KR20040051179A - Method for forming capacitor of semiconductor device - Google Patents

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KR20040051179A
KR20040051179A KR1020020079055A KR20020079055A KR20040051179A KR 20040051179 A KR20040051179 A KR 20040051179A KR 1020020079055 A KR1020020079055 A KR 1020020079055A KR 20020079055 A KR20020079055 A KR 20020079055A KR 20040051179 A KR20040051179 A KR 20040051179A
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정용철
김성욱
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주식회사 하이닉스반도체
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    • H10B12/01Manufacture or treatment
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device is provided to conserve the thickness of a dielectric layer for the capacitor and increase the capacitance of the capacitor by using a nitride layer as the dielectric layer. CONSTITUTION: A trench is formed in a semiconductor substrate(200). A nitride layer(203') is deposited on the resultant structure as a dielectric layer for a capacitor. The nitride layer is selectively patterned. The first gate oxide layer(205) is formed on the resultant structure. The first gate oxide layer is selectively patterned. The second gate oxide layer(207) is formed on the resultant structure. A doped polysilicon layer for a gate electrode is deposited on the second gate oxide layer. The first, the second gate and a capacitor are formed by selectively patterning the doped polysilicon layer and the second gate oxide layer.

Description

반도체 장치의 캐패시터 제조 방법{METHOD FOR FORMING CAPACITOR OF SEMICONDUCTOR DEVICE}METHODS FOR FORMING CAPACITOR OF SEMICONDUCTOR DEVICE

본 발명은 트랜치형 캐패시터의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는캐패시터의 유전체막을 산화막보다 유전율이 높고, 누설 전류 및 파괴 전압 특성이 우수한 ONO막을 이용하여 형성함으로써 셀 면적을 감소시킬 수 있도록 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a trench type capacitor, and more particularly, to form a dielectric film of a capacitor using an ONO film having a higher dielectric constant than an oxide film and excellent leakage current and breakdown voltage characteristics, thereby reducing cell area. It relates to a method of manufacturing a capacitor of a device.

현재, 반도체 메모리 장치로서는 정보의 입력과 출력이 자유로우면서도 고용량을 갖는 DRAM 장치가 범용적으로 이용되고 있다. DRAM 장치는 일반적으로 전하의 형태로 정보 데이타를 저장하는 메모리 셀 영역과 데이터의 입출력을 위한 주변 회로 영역으로 구성된다. DRAM 장치의 단위 셀은 하나의 트랜지스터(transistor)와 하나의 축적 캐패시터(storage capacitor)를 구비하는 것이 일반적이다.At present, as a semiconductor memory device, a DRAM device having a high capacity while freely inputting and outputting information is widely used. DRAM devices generally comprise a memory cell region for storing information data in the form of charge and a peripheral circuit region for inputting and outputting data. The unit cell of a DRAM device typically includes one transistor and one storage capacitor.

이러한 캐패시터는 집적도의 증가가 요구되는 반도체 장치에 부응하기 위해 그 크기가 더욱 감소되어야 하며, 반도체 장치의 특성 향상을 위해 높은 축적 용량을 갖도록 제조되어야 하므로, 이를 만족시키기 위한 상기 캐패시터의 제조 공정 기술이 발전되고 있다.Such capacitors should be further reduced in size in order to meet the semiconductor devices requiring increased density, and should be manufactured with high storage capacity to improve the characteristics of the semiconductor devices. It is developing.

상기 캐패시터는 스택구조와 트랜치 구조가 범용화되어 있다. 이 경우에 캐패시터의 용량은 그것의 표면적, 유전체막의 유전율에 비례하고, 유전체막의 두께에 반비례한다.The capacitor has a general stack structure and a trench structure. In this case, the capacitance of the capacitor is proportional to its surface area, the dielectric constant of the dielectric film, and inversely proportional to the thickness of the dielectric film.

또한, 메모리 소자가 고집적화됨에 따라 2차원적으로 캐패시터가 차지하는 면적은 감소하는 반면 셀당 필요로 하는 축전용량은 거의 변하지 않고 있다.In addition, as the memory devices are highly integrated, the area occupied by the capacitor is reduced in two dimensions, while the capacitance required per cell is hardly changed.

따라서, 스택구조에 있어 동일 커패시턴스(capacitance)를 확보하기 위해 스토리지 노드(storage node) 패턴 형성후, 스토리지 노드 하부의 산화막을 습식식각에 의해 일부 제거하여 스토리지 노드의 하부를 전극으로 사용하는 언더컷(undercut) 등의 방법을 사용하기도 한다.Therefore, after forming a storage node pattern in order to secure the same capacitance in the stack structure, an undercut using the lower portion of the storage node as an electrode by removing a portion of an oxide layer under the storage node by wet etching after forming the storage node pattern. ) May be used.

또 다른 캐패시터 제조 방법으로 메모리 셀의 면적 효율성을 보다 극대화시키기 위하여 트랜치 기법을 사용하기도 한다.Another capacitor fabrication method is to use trench techniques to maximize the area efficiency of memory cells.

도1a 내지 도1f는 종래 기술에 의한 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법을 나타낸 공정도이다.1A to 1F are process drawings showing a capacitor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art.

우선, 도1a를 참조하면 통상의 트랜치 공정을 통해 소자간 절연을 위한 소자 분리막(101)을 형성한 후 사진 식각 공정 및 임플란트 공정을 진행하여 반도체 기판(100) 내부에 웰(미도시함)을 형성한다. 그리고, 캐패시터가 형성될 영역에 트랜치를 형성하기 위하여 제 1 포토레지스트 패턴(102)을 형성한 다음 이를 마스크로 건식각 공정을 진행하여 트랜치를 형성한다.First, referring to FIG. 1A, after forming a device isolation layer 101 for inter-device insulation through a conventional trench process, a well (not shown) is formed inside the semiconductor substrate 100 by performing a photolithography process and an implant process. Form. The first photoresist pattern 102 is formed to form a trench in the region where the capacitor is to be formed, and then a dry etching process is performed using the mask to form the trench.

상기 트랜치를 형성한 결과물의 제 1 포토레지스트 패턴(102)을 제거한 후 제 1 게이트를 형성하기 위하여 산화공정을 통해 제 1 산화막(103)을 40Å의 두께를 타겟으로 형성한다. 이어서, 상기 제 1 게이트 산화막(103)을 패터닝 하기 위한 제 2 포토레지스트 패턴(104)을 형성한다.After removing the first photoresist pattern 102 of the resultant trench, the first oxide layer 103 is formed to a thickness of 40 占 퐉 through an oxidation process to form a first gate. Subsequently, a second photoresist pattern 104 for patterning the first gate oxide layer 103 is formed.

그리고 나서 도1c를 도시된 바와 같이, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(104)를 이용한 습식각을 통해 제 1 게이트가 형성될 영역에만 제 1 산화막(103')을 남기고 나머지는 모두 제거한다.Then, as shown in FIG. 1C, the first oxide layer 103 ′ is left only in the region where the first gate is to be formed through wet etching using the second photoresist pattern 104, and all other portions are removed.

이어서, 도1d에 도시된 바와 같이, 제 2 게이트를 형성하기 위하여 제 2 산화막(105)을 40Å의 두께를 타겟으로 형성한다. 이때, 제 1 게이트 산화막(103')상부에는 약 24Å 두께의 산화막이 형성되고 제 2 게이트 산화막(105)은 44Å 정도의 산화막이 성장된다. 따라서, 제 1 게 이트 산화막은 64Å의 두께가, 제 2 게이트 산화막 및 캐패시터의 유전체막으로는 44Å의 두께의 산화막이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 1D, the second oxide film 105 is formed with a target of 40 占 퐉 in thickness to form the second gate. At this time, an oxide film having a thickness of about 24 kV is formed on the first gate oxide film 103 ', and an oxide film of about 44 kV is grown in the second gate oxide film 105. Therefore, the first gate oxide film has a thickness of 64 kV and the oxide film having a thickness of 44 kW is formed as the dielectric film of the second gate oxide film and the capacitor.

이어서, 플로팅 게이트용 도프트 폴리실리콘막(106)을 증착하고 게이트 및 캐패시터를 패터닝 하기 위한 제 3 포토레지스트 패턴(107)을 형성한다.Subsequently, a doped polysilicon film 106 for the floating gate is deposited and a third photoresist pattern 107 for patterning the gate and the capacitor is formed.

상기 제 3 포토레지스트 패턴(107)을 이용하여 도1e를 참조하면, 건식각 공정을 진행하여 제 1 게이트(G1)와 제 2 게이트(G2) 및 트랜치형 캐패시터(TC)를 패터닝한다.Referring to FIG. 1E using the third photoresist pattern 107, a dry etching process is performed to pattern the first gate G1, the second gate G2, and the trench capacitor TC.

이때, 캐패시터의 용량을 증가시키기 위해서는 유전체막의 두께를 감소시켜야하는데, 제 2 게이트 산화막(105) 형성시 캐패시터 유전체막이 동시에 형성되므로, 유전체막의 두께를 감소시키기 위해선 게이트 산화막의 두께를 감소시킬 수 밖에 없는 문제점이 있다.In this case, in order to increase the capacitance of the capacitor, the thickness of the dielectric film should be reduced. Since the capacitor dielectric film is formed at the same time when the second gate oxide film 105 is formed, the thickness of the gate oxide film can only be reduced in order to reduce the thickness of the dielectric film. There is a problem.

한편, 상기 게이트 및 캐패시터가 형성된 결과물 상에 도1f에 도시된 바와 같이 층간절연막(109)으로 IPO(Inter-poly-oxide)를 증착하여 절연시킨 후 평탄화 공정을 진행하고, 사진 및 건식각 공정을 통해 메탈 콘택을 형성한 다음 비트라인(109) 및 금속 배선 공정(110)을 진행하여 MPDL 셀을 제조한다.Meanwhile, as shown in FIG. 1F, an inter-poly-oxide (IPO) is deposited and insulated from the interlayer insulating film 109 on the resultant gate and capacitor formed thereon, followed by a planarization process, and a photo and dry etching process. After forming the metal contact through the bit line 109 and the metal wiring process 110 to manufacture an MPDL cell.

그런데, 이러한 종래 기술에 의한 캐패시터의 제조 방법은 셀 면적의 대부분을 차지하는 MOS 캐패시터의 용량을 늘리기 위하여 유전체막의 두께를 감소시켜야 한다. 그러나, 유전체막이 제 2 게이트 산화막 형성시 동시에 형성되므로, 유전체막의 두께를 감소시킬 경우 제 2 산화막의 두께도 감소되어 TDDB(Time DependentDielectric Breakdown) 특성이 나빠지고 공정수가 늘어나는 단점이 있다.However, such a conventional method of manufacturing a capacitor must reduce the thickness of the dielectric film in order to increase the capacity of the MOS capacitor which occupies most of the cell area. However, since the dielectric film is formed at the time of forming the second gate oxide film, when the thickness of the dielectric film is reduced, the thickness of the second oxide film is also reduced, resulting in deterioration of TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown) characteristics and an increase in the number of processes.

즉, 얇은 두께로 형성되는 제 2 게이트 산화막의 두께를 감소시킬 경우 해당 트랜지스터의 특성이 동시에 변화되므로 소자의 특성에 변화가 발생하는 문제점이 있었다.That is, when the thickness of the second gate oxide film formed to be thin is reduced, the characteristics of the transistor are simultaneously changed, which causes a problem in that the characteristics of the device are changed.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 캐패시터의 유전체막을 산화막보다 유전율이 높은 질화막을 이용한 ONO 구조로 형성하여, 유전체막의 두께를 감소시키지 않고도 동일 면적에서 더 높은 정전 용량을 확보함으로써, 셀 면적을 감소시킬 수 있도록 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above problems, the present invention forms a dielectric film of a capacitor in an ONO structure using a nitride film having a higher dielectric constant than that of an oxide film, thereby securing a higher capacitance at the same area without reducing the thickness of the dielectric film. It is to provide a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device that can be reduced.

도1a 내지 도1f는 종래 기술에 의한 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법을 나타낸 공정도이다.1A to 1F are process drawings showing a capacitor manufacturing method of a semiconductor device according to the prior art.

도2a 내지 도2h는 본 발명에 의한 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법을 나타낸 공정도이다.2A to 2H are process drawings showing a capacitor manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-

200 : 반도체 기판 201 : 소자 분리막200 semiconductor substrate 201 device isolation film

203': 캐패시터 유전체막 205 : 제 1 게이트 산화막203 ': capacitor dielectric film 205: first gate oxide film

207 : 제 2 게이트 산화막 208 : 도프트 폴리실리콘막207: second gate oxide film 208: doped polysilicon film

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 소정의 하부 구조 및 자연 산화막이 형성된 기판에 트랜치 캐패시터를 형성하기 위한 트랜치 형성 공정을 진행한 후 임플란트 공정을 진행하는 단계와, 상기 트렌치 내부에 자연 산화막이 형성되도록 한 후 캐패시터 유전체막으로 질화막을 증착하고 패터닝하는 단계와, 상기 결과물 상에 제 1 게이트 산화막을 형성한 후 제 1 게이트가 형성될 영역에만 산화막이 남도록 패터닝하는 단계와, 상기 제 1 게이트 산화막이 패터닝된 결과물에 제 2 게이트 산화막을 형성하여 질화막 상부에 옥시나이트라이드막이 형성되도록 하는단계와, 상기 제 2 게이트 산화막 상부에 게이트 전극 물질을 증착 한 후 제 1 및 제 2 게이트와 캐패시터를 패터닝하여 ONO 구조의 캐패시터 유전체막이 형성되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법에 관한 것이다.The present invention for achieving the above object is a process of forming a trench for forming a trench capacitor on a substrate having a predetermined substructure and a natural oxide film, and then performing an implant process, and the natural oxide film inside the trench Depositing and patterning a nitride film with a capacitor dielectric film after the formation thereof, forming a first gate oxide film on the resultant, patterning the oxide film to remain only in a region where the first gate is to be formed, and forming the first gate oxide film Forming a second gate oxide film on the patterned resultant to form an oxynitride film on the nitride film, depositing a gate electrode material on the second gate oxide film, and then patterning the first and second gates and capacitors Causing a capacitor dielectric film of an ONO structure to be formed It relates to a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device.

이와 같이 본원 발명에 따르면, 캐패시터 유전체막으로 산화막보다 유전율이 높은 질화막을 이용하여 ONO 구조로 형성함으로써 기존의 캐패시터와 비교하여 유전체막의 두께를 감소시키지 않고도 동일 면적에서 더 높은 정전 용량을 확보할 수 있으므로 셀 면적을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, since the capacitor dielectric film is formed in an ONO structure using a nitride film having a higher dielectric constant than the oxide film, a higher capacitance can be secured in the same area without reducing the thickness of the dielectric film as compared with the conventional capacitor. The cell area can be reduced.

상기 트랜치에 진행하는 임플란트 공정은 캐패시터의 문턱 전압을 조절하기 위하여 실시하는 것으로, 트랜치의 바닥과 측면에 균일하게 도펀트가 주입되도록 하기 위해 보론 이온을 이용하여 30°의 틸트를 주어 진행하는 것이 바람직하다.The implant process in the trench is performed to adjust the threshold voltage of the capacitor, and it is preferable to proceed with a tilt of 30 ° using boron ions so that dopants are uniformly injected into the bottom and side of the trench. .

상기 제 1 게이트 산화막 패터닝 후 세정 공정을 더 진행하는데, 세정 공정은 실리콘 표면을 균일하게 하기 위하여 암모니아 계열의 세정 용액으로 세정하는 것이 바람직하다.After the first gate oxide layer patterning, a cleaning process is further performed. In the cleaning process, the cleaning process is preferably performed with an ammonia-based cleaning solution to make the silicon surface uniform.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only and the same parts as in the conventional configuration using the same reference numerals and names.

도2a 내지 도2g는 본 발명에 의한 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법을 나타낸 공정도이다.2A to 2G are process drawings showing a capacitor manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention.

도2a를 참조하면, 소자간 분리를 위하여 통상의 트랜치 공정을 통하여 소자 분리막(201)을 형성한 후 반도체 기판(200)에 사진/식각 공정 및 임플란트 공정을 진행하여 웰(미도시함)을 형성한다. 그리고, 캐패시터가 형성될 영역에 트랜치를 형성하기 위하여 제 1 포토레지스트 패턴(202) 형성한다.Referring to FIG. 2A, a device isolation layer 201 is formed through a conventional trench process to separate devices, and then a well (not shown) is formed by performing a photo / etch process and an implant process on the semiconductor substrate 200. do. The first photoresist pattern 202 is formed to form trenches in the region where the capacitor is to be formed.

그리고 나서, 도2b에 도시된 바와 같이 상기 제 1 포토레지스트 패턴(202)을 이용한 건식각을 통해 캐패시터 영역에 트랜치를 형성한 후, 캐패시터의 문턱 전압을 조절하기 위하여 임플란트 공정을 진행하고 제 1 포토레지스트 패턴(202)을 제거한다.Then, as shown in FIG. 2B, after forming the trench in the capacitor region through dry etching using the first photoresist pattern 202, an implant process is performed to adjust the threshold voltage of the capacitor and the first photo is formed. The resist pattern 202 is removed.

이때, 캐패시터의 문턱 전압을 조절하기 위한 임플란트 공정은 보론 이온을 이용하여 30°정도로 경사를 주어 진행하는 것이 바람직한데, 이는 트랜치 캐패시터의 바닥과 측면에 균일하게 도펀트가 주입되도록 하기 위함이다.At this time, the implant process for adjusting the threshold voltage of the capacitor is preferably inclined by about 30 ° using boron ions, which is to ensure that the dopant is uniformly injected into the bottom and side of the trench capacitor.

상기의 제 1 포토레지스트 패턴(202)이 제거된 결과물 상에 캐패시터 유전체막으로 질화막(203)을 36~44Å의 두께로 증착한다. 이때, 이미 반도체 기판(200)의 표면에는 이미 자연 산화막이 2~3Å의 두께로 형성되어 있어서, 후속에서 증착되는 질화막과 그 상부에 형성되는 산화막의 ONO 구조의 유전체막으로 이용되므로, 자연 산화막은 제거하지 않는다.A nitride film 203 is deposited to a thickness of 36 to 44 으로 with a capacitor dielectric film on the resultant product from which the first photoresist pattern 202 is removed. At this time, since the natural oxide film is already formed on the surface of the semiconductor substrate 200 to a thickness of 2 to 3 Å, it is used as the dielectric film of the ONO structure of the nitride film to be subsequently deposited and the oxide film formed thereon. Do not remove.

상기 캐패시터에 자연 산화막과 질화막 구조의 옥시 나이트 라이드막이 형성된 결과물을 도2c에 도시된 바와 같이, 사진 식각 공정을 통해 캐패시터가 형성될 영역의 질화막(203')만 남기고 그 이외 영역의 질화막(203)을 제거한다.As shown in FIG. 2C, the result of the formation of the natural oxide film and the oxynitride film having the nitride film structure formed on the capacitor, leaving only the nitride film 203 ′ in the region where the capacitor is to be formed through the photolithography process, and the nitride film 203 in the other region. Remove it.

그리고 나서 도2d를 참조하면, 제 1 게이트 산화막(205)을 40Å의 두께를 타겟으로 형성한 후 제 1 게이트가 형성될 영역에만 제 1 게이트 산화막(205)을 남기기 위해 제 2 포토레지스트 패턴(206)을 형성한다.Then, referring to FIG. 2D, after forming the first gate oxide film 205 with a thickness of 40 μs as a target, the second photoresist pattern 206 to leave the first gate oxide film 205 only in the region where the first gate is to be formed. ).

상기의 제 2 포토레지스트 패턴(206)을 이용하여 도2e에 도시된 바와 같이 습식각 공정을 통해 제 1 게이트가 형성될 영역에만 제 1 게이트 산화막(205)을 남긴 후 그 이외 영역의 제 1 게이트 산화막(205)은 모두 제거한다.As shown in FIG. 2E, the first gate oxide layer 205 is left only in the region where the first gate is to be formed through the wet etching process using the second photoresist pattern 206, and the first gate in the other region. All of the oxide film 205 is removed.

이때, 캐패시터 유전체막(203')인 나이트라이드막 표면에 일정 두께의 산화막이 형성된다. 따라서, 상기 반도체 기판에 자연 산화에 의해 형성된 산화막과 캐패시터 유전체막인 질화막과 제 1 게이트 산화 공정시 질화막 상부에 형성된 산화막의 ONO 구조의 캐패시터 유전체막이 형성된다.At this time, an oxide film having a predetermined thickness is formed on the surface of the nitride film, which is the capacitor dielectric film 203 '. Accordingly, a capacitor dielectric film having an ONO structure of an oxide film formed by natural oxidation, a nitride film as a capacitor dielectric film, and an oxide film formed on the nitride film during the first gate oxidation process is formed on the semiconductor substrate.

이어서, 제 1 게이트 산화막(205) 부분의 반도체 기판 표면을 암모니아 계열의 세정 용액으로 세정하여 실리콘 표면을 균일하게 함으로써 GOI(Gate Oxide Integrity) 특성을 향상시킨다.Subsequently, the surface of the semiconductor substrate of the first gate oxide film 205 is cleaned with an ammonia-based cleaning solution to make the silicon surface uniform, thereby improving GOI (Gate Oxide Integrity) characteristics.

이때 상기 세정 공정은 UD 세정 용액을 이용하는데, U[NH4OH+H2O2+H2O]+D 세정용액을 이용하는 것이 바람직하다.At this time, the cleaning process uses a UD cleaning solution, it is preferable to use a U [NH 4 OH + H 2 O 2 + H 2 O] + D cleaning solution.

상기의 ONO 구조의 캐패시터 유전체막이 형성된 결과물 상에 도2f에 도시된 바와 같이, 제 2 게이트 산화막(207)을 40Å의 두께를 타겟으로 산화 공정을 진행하여 형성한다. 이때, 제 1 게이트 산화막(205) 상부에 제 2 게이트 산화막이 약 24Å의 두께로 형성되고 , 제 2 게이트 산화막은 이전 세정 공정에 의해 화학적인 산화막이 수Å의 두께로 형성되어 44Å의 두께로 형성되며, 캐패시터의질화막(203') 상부에는 옥시 나이트 라이드막이 형성된다.As shown in Fig. 2F, the second gate oxide film 207 is formed by subjecting the capacitor dielectric film having the ONO structure to a thickness of 40 kV by subjecting it to an oxidation process. At this time, the second gate oxide film is formed on the first gate oxide film 205 to a thickness of about 24 kW, and the second gate oxide film is formed to a thickness of 44 kW by a chemical oxide film formed by several previous thicknesses by a previous cleaning process. An oxynitride film is formed on the nitride film 203 'of the capacitor.

따라서, 제 1 게이트 산화막(205)은 64Å, 제 2 게이트 산화막(207)은 44Å의 두께로 형성되는데, 이는 제 2 게이트 산화막 형성 공정 이전에 세정 공정에 의해 화학적인 산화막이 수 Å 형성되기 때문이다.Therefore, the first gate oxide film 205 is formed at a thickness of 64 kV and the second gate oxide film 207 is formed at a thickness of 44 kV because the chemical oxide film is formed several times by the cleaning process before the second gate oxide film forming process. .

이때, 게이트 산화막은 H2+O2를 이용하여 800℃의 온도에서 습식산화 공정에 의해 형성한다.In this case, the gate oxide film is formed by a wet oxidation process at a temperature of 800 ° C. using H 2 + O 2 .

이어서, 게이트 전극을 형성하기 위하여 도프트 폴리실리콘(208)을 증착한 후 게이트와 캐패시터를 패터닝 하기 위한 제 3 포토레지스트 패턴(209)을 형성한다.Subsequently, the doped polysilicon 208 is deposited to form a gate electrode, and then a third photoresist pattern 209 for patterning the gate and the capacitor is formed.

그런 다음 도2g를 참조하면, 상기 제 3 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정을 통해 제 1 게이트(G1) 와 제 2 게이트(G2) 및 캐패시터(C)를 형성한 후 도2h에 도시된 바와 같이, 층간절연막(2109)으로 IPO(Inter-poly-oxide)를 증착하고 평탄화한 후 사진 및 건식각 공정을 통해 메탈 콘택을 형성한 다음 비트라인(211) 및 금속 배선 공정(212)을 진행하여 MPDL 셀을 제조한다.2G, after forming the first gate G1, the second gate G2, and the capacitor C through an etching process using the third photoresist pattern, as shown in FIG. 2H, After depositing and planarizing the inter-poly-oxide (IPO) with the interlayer insulating film 2109, a metal contact is formed through a photo and dry etching process, and then a bit line 211 and a metal wiring process 212 are performed to form an MPDL cell. To prepare.

이와 같이 본원 발명은 캐패시터 유전체막을 유전율이 3.9인 산화막 대신에 유전율이 7.2로 높은 질화막을 이용하여 ONO 구조로 유전체막을 형성함으로써, 캐패시터 유전체막의 두께를 감소시키지 않고도 동일 면적에서 70~80%의 정전 용량 증가를 이룰 수 있다.As described above, the present invention forms a dielectric film in an ONO structure by using a nitride film having a high dielectric constant of 7.2 instead of an oxide film having a dielectric constant of 3.9, thereby reducing capacitance of the capacitor dielectric film by 70 to 80% in the same area without reducing the thickness of the capacitor dielectric film. An increase can be achieved.

상기한 바와 같이 본 발명은 산화막보다 유전율이 높은 질화막을 이용하여 전기적인 특성이 우수한 ONO를 캐패시터 유전체막으로 형성하여 동일 면적에서 높은 정정 용량을 확보 할 수 있음으로써 칩의 셀 면적을 감소시켜 칩단 생산 원가를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, in the present invention, by using a nitride film having a higher dielectric constant than an oxide film, ONO having excellent electrical characteristics can be formed as a capacitor dielectric film, thereby ensuring high correction capacity in the same area, thereby reducing chip cell area to produce chip ends. This has the advantage of reducing costs.

또한, 단위 면적당 캐패시턴스를 증가시킴으로써 고용량의 캐패시턴스를 요구하는 제품이나 SoC 소자등에 적용이 가능하여 생산성을 극대화할 수 있는 이점이 있다.In addition, by increasing the capacitance per unit area can be applied to products or SoC devices that require a high capacitance of the capacitor has the advantage of maximizing productivity.

Claims (4)

소정의 하부 구조 및 자연 산화막이 형성된 기판에 트랜치 캐패시터를 형성하기 위한 트랜치 형성 공정을 진행한 후 임플란트 공정을 진행하는 단계와,Performing an implant process after performing a trench forming process for forming a trench capacitor on a substrate having a predetermined substructure and a natural oxide film; 상기 트렌치 내부에 자연 산화막이 형성되도록 한 후 캐패시터 유전체막으로 질화막을 증착하고 패터닝하는 단계와,Depositing and patterning a nitride film with a capacitor dielectric film after allowing a native oxide film to be formed in the trench; 상기 결과물 상에 제 1 게이트 산화막을 형성한 후 제 1 게이트가 형성될 영역에만 산화막이 남도록 사진 및 식각 공정을 진행하여 패터닝하는 단계와,Forming a first gate oxide film on the resultant and performing patterning by performing a photo-etching process so that the oxide film remains only in a region where the first gate is to be formed; 상기 제 1 게이트 산화막이 패터닝된 결과물에 제 2 게이트 산화막을 형성하여 질화막 상부에 옥시나이트라이드막이 형성되도록 하는 단계와,Forming a second gate oxide layer on the resultant of patterning the first gate oxide layer to form an oxynitride layer on the nitride layer; 상기 제 2 게이트 산화막 상부에 게이트 전극 물질을 증착 한 후 사진 및 식각 공정을 진행하여 제 1 및 제 2 게이트와 캐패시터를 패터닝하여 ONO 구조의 캐패시터 유전체막이 형성되도록 하는 단계를Depositing a gate electrode material on the second gate oxide layer and then performing a photo and etching process to pattern the first and second gates and the capacitor to form a capacitor dielectric layer having an ONO structure 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법.A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, comprising. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 공정은 트랜치의 바닥과 측면에 균일하게 도펀트가 주입되도록 하기 위해 보론 이온을 이용하여 30°의 틸트를 주어 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법.The method of claim 1, wherein the implant process is performed by giving a tilt of 30 ° using boron ions to uniformly inject dopants into the bottom and side surfaces of the trench. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 게이트 산화막 패터닝 후 세정 공정을 더 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법.The method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to claim 1, further comprising a cleaning process after said first gate oxide film patterning. 제 1항에 있어서, 상기 세정 공정은 실리콘 표면을 균일하게 하기 위하여 암모니아 계열의 세정 용액으로 세정하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 캐패시터 제조 방법.The method of claim 1, wherein the cleaning process is performed by cleaning with an ammonia-based cleaning solution to make the silicon surface uniform.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100741873B1 (en) * 2005-12-28 2007-07-23 동부일렉트로닉스 주식회사 Semiconductor Device Having ONO Capacitor Structure and Fabrication Method Thereof

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