 또는 비율을 조절하거나 증착시의 파워 또는 온도를 조절하여 높이에 따른 식각비가 다르게 형성한다. 즉, 캐패시터 형성용 희생막(24)의 하단부는 식각비가 빠른 산화막을 증착하고, 상단부에는 식각비가 느리게 형성하는 것이다.At this time, the capacitor forming sacrificial film 24 to be used as the electrode of the lower electrode is a PSG (Phospho-Silicate Glass) film, BPSG (Boro-Phospho-Silicate Glass) film, BSG (Boro-Silicate Glass) film, PETEOS film ( Plasma enhanced Tetraethylorthosilicate) is used to adjust the flow rate or ratio of the Si source and the O 2 source, or to adjust the power or temperature during deposition to form different etching ratios depending on the height. That is, the lower portion of the capacitor-forming sacrificial layer 24 is formed by depositing an oxide film having a high etching rate, and the upper portion is formed with a slow etching rate.
플라즈마 장비를 사용하여 캐패시터 형성용 희생막을 형설하는 경우네는 소스파워와 바이어스 파워를 조절하는 등 여러가지 방법으로 증착되는 캐패시터 형성용 희생막의 높이에 따른 식각비를 변경시킬 수 있다.In the case of forming the capacitor formation sacrificial film using plasma equipment, the etching rate may be changed according to the height of the capacitor formation sacrificial film deposited by various methods such as controlling source power and bias power.
도3a 내지 도3b에는 본 발명에 의한 소스파워,증착가스,온도의 변화에 따른 캐패시터 형성용 희생막의 습식식각선택비에 대한 실험 데이터가 도시되어 있다.3A to 3B show experimental data on the wet etching selectivity of the sacrificial layer for forming a capacitor according to the change of the source power, the deposition gas, and the temperature according to the present invention.
도3a는 캐패시터 형성용 희생막으로 사용되는 실리콘산화막 증착시 소스파워의 변화에 대한 실리콘산화막의 식각선택비의 변화를 나타내는 도표다. 열실리콘산화막(thrmal oxide)의 식각선택비를 1로 했을 때, 파워가 각각 300W, 500W, 700W일때의 식각선택비가 각각 2.8, 3, 5로 증가함을 알 수 있다.FIG. 3A is a diagram showing a change in etching selectivity of a silicon oxide film with respect to a change in source power when the silicon oxide film is used as a capacitor forming sacrificial film. When the etching selectivity of the thermal silicon oxide (thrmal oxide) is 1, it can be seen that the etching selectivity when the power is 300W, 500W, 700W respectively increases to 2.8, 3, and 5.
도3b는 실리콘산화막 증착시 소스가스의 플로우(flow)양에 따른 실리콘산화막의 식각선택비의 변화를 나타내는 도표다. 열실리콘산화막(thrmal oxide)의 식각선택비를 1로 했을 때, 소스가스의 플로우 양을 각각 50sccm, 75sccm, 100sccm, 150sccm일 때의 식각선택비가 각각 약 3, 약 3.5, 약4.8, 약 6 으로 증가함을 알 수 있다.FIG. 3B is a graph showing the change in etching selectivity of the silicon oxide film according to the flow amount of the source gas during deposition of the silicon oxide film. When the etch selectivity of the thermal silicon oxide is 1, the etch selectivity of the source gas flow at 50 sccm, 75 sccm, 100 sccm, and 150 sccm is about 3, about 3.5, about 4.8, and about 6, respectively. It can be seen that the increase.
도3c는 실리콘산화막 증착시 증착온도에 따른 실리콘산화막의 식각선택비의 변화를 나타내는 도표다. 각각 증착온도를 400, 550℃했을 때, 소스가스가 60sccm,75sccm,100sccm일 때 식각선택비가 도시되어 있다.FIG. 3C is a graph showing a change in etching selectivity of a silicon oxide film according to deposition temperature during deposition of the silicon oxide film. Etch selectivity is shown when the source gas is 60sccm, 75sccm, 100sccm when the deposition temperature is 400 and 550 ° C, respectively.
따라서, 캐패시터 형성용 희생막 하단과 상단을 증착할 때에 온도, 소스 플로우양 또는 파워등을 조절하면 높이별로 식각선택비가 다른 절연막을 증착할 수 있다.Therefore, when the bottom and top of the sacrificial film for capacitor formation are deposited, an insulating film having a different etching selectivity for each height may be deposited by adjusting temperature, source flow amount, or power.
또한, PETEOS막을 사용하는 경우 증착공정에서 온도를 조절하는 것이 용이하지 못하므로 소스가스의 비율 또는 가스의 플로우 양을 조절하거나 파워를 조절하여 캐패시터 형성용 희생막의 높이에 따른 식각비를조절한다.In addition, in the case of using the PETEOS film, it is not easy to control the temperature in the deposition process, thereby controlling the etch rate according to the height of the capacitor-forming sacrificial film by adjusting the ratio of source gas or flow amount of gas or power.
이어서 하드마스크용 폴리실리콘막(25)을 형성하고 캐패시터 형성용 희생막(24)를 선택적으로 제거하기 위한 감광막패턴(26)을 형성한다.Subsequently, a polysilicon film 25 for hard mask is formed and a photosensitive film pattern 26 for selectively removing the capacitor forming sacrificial film 24 is formed.
이어서 도2b에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(26)을 이용하여 하드마스크용 폴리실리콘막(25)을 패터닝하고, 감광막패턴(26)을 제거한다. 이어서 패터닝된 하드마스용 폴리실리콘막(25)를 식각베리어로 하지층인 캐패시터 형성용 희생막(24)을 콘택플러그(23)가 노출되도록 건식식각공정으로 제거하여 캐패시터 홀(25)을 형성한다. 이 때 전술한 바와 같이 캐패시터홀이 좁고 높이가 높은 형태이기 때문에 건식식각공정의 특성상 캐패시터하부가 상부보다 좁은 형태를 유지한다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, the polysilicon film 25 for hard mask is patterned using the photosensitive film pattern 26, and the photosensitive film pattern 26 is removed. Subsequently, the patterned hard silicon polysilicon layer 25 is used as an etch barrier to remove the capacitor forming sacrificial layer 24, which is an underlying layer, by a dry etching process so that the contact plug 23 is exposed to form a capacitor hole 25. . At this time, as described above, since the capacitor hole is narrow and has a high height, the lower part of the capacitor maintains a narrower shape than the upper part due to the characteristics of the dry etching process.
이어서 도2c에 도시된 바와 같이, 캐패시터홀 내부를 묽은 불산계 용액(HF,BOE)-예컨대 100:1이하로-을 이용하여 습식 클리닝(Cleaning)을 실시한다. 이 때 캐패시터 형성용 희생막(24)의 도핑농도차이 때문에 캐패시터홀의 상단부분은 거의 식각이 되지 않고, 하단부분이 도핑농도에 따라 식각되어 캐패시터홀 하단부분의 프로파일이 수직하게 형성된다.Then, as shown in FIG. 2C, the inside of the capacitor hole is subjected to wet cleaning using dilute hydrofluoric acid based solution (HF, BOE), such as 100: 1 or less. At this time, the upper portion of the capacitor hole is hardly etched due to the doping concentration difference of the capacitor forming sacrificial layer 24, and the lower portion is etched according to the doping concentration, so that the profile of the lower portion of the capacitor hole is vertically formed.
이어서 도3d에 도시된 바와 같이 하드마스크용 폴리실리콘막(25)를 제거하고, 하부전극을 캐패시터홀 내부에 형성한다. 캐패시터홀(26) 내부에 루테늄(Ru)등의 금속으로 하부전극(27)을 100Å 내지 500Å 두께로 형성한다. 여기서 하부전극(27)은 루테늄등의 금속막을 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)법으로 증착하고 화학적기계적 연마법으로 이웃한 캐패시터의 하부전극과 분리한다. 또한 여기서 하부전극으로 Pt, Ir, W등의 금속막을 사용할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, the polysilicon film 25 for hard mask is removed and a lower electrode is formed in the capacitor hole. The lower electrode 27 is formed in the capacitor hole 26 with a metal such as ruthenium (Ru) to a thickness of 100 kV to 500 kV. The lower electrode 27 deposits a metal film such as ruthenium by MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) and separates it from the lower electrode of the adjacent capacitor by chemical mechanical polishing. In addition, a metal film such as Pt, Ir, and W may be used as the lower electrode.
이어서 도2e에 도시된 바와 같이 캐패시터 형성용 희생막(24)를 불산계용액을 이용한 습식식각공정으로 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 2E, the sacrificial layer 24 for forming the capacitor is removed by a wet etching process using a hydrofluoric acid-based solution.
이어서 실린더형의 하부전극(27)의 표면에 유전체박막과 상부전극을 형성한다. 여기서 유전체 박막은 Ta2O5, TiO2, Al2O3, BST 또는 STO등을 사용할 수 있으며, 상부전극도 Ru,Pt,Ir,TiN,W등의 금속막을 사용할 있다.Subsequently, a dielectric thin film and an upper electrode are formed on the surface of the cylindrical lower electrode 27. Here, the dielectric thin film may use Ta 2 O 5 , TiO 2 , Al 2 O 3 , BST, or STO, and a metal film such as Ru, Pt, Ir, TiN, or W may be used as the upper electrode.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
본 발명에 따라 캐패시터를 형성하면 하부전극의 형성 신뢰성을 높임으로 초고집적 소자의 미세패턴을 현재의 공정으로 적용할 수 있어 반도체 소자 제조공정의 신뢰성 향상과 비용을 절감할 수 있다.When the capacitor is formed according to the present invention, the micropattern of the ultra-high integrated device can be applied to the current process by increasing the reliability of forming the lower electrode, thereby improving the reliability and cost of the semiconductor device manufacturing process.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020020039015A KR20040003980A (en) | 2002-07-05 | 2002-07-05 | Method for fabricating capacitor in semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020020039015A KR20040003980A (en) | 2002-07-05 | 2002-07-05 | Method for fabricating capacitor in semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20040003980A true KR20040003980A (en) | 2004-01-13 |
Family
ID=37314937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020020039015A KR20040003980A (en) | 2002-07-05 | 2002-07-05 | Method for fabricating capacitor in semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20040003980A (en) |
-
2002
- 2002-07-05 KR KR1020020039015A patent/KR20040003980A/en not_active Application Discontinuation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100865709B1 (en) | Method for fabricating capacitor with cylinder storage node | |
US20030054634A1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
US20050037562A1 (en) | Semiconductor capacitor structure and method for manufacturing the same | |
KR100753122B1 (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
JPH0870100A (en) | Ferroelectric substance capacitor preparation | |
KR100431744B1 (en) | Method of fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR20090043325A (en) | Method for forming capacitor of semiconductor device | |
KR0151058B1 (en) | Ferroelectric capacitor and its fabrication method | |
KR20040003980A (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR20040001960A (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR100476380B1 (en) | Method for fabricating cylindrical capacitor in semiconductor device | |
KR100968411B1 (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR100863521B1 (en) | Method for fabricating capacitor with cylinder storage node | |
KR100816686B1 (en) | Method for fabricating cylinder capacitor in semiconductor memory device | |
KR100801306B1 (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR100761352B1 (en) | Method of fabricating capacitor | |
KR0168339B1 (en) | Capacitor fabrication method | |
KR100479606B1 (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR20040001928A (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR20030054028A (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
KR20010057385A (en) | Capacitor and method for manufacturing the same | |
KR100772530B1 (en) | Method for forming concave capacitor in semiconductor device | |
KR20030042874A (en) | Method of forming memory device | |
KR100881751B1 (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR20040059984A (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |