KR20050002056A - Method for fabricating capacitor of semiconductor device improved mps doping efficiency - Google Patents

Method for fabricating capacitor of semiconductor device improved mps doping efficiency Download PDF

Info

Publication number
KR20050002056A
KR20050002056A KR1020030043102A KR20030043102A KR20050002056A KR 20050002056 A KR20050002056 A KR 20050002056A KR 1020030043102 A KR1020030043102 A KR 1020030043102A KR 20030043102 A KR20030043102 A KR 20030043102A KR 20050002056 A KR20050002056 A KR 20050002056A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
doping
lower electrode
phosphorus
silicon film
mps
Prior art date
Application number
KR1020030043102A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
신동우
최형복
조호진
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 KR1020030043102A priority Critical patent/KR20050002056A/en
Publication of KR20050002056A publication Critical patent/KR20050002056A/en

Links

Classifications

    • 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
    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/84Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation being a rough surface, e.g. using hemispherical grains
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3215Doping the layers
    • H01L21/32155Doping polycristalline - or amorphous silicon layers
    • 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
    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/90Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
    • H01L28/91Electrodes 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device is provided to improve doping efficiency of a bottom electrode in growing of MPS(Meta-stable Poly Silicon) grains by using a plasma doping and a furnace doing. CONSTITUTION: A lower electrode(29) is formed on a semiconductor substrate(21). MPS grains are grown on the bottom electrode. Phosphorous is doped into the resultant structure in order to obtain uniform doping concentration by using a plasma doping and a furnace doping. A dielectric film is then formed on the phosphorous-doped bottom electrode. An upper electrode is formed on the dielectric film.

Description

엠피에스 도핑 효율을 향상시킨 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING CAPACITOR OF SEMICONDUCTOR DEVICE IMPROVED MPS DOPING EFFICIENCY}METHODS FOR FABRICATING CAPACITOR OF SEMICONDUCTOR DEVICE IMPROVED MPS DOPING EFFICIENCY}

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 캐패시터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a capacitor.

반도체 소자의 최소 선폭이 감소하고 집적도가 증가하면서 캐패시터가 형성되는 면적도 점차 좁아져 가고 있다. 이렇듯 캐패시터가 형성되는 면적이 좁아지더라도 셀내 캐패시터는 셀당 최소한 요구하는 대략 25fF 이상의 캐패시턴스를 확보하여야 한다. 이와 같이 좁은 면적 상에 높은 캐패시턴스를 가지는 캐패시터를 형성하기 위해, 실리콘산화막(ε=3.8), 질화막(ε=7)을 대체하여 Ta2O5, Al2O3또는 HfO2와 같은 높은 유전율을 가지는 물질을 유전체막으로 이용하는 방법, 스토리지노드를 실린더(cylinder)형, 콘케이브(concave)형 등으로 입체화하거나 스토리지노드표면에 MPS(Meta stable-Poly Silicon)를 성장시켜 스토리지노드의 유효 표면적을 1.7∼2배 정도 증가시키는 방법 등이 제안되었다.As the minimum line width of semiconductor devices decreases and the degree of integration increases, the area in which capacitors are formed is gradually narrowing. Even if the area where the capacitor is formed is narrowed, the capacitor in the cell must secure a capacitance of at least about 25 fF required per cell. In order to form a capacitor having a high capacitance on such a small area, a high dielectric constant such as Ta 2 O 5 , Al 2 O 3, or HfO 2 is substituted for the silicon oxide film (ε = 3.8) and the nitride film (ε = 7). It is possible to increase the effective surface area of a storage node by using a material having a dielectric film as a dielectric film, or dimensionalizing the storage node into a cylinder type or a concave type, or by growing a meta stable-poly silicon (MPS) on the storage node surface. The method of increasing by about 2 times etc. was proposed.

이중 스토리지노드 표면에 MPS를 성장시켜 스토리지노드의 유효 표면적을 넓힌 캐패시터에 관한 기술이 최근에 주로 연구되고 있다. MPS 캐패시터의 제조 방법으로는 비정질실리콘막으로 이루어진 스토리지노드를 형성한 후 실란(Silane, SiH4)계 가스를 시드(seed) 가스로 주입하고 진공 상태에서 이 시드 주위로 실리콘 원자를 이동(migration)시켜 MPS를 성장시키 방법이 알려져 있다. 이때, 시드 가스의주입시간, 유량 및 온도, 실리콘 원자를 이동시키는 시간, 온도 및 압력은 물론 불순물의 도핑 농도에 따라 실리콘 원자의 이동 속도, 양이 달라져 결과적으로 성장되는 MPS의 크기, 양이 달라지게 된다.Recently, a technique for a capacitor which has grown the MPS on the surface of a dual storage node to increase the effective surface area of the storage node has been mainly studied. In the manufacturing method of the MPS capacitor, after forming a storage node made of an amorphous silicon film, a silane (Silane, SiH 4 ) -based gas is injected into the seed gas and silicon atoms are migrated around the seed in a vacuum state. A method of growing MPS is known. At this time, the injection time, flow rate and temperature of the seed gas, the time, temperature and pressure of moving the silicon atoms, as well as the moving speed and amount of the silicon atoms vary according to the doping concentration of the impurities, resulting in a different size and amount of the MPS grown. You lose.

현재는 셀과 셀 사이를 격리할 수 있는 한도내에서 캐패시터 구조의 내벽에만 MPS 기술을 접목시킨 이너(inner) 캐패시터 구조가 적용되고 있다.Currently, an inner capacitor structure in which MPS technology is applied only to the inner wall of the capacitor structure is applied to the extent that the cells can be separated from each other.

이러한 종래의 방법에 따라 형성한 MPS 캐패시터의 구조가 도 1에 도시되어 있다.The structure of the MPS capacitor formed according to this conventional method is shown in FIG.

도 1은 종래 기술에 따라 형성한 MPS 캐패시터의 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of an MPS capacitor formed according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 MPS 캐패시터는 반도체 기판(11) 상부에 층간절연막(12)이 형성되고, 층간절연막(12)을 식각하여 제공되는 콘택홀(도시 생략) 내부에 반도체 기판(11)과 연결되는 콘택플러그(13)가 매립되고 있다.As shown in FIG. 1, in the conventional MPS capacitor, an interlayer insulating film 12 is formed on the semiconductor substrate 11, and the semiconductor substrate 11 is provided in a contact hole (not shown) provided by etching the interlayer insulating film 12. The contact plug 13 connected with) is buried.

그리고, 층간절연막(12) 상부에 콘택플러그(13)를 오픈시키는 홈을 갖고 식각배리어막(14)과 스토리지노드산화막(15)의 적층막이 형성되고, 홈 내부에 실린더 형태를 갖는 하부전극(16)이 형성된다. 여기서, 하부전극(16) 표면에는 MPS 그레인(MPS grain, 17)이 성장되어 있다.In addition, a stacked layer of an etch barrier layer 14 and a storage node oxide layer 15 is formed on the interlayer insulating layer 12 and has a groove for opening the contact plug 13, and the lower electrode 16 having a cylindrical shape is formed in the groove. ) Is formed. Here, MPS grain 17 is grown on the surface of the lower electrode 16.

그리고, 하부전극(16) 및 스토리지노드산화막(15) 상부에 유전막(18)이 형성되고, 유전막(18) 상에 하부전극(16)이 형성된 실린더 내부를 채우는 상부전극(19)이 형성되어 있다.The dielectric layer 18 is formed on the lower electrode 16 and the storage node oxide layer 15, and the upper electrode 19 is formed on the dielectric layer 18 to fill the inside of the cylinder in which the lower electrode 16 is formed. .

도 1에서, MPS 그레인(17)이 성장된 하부전극(16)을 형성하기 위해 인(Phosphorous, P)이 고농도로 도핑된 도우프드 실리콘막(Doped silicon)과 인이도핑되지 않은 언도우프드 실리콘막(Undoped silicon)의 이중층을 인시튜로 증착한 후, 화학적기계적연마 또는 에치백을 통해 실린더 형태를 만들고, MPS 공정을 통해 언도우프드 실리콘막이 MPS 그레인(17)으로 성장되도록 하고 도우프드 실리콘막이 하부전극(16)의 실린더 골격을 유지하도록 형성한다.In FIG. 1, doped silicon and undoped silicon doped with phosphorus (P) are heavily doped to form a lower electrode 16 on which MPS grain 17 is grown. After depositing a double layer of undoped silicon in-situ, a cylindrical shape is formed by chemical mechanical polishing or etch back, and the undoped silicon film is grown to MPS grains (17) by the MPS process. It is formed to maintain the cylinder skeleton of the lower electrode 16.

최근에 디자인룰이 작아지면서 동일한 캐패시터 구조에서 캐패시턴스를 확보하기 위해 MPS 그레인(17)의 크기를 최적화함과 동시에 성장된 MPS 그레인(17)의 인도핑의 최적화가 반드시 필요하다.Recently, as the design rule becomes smaller, it is necessary to optimize the size of the MPS grain 17 and to optimize the guidance of the grown MPS grain 17 to secure the capacitance in the same capacitor structure.

더욱이, MPS 그레인(17)이 하부전극으로 작용하기 위해서는 소자동작시에 불가피하게 발생하는 공핍(depletion)을 최소화하여야 하는데, 이를 위해 직접 캐패시터 유전물질과 접촉하는 MPS 그레인(17)을 충분한 농도로 인도핑(P doping)시켜야만 한다.Moreover, in order for the MPS grain 17 to function as a lower electrode, depletion inevitably generated during operation of the device should be minimized. To this end, the MPS grain 17 directly contacting the capacitor dielectric material at a sufficient concentration is introduced. You must ping it.

이와 같이, MPS 그레인(17)을 충분한 농도로 인 도핑시키는 종래 기술로 플라즈마(plasma) PH3도핑법과 퍼니스(Furnace) PH3도핑법이 제안되었다.As such, the plasma PH 3 doping method and the furnace PH 3 doping method have been proposed as conventional techniques for phosphorus doping the MPS grains 17 to a sufficient concentration.

도 2는 종래 퍼니스 도핑조건에 따른 인 농도를 비교한 도면으로서, 400Å 두께의 언도우프드 실리콘막에 퍼니스 도핑법을 사용하여 PH3도핑한 실험 결과이다. 도 1에서, 커브 C1은 600℃에서 2시간동안 퍼니스 PH3도핑한 결과이고, 커브 C2는 700℃에서 2시간동안 퍼니스 PH3도핑한 결과이며, 커브 C3는 퍼니스 PH3도핑이 생략된 결과이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a comparison of phosphorus concentrations according to a conventional furnace doping condition, in which a 400 PH thick undoped silicon film was PH 3 doped using a furnace doping method. 1, curve C1 is the result of furnace PH 3 doping at 600 ° C. for 2 hours, curve C2 is the result of furnace PH 3 doping at 700 ° C. for 2 hours, and curve C3 is the result of eliminating furnace PH 3 doping. .

도 2를 참조하여, 커브 C1(600℃, 2시간, 퍼니스 PH3도핑)을 살펴보면, 언도우프드 실리콘막 표면에서는 인 농도가 5×1020수준을 유지하다가 표면에서 100Å을 초과하면서부터 인 농도가 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 400Å 두께의 언도우프드 실리콘막 전체를 충분하게 도핑시키지 못하고 있다.Referring to FIG. 2, the curve C1 (600 ° C., 2 hours, furnace PH 3 doping) shows that the phosphorus concentration was maintained at a level of 5 × 10 20 on the surface of the undoped silicon film, and the phosphorus concentration was exceeded from 100 μs on the surface. It can be seen that the decrease rapidly. That is, the entire 400 Å thick undoped silicon film is not sufficiently doped.

그리고, 커브 C2(700℃, 2시간, 퍼니스 PH3도핑)의 경우를 보면, 언도우프드 실리콘막 표면에서는 인 농도가 5×1019수준을 유지하다가 표면에서 100Å을 초과하면서부터 인 농도가 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 커브 C1의 결과보다 도핑 능력이 떨어짐을 알 수 있다.In the case of curve C2 (700 ° C., 2 hours, furnace PH 3 doping), the phosphorus concentration was maintained at 5 × 10 19 on the surface of the undoped silicon film, but the phosphorus concentration suddenly exceeded 100 kPa on the surface. It can be seen that the decrease. That is, it can be seen that the doping ability is lower than that of the curve C1.

커브 C1과 커브 C2를 비교해보면, 두 결과 모두 400Å 두께의 언도우프드 실리콘막을 충분하게 도핑시키지 못하고 있고, 또한 온도가 상승한 경우에 언도우프드 실리콘막 표면에서의 인농도가 더 감소함을 알 수 있다.Comparing curves C1 and C2, both results show that the 400 Å thick undoped silicon film is not sufficiently doped, and that the phosphorus concentration on the surface of the undoped silicon film is further decreased when the temperature rises. have.

일반적으로 언도우프드 실리콘막 표면의 인농도는 도핑 가스로 들어가는 PH3가 언도우프드 실리콘막 표면과 반응되는 정도로써 결정된다. 즉, 언도우프드 실리콘막 표면의 인 농도는 가스상태의 PH3가 실리콘 표면에 부착되는 양과 이미 표면에 부착되어 있던 인이 실리콘 표면에서 탈착되어 가스상태로 빠져나가는 양의 차이에 의해 순수하게 표면에 존재하는 양에 의해 결정된다. 도핑온도가 700℃인 커브C2에서는 표면에 부착되는 양보다 표면에서 탈착되어 나가는 양이 도핑온도가 600℃인 커브C1에 비해 많기 때문에 도핑 능력이 더 떨어지는 것이다.In general, the phosphorus concentration on the surface of the undoped silicon film is determined by the extent to which PH 3 entering the doping gas reacts with the surface of the undoped silicon film. That is, the phosphorus concentration on the surface of the undoped silicon film is purely determined by the difference between the amount of PH 3 in the gaseous state attached to the silicon surface and the amount of phosphorus already attached to the surface desorbed from the silicon surface and escaped into the gaseous state. It is determined by the amount present in the. In the curve C2 having a doping temperature of 700 ° C., the amount of desorption from the surface is greater than that of the curve C1 having a doping temperature of 600 ° C. rather than the amount attached to the surface.

위와 같이, 종래 기술에서는 도핑 효율 증대를 위해 가스 상태에서 MPS 그레인 표면으로 유입되는 인의 양을 증가시키는 방법, 즉 외부에서 가하는 PH3도핑조건(유량, 압력, 온도)의 강화를 통해 인도핑 효율을 증대시키고 있으나, 도 1의 결과에 의하면 그 도핑 효율 증대 효과가 하부전극의 전체 영역으로 미치지 못하는 단점이 있다.As described above, in the prior art, the method of increasing the amount of phosphorus introduced into the MPS grain surface in the gas state to increase the doping efficiency, that is, to enhance the doping efficiency by strengthening the external PH 3 doping conditions (flow, pressure, temperature) However, according to the result of FIG. 1, the effect of increasing the doping efficiency does not reach the entire region of the lower electrode.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, MPS 공정 적용시 하부전극의 전체 영역까지 미치도록 후속 인(P) 도핑의 도핑효율을 최대화시킬 수 있는 캐패시터 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a capacitor that can maximize the doping efficiency of subsequent phosphorous (P) doping to extend to the entire region of the lower electrode when applying the MPS process There is this.

도 1은 종래 기술에 따라 형성한 MPS 캐패시터의 구조를 도시한 도면,1 is a view showing the structure of an MPS capacitor formed according to the prior art,

도 2는 종래 퍼니스 도핑조건에 따른 인 농도를 비교한 도면,2 is a view comparing the phosphorus concentration according to the conventional furnace doping conditions,

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정 단면도,3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐패시터의 구조를 도시한 도면,4 is a view showing the structure of a capacitor according to another embodiment of the present invention;

도 5는 하부전극 깊이에 따른 인농도 프로파일을 관찰한 결과.5 is a result of observing the phosphorus concentration profile according to the lower electrode depth.

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

21 : 반도체 기판 22 : 층간절연막21 semiconductor substrate 22 interlayer insulating film

23 : 콘택플러그 24 : 식각배리어막23: contact plug 24: etching barrier film

25 : 스토리지노드산화막 27a : 실린더25: storage node oxide film 27a: cylinder

28a : MPS 그레인 29 : 하부전극28a: MPS grain 29: lower electrode

30 : 유전막 31 : 상부전극30 dielectric layer 31 upper electrode

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐패시터의 제조 방법은 표면에 MPS 그레인이 성장된 하부전극을 형성하는 단계, 상기 하부전극의 표면 및 내부의 전영역에 걸쳐 균일한 도핑농도를 갖도록 플라즈마도핑법과 퍼니스도핑법을 혼합하여 인을 도핑시키는 단계, 상기 인이 도핑된 하부전극 상에 유전막을 형성하는 단계, 및 상기 유전막 상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 인을 도핑시키는 단계는 상기 플라즈마도핑법을 진행한 후에 상기 퍼니스도핑법을 진행하거나, 상기 퍼니스도핑법을 먼저 진행한 후에 상기 플라즈마도핑법을진행하는 것을 특징으로 하며, 상기 플라즈마도핑법은 700℃∼800℃의 공정온도와 1torr∼2.5torr의 압력하에서 300W∼450W의 플라즈마파워를 인가하고, PH3가스를 300sccm∼450sccm의 유량으로 흘려주면서 70초∼140초동안 진행하는 것을 특징으로 하고, 상기 퍼니스도핑법은 600℃∼700℃의 공정온도와 5torr∼20torr의 압력하에서 PH3가스를 100sccm∼200sccm의 유량으로 흘려주면서 1시간∼2시간동안 진행하는 것을 특징으로 한다.The method of manufacturing the capacitor of the present invention for achieving the above object is a step of forming a lower electrode on which MPS grain is grown on the surface, the plasma doping method and the furnace to have a uniform doping concentration over the entire surface of the lower electrode and the inside Doping the phosphorus by mixing a doping method, forming a dielectric film on the lower electrode doped with the phosphorus, and forming an upper electrode on the dielectric film. The plasma doping method may be performed after the plasma doping method is performed, or after the plasma doping method is performed, the plasma doping method may be performed. The plasma power of 300W-450W is applied under process temperature and the pressure of 1torr-2.5torr, and PH 3 gas is flowed at a flow rate of 300sccm-450sccm. The furnace doping method is characterized in that it proceeds for 70 seconds to 140 seconds, and the furnace doping method is performed for 1 hour to a flow of PH 3 gas at a flow rate of 100 sccm to 200 sccm under a process temperature of 600 ° C to 700 ° C and a pressure of 5torr to 20torr. Characterized in proceeding for 2 hours.

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 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 3a에 도시된 바와 같이, 트랜지스터 등의 하부 구조가 형성된 반도체기판(21) 상에 층간절연막(22)을 형성하고, 반도체 기판(21)의 불순물 영역과 하부전극을 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀을 형성한 후, 여기에 도전성 물질을 적층하고 화학적기계적연마나 에치백으로 평탄화하여 콘택플러그(23)를 형성한다. 이어서, 전면에 식각배리어막(24)을 증착하고, 식각배리어막(24) 상에 PE-TEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate), BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), PSG(Phoshporus Silicate Glass) 또는 USG(Undoped Silicate Glass)와 같은 스토리지노드산화막(Storagenode oxide, 25)을 증착한다. 이때, 스토리지노드산화막(25)은 15000Å∼25000Å 두께로 형성한다.As shown in FIG. 3A, an interlayer insulating film 22 is formed on a semiconductor substrate 21 on which a lower structure such as a transistor is formed, and a contact hole for electrically connecting an impurity region of the semiconductor substrate 21 to a lower electrode. After forming, the conductive material is laminated thereon and planarized by chemical mechanical polishing or etch back to form the contact plug 23. Subsequently, an etch barrier film 24 is deposited on the entire surface, and the plasma enhanced tetra ethyl ortho silicate (PE-TEOS), boron phosphorus silicate glass (BPSG), phoshporus silicate glass (PSG), or USG is formed on the etching barrier film 24. A storage node oxide (25) such as (Undoped Silicate Glass) is deposited. At this time, the storage node oxide film 25 is formed to a thickness of 15000 kPa to 25000 kPa.

다음에, 스토리지노드산화막(25)과 식각배리어막(24)을 순차적으로 식각하여 하부전극을 형성할 영역의 콘택플러그(23)를 노출시키는 홈(26)을 형성한다. 이때, 식각배리어막(24)은 홈(26) 형성시 식각을 정지시키는 막으로서, 스토리지노드산화막(25)과 식각선택비가 좋은, 예컨대 실리콘질화막(silicon nitride)으로 형성한다. 이와 같은 식각배리어막(24)은 높이가 높은 스토리지노드를 측면에서 지탱하는 역할을 하여 기계적인 강도 면에서는 더욱 뛰어난 하부전극을 얻을 수 있다.Next, the storage node oxide layer 25 and the etching barrier layer 24 are sequentially etched to form grooves 26 exposing the contact plugs 23 in the region where the lower electrode is to be formed. In this case, the etch barrier layer 24 is a film that stops etching when the groove 26 is formed, and is formed of the silicon nitride layer having a good etching selectivity with the storage node oxide layer 25. The etching barrier layer 24 serves to support the storage node having a high height from the side, thereby obtaining a lower electrode having better mechanical strength.

도 3b에 도시된 바와 같이, 스토리지노드산화막(25)을 식각하여 형성한 홈(26)을 포함한 전면에 불순물(인)이 도핑된 도우프드 실리콘막(27)과 불순물이 전혀 도핑되지 않은 언도우프드 실리콘막(28)을 인시튜로 연속해서 형성한다.As shown in FIG. 3B, a doped silicon film 27 doped with impurities (phosphorus) and an undoped doped with no impurities are formed on the entire surface including the grooves 26 formed by etching the storage node oxide film 25. The de silicon film 28 is continuously formed in situ.

이렇게 도우프드 실리콘막(27)과 언도우프드 실리콘막(28)을 인시튜로 형성하는 이유는, 불순물의 도핑 농도가 고농도인 실리콘막에서는 실리콘 원자가 거의 이동되지 않아 MPS 그레인이 성장되지 않고 불순물이 도핑되지 않은 실리콘막에서는 실리콘 원자가 빠르게 이동되어 MPS 그레인이 용이하게 성장되는 현상을 이용하기 위한 것이다. 즉, 불순물이 도핑된 도우프드 실리콘막(27)은 이후에 하부전극의 실린더 골격을 이루는 외벽이 되고, 불순물이 도핑되지 않은 언도우프드 실리콘막(28)은 실린더 형태의 내벽에 형성되는 MPS 그레인으로 성장된다.The reason why the doped silicon film 27 and the undoped silicon film 28 are formed in situ is that in the silicon film having a high doping concentration of impurities, almost no silicon atoms are moved, so that MPS grains do not grow and impurities are formed. In the undoped silicon film, the silicon atoms are rapidly moved to facilitate the growth of MPS grains. That is, the doped silicon film 27 doped with impurities becomes an outer wall forming the cylinder skeleton of the lower electrode, and the undoped silicon film 28 without dopants is formed of MPS grain formed on the inner wall of the cylinder shape. To grow.

이와 같은 도우프드 실리콘막(27)과 언도우프드 실리콘(27) 인시튜 증착시, 도우프드 실리콘막(27)에 도핑되는 불순물로는 인(P)을 사용할 수 있고, 도우프드 실리콘막(27)의 증착과 동시에 인(P)을 도핑할 수 있다. 이때, 인(P)의 도핑 농도는 실리콘 소스가스 대비 인을 함유한 불순물 소스가스의 유량을 조절함으로써 조절할 수 있는데, 실리콘 소스가스로는 모노실란(monosilane), 디실란(disilane), 트리실란(trisilane), 디클로로실란(dichlorosilane) 등 실란계 가스를 사용하고, 인을 함유한 불순물소스가스는 PH3가스를 사용한다. 도우프드 실리콘막(27)의 인(P) 도핑 농도는 실리콘 원자를 이동시키는 시간, 성장시킬 MPS 그레인의 크기 등을 고려하여 설정하는데, SIMS를 이용하여 1E20∼3E21/cm3정도의 높은 도핑농도를 갖도록 한다.During such in-situ deposition of the doped silicon film 27 and the undoped silicon 27, phosphorus (P) may be used as an impurity doped in the doped silicon film 27, and the doped silicon film 27 Phosphorus (P) can be doped at the same time as the deposition. At this time, the doping concentration of phosphorus (P) can be adjusted by controlling the flow rate of the impurity source gas containing phosphorus compared to the silicon source gas, the silicon source gas as monosilane (diosilane), disilane (disilane), trisilane (trisilane) Silane gas such as dichlorosilane, and the impurity source gas containing phosphorus use PH 3 gas. The phosphorus (P) doping concentration of the doped silicon film 27 is set in consideration of the time to move the silicon atoms, the size of the MPS grain to be grown, and the like. The high doping concentration of about 1E20 to 3E21 / cm 3 using SIMS is used. To have.

한편, 도우프드 실리콘막(27)과 언도우프드 실리콘막(28)의 두께는 원하는 소자의 집적도나 하부전극의 높이 및 폭 등에 따라 결정되는데, 본 발명에서는 각각 100Å∼300Å 정도로 하여 총 두께가 300Å∼600Å이 되도록 한다. 그리고, 도우프드 실리콘막(27)과 언도우프드 실리콘막(28)은 비정질 상태로 증착되는데, 인시튜 증착시 증착온도는 500℃∼550℃를 유지하도록 한다. 이는 550℃ 이상의 온도에서 실리콘막을 증착하면 비정질이 아닌 결정질의 형태를 갖기 때문이다. 결정질 실리콘막에서는 MPS 그레인을 성장시킬 수 없다.On the other hand, the thickness of the doped silicon film 27 and the undoped silicon film 28 is determined according to the degree of integration of the desired device, the height and width of the lower electrode, etc. In the present invention, the total thickness is about 300 kPa to 300 kPa, respectively. It should be ~ 600Å. The doped silicon film 27 and the undoped silicon film 28 are deposited in an amorphous state, and the deposition temperature is maintained at 500 ° C. to 550 ° C. during in-situ deposition. This is because when the silicon film is deposited at a temperature of 550 ° C. or higher, it has a crystalline form, not amorphous. MPS grains cannot be grown in the crystalline silicon film.

다음으로, 스토리지노드산화막(25)의 상부에 형성된 도우프드 실리콘막(27) 및 언도우프드 실리콘막(28)을 화학적기계적 연마나 에치백 등의 방법으로 제거하여 홈(26)의 내벽에만 도우프드 실리콘막(27)과 언도우프드 실리콘막(28)을 실린더 형태로 잔류시킨다. 여기서, 도우프드 실리콘막(27) 및 언도우프드 실리콘막(28)을 제거할 때 연마재나 식각된 입자 등의 불순물이 실린더 내부에 부착되는 등의 우려가 있으므로, 단차피복성이 좋은 예컨대, 포토레지스트로 실린더 내부를 모두 채운 후에, 스토리지노드산화막(25) 표면이 노출될 때까지 연마 또는 에치백을 수행하고, 실린더 내부의 포토레지스트를 애싱(ashing)하여 제거하는 것이 좋다.Next, the doped silicon film 27 and the undoped silicon film 28 formed on the storage node oxide film 25 are removed by chemical mechanical polishing, etch back, or the like to help only the inner wall of the groove 26. The dope silicon film 27 and the undoped silicon film 28 remain in the form of a cylinder. Here, when removing the doped silicon film 27 and the undoped silicon film 28, impurities such as abrasives or etched particles may adhere to the inside of the cylinder. After filling the inside of the cylinder with the resist, it is preferable to perform polishing or etch back until the surface of the storage node oxide film 25 is exposed, and ashing and removing the photoresist inside the cylinder.

도 3c에 도시된 바와 같이, 실린더(27a)의 내벽에 MPS 그레인(28a)을 성장시킨다. MPS 그레인(28a)을 성장시키는 방법은 언도우프드 실리콘막(28) 표면에 실란계 가스를 이용하여 실리콘시드를 형성한 후, 600℃∼650℃의 온도에서 어닐링하여 실리콘을 이동시키므로써 이루어진다. 예컨대, 불순물이 도핑되지 않은 언도우프드 실리콘막(28)이 MPS 그레인(28a)으로 성장하고, 실리콘원자의 이동이 억제되는 도우프드 실리콘막(27)이 실린더(27a)의 골격을 형성한다. 결국, 인(P)의 도핑 농도가 높은 도우프드 실리콘막(27)에서는 실리콘 원자의 이동이 억제되므로 최소한 도우프드 실리콘막(27) 두께 만큼의 실린더(27a) 골격이 유지된다.As shown in FIG. 3C, MPS grain 28a is grown on the inner wall of the cylinder 27a. The method of growing the MPS grain 28a is performed by forming a silicon seed on the surface of the undoped silicon film 28 using a silane-based gas, and then moving the silicon by annealing at a temperature of 600 ° C to 650 ° C. For example, an undoped silicon film 28 that is not doped with impurities grows into the MPS grain 28a, and a doped silicon film 27 in which movement of silicon atoms is suppressed forms a skeleton of the cylinder 27a. As a result, in the doped silicon film 27 having a high doping concentration of phosphorus (P), the movement of silicon atoms is suppressed, so that at least the skeleton of the cylinder 27a at least as thick as the doped silicon film 27 is maintained.

이하, 실린더(27a)와 MPS 그레인(28a)을 편의상 통틀어서 하부전극(29)이라고 약칭하기로 한다.Hereinafter, the cylinder 27a and the MPS grain 28a will be collectively referred to as the lower electrode 29 for convenience.

도 3d에 도시된 바와 같이, 하부전극(29)이 가져야 하는 전도성, 예컨대 인(P) 도핑 농도를 전체적으로 확보하기 위해 PH3도핑 공정을 진행한다. 이때, PH3도핑 공정은 하부전극(29) 표면의 MPS 그레인에 인(P)을 도핑시키기 위한 것일뿐 아니라 하부전극(29)을 형성한 도우프드 실리콘막(27) 증착시에 도핑시켰던 인(P)의 도핑농도를 증가시키기 위한 공정이다. 먼저, PH3도핑공정의 도핑효율을 높이기 위해 HF 케미컬 내지 BOE 케미컬을 사용하여 하부전극(29) 표면을 세정한 후, PH3도핑을 실시하여 MPS 그레인 부분에 인(P)을 도핑함과 동시에 이미 형성되었던 하부전극(29) 내의 인(P)의 도핑 농도도 증가시킨다. PH3가스를 반응가스로 하여 확산공정에 의해 하부전극(29) 내부로 확산시키므로써, 하부전극(29)의 표면 및 내부의 전영역에 걸쳐 인(P)의 도핑농도를 균일하게 분포시킨다.As shown in FIG. 3D, the PH 3 doping process is performed to secure the overall conductivity of the lower electrode 29, for example, the phosphorus (P) doping concentration. At this time, the PH 3 doping process is not only for doping the phosphorus (P) to the MPS grain on the surface of the lower electrode 29, but also the phosphorus (doped during the deposition of the doped silicon film 27 forming the lower electrode 29) It is a process for increasing the doping concentration of P). First, in order to increase the doping efficiency of the PH 3 doping process, the surface of the lower electrode 29 is cleaned by using HF chemicals or BOE chemicals, and then doped with phosphorus (P) on the MPS grains by performing PH 3 doping. The doping concentration of phosphorus (P) in the lower electrode 29 which has already been formed is also increased. By using the PH 3 gas as a reaction gas and diffusing into the lower electrode 29 by the diffusion process, the doping concentration of phosphorus (P) is uniformly distributed over the entire surface of the lower electrode 29 and the inside.

본 발명은 인 도핑이 하부전극(29)의 전영역에 걸쳐 균일하게 이루어질 수 있도록 플라즈마도핑법과 퍼니스도핑법을 혼합하여 연속으로 진행한다.The present invention proceeds continuously by mixing the plasma doping method and the furnace doping method so that phosphorous doping can be uniformly spread over the entire area of the lower electrode 29.

제1방법으로, 플라즈마 도핑법을 먼저 진행한 후 이어서 퍼니스 도핑법을 진행한다. 예를 들어, 먼저 진행하는 플라즈마도핑법은 챔버내에 PH3가스의 플라즈마를 발생시켜 인을 도핑시키는 방법으로, 공정 온도는 700℃∼800℃로 하며, 공정 시간은 70초∼140초로 하고, 공정 압력과 플라즈마 파워는 각각 1torr∼2.5torr와 300W∼450W의 범위로 한다. 이때, PH3가스의 유량은 300sccm∼450sccm으로 한다. 다음으로, 퍼니스 도핑법을 진행하는데, 퍼니스 도핑법은 퍼니스에서 PH3가스를 이용하여 인을 도핑시키는 방법으로, 공정 온도는 600℃∼700℃로 하며, 공정 시간은 1시간∼2시간으로 하고, 공정 압력과 PH3가스의 유량은 각각 5torr∼20torr와 100sccm∼200sccm으로 한다.In a first method, plasma doping is first performed, followed by furnace doping. For example, the plasma doping method, which proceeds first, is a method of generating a plasma of PH 3 gas in the chamber to dope phosphorus. The process temperature is 700 ° C. to 800 ° C., and the process time is 70 seconds to 140 seconds. The pressure and the plasma power are in the range of 1 tor to 2.5 tor and 300 to 450 W, respectively. At this time, the flow rate of the PH 3 gas is set to 300 sccm to 450 sccm. Next, the furnace doping method is carried out. The furnace doping method is a method of doping phosphorus using a PH 3 gas in a furnace. The process temperature is 600 ° C to 700 ° C, and the process time is 1 hour to 2 hours. The process pressure and the flow rate of the PH 3 gas are 5 tortorr and 20 torrr and 100 sccm to 200 sccm, respectively.

제2방법으로, 먼저 퍼니스 도핑법을 진행한 후 이어서 플라즈마 도핑법을 진행한다. 예를 들어, 먼저 진행하는 퍼니스 도핑법 퍼니스에서 PH3가스를 이용하여 인을 도핑시키는 방법으로, 공정 온도는 600℃∼700℃로 하며, 공정 시간은 1시간∼2시간으로 하고, 공정 압력과 PH3가스의 유량은 각각 5torr∼20torr와 100sccm∼200sccm으로 한다. 다음으로, 플라즈마도핑법을 진행하는데, 챔버내에 PH3가스의 플라즈마를 발생시켜 인을 도핑시키는 방법으로, 공정 온도는 700℃∼800℃로 하며, 공정 시간은 70초∼140초로 하고, 공정 압력과 플라즈마 파워는 각각 1torr∼2.5torr와 300W∼450W의 범위로 한다. 이때, PH3가스의 유량은 300sccm∼450sccm으로 한다.In a second method, the furnace doping method is first performed, followed by the plasma doping method. For example, in a furnace doping method furnace, the phosphorus is doped using a PH 3 gas. The process temperature is 600 ° C to 700 ° C, the process time is 1 hour to 2 hours, and the process pressure and The flow rate of the PH 3 gas is set at 5 tor to 20 tor and 100 to cm to 200 sccm, respectively. Next, a plasma doping method is performed, in which a plasma of PH 3 gas is generated in the chamber to dope phosphorus, the process temperature is 700 ° C. to 800 ° C., the process time is 70 seconds to 140 seconds, and the process pressure. And plasma power are in the range of 1 tor to 2.5 tor and 300 to 450 W, respectively. At this time, the flow rate of the PH 3 gas is set to 300 sccm to 450 sccm.

도 3e에 도시된 바와 같이, 식각배리어막(24)을 식각정지막으로 하여 스토리지노드산화막(25)을 HF 또는 BOE의 습식케미컬을 이용하여 딥아웃(dip out)한다.As illustrated in FIG. 3E, the storage node oxide layer 25 is dip-outed using the wet chemical of HF or BOE using the etch barrier layer 24 as an etch stop layer.

다음으로, 습식딥아웃 공정후에 PH3도핑 공정을 추가로 진행한다. 이러한 추가 PH3도핑 공정은 하부전극(29)내 인(P)의 도핑효율을 더욱 좋게 하기 위한 것이면서 인(P)의 도핑프로파일을 보정해주기 위한 것이다. 즉, 스토리지노드산화막(25)의 습식딥아웃시에 하부전극(29) 표면의 인(P)이 탈리되어 도핑농도 부족으로 인한 공핍이 발생될 수 있기 때문에 추가로 PH3도핑 공정을 통해 하부전극(29)에 인을 추가로 도핑시켜 주는 것이다.Next, the PH 3 doping process is further performed after the wet deep out process. This additional PH 3 doping process is to improve the doping efficiency of phosphorus (P) in the lower electrode 29 and to correct the doping profile of phosphorus (P). That is, since the phosphorus (P) on the surface of the lower electrode 29 is released during the wet deep out of the storage node oxide layer 25, depletion may occur due to insufficient doping concentration, and thus, the lower electrode may be further subjected to a PH 3 doping process. Phosphorus is added to (29).

자세히 살펴보면, 스토리지노드산화막(25)을 습식딥아웃을 통해 내벽은 물론 외벽까지 노출된 하부전극(29)에 추가로 PH3도핑 공정을 진행한다.In detail, the storage node oxide layer 25 is further subjected to a PH 3 doping process in addition to the lower electrode 29 exposed to the inner wall and the outer wall through a wet deep out.

추가 PH3도핑 공정은 플라즈마도핑법 또는 퍼니스도핑법을 이용한다.Further PH 3 doping processes use plasma doping or furnace doping.

먼저, 플라즈마도핑법은 700℃∼800℃의 공정온도, 1분∼3분의 공정시간,1torr∼2torr의 공정압력 및 100W∼300W의 플라즈마 파워 조건하에서 PH3가스를 300sccm∼500sccm의 유량으로 흘려주면서 진행한다.First, the plasma doping method flows PH 3 gas at a flow rate of 300 sccm to 500 sccm under a process temperature of 700 ° C. to 800 ° C., a process time of 1 minute to 3 minutes, a process pressure of 1 tor to 2 tor, and a plasma power of 100 W to 300 W. Proceed by giving.

그리고, 퍼니스 도핑법에서 공정 온도는 600℃∼700℃로 하며, 공정 시간은 1시간∼2시간으로 하고, 공정 압력과 PH3가스의 유량은 각각 5torr∼10torr와 100sccm∼200sccm으로 한다.In the furnace doping method, the process temperature is 600 ° C. to 700 ° C., the process time is 1 hour to 2 hours, and the process pressure and the flow rate of the PH 3 gas are 5 tor to 10 tor and 100 sccm to 200 sccm, respectively.

다음으로, 도 3f에 도시된 것처럼, 유전막(30)과 상부전극(31)을 형성하여 실린더 구조의 캐패시터를 완성한다. 여기서, 유전막(30)은 산화처리된 Si3N4, Ta2O5, Al2O3, HfO2를 이용하고, 상부전극(31)은 도우프드 폴리실리콘막 또는 도우프드 폴리실리콘막과 티타늄나이트라이드막(TiN)의 이중막을 사용한다.Next, as shown in FIG. 3F, the dielectric film 30 and the upper electrode 31 are formed to complete the capacitor of the cylinder structure. Herein, the dielectric film 30 uses oxidized Si 3 N 4 , Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , HfO 2 , and the upper electrode 31 is a doped polysilicon film or a doped polysilicon film and titanium. A double film of nitride film TiN is used.

전술한 바와 같이, 본 발명은 하부전극 및 MPS 그레인의 인도핑 농도를 충분히 확보하기 위해 플라즈마도핑법과 퍼니스도핑법을 혼합한다.As described above, the present invention mixes the plasma doping method and the furnace doping method in order to sufficiently secure the doping concentration of the lower electrode and the MPS grain.

플라즈마도핑법은 하부전극(29) 표면에 인(P)을 물리적으로 도핑시키는 것으로, 플라즈마도핑법만을 진행한 경우에는 MPS 그레인이 성장된 표면의 도핑농도는 충족시킬 수 있지만 콘택플러그(23)와 접하는 부분의 도핑농도를 충족시키기에는 부족하다. 따라서, 본 발명의 플라즈마도핑후 퍼니스도핑법을 추가로 진행하는 것이다.Plasma doping is a physical doping of phosphorus (P) on the surface of the lower electrode 29. If only the plasma doping is performed, the doping concentration of the surface where the MPS grain is grown can be satisfied, but the contact plug 23 and It is not enough to meet the doping concentration of the contacting part. Therefore, the furnace doping method is further proceeded after the plasma doping of the present invention.

그리고, 퍼니스도핑법은 하부전극(29) 표면에 인을 화학적으로 도핑시키는 것으로 퍼니스도핑법만을 진행하는 경우에는 콘택플러그(23)와 접하는 부분의 도핑농도를 충족시킬 수 있으나, 하부전극(29) 표면의 인(P)이 과다하게 확산하는 경우요구되는 표면 농도를 얻을 수 없는 단점이 있었다. 따라서, 본 발명에서는 플라즈마도핑법을 퍼니스도핑법을 진행하기 전 또는 후에 추가로 진행하는 것이다.In addition, the furnace doping method chemically dope phosphorus on the surface of the lower electrode 29. When only the furnace doping method is performed, the doping concentration of the portion contacting the contact plug 23 may be satisfied, but the lower electrode 29 When the phosphorus (P) of the surface is excessively diffused, there was a disadvantage that the required surface concentration could not be obtained. Therefore, in the present invention, the plasma doping method is further performed before or after the furnace doping method.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐패시터의 구조를 도시한 도면으로서, 콘케이브 구조의 캐패시터이다.4 is a view showing the structure of a capacitor according to another embodiment of the present invention, a capacitor having a concave structure.

도 4에 도시된 바와 같이, 도 3d의 PH3도핑이 완료된 결과물 상에 스토리지노드산화막(25)을 습식딥아웃하지 않고 바로 유전막(30)과 상부전극(31)을 형성하여 콘케이브 구조의 캐패시터를 완성한 것이다.As shown in FIG. 4, the dielectric layer 30 and the upper electrode 31 are formed directly on the resultant in which the PH 3 doping of FIG. 3D is completed without wet-drying the storage node oxide layer 25 to form a capacitor having a concave structure. Will be completed.

도 4의 경우는 도 3e와 같은 추가 PH3도핑 공정이 생략된다.In the case of FIG. 4, an additional PH 3 doping process such as FIG. 3E is omitted.

도 5는 하부전극 깊이에 따른 인농도 프로파일을 관찰한 결과이다. 예컨대, 하부전극의 골격을 형성하는 도우프드 실리콘막을 100Å, MPS 그레인을 형성하는 언도우프드 실리콘막을 300Å, MPS 그레인과 접하는 유전막으로서 Al2O3를 40Å 두께로 형성한 경우의 결과이다. 그리고, 커브C4는 700℃/5torr/PH3300sccm/N2400sccm/2시간 조건으로 퍼니스도핑한후 NH3분위기에서 725℃/20torr/NH3500sccm/1시간 조건으로 어닐링한 결과이고, 커브 C5는 700℃/5torr/PH3100sccm/N2400sccm/2시간 조건으로 퍼니스도핑한 결과이며, 커브C6는 300W/PH3300sccm/1torr/70초 조건으로 플라즈마도핑한 결과이고, 커브 C7은 450W/PH3450sccm/2torr/70초 조건으로 플라즈마도핑한 결과이다.5 is a result of observing the phosphorus concentration profile according to the depth of the lower electrode. For example, 100 결과 of the doped silicon film forming the skeleton of the lower electrode, 300 Å of the undoped silicon film forming the MPS grain, and Al 2 O 3 as the dielectric film contacting the MPS grain have a thickness of 40 Å. Curve C4 is the result of annealing the furnace at 725 ° C./20 torr / NH 3 500 sccm / 1 hour in an NH 3 atmosphere after furnace doping under 700 ° C./5 torr / PH 3 300 sccm / N 2 400 sccm / 2 hours. Is the result of furnace doping at 700 ℃ / 5torr / PH 3 100sccm / N 2 400sccm / 2 hours, curve C6 is the result of plasma doping at 300W / PH 3 300sccm / 1torr / 70 seconds and curve C7 is 450W / the results of PH 3 450sccm / 2torr / 70 sec conditions with the plasma doping.

도 5에 나타난 바와 같이, 퍼니스도핑법을 사용한 커브4와 커브5는 하부전극과 유전막 계면에서 가장 높은 인농도를 유지하고 잇고, 하부전극 내부로 들어갈수록 인도핑농도가 현저히 떨어지는 특성을 나타내고 있다.As shown in FIG. 5, curves 4 and 5 using the furnace doping method maintain the highest phosphorus concentration at the interface between the lower electrode and the dielectric layer, and show a characteristic that the indoping concentration is significantly lowered as it enters the lower electrode.

반면에 플라즈마도핑법을 적용한 커브6와 커브7은 하부전극 내부의 전체 인도핑농도수준은 퍼니스도핑법의 경우보다 5E20/cm3∼6E20/cm3정도 높게 나타났다.On the other hand, curve 6 and curve 7 using plasma doping method showed that the total indoping concentration level in the lower electrode was about 5E20 / cm 3 to 6E20 / cm 3 higher than that of furnace doping method.

하지만, 도핑된 인의 피크(peak) 농도는 4.2E21/cm3∼4.3E21/cm3수준으로 퍼니스도핑법과 동일한 수준으로 나타내고, 이 피크농도가 하부전극 내부 80Å∼120Å 지점에 존재하였다.However, the peak concentration of the doped phosphorus was 4.2E21 / cm 3 to 4.3E21 / cm 3 , the same level as the furnace doping method, and the peak concentration was present at a point of 80 kV to 120 kV inside the lower electrode.

이렇게 피크 농도가 하부전극 내부에 존재하여 유전막과의 계면에서의 인농도가 떨어지면 캐패시터의 공핍을 증가시키는 문제를 일으키게 된다.If the peak concentration is present inside the lower electrode and the phosphorus concentration at the interface with the dielectric film is lowered, a problem of increasing the depletion of the capacitor occurs.

따라서, 본 발명에서는 플라즈마도핑법과 퍼니스도핑법을 혼합하여 연속으로 진행하므로써, MPS 그레인이 성장된 하부전극(29)의 전체 인 농도를 높임과 동시에 유전막과 접하는 하부전극(29) 표면의 MPS 그레인의 균일한 인농도를 1E21/cm3이상으로 높게 유지시킬 수 있다. 이로써 MPS 그레인이 성장된 하부전극(29)과 콘택플러그(23)간 콘택저항을 확보하면서 하부전극(29)의 전영역의 전도성을 충분히 확보할 수 있다.Accordingly, in the present invention, the plasma doping method and the furnace doping method are mixed and continuously performed, thereby increasing the total phosphorus concentration of the lower electrode 29 on which the MPS grain is grown, and simultaneously controlling the MPS grain on the surface of the lower electrode 29 in contact with the dielectric film. The uniform phosphorus concentration can be kept high above 1E21 / cm 3 . As a result, the conductive resistance of the entire region of the lower electrode 29 may be sufficiently secured while securing the contact resistance between the lower electrode 29 and the contact plug 23 on which the MPS grain is grown.

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.

상술한 본 발명은 캐패시터 구조의 하부전극 내벽에 MPS 그레인을 성장시키는 경우, 하부전극의 인도핑 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when the MPS grain is grown on the inner wall of the lower electrode of the capacitor structure, there is an effect of improving the guided efficiency of the lower electrode.

또한, 하부전극을 충분히 인도핑시킬 수 있으므로 캐패시터의 공핍을 감소시켜 캐패시턴스의 추가 증가 효과를 구현할 수 있다.In addition, since the lower electrode can be sufficiently guided, the depletion of the capacitor can be reduced to realize an additional increase effect of the capacitance.

또한, 하부전극과 유전막간 계면에서 하부전극 내부로의 인농도의 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can improve the uniformity of the phosphorus concentration into the lower electrode at the interface between the lower electrode and the dielectric film.

Claims (6)

표면에 MPS 그레인이 성장된 하부전극을 형성하는 단계; 및Forming a bottom electrode having MPS grain grown on a surface thereof; And 상기 하부전극의 표면 및 내부의 전영역에 걸쳐 균일한 도핑농도를 갖도록 플라즈마도핑법과 퍼니스도핑법을 혼합하여 인을 도핑시키는 단계Doping the phosphorus by mixing the plasma doping method and the furnace doping method so as to have a uniform doping concentration over the entire surface of the lower electrode and the inside of the lower electrode; 상기 인이 도핑된 하부전극 상에 유전막을 형성하는 단계; 및Forming a dielectric layer on the phosphorus-doped lower electrode; And 상기 유전막 상에 상부전극을 형성하는 단계Forming an upper electrode on the dielectric layer 를 포함하는 캐패시터의 제조 방법.Method of manufacturing a capacitor comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인을 도핑시키는 단계는,Doping the phosphorus, 상기 플라즈마도핑법을 진행한 후에 상기 퍼니스도핑법을 진행하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 제조 방법.And the furnace doping method after the plasma doping process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인을 도핑시키는 단계는,Doping the phosphorus, 상기 퍼니스도핑법을 먼저 진행한 후에 상기 플라즈마도핑법을 진행하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 제조 방법.The process of manufacturing the capacitor, characterized in that the plasma doping method proceeds first after the furnace doping method. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 플라즈마도핑법은,The plasma doping method, 700℃∼800℃의 공정온도와 1torr∼2.5torr의 압력하에서 300W∼450W의 플라즈마파워를 인가하고, PH3가스를 300sccm∼450sccm의 유량으로 흘려주면서 70초∼140초동안 진행하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 제조 방법.A plasma power of 300 W to 450 W is applied at a process temperature of 700 ° C. to 800 ° C. and a pressure of 1 tor to 2.5 tor, and flows for 70 seconds to 140 seconds while flowing PH 3 gas at a flow rate of 300 sccm to 450 sccm. Method of manufacturing a capacitor. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 퍼니스도핑법은,The furnace doping method, 600℃∼700℃의 공정온도와 5torr∼20torr의 압력하에서 PH3가스를 100sccm∼200sccm의 유량으로 흘려주면서 1시간∼2시간동안 진행하는 것을 특징으로 하는 캐패시터의 제조 방법.A process for producing a capacitor, characterized in that it proceeds for 1 hour to 2 hours while flowing PH 3 gas at a flow rate of 100 sccm to 200 sccm under a process temperature of 600 ° C. to 700 ° C. and a pressure of 5 tor to 20 tor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부전극을 형성하는 단계는,Forming the lower electrode, 하부전극이 형성될 홈이 구비된 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film having a groove on which a lower electrode is to be formed; 상기 홈을 포함한 상기 절연막 상에 인이 도핑된 도우프드 실리콘막과 인이도핑되지 않은 언도우프드 실리콘막을 인시튜로 증착하는 단계;Depositing an in-doped undoped silicon film and an undoped undoped silicon film on the insulating film including the groove in situ; 상기 도우프드 실리콘막과 언도우프드 실리콘막을 실린더 형태로 패터닝하여 상기 홈의 내부에 잔류시키는 단계; 및Patterning the doped silicon film and the undoped silicon film in the form of a cylinder and remaining in the groove; And MPS 공정을 진행하여 상기 도우프드 실리콘막이 상기 하부전극의 골격을 형성하도록 함과 동시에 상기 언도우프드 실리콘막을 상기 MPS 그레인으로 성장시키는 단계Performing an MPS process to allow the doped silicon film to form a skeleton of the lower electrode and to grow the undoped silicon film to the MPS grain
KR1020030043102A 2003-06-30 2003-06-30 Method for fabricating capacitor of semiconductor device improved mps doping efficiency KR20050002056A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030043102A KR20050002056A (en) 2003-06-30 2003-06-30 Method for fabricating capacitor of semiconductor device improved mps doping efficiency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030043102A KR20050002056A (en) 2003-06-30 2003-06-30 Method for fabricating capacitor of semiconductor device improved mps doping efficiency

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050002056A true KR20050002056A (en) 2005-01-07

Family

ID=37217616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030043102A KR20050002056A (en) 2003-06-30 2003-06-30 Method for fabricating capacitor of semiconductor device improved mps doping efficiency

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050002056A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101051155B1 (en) * 2009-03-09 2011-07-21 주식회사 하이닉스반도체 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101051155B1 (en) * 2009-03-09 2011-07-21 주식회사 하이닉스반도체 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7470635B2 (en) Method of depositing a silicon dioxide-comprising layer in the fabrication of integrated circuitry, methods of forming trench isolation in the fabrication of integrated circuitry, methods of depositing silicon dioxide-comprising layers in the fabrication of integrated circuitry, and methods of forming bit line over capacitor arrays of memory cells
US9553100B2 (en) Selective floating gate semiconductor material deposition in a three-dimensional memory structure
KR100327596B1 (en) Method for fabricating contact plug of semiconductor device using Selective Epitaxial Growth of silicon process
KR100363083B1 (en) Hemispherical grain capacitor and forming method thereof
KR100677771B1 (en) Capacitor with nanotube and method for manufacturing the same
KR100607413B1 (en) Stacked semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100406580B1 (en) Method for forming contact plug of semiconductor device
US7666738B2 (en) Method for fabricating capacitor of semiconductor device
KR100796724B1 (en) Capacitor and method of manufacturing the same
US20030068885A1 (en) Method of forming a contact plug for a semiconductor device
KR20050002056A (en) Method for fabricating capacitor of semiconductor device improved mps doping efficiency
KR100522420B1 (en) Method for forming capacitor having mps grain with improved doping efficiency
KR100548846B1 (en) Method for fabricating capacitor with improved doping uniformity
KR100722997B1 (en) Method for fabricating capacitor in semiconductor device
US20230134285A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device and same
KR100855263B1 (en) A method for manufacturing capacitor of semiconductor device
KR100744107B1 (en) Method for manufaturing capacitor
KR100372640B1 (en) Method for forming contact plug using selective epitaxial growth
KR100494127B1 (en) Method for forming plug in semiconductor device
KR20050003147A (en) Method for fabricating capacitor using mps process
KR20060011425A (en) Method for fabricating capacitor in semiconductor device
KR20050002534A (en) Method for forming capacitor of semiconductor device
KR20010008584A (en) Method of forming capacitor in high integrated semiconductor device
KR20030003338A (en) Formation method for capacitor in semiconductor device
KR20050002040A (en) Metal-insulator-metal capacitor and method for fabricating the same

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