KR20040059932A - Method for improving leaning when cylinder type DRAM capacitor is formed - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 DRAM 커패시터 제조방법에 관한 것으로, 특히 실린더 구조의 커패시터 형성시 발생하는 커패시터 리닝현상을 개선할 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a DRAM capacitor, and more particularly, to a technology capable of improving capacitor lining occurring when a capacitor having a cylindrical structure is formed.
통상적인 DRAM소자의 커패시터의 경우, 크게 실린터 타입과 콘케이브 타입으로 구분할 수 있다. 실린더 타입은 콘케이브 타입에 비해 동일한 셀 크기에서 커패시터 표면적을 크게 사용할 수 있어 유리하지만 리닝(leaning)이라는 관점에서는 콘케이브에 비해 안정성이 떨어진다. 특히 소자의 크기가 계속적으로 작아짐에 따라 커패시터의 크기도 작아지게 되어 셀당 소자가 요구하는 커패시터 용량인 25fF 이상을 만족시키기가 어렵게 되었다. 또한, 크기가 작아진 만큼 높이만 증가시켜 보상한다는 것은 스토리지노드 식각시 무리가 따른다. 이러한 이유로 구조적으로 넓은 면적을 사용할 수 있는 실린더 구조가 선호되는 추세이나, 기존 방법의 경우에는 리닝면에서 최약한 문제점을 가지고 있다.In the case of a capacitor of a conventional DRAM device, it can be classified into a cylinder type and a concave type. The cylinder type is advantageous because it can use a larger capacitor surface area at the same cell size than the concave type. However, the cylinder type is less stable than the concave in terms of leaching. In particular, as the size of the device continues to decrease, the size of the capacitor also decreases, making it difficult to satisfy more than 25 fF, which is a capacitor capacity required by a device per cell. In addition, compensating only by increasing the height as the size decreases is difficult when etching the storage node. For this reason, a cylinder structure that can use a large structural area is preferred, but the existing method has the weakest problem in terms of lining.
종래 기술에 의한 실린더 구조의 커패시터 형성과정을 도1a 내지 도1c에 간략하게 도시하였다.A capacitor forming process of a cylinder structure according to the prior art is briefly illustrated in FIGS. 1A to 1C.
도1a에 도시한 바와 같이 일반적인 공정을 진행하여 스토리지노드 콘택 플러그(1) 형성공정까지 마친 후, 질화막 식각저지층(2)을 형성하고, 이위에 커패시터 형성용 산화막(3)을 소정 두께로 형성한다. 이어서 커패시터 산화막(3) 및 질화막 식각저지층(2)을 식각하여 커패시터 스토리지노드 형성을 위한 소정의 패턴을 형성한다.As shown in FIG. 1A, after the general process is completed and the process of forming the storage node contact plug 1 is completed, the nitride etch stop layer 2 is formed, and the oxide film 3 for capacitor formation is formed to a predetermined thickness thereon. do. Subsequently, the capacitor oxide layer 3 and the nitride layer etch stop layer 2 are etched to form a predetermined pattern for forming the capacitor storage node.
이어서 도1b에 나타낸 바와 같이 상기 커패시터 산화막패턴을 포함한 기판 전면에 폴리실리콘(4)을 증착한 후, CMP에 의해 연마하여 셀 별로 폴리실리콘을 분리한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, polysilicon 4 is deposited on the entire surface of the substrate including the capacitor oxide film pattern, and then polished by CMP to separate polysilicon per cell.
다음에 도1c에 나타낸 바와 같이 커패시터 산화막을 습식방식으로 제거하여 폴리실리콘으로 이루어진 실린더 구조의 커패시터 스토리지노드를 형성한다.Next, as shown in FIG. 1C, the capacitor oxide film is removed by a wet method to form a capacitor storage node having a cylinder structure made of polysilicon.
상기 습식방식에 의한 커패시터 산화막 제거시 커패시터간 표면장력에 의해 리닝이 발생한다고 알려져 있다. 리닝에 영향을 미치는 인자는 커패시터간 최소거리(c), 커패시터 바닥 CD(b), 커패시터 높이(a), 폴리실리콘의 두께 및 커패시터 구조 등이 있다. 소자가 작아짐에 따라 최소거리, 바닥 CD, 커패시터 높이 및 폴리실리콘의 두께 등은 소자의 크기게 비례하여 작아진다. 이에 따라 향후 소자의 경우에는 리닝면에서 더욱 취약한 상황에 놓이게 될 것이다.It is known that lining occurs due to surface tension between capacitors when the capacitor oxide film is removed by the wet method. Factors affecting lining include the minimum distance between capacitors (c), capacitor bottom CD (b), capacitor height (a), thickness of polysilicon and capacitor structure. As the device gets smaller, the minimum distance, bottom CD, capacitor height, and thickness of the polysilicon decrease in proportion to the size of the device. As a result, future devices will be more vulnerable in terms of lining.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 실린더구조의 커패시터 형성시 커패시터 형성용 산화막의 딥아웃(dip-out)공정에서 발생하는 커패시터 리닝현상을 개선할 수 있는 방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for improving a capacitor lining phenomenon occurring in a dip-out process of a capacitor forming oxide film when forming a capacitor of a cylinder structure.
도1a 내지 도1c는 종래 기술에 의한 실린더 구조의 커패시터 형성과정을 나타낸 공정순서도.Figure 1a to 1c is a process flow diagram showing a capacitor formation process of the cylinder structure according to the prior art.
도2a 내지 도2d는 본 발명에 의한 실린더 구조의 디램 커패시터 형성시의 리닝현상 개선방법을 나타낸 평면도 및 단면도.2A to 2D are a plan view and a cross-sectional view showing a method of improving lining phenomenon when forming a DRAM capacitor of a cylinder structure according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 스토리지노드 플러그 2 : 식각저지층1: storage node plug 2: etch stop layer
3 : 커패시터 산화막 4 : 폴리실리콘3: capacitor oxide film 4: polysilicon
5 : 버퍼산화막 7 : 지지물질층 패턴5: buffer oxide film 7: support material layer pattern
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실린더 구조의 디램 커패시터 형성시의 리닝현상 개선방법은 소정의 구조물이 형성된 반도체기판상에 식각저지층과 커패시터 형성용 산화막을 차례로 형성하는 단계와 상기 커패시터 산화막 및 식각저지층을 식각하여 실린더 구조의 커패시터 형성을 위한 소정의 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴을 포함한 기판 전면에 폴리실리콘을 증착하는 단계, 상기 커패시터형성을 위한 패턴 사이가 매립되도록 기판 전면에 버퍼산화막을 증착하는 단계, 각각의 커패시터별로 분리되도록 상기 버퍼산화막과 폴리실리콘을 CMP에 의해 연마하는 단계, 기판상에 소정의 지지물질층을 형성하고, 커패시터 단축방향을 따라 라인형태로 패터닝하는 단계, 상기 커패시터 산화막 및 버퍼산화막을 습식방식으로 딥아웃하는 단계 및 상기 지지물질패턴을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of improving a lining phenomenon in forming a DRAM capacitor of a cylinder structure according to the present invention includes sequentially forming an etch stop layer and a capacitor forming oxide film on a semiconductor substrate on which a predetermined structure is formed, and the capacitor oxide film and etching. Forming a predetermined pattern for forming a capacitor having a cylindrical structure by etching the stop layer, depositing polysilicon on the entire surface of the substrate including the pattern, and depositing a buffer oxide film on the entire surface of the substrate so as to fill the pattern for forming the capacitor. Depositing, polishing the buffer oxide film and the polysilicon by CMP so as to be separated for each capacitor, forming a predetermined support material layer on a substrate, and patterning the substrate in a line shape along a capacitor short axis direction; Wet-out the oxide film and the buffer oxide film in a wet manner; It characterized by comprising the step of supporting group removing material pattern.
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.
본 발명은 실린더 구조의 DRAM 커패시터 형성시 폴리실리콘 CMP후에 행하는 커패시터 산화막의 습식 딥아웃시 발생하는 리닝현상을 개선하기 위하여 포토레지스트를 이용하여 커패시터 단축방향(즉, 리닝이 일어나는 방향)으로 셀 미니블럭(cell mini block)을 관통하도록 라인 패터닝을 실시하여 딥아웃시 커패시터간 지지대 역할을 하도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a cell miniblock in a capacitor short direction (ie, a direction in which a lining occurs) by using a photoresist in order to improve a lining phenomenon occurring when a wet deep out of a capacitor oxide film formed after polysilicon CMP when forming a DRAM capacitor having a cylinder structure. Line patterning is performed to penetrate the cell mini block to serve as a support between capacitors during deep out.
도2a 내지 도2d에 본 발명에 의한 실린더 구조의 디램 커패시터 형성시의 리닝현상 개선방법을 간략하게 도시하였다. 각 도면에서 좌측은 평면도로, 우측은 단면도로 나타낸 것이다.2A to 2D briefly illustrate a method of improving a lining phenomenon in forming a DRAM capacitor of a cylinder structure according to the present invention. In each figure, the left side is shown in plan view, and the right side is shown in cross section.
먼저, 도2a를 참조하면, 일반적인 DRAM 커패시터 형성공정을 진행하여 스토리지노드 콘택 플러그(1) 형성공정까지 마친 후, 질화막 식각저지층(2)을 형성하고, 이위에 커패시터 형성용 산화막(3)을 소정 두께로 형성한다. 이어서 커패시터 산화막(3) 및 질화막 식각저지층(2)을 식각하여 실린더 구조의 커패시터 스토리지노드 형성을 위한 소정의 패턴을 형성한다. 상기 커패시터 산화막패턴을 포함한 기판 전면에 폴리실리콘(4)을 증착하고, 이어서 버퍼산화막(5)을 기판 전면에 증착한 후, 커패시터별로 폴리실리콘이 분리되도록 버퍼산화막(5)과 폴리실리콘(4)을 CMP에 의해 연마한다. 상기 버퍼 산화막(5)을 형성하는 이유는 이후 공정에서 형성될 커패시터 지지물질(포토레지스트 또는 질화막)이 커패시터 내부로 침입하는 것을 방지하기 위함이다. 버퍼산화막으로는 PE-TEOS, PSG, BPSG, HDP산화막, LP-TEOS, SOG등을 사용할 수 있다.First, referring to FIG. 2A, after the general DRAM capacitor forming process is completed and the process of forming the storage node contact plug 1 is completed, the nitride etch stop layer 2 is formed, and the capacitor forming oxide film 3 is formed thereon. It is formed to a predetermined thickness. Subsequently, the capacitor oxide layer 3 and the nitride layer etch stop layer 2 are etched to form a predetermined pattern for forming a capacitor storage node having a cylinder structure. After depositing polysilicon (4) on the front surface of the substrate including the capacitor oxide film pattern, and then depositing a buffer oxide film (5) on the front surface of the substrate, the buffer oxide film (5) and polysilicon (4) to separate the polysilicon for each capacitor Is polished by CMP. The reason for forming the buffer oxide film 5 is to prevent the capacitor support material (photoresist or nitride film) to be formed in a later process from entering the capacitor. PE-TEOS, PSG, BPSG, HDP oxide, LP-TEOS, SOG, etc. may be used as the buffer oxide film.
이어서 도2b에 나타낸 바와 같이 기판상에 포토레지스트(7)를 0.1㎛~3.0㎛ 두께로 도포한 후, 포토리소그래피를 통해 평면도에 도시한 바와 같이 커패시터의 단축방향을 따라 라인형태로 패터닝한다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, the photoresist 7 is applied on the substrate with a thickness of 0.1 µm to 3.0 µm, and then patterned in a line form along the short axis direction of the capacitor as shown in the plan view through photolithography.
다음에 도2c에 나타낸 바와 같이 커패시터 산화막 및 버퍼산화막을 습식방식으로 딥아웃한 후, 도2d에 나타낸 바와 같이 포토레지스트를 O2플라즈마에 의해 스트립함으로써 폴리실리콘으로 이루어진 커패시터 스토리지노드(4)를 형성한다. 상기 포토레지스트 제거후에는 건식 세정을 실시한다.Next, as shown in FIG. 2C, the capacitor oxide film and the buffer oxide film are wetted out, and then, as shown in FIG. 2D, the photoresist is stripped by O 2 plasma to form a capacitor storage node 4 made of polysilicon. do. After the photoresist is removed, dry cleaning is performed.
한편, 상기한 포토레지스트 대신에 질화막을 100Å~3000Å 정도의 두께로 얇게 증착하여 상기한 바와 같이 라인 형태로 패터닝하여 사용할 수도 있다. 또한, 질화막 이외에도 폴리실리콘, W, TiN, Ti, Al, Ru, WSix등을 사용하여 라인 형태의지지패턴을 형성할 수 있다.Instead of the photoresist, the nitride film may be thinly deposited to a thickness of about 100 kPa to about 3000 kPa, and may be used by patterning it in a line shape as described above. In addition to the nitride film, polysilicon, W, TiN, Ti, Al, Ru, WSix, and the like may be used to form a line-shaped support pattern.
상기한 바와 같이 산화막을 딥아웃해내기 전에 리닝이 일어나는 커패시터 단축방향을 따라 라인형태의 포토레지스트패턴 또는 질화막패턴등을 형성한 후, 산화막을 제거하면 상기 라인패턴이 지지대의 역할을 함으로써 산화막 딥아웃시 발생하는 커패시터 리닝현상을 방지할 수 있다.As described above, after forming the line-type photoresist pattern or the nitride film pattern along the short axis direction of the capacitor where the lining occurs, the oxide film is removed and the line pattern acts as a supporter. Capacitor lining can be prevented.
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 범위내에서 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 의하면, 실린더 구조의 커패시터 형성공정중 산화막 딥아웃시 발생하는 커패시터 리닝현상을 개선할 수 있어 안정적인 커패시터 용량을 확보할 수 있고, 소자 동작의 신뢰성 및 수율향상에 기여할 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the capacitor lining phenomenon occurring during the oxide film dip-out during the capacitor formation process of the cylinder structure, to ensure stable capacitor capacity, and contribute to the reliability and yield of device operation.
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