KR20040060006A - Method for manufacturing semiconductor memory device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor memory device Download PDF

Info

Publication number
KR20040060006A
KR20040060006A KR1020020086515A KR20020086515A KR20040060006A KR 20040060006 A KR20040060006 A KR 20040060006A KR 1020020086515 A KR1020020086515 A KR 1020020086515A KR 20020086515 A KR20020086515 A KR 20020086515A KR 20040060006 A KR20040060006 A KR 20040060006A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
upper electrode
storage node
contact plug
node contact
Prior art date
Application number
KR1020020086515A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조광준
이주완
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020020086515A priority Critical patent/KR20040060006A/en
Publication of KR20040060006A publication Critical patent/KR20040060006A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/033Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
    • H10B12/0335Making a connection between the transistor and the capacitor, e.g. plug
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/55Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/65Electrodes comprising a noble metal or a noble metal oxide, e.g. platinum (Pt), ruthenium (Ru), ruthenium dioxide (RuO2), iridium (Ir), iridium dioxide (IrO2)

Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a semiconductor memory device is provided to be capable of minimizing the oxidation of a storage node contact plug in annealing a dielectric film. CONSTITUTION: Interlayer dielectrics(125,135) with a storage node contact plug(140) are formed on a semiconductor substrate(100). An oxide pillar(150a) is formed on the interlayer dielectric to shield the storage node contact plug. A dielectric film(155) is formed on the interlayer dielectric and the oxide pillar and annealed. An upper electrode and an insulating layer are formed on the dielectric film and selectively etched to expose the oxide pillar. By removing the exposed oxide pillar, the storage node contact plug is exposed. A lower electrode is formed to contact the exposed storage node contact plug.

Description

반도체 메모리 소자의 제조방법{Method for manufacturing semiconductor memory device}Method for manufacturing semiconductor memory device

본 발명은 반도체 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 MIM(metal-insulator-metal) 캐패시터를 갖는 반도체 메모리 소자의 제조방법에관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor memory device having a metal-insulator-metal (MIM) capacitor.

최근, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 칩내에서 소자가 차지하는 면적이 감소되고 있다. 이에 따라, 캐패시터의 하부 전극을 실린더(cylinder)형, 핀(fin)형 등으로 3차원 형태로 형성하거나, 하부 전극의 표면에 반구형 그레인을 피복시켜 표면적을 넓히는 방안, 유전막의 두께를 얇게 하는 방안, 또는 높은 유전 상수를 가지는 고유전 물질 또는 강유전 물질을 유전막으로 사용하는 방안이 제안되었다.In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the area occupied by devices within chips is decreasing. Accordingly, the lower electrode of the capacitor is formed in a three-dimensional form, such as a cylinder (cylinder), fin (fin), or the like to increase the surface area by coating a hemispherical grain on the surface of the lower electrode, to reduce the thickness of the dielectric film A method of using a high dielectric constant or ferroelectric material having high dielectric constant or high dielectric constant as a dielectric film has been proposed.

여기서, 높은 유전 상수를 가지는 물질, 예컨대, Ta2O5, HfO BST((Ba,Sr)TiO3)와 같은 물질을 유전막으로 사용하는 경우, 기존에 전극으로 사용되던 폴리실리콘막을 캐패시터 전극으로 사용하기 어렵다. 이에따라, 고유전막 또는 강유전막을 유전막으로 사용하는 경우, 일함수가 매우 높은 백금(Pt), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 오스뮴(Os)등과 같은 귀금속이 캐패시터 전극 물질로 이용되고 있다.Here, when a material having a high dielectric constant, such as Ta 2 O 5 , HfO BST ((Ba, Sr) TiO 3 ), is used as the dielectric film, a polysilicon film that has been used as an electrode is used as the capacitor electrode. Difficult to do Accordingly, when a high dielectric film or a ferroelectric film is used as the dielectric film, precious metals such as platinum (Pt), ruthenium (Ru), iridium (Ir), rhodium (Rh), osmium (Os), etc. having a very high work function are used as the capacitor electrode materials. It is used.

여기서, 도 1을 참조하여 일반적인 MIM 캐패시터의 제조방법을 설명하기로 한다.Here, a method of manufacturing a general MIM capacitor will be described with reference to FIG. 1.

도 1을 참조하여, 반도체 기판(10), 예를 들어, 모스 트랜지스터(도시되지 않음) 및 비트 라인(도시되지 않음)이 형성되어 있는 실리콘 기판상에 제 1 층간 절연막(20)을 형성한다. 제 1 층간 절연막(20)의 소정 부분, 예를 들어 모스 트랜지스터의 소오스 영역과 전기적으로 연통될 수 있도록 콘택홀을 형성한다음, 콘택홀이 충분히 충진될 수 있도록 도핑된 폴리실리콘막을 증착한다. 이어서, 도핑된 폴리실리콘막을 전면 식각하여, 스토리지 노드 콘택 플러그(25)를 형성한다. 그후, 스토리지 노드 콘택 플러그(25)가 형성된 제 1 층간 절연막(20) 상부에 식각 저지막(30) 및 제 2 층간 절연막(35)을 순차적으로 적층한다. 스토리지 노드 콘택 플러그(25) 및 그 인접 영역이 노출되도록, 제 2 층간 절연막(35) 및 식각 저지막(30)의 소정 부분을 식각하여, 캐패시터 영역(c)을 한정한다.Referring to FIG. 1, a first interlayer insulating film 20 is formed on a semiconductor substrate 10, for example, a silicon substrate on which a MOS transistor (not shown) and a bit line (not shown) are formed. A contact hole is formed to be in electrical communication with a predetermined portion of the first interlayer insulating layer 20, for example, the source region of the MOS transistor, and then a doped polysilicon film is deposited to sufficiently fill the contact hole. Subsequently, the doped polysilicon layer is etched entirely to form a storage node contact plug 25. Thereafter, the etch stop layer 30 and the second interlayer insulating layer 35 are sequentially stacked on the first interlayer insulating layer 20 on which the storage node contact plug 25 is formed. A predetermined portion of the second interlayer insulating layer 35 and the etch stop layer 30 is etched to expose the storage node contact plug 25 and an adjacent region thereof, thereby defining the capacitor region c.

그후, 노출된 스토리지 노드 콘택 플러그(25)와 콘택되도록, 반도체 기판(10) 결과물 상부에 하부 전극용 금속막을 증착한다음, 하부 전극용 금속막을 제 2 층간 절연막(35) 표면이 노출되도록 CMP(chemical mechanical polishing) 또는 전면 식각하여, 콘케이브(concave) 형태의 하부 전극(40)을 형성한다. 하부 전극 및 제 2 층간 절연막(35) 표면에 고유전율을 갖는 유전막(43)을 증착한다. 이때, 증착시 유전막(43)은 불순물을 다량 포함하고 있고 유전율이 낮은 비정질 상태를 가지므로, 유전 특성 및 안정성을 개선시키기 위하여 산소 또는 비활성 가스 분위기에서 고온으로 RTP(rapid thermal process) 또는 퍼니스 어닐링(furnace annealing)을 진행한다. 그후, 유전막(43) 상부에 상부 전극(45)을 형성하여, 스토리지 캐패시터(50)를 완성한다.Subsequently, a lower electrode metal film is deposited on the semiconductor substrate 10 product to be in contact with the exposed storage node contact plug 25, and then the lower electrode metal film is exposed to CMP so that the surface of the second interlayer insulating film 35 is exposed. chemical mechanical polishing or front-side etching to form a lower electrode 40 in the form of a concave. A dielectric film 43 having a high dielectric constant is deposited on the lower electrode and the surface of the second interlayer insulating film 35. At this time, since the dielectric film 43 contains a large amount of impurities and has a low dielectric constant in the deposition state, in order to improve dielectric properties and stability, a rapid thermal process (RTP) or furnace annealing (RTP) is performed at high temperature in an oxygen or inert gas atmosphere. furnace annealing). Thereafter, the upper electrode 45 is formed on the dielectric layer 43 to complete the storage capacitor 50.

그러나, 종래의 MIM 캐패시터는 유전막의 유전 특성 및 안정성을 개선시키기 위한 고온 열처리 공정시, 유전막내에 함유되는 산소 또는 분위기 조성시 제공되는 산소 원자들이 확산되어, 스토리지 노드 콘택 플러그(25)를 산화시키게 된다. 이와같은 스토리지 노드 콘택 플러그(25)의 산화로 인하여, 접촉 저항이 증대되고, 누설 전류 역시 증대된다.However, in the conventional MIM capacitor, during the high temperature heat treatment process to improve the dielectric properties and stability of the dielectric film, oxygen atoms provided in the dielectric film or oxygen atoms provided in the atmosphere composition are diffused to oxidize the storage node contact plug 25. do. Due to the oxidation of the storage node contact plug 25, the contact resistance is increased and the leakage current is also increased.

한편, 이와같은 문제점을 해결하기 위하여, 스토리지 노드 콘택 플러그(25)의 산화를 방지하기 위하여, 스토리지 노드 콘택 플러그(25)와 하부 전극(40) 사이에 티타늄 질화막(TiN)등과 같은 베리어 금속막을 개재하는 기술이 제안되었기는 하였으나, 여전히 상술한 문제점이 상존하고 있다.Meanwhile, in order to solve such a problem, in order to prevent oxidation of the storage node contact plug 25, a barrier metal film such as titanium nitride (TiN) is interposed between the storage node contact plug 25 and the lower electrode 40. Although a technique has been proposed, the above problems still exist.

따라서, 본 발명의 목적은 유전막의 열처리 공정시 스토리지 노드 콘택 플러그의 산화를 최소화할 수 있는 반도체 메모리 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor memory device capable of minimizing oxidation of a storage node contact plug in a heat treatment process of a dielectric film.

도 1은 일반적인 반도체 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a method of manufacturing a general semiconductor memory device.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도.2A to 2E are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

100 : 반도체 기판 150a : 산화막 기둥100 semiconductor substrate 150a oxide film pillar

155 : 유전막 161 : 상부 전극155 dielectric layer 161 upper electrode

165 : 제 3 층간 절연막 170 : 하부 전극165: third interlayer insulating film 170: lower electrode

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 기판상에 스토리지 노드 콘택 플러그를 포함하고 있는 층간 절연막을 증착한다음, 상기 층간 절연막 상에 상기 스토리지 노드 콘택 플러그를 차폐하도록 산화막 기둥을 형성한다. 그리고나서, 상기 층간 절연막 및 산화막 기둥 표면에 유전막을 증착하고, 상기 유전막을 열처리한다. 이어서, 상기 유전막 표면에 상부 전극을 형성하고, 상기 상부 전극 상부에 분리용 절연막을 증착한 후, 상기 분리용 절연막 및 상부 전극을 상기 산화막 기둥 표면이 노출되도록 제거한다. 이어서, 상기 노출된 산화막 기둥을 선택적으로 제거하여 스토리지 노드 콘택 플러그를 노출시킨다음, 상기 노출된 스토리지 노드 콘택 플러그와 콘택되도록 유전막 표면에 하부 전극을 형성한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention deposits an interlayer insulating film including a storage node contact plug on a semiconductor substrate, and then forms an oxide pillar to shield the storage node contact plug on the interlayer insulating film. do. Then, a dielectric film is deposited on the surface of the interlayer insulating film and the oxide film pillar, and the dielectric film is heat treated. Subsequently, an upper electrode is formed on the surface of the dielectric film, a separation insulating film is deposited on the upper electrode, and then the separation insulating film and the upper electrode are removed to expose the oxide film pillar surface. Subsequently, the exposed oxide pillar is selectively removed to expose the storage node contact plug, and then a lower electrode is formed on the surface of the dielectric layer to be in contact with the exposed storage node contact plug.

상기 유전막은 HfO2, Al2O3/HfO2, Ta2O5, BST, SBT, PZT막 중 선택되는 하나의 막으로 형성함이 바람직하고, 상기 유전막의 열처리 공정은 산소 분위기 또는 질소 분위기 및 400 내지 850℃의 온도에서 RTP(rapid thermal process) 또는 퍼니스 어닐링 방식으로 열처리를 진행할 수 있다.Preferably, the dielectric film is formed of one of HfO 2 , Al 2 O 3 / HfO 2 , Ta 2 O 5 , BST, SBT, and PZT films, and the heat treatment process of the dielectric film is performed in an oxygen atmosphere or a nitrogen atmosphere. The heat treatment may be performed by a rapid thermal process (RTP) or furnace annealing at a temperature of 400 to 850 ℃.

상기 상부 전극은 Ru, TiN, W, Pt 또는 Ir등의 금속막, 또는 RuO2또는 IrO2와 같은 금속 산화막으로 형성할 수 있으며, 상기 상부 전극을 형성하는 단계와, 상기 분리용 절연막을 형성하는 단계 사이에, 상기 상부 전극의 계면 특성을 확보하기 위한 열처리를 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 상부 전극의 열처리는, 산소 또는 질소 분위기하에서 650℃ 이하의 온도 진행하는 것이 바람직하다.The upper electrode may be formed of a metal film such as Ru, TiN, W, Pt or Ir, or a metal oxide film such as RuO 2 or IrO 2, and forming the upper electrode and forming the separation insulating film. Between the steps, further comprising the step of performing a heat treatment to ensure the interfacial properties of the upper electrode. It is preferable that the heat treatment of the upper electrode is performed at a temperature of 650 ° C. or lower in an oxygen or nitrogen atmosphere.

한편, 상기 분리용 절연막은 상기 산화막 기둥과 선택 선택비를 갖는 물질로 형성할 수 있으며, 상기 분리용 절연막 및 상부 전극을 상기 산화막 기둥 표면이 노출되도록 제거하는 단계는, 상기 분리용 절연막 및 상부 전극을 CMP(chemical mechanical polishing) 또는 전면 식각하여 진행한다.The separating insulating film may be formed of a material having a selectivity ratio with the oxide pillar, and the removing of the insulating insulating film and the upper electrode to expose the surface of the oxide pillar may include removing the insulating insulating film and the upper electrode. Proceed by chemical mechanical polishing (CMP) or full surface etching.

또한, 상기 산화막 기둥을 제거하는 단계와, 상기 하부 전극을 형성하는 단계 사이에, 상기 노출된 스토리지 노드 콘택 플러그 표면의 데미지를 제거하기 위한 열처리를 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include performing a heat treatment to remove the damage of the exposed storage node contact plug surface between the removing of the oxide pillar and the forming of the lower electrode.

상기 하부 전극은 Ru, TiN, W, Pt 또는 Ir등의 금속막, 또는 RuO2또는 IrO2와 같은 금속 산화막으로 형성할 수 있으며, 상기 하부 전극은 상기 산화막 기둥이 제거된 공간내에 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 유전막, 상부 전극 및/또는 하부 전극은 CVD(chemical vapor deposition) 또는 ALD(atomic layer deposition) 방식으로 형성할 수 있다.The lower electrode may be formed of a metal film such as Ru, TiN, W, Pt or Ir, or a metal oxide film such as RuO 2 or IrO 2, and the lower electrode may be formed in a space where the oxide pillar is removed. . In addition, the dielectric layer, the upper electrode, and / or the lower electrode may be formed by chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD).

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 첨부한 도면 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 2A through 2E are cross-sectional views of respective processes for describing a method of manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하여, 반도체 기판(100) 상의 소정 부분에 액티브 영역을 한정하도록 공지의 방식으로 소자 분리막(102)을 형성한다. 본 도면에서는 예를 들어 LOCOS(local oxidation silicon) 산화막을 소자 분리막(102)으로 도시하였으나, 그 외에도 STI(shallow trench isolation)막을 사용할 수 있다. 그후, 반도체 기판(100) 상에 게이트 절연막(105) 및 도전층을 증착한다음, 소정 부분 패터닝하여 게이트 전극(110)을 형성하고, 게이트 전극(110)의 양측에 스페이서(115)를 형성한다. 그리고나서, 게이트 전극(110) 양측의 반도체 기판(100) 영역에 불순물을 이온 주입하여 소오스, 드레인 영역(120a,120b)을 형성하므로써, 트랜지스터를 완성한다. 이때, 상기 트랜지스터는 상술한 바와 같이 형성될 수도 있고, 또는 자기 정렬 콘택 방식(self align contact) 방식을 채용할 수도 있다.Referring to FIG. 2A, the device isolation layer 102 is formed in a known manner so as to define an active region in a predetermined portion on the semiconductor substrate 100. In the drawing, for example, a local oxidation silicon (LOCOS) oxide film is illustrated as the device isolation film 102, but a shallow trench isolation (STI) film may be used. Thereafter, a gate insulating film 105 and a conductive layer are deposited on the semiconductor substrate 100, and then patterned to form a gate electrode 110, and spacers 115 are formed on both sides of the gate electrode 110. . Thereafter, impurities are implanted into the semiconductor substrate 100 regions on both sides of the gate electrode 110 to form the source and drain regions 120a and 120b, thereby completing the transistor. In this case, the transistor may be formed as described above, or may employ a self align contact method.

다음, 반도체 기판(100) 결과물 상부에 제 1 층간 절연막(125)을 형성하고, 드레인 영역(120b)이 노출되도록 제 1 층간 절연막(125)을 식각하여 비트 라인 콘택홀을 형성한다. 노출된 드레인 영역(120b)과 콘택되도록 제 1 층간 절연막(125) 상부에 비트 라인(130)을 공지의 방식으로 형성한다. 알려진 바와 같이, 비트 라인(130)은 게이트 전극(110) 즉, 워드 라인과 직교하는 방향으로 연장될 수 있다.Next, a first interlayer insulating layer 125 is formed on the resultant of the semiconductor substrate 100, and a bit line contact hole is formed by etching the first interlayer insulating layer 125 to expose the drain region 120b. The bit line 130 is formed on the first interlayer insulating layer 125 to be in contact with the exposed drain region 120b in a known manner. As is known, the bit line 130 may extend in a direction orthogonal to the gate electrode 110, that is, the word line.

비트 라인이 형성된 반도체 기판(100) 상부에 제 2 층간 절연막(135)을 증착한다. 그후, 소오스 영역(120a)이 각각 노출될 수 있도록 제 2 및 제 1 층간 절연막(135,125)을 식각하여, 스토리지 노드 콘택홀을 형성한다. 그후, 스토리지 노드 콘택홀이 충분히 매립되도록 도핑된 폴리실리콘막(142)을 증착한다음, 전면 식각 또는 CMP하여, 스토리지 노드 콘택홀내에 도핑된 폴리실리콘막(142)이 매립된다. 그후, 도핑된 폴리실리콘막(142)의 상부 영역을 일부 제거하기 위하여, 도핑된 폴리실리콘막(142)을 재차 전면식각을 실행하므로써, 스토리지 노드 콘택홀의 상부 영역이 일부 노출되어 진다. 그후, 결과물 상부에 베리어 금속막, 예를 들어, 티타늄 금속막(148)을 증착하고, 제 2 층간 절연막(135)이 노출되도록 티타늄 금속막(148)을 전면 식각하여, 도핑된 폴리실리콘막(142) 상부에 베리어 금속막(티타늄 금속막:148)을 매립한다. 이때, 도핑된 폴리실리콘막(142)과 티타늄 금속막(148)의 접촉 부위에는 티타늄 실리사이드막(146)이 발생된다. 이와같이 하여, 제 2 층간 절연막(135) 및 제 1 층간 절연막(125) 내부에 스토리지 노드 콘택 플러그(140)를 형성한다. 이어, 스토리지 노드 콘택 플러그(140) 및 제 2 층간 절연막(135) 상부에 희생 산화막(150)을 증착한다.A second interlayer insulating layer 135 is deposited on the semiconductor substrate 100 on which the bit lines are formed. Thereafter, the second and first interlayer insulating layers 135 and 125 are etched to expose the source region 120a to form a storage node contact hole. Thereafter, the doped polysilicon layer 142 is deposited to sufficiently fill the storage node contact hole, and then etched or CMPed to fill the polysilicon layer 142 in the storage node contact hole. Thereafter, in order to remove a portion of the upper region of the doped polysilicon layer 142, the upper region of the storage node contact hole is partially exposed by performing the front etching again on the doped polysilicon layer 142. Thereafter, a barrier metal film, for example, a titanium metal film 148 is deposited on the resultant, and the titanium metal film 148 is etched entirely so that the second interlayer insulating film 135 is exposed to form a doped polysilicon film ( 142) A barrier metal film (titanium metal film: 148) is buried in the upper portion. At this time, the titanium silicide layer 146 is generated at the contact portion between the doped polysilicon layer 142 and the titanium metal layer 148. In this way, the storage node contact plug 140 is formed in the second interlayer insulating layer 135 and the first interlayer insulating layer 125. Subsequently, a sacrificial oxide layer 150 is deposited on the storage node contact plug 140 and the second interlayer insulating layer 135.

도 2b를 참조하여, 희생 산화막(150)이 스토리지 노드 콘택 플러그(140) 및 그 주변 영역을 포함할 수 있도록, 희생 산화막(150) 상부에 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)을 공지의 방식으로 형성한다. 포토레지스트 패턴의 형태로, 희생 산화막(150)을 식각하여, 스토리지 노드 콘택 플러그(140)를 차폐하는 산화막기둥(150a)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, a photoresist pattern (not shown) is formed on the sacrificial oxide layer 150 in a known manner so that the sacrificial oxide layer 150 may include the storage node contact plug 140 and a peripheral region thereof. do. In the form of a photoresist pattern, the sacrificial oxide film 150 is etched to form an oxide film pillar 150a that shields the storage node contact plug 140.

도 2c에 도시된 바와 같이, 제 2 층간 절연막(135) 및 산화막 기둥(150a) 상부에 유전막(155)을 CVD(chemical vapor deposition) 또는 ALD(atomic layer deposition) 방식에 의하여 50 내지 300Å 두께로 증착한다. 이때, 유전막(155)으로는 HfO2, Al2O3/HfO2, Ta2O5, BST, SBT, PZT막 등의 고유전막이 이용될 수 있으며, 이들 유전막(155)은 증착 당시 비정질 상태를 갖는다. 그 다음, 유전막(155)의 유전 특성 및 안정성을 개선하기 위하여, 산소 분위기 또는 질소 분위기하에서 400 내지 850℃의 온도에서 RTP 또는 퍼니스 어닐링 방식으로 열처리를 진행한다. 이때, 상기 열처리 공정시, 스토리지 노드 콘택 플러그(140)는 어떠한 전극과의 콘택 없이 산화막 기둥(150a)에 의하여 차폐되어 있으므로, 산소 원자가 스토리지 노드 콘택 플러그(140)로 확산되지 않아, 스토리지 노드 콘택 플러그(140)가 산화되지 않는다.As illustrated in FIG. 2C, the dielectric layer 155 is deposited on the second interlayer insulating layer 135 and the oxide pillar 150a to have a thickness of 50 to 300 μm by chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD). do. At this time, the dielectric film 155 may be a high-k dielectric film such as HfO 2 , Al 2 O 3 / HfO 2 , Ta 2 O 5 , BST, SBT, PZT, and the like, and these dielectric films 155 may be in an amorphous state at the time of deposition. Has Then, to improve the dielectric properties and stability of the dielectric film 155, heat treatment is performed by RTP or furnace annealing at a temperature of 400 to 850 ℃ in an oxygen atmosphere or a nitrogen atmosphere. At this time, during the heat treatment process, since the storage node contact plug 140 is shielded by the oxide pillar 150a without contact with any electrode, oxygen atoms do not diffuse to the storage node contact plug 140, so that the storage node contact plug is not included. 140 is not oxidized.

그 다음, 유전막(155) 상부에 상부 전극용 도전층(160)을 CVD 또는 ALD 방식에 의하여 100 내지 5000Å 두께로 증착한다. 상부 전극용 도전층(160)으로는 예를 들어, Ru, TiN, W, Pt 또는 Ir등의 금속막, 또는 RuO2또는 IrO2와 같은 금속 산화막등이 이용될 수 있다. 이어서, 상부 전극용 도전층(160)의 계면 특성을 개선하기 위하여 산소 또는 질소 분위기하에서 650℃ 이하의 온도로 추가 열처리 공정을 진행할 수 있다. 상기 650℃ 이하의 저온 열처리 공정시에도, 산화막 기둥(150a)이 스토리지 노드 콘택 플러그(140)를 차폐하고 있으므로, 추가적인 스토리지 노드 콘택 플러그(140)의 산화가 방지된다.Next, an upper electrode conductive layer 160 is deposited on the dielectric layer 155 to a thickness of 100 to 5000 kV by CVD or ALD. As the upper electrode conductive layer 160, for example, a metal film such as Ru, TiN, W, Pt or Ir, or a metal oxide film such as RuO 2 or IrO 2 may be used. Subsequently, in order to improve the interfacial properties of the upper electrode conductive layer 160, an additional heat treatment process may be performed at a temperature of 650 ° C. or less under an oxygen or nitrogen atmosphere. Even during the low temperature heat treatment process below 650 ° C., since the oxide pillar 150a shields the storage node contact plug 140, the oxidation of the additional storage node contact plug 140 is prevented.

도 2d를 참조하면, 상부 전극용 도전층(160) 상부에 제 3 층간 절연막(165)을 증착한다. 이때, 제 3 층간 절연막(165)은 산화막 기둥(150a)과 식각 선택비를 갖는 물질로 형성됨이 바람직하다. 이어서, 제 3 층간 절연막(165) 및 상부 전극용 도전층(160)을 산화막 기둥(150a, 도 2c 참조)의 표면이 노출되도록 CMP 또는 전면 식각하여, 각각의 상부 전극(161)을 한정한다. 노출된 산화막 기둥(150a)을 습식 또는 건식 식각 방식에 의하여 선택적으로 제거하여, 스토리지 노드 콘택 플러그(140)를 노출시킨다. 그후, 산화막 기둥(150a)의 제거시, 스토리지 노드 콘택 플러그(140)의 공정상 데미지를 제거하기 위하여, 650℃ 이하의 저온에서 불활성 가스 분위기에서 열처리를 진행할 수 있다.Referring to FIG. 2D, a third interlayer insulating layer 165 is deposited on the conductive layer 160 for the upper electrode. In this case, the third interlayer insulating layer 165 may be formed of a material having an etch selectivity with respect to the oxide pillar 150a. Subsequently, the third interlayer insulating layer 165 and the upper electrode conductive layer 160 are etched or CMP so as to expose the surfaces of the oxide pillars 150a (see FIG. 2C), thereby defining respective upper electrodes 161. The exposed oxide pillars 150a are selectively removed by a wet or dry etching method to expose the storage node contact plug 140. Thereafter, in order to remove process damage of the storage node contact plug 140 when the oxide pillar 150a is removed, heat treatment may be performed at an inert gas atmosphere at a low temperature of 650 ° C. or lower.

도 2e에 도시된 바와 같이, 결과물 상부에 하부 전극용 도전층을 증착한다. 이때, 하부 전극용 도전층은 상기한 상부 전극(161) 물질과 동일할 수 있으며, CVD 또는 ALD 방식에 의하여, 스토리지 노드 콘택 플러그(140)와 콘택되도록, 100 내지 5000Å의 두께, 바람직하게는 산화막 기둥(150a)이 제거된 공간이 충분히 매립될 수 있는 두께로 증착한다. 그후, 제 3 층간 절연막(165) 표면이 노출되도록 하부 전극용 도전층을 CMP 또는 전면 식각하여, 하부 전극(스토리지 노드 전극:170)을 형성하므로써, 캐패시터(175)를 완성한다.As shown in FIG. 2E, the conductive layer for the lower electrode is deposited on the resultant. At this time, the conductive layer for the lower electrode may be the same as the material of the upper electrode 161, by a CVD or ALD method, a thickness of 100 to 5000Å, preferably an oxide film to contact the storage node contact plug 140 The space from which the pillar 150a has been removed is deposited to a thickness sufficient to fill up. Thereafter, the lower electrode conductive layer is etched or CMP-etched to expose the surface of the third interlayer insulating film 165 to form the lower electrode (storage node electrode 170), thereby completing the capacitor 175.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 스토리지 노드 콘택 플러그 상에 희생 산화막 기둥을 형성한다음, 유전막 증착, 유전막 열처리, 상부 전극 증착 및 열처리를 수행한다. 이에따라, 유전막 열처리 공정시 희생 산화막 기둥에 의하여 스토리지 노드 콘택 플러그가 차폐되어, 산소 원자의 확산을 차단할 수 있어, 스토리지 노드 콘택 플러그의 산화를 방지할 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, a sacrificial oxide pillar is formed on a storage node contact plug, and then dielectric deposition, dielectric film heat treatment, upper electrode deposition, and heat treatment are performed. Accordingly, the storage node contact plug is shielded by the sacrificial oxide pillar during the dielectric film heat treatment process, thereby preventing the diffusion of oxygen atoms, thereby preventing the storage node contact plug from being oxidized.

더욱이, 본 실시예에서는 상부 전극 및 하부 전극이 유전막 증착후 형성됨에 다라, 상, 하부 전극과 유전막간의 계면 특성을 개선시킬 수 있다.Further, in the present embodiment, since the upper electrode and the lower electrode are formed after the deposition of the dielectric film, the interface characteristics between the upper and lower electrodes and the dielectric film can be improved.

본 발명은 상기한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양하게 변경, 실시할 수 있다.This invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, It can variously change and implement in the range which does not change the summary of this invention.

본 실시예에서는 예를 들어 하부 전극으로 금속막을 사용하였지만, 이에 한정하지 않고 도핑된 폴리실리콘막을 사용하여도 동일한 효과를 발휘할 수 있다.In the present embodiment, for example, a metal film is used as the lower electrode. However, the same effect can be achieved by using a doped polysilicon film without being limited thereto.

전술한 본 발명은 유전막의 열처리 공정시 스토리지 노드 콘택 플러그의 산화를 최소화할 수 있으며, 이로 인하여 반도체 소자의 신뢰도 및 수율을 개선할 수 있다.The present invention described above can minimize the oxidation of the storage node contact plug in the heat treatment process of the dielectric film, thereby improving the reliability and yield of the semiconductor device.

Claims (12)

반도체 기판상에 스토리지 노드 콘택 플러그를 포함하고 있는 층간 절연막을 증착하는 단계;Depositing an interlayer insulating film including a storage node contact plug on a semiconductor substrate; 상기 층간 절연막 상에 상기 스토리지 노드 콘택 플러그를 차폐하도록 산화막 기둥을 형성하는 단계;Forming an oxide pillar to shield the storage node contact plug on the interlayer insulating layer; 상기 층간 절연막 및 산화막 기둥 표면에 유전막을 증착하는 단계;Depositing a dielectric film on surfaces of the interlayer insulating film and the oxide pillar; 상기 유전막을 열처리하는 단계;Heat treating the dielectric film; 상기 유전막 표면에 상부 전극을 형성하는 단계;Forming an upper electrode on the surface of the dielectric layer; 상기 상부 전극 상부에 분리용 절연막을 증착하는 단계;Depositing a separation insulating film on the upper electrode; 상기 분리용 절연막 및 상부 전극을 상기 산화막 기둥 표면이 노출되도록 제거하는 단계;Removing the separation insulating layer and the upper electrode to expose the oxide pillar surface; 상기 노출된 산화막 기둥을 선택적으로 제거하여 스토리지 노드 콘택 플러그를 노출시키는 단계; 및Selectively removing the exposed oxide pillar to expose a storage node contact plug; And 상기 노출된 스토리지 노드 콘택 플러그와 콘택되도록 유전막 표면에 하부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.Forming a lower electrode on a surface of a dielectric layer to be in contact with the exposed storage node contact plug. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전막은 HfO2, Al2O3/HfO2, Ta2O5, BST, SBT, PZT막 중 선택되는 하나의 막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The dielectric film is a method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that formed of one of the film selected from HfO 2 , Al 2 O 3 / HfO 2 , Ta 2 O 5 , BST, SBT, PZT film. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 유전막의 열처리 공정은 산소 분위기 또는 질소 분위기 및 400 내지 850℃의 온도에서 RTP(rapid thermal process) 또는 퍼니스 어닐링 방식으로 열처리를 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The heat treatment process of the dielectric film is a method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that the heat treatment is carried out in an oxygen atmosphere or a nitrogen atmosphere and a rapid thermal process (RTP) or furnace annealing method at a temperature of 400 to 850 ℃. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 전극은 Ru, TiN, W, Pt 또는 Ir등의 금속막, 또는 RuO2또는 IrO2와 같은 금속 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The upper electrode is formed of a metal film such as Ru, TiN, W, Pt or Ir, or a metal oxide film such as RuO 2 or IrO 2 . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 전극을 형성하는 단계와, 상기 분리용 절연막을 형성하는 단계 사이에, 상기 상부 전극의 계면 특성을 확보하기 위한 열처리를 진행하는 단계를 더포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.And performing a heat treatment to secure the interfacial properties of the upper electrode between the forming of the upper electrode and the forming of the insulating layer for separation. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 상부 전극의 열처리는, 산소 또는 질소 분위기하에서 650℃ 이하의 온도 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The heat treatment of the upper electrode is a method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that the temperature of 650 ℃ or less in the oxygen or nitrogen atmosphere. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분리용 절연막은 상기 산화막 기둥과 선택 선택비를 갖는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.And the insulating insulating film is formed of a material having a selectivity ratio with the oxide pillar. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분리용 절연막 및 상부 전극을 상기 산화막 기둥 표면이 노출되도록 제거하는 단계는, 상기 분리용 절연막 및 상부 전극을 CMP(chemical mechanical polishing) 또는 전면 식각하여 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The removing of the insulating layer and the upper electrode so that the surface of the oxide pillar is exposed, the method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that to proceed by the chemical mechanical polishing (CMP) or the entire surface etching the separation insulating layer and the upper electrode. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산화막 기둥을 제거하는 단계와, 상기 하부 전극을 형성하는 단계 사이에, 상기 노출된 스토리지 노드 콘택 플러그 표면의 데미지를 제거하기 위한 열처리를 진행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.And performing a heat treatment to remove the damage of the exposed storage node contact plug surface between removing the oxide pillar and forming the lower electrode. Manufacturing method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부 전극은 Ru, TiN, W, Pt 또는 Ir등의 금속막, 또는 RuO2또는 IrO2와 같은 금속 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The lower electrode is formed of a metal film such as Ru, TiN, W, Pt or Ir, or a metal oxide film such as RuO 2 or IrO 2 . 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,The method according to claim 1 or 10, 상기 하부 전극은 상기 산화막 기둥이 제거된 공간내에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.And the lower electrode is formed in a space from which the oxide pillar is removed. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 10 항 중 선택되는 한 항에 있어서,The method according to claim 1, 2, 4, 10, wherein 상기 유전막, 상부 전극 및/또는 하부 전극은 CVD(chemical vapor deposition) 또는 ALD(atomic layer deposition) 방식으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자의 제조방법.The dielectric film, the upper electrode and / or the lower electrode is a method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that formed by CVD (chemical vapor deposition) or ALD (atomic layer deposition) method.
KR1020020086515A 2002-12-30 2002-12-30 Method for manufacturing semiconductor memory device KR20040060006A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020086515A KR20040060006A (en) 2002-12-30 2002-12-30 Method for manufacturing semiconductor memory device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020086515A KR20040060006A (en) 2002-12-30 2002-12-30 Method for manufacturing semiconductor memory device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040060006A true KR20040060006A (en) 2004-07-06

Family

ID=37351959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020086515A KR20040060006A (en) 2002-12-30 2002-12-30 Method for manufacturing semiconductor memory device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20040060006A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068640B1 (en) * 2007-12-24 2011-09-28 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming vertical channel transister in semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068640B1 (en) * 2007-12-24 2011-09-28 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming vertical channel transister in semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100815657B1 (en) Capacitor, method for fabricating the capacitor, and method for fabricating semiconductor device
KR100273689B1 (en) memory device and method for fabricating the same
JP2005229001A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR100413606B1 (en) Method for fabricating capacitor
KR100418586B1 (en) Method of forming memory device
KR100672935B1 (en) Metal-Insulator-Metal capacitor and a method there of
KR100219506B1 (en) A capacitor manufacturing method of semiconductor device
US20080087926A1 (en) Ferroelectric random access memory and methods of fabricating the same
KR20010076660A (en) Method for fabricating semiconductor capacitor
KR20040060006A (en) Method for manufacturing semiconductor memory device
KR100464938B1 (en) A method for forming capacitor using polysilicon plug structure in semiconductor device
KR20010059002A (en) A method for forming capacitor in semiconductor device
KR20010027083A (en) Method of manufacturing a capacitor in a semiconductor device
KR100482754B1 (en) Method for manufacturing a capacitor in semiconductor device
KR100369868B1 (en) A forming method for storage node of semiconductor device
KR100427447B1 (en) Method of structuring a metal or metal-silicide layer and a capacitor produced according to said method
KR20000003462A (en) Method of forming capacitor having bottom electrode of double film structure of iridium film and platinum film
KR100734640B1 (en) Method of manufacturing a capacitor in semiconductor device
KR100209377B1 (en) Method for forming capacitor of semiconductor device
KR100447972B1 (en) Method for forming capacitor of semiconductor device
KR100694991B1 (en) Method of forming a capacitor in a semiconductor device
KR100846368B1 (en) Memory device and fabricating method of the same
JP2006157062A (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
KR20040003967A (en) Method for fabricating capacitor in semiconductor device
KR20030058044A (en) Forming method for capacitor of 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