KR20050002381A - Method of Fabricating Semiconductor Memory Device Capacitor - Google Patents

Method of Fabricating Semiconductor Memory Device Capacitor Download PDF

Info

Publication number
KR20050002381A
KR20050002381A KR1020030043758A KR20030043758A KR20050002381A KR 20050002381 A KR20050002381 A KR 20050002381A KR 1020030043758 A KR1020030043758 A KR 1020030043758A KR 20030043758 A KR20030043758 A KR 20030043758A KR 20050002381 A KR20050002381 A KR 20050002381A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulating film
lower electrode
capacitor
memory device
semiconductor memory
Prior art date
Application number
KR1020030043758A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정석철
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 KR1020030043758A priority Critical patent/KR20050002381A/en
Publication of KR20050002381A publication Critical patent/KR20050002381A/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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE: A method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device is provided to prevent adjacent lower electrodes from contacting with each other due to leaning by supporting the lower electrode with a first insulating layer and to increase effective surface area of the lower electrode by performing a surface treatment on the lower electrode using sequentially an ion-implantation and a heat treatment. CONSTITUTION: A first insulating layer(12) and a second insulating layer are sequentially deposited on a semiconductor substrate. A trench is formed in the resultant structure. A lower electrode(14) is formed along an inner surface of the trench. An ion-implantation and a heat treatment are sequentially performed on the lower electrode, so that the surface of the lower electrode becomes rough. The second insulating layer is removed therefrom. At this time, the lower electrode is supported by the first insulating layer. A dielectric film(15) and an upper electrode(16) are sequentially formed thereon.

Description

반도체 메모리 장치의 캐패시터 제조 방법{Method of Fabricating Semiconductor Memory Device Capacitor}Capacitor manufacturing method of semiconductor memory device {Method of Fabricating Semiconductor Memory Device Capacitor}

본 발명은 반도체 메모리 장치의 캐패시터 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에치 레이트(etch rate) 특성이 다른 두 절연물질을 이용하여, 리닝(leaning) 현상을 방지하며, 캐패시터의 용량을 증가시키는 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device, and more particularly, a technology for preventing a lining phenomenon and increasing a capacitor capacity by using two insulating materials having different etch rate characteristics. to be.

최근 반도체 소자의 제조 기술 발달과 더불어 동적 임의 접근 메모리(Dynamic Random Access Memory), 즉 디램(DRAM) 소자의 수요가 급증하고 있는데, 이러한 디램소자를 구성하는 메모리 셀의 수가 증가됨에 따라 각 메모리 셀의 점유 면적은 점점 감소되고 있다.Recently, with the development of semiconductor device manufacturing technology, the demand for dynamic random access memory (DRAM) devices is rapidly increasing. As the number of memory cells constituting such DRAM devices increases, Occupied area is decreasing.

한편, 각 메모리 셀내에 형성되는 캐패시터는 정확한 저장 데이터의 독출을 위하여 충분한 정전용량이 필요하다. 이에 따라, 현재의 디램소자는 적은 면적을차지하면서 보다 큰 용량을 갖는 캐패시터가 형성된 메모리 셀이 요구된다.On the other hand, the capacitor formed in each memory cell needs a sufficient capacitance for reading the correct stored data. Accordingly, current DRAM devices require a memory cell in which a capacitor having a larger capacity while forming a smaller area is formed.

위와같이 디램 소자의 집적화에 따른 정전용량을 확보하기 위해 캐패시터의 면적을 증가시키는 방법이 있다.As described above, there is a method of increasing the area of the capacitor in order to secure the capacitance according to the integration of the DRAM device.

캐패시터의 면적을 증가시키는 방법으로는 캐패시터의 삼차원적 구조에 의한 방법으로서 실린더형이나 핀형과 같은 삼차원적 구조를 캐패시터에 적용하여 캐패시터의 전극면적을 증가시켜 정전용량을 확보할 수 있다.The method of increasing the area of the capacitor is a method of the three-dimensional structure of the capacitor to apply a three-dimensional structure, such as cylindrical or pin-shaped to the capacitor to increase the electrode area of the capacitor to secure the capacitance.

그러나, 캐패시터 면적 확보를 위해 캐패시터의 구조를 삼차원적으로 형성하더라도 전극면적의 증가에는 어느 정도 한계가 있으며, 소자의 높이가 계속 증가하므로 후속 공정인 콘택홀 식각공정에 어려움을 유발시킨다.However, even if the structure of the capacitor is formed three-dimensionally to secure the capacitor area, there is a limit to the increase in the electrode area, and the height of the device continues to increase, causing difficulty in the subsequent contact hole etching process.

도 1a에 도시한 종래의 오목(concave) 실린더형의 캐패시터는, 질화막(1)의 상부에 절연막(2)과 하부전극(3)을 형성하며, 절연막(2)때문에 하부전극(3)의 내부용적만 정전용량으로 활용된다. 따라서, 오목 실린더형의 캐패시터는 하부전극(3)의 면적을 증가시키기 위해서 깊이를 깊게 해야하므로 후속 공정인 콘택홀 식각공정에 어려움을 유발시킨다.In the conventional concave cylindrical capacitor shown in Fig. 1A, the insulating film 2 and the lower electrode 3 are formed on the nitride film 1, and because of the insulating film 2, the inside of the lower electrode 3 is formed. Only volume is used as capacitance. Therefore, the concave cylindrical capacitor has to be deep in order to increase the area of the lower electrode 3, which causes difficulty in the subsequent contact hole etching process.

도 1b에 도시한 종래의 딥아웃(dip-out) 실린더형의 캐패시터는, 하부전극(3)을 감싸는 절연막이 모두 식각되어 없는 경우이다. 이러한 구조는 세정단계에서 인접 캐패시터끼리 단락되는 리닝(leaning)이 발생하여 디램 수율이 저하되는 문제점이 있다.In the conventional dip-out cylindrical capacitor shown in FIG. 1B, the insulating film surrounding the lower electrode 3 is not etched. This structure has a problem in that the yield of the DRAM is lowered due to the occurrence of lining between the adjacent capacitors in the cleaning step.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 반도체 메모리 장치의 캐패시터의 하부전극의 유효면적을 늘려 충분한 정전용량을 확보함에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to increase the effective area of the lower electrode of the capacitor of the semiconductor memory device to secure sufficient capacitance.

본 발명의 다른 목적은 밀도가 다른 이중절연막을 형성하여, 풀 딥아웃(full-dip-out)의 리닝현상을 밀도가 높은 하부 절연막으로 방지함에 있다.Another object of the present invention is to form a double insulating film having a different density, thereby preventing the full phenomenon of full-dip-out with the lower insulating film having a high density.

본 발명의 또다른 목적은 에치 레이트(etch rate) 특성이 다른 이중 절연막을 증착하여, 에치 레이트가 빠른 절연막을 식각을 통해 제거함으로써, 하부면적의 유효면적을 증가시키는데 있다.Another object of the present invention is to increase the effective area of the lower area by depositing a double insulating film having different etch rate characteristics and removing the insulating film having a high etch rate through etching.

도 1a 및 도 1b는 종래의 반도체 메모리 장치의 캐패시터의 단면도.1A and 1B are cross-sectional views of a capacitor of a conventional semiconductor memory device.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정도.2A to 2F are process diagrams illustrating a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은 서로 다른 재질의 제 1 절연막 및 제 2 절연막을 순서대로 증착하는 공정과, 소정 영역에 트랜치를 형성하는 공정과, 트랜치 내부에 하부전극을 형성하는 공정과, 일련의 불순물 주입 및 열처리를 수행하여 울퉁불퉁하게 상기 하부전극을 표면처리하는 공정과, 제 2 절연막을 제거하여, 상기 하부전극이 상기 제 1 절연막에 의하여 지지되는 구조를 형성하며, 상기 하부전극의 상부에 유전체막을 형성하는 공정과, 유전체막의 상부에 상부전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a process of depositing a first insulating film and a second insulating film of different materials in order, forming a trench in a predetermined region, forming a lower electrode in the trench, and a series of Performing impurity implantation and heat treatment on the lower electrode in an uneven manner, and removing a second insulating film to form a structure in which the lower electrode is supported by the first insulating film, And forming a top electrode on top of the dielectric film.

본 발명은 캐패시터를 갖는 디램(DRAM)에 실시 될 수 있다.The present invention can be implemented in a DRAM having a capacitor.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 캐패시터의 제조 방법을 도시한 공정도이다.2A to 2F are flowcharts illustrating a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

캐패시터는 스택(stack)구조, 컵(cup)구조, 또는 실린더(cylinder)구조 등으로 제조될 수 있으나, 실시예는 실린더구조를 예시한다.The capacitor may be manufactured in a stack structure, a cup structure, a cylinder structure, or the like, but the embodiment illustrates the cylinder structure.

도 2a를 참조하면, 반도체 기판 상부에 하부 구조물(미도시)을 형성하고, 그 구조물(미도시)의 상부에 질화막(stopper nitride)(11)을 증착한다.Referring to FIG. 2A, a lower structure (not shown) is formed on a semiconductor substrate, and a stopper nitride 11 is deposited on the structure (not shown).

질화막(11)의 상부에 제 1 절연막(12)이 증착되고, 제 1 절연막(12)의 상부에 제 2 절연막(13)이 증착된다. 제 1 절연막(12)은 산화막(oxide)이고, 제 2 절연막(13)은 피에스지(Phosphor Silicate Glass; PSG)층이다.The first insulating film 12 is deposited on the nitride film 11, and the second insulating film 13 is deposited on the first insulating film 12. The first insulating film 12 is an oxide and the second insulating film 13 is a Phosphor Silicate Glass (PSG) layer.

제 2 절연막(13)은 그 밀도가 제 1 절연막(12)의 밀도보다 낮고, 제 2 절연막(13)의 에치 레이트(etch rate)가 제 1 절연막(12)의 에치 레이트(etch rate)보다 빠른 물질을 사용하여 형성한다. 여기서, 에치 레이트(etch rate)는 단위 시간당 에치된 필름의 두께를 말하는 것으로, 에치 속도를 의미한다.The density of the second insulating film 13 is lower than that of the first insulating film 12, and the etch rate of the second insulating film 13 is faster than the etch rate of the first insulating film 12. Form using material. Here, the etch rate refers to the thickness of the film etched per unit time, and means the etch rate.

제 1 절연막(12)은 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방식을 이용하여 형성된다. 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방식은 플라즈마의 불평형 특성을 이용하여, 기체 상태의 화합물을 분해한 후, 화학적 반응에 의해 반도체 기판위에 박막이 에피층을 형성하는 기술이다.The first insulating film 12 is formed using a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method. Plasma chemical vapor deposition (PECVD) is a technique in which a thin film is formed on the semiconductor substrate by chemical reaction after decomposing a gaseous compound by using an unbalanced characteristic of plasma.

제 2 절연막(13)은 온도 화학기상증착(thermal CVD) 방식을 이용하여 증착한다.The second insulating layer 13 is deposited using a thermal chemical vapor deposition (thermal CVD) method.

도 2b를 참조하면, 제 1 절연막(12) 및 제 2 절연막(13)을 식각 패터닝을 하여 딥아웃(dip-out)하여, 트랜치(trench)를 형성한다.Referring to FIG. 2B, the first insulating layer 12 and the second insulating layer 13 are etched and dip-outed to form trenches.

도 2c를 참조하면, 도 2b의 딥아웃된 내부에 하부전극(14)을 형성한 후, 에치백(etch back) 등을 통해 제 2 절연막(13) 상부에 형성된 하부전극을 제거함으로써, 인접 캐패시터와 분리(isolation) 시킨다.Referring to FIG. 2C, after forming the lower electrode 14 in the deep-out of FIG. 2B, the adjacent capacitor is removed by removing the lower electrode formed on the second insulating layer 13 through an etch back or the like. Isolate with.

도 2d를 참조하면, 하부전극(14)으로 사용되는 다결정 실리콘층(polycrytalline sillicon)에 불순물을 주입하거나 열처리하여, 울퉁불퉁한 표면을 가진 다결정 실리콘층(rugged PSG)을 형성함으로써 하부전극(14)의 표면적을 증가시킨다.Referring to FIG. 2D, an impurity is injected or heat-treated into a polycrytalline sillicon used as the lower electrode 14 to form a rugged PSG having an uneven surface, thereby forming a rugged PSG. Increase the surface area.

다결정 실리콘층은 에너지 상태가 결정(grain) 내부보다 결정 경계(grain boundary)에서 훨씬 불안정한 상태로 존재한다. 이러한 다결정 실리콘층에 불순물을 주입하거나 열처리를 하면, 에너지 상태가 높은 곳으로 안정화시키려는 경향이 있어 불순물이 결정경계에 모이게 되어, 울퉁불퉁한 하부전극(14)을 만들게 된다.The polycrystalline silicon layer is in a state where the energy state is much more unstable at the grain boundary than in the grain. When an impurity is injected or heat-treated into the polycrystalline silicon layer, the energy state tends to be stabilized to a high energy state, and impurities are collected at a crystal boundary, thereby making the bumpy lower electrode 14.

도 2e를 참조하면, 에치 레이트가 빠른 제 2절연막(13)을 식각하여 제거하고, 유전체막(15)을 증착한다. 제 2 절연막(13)이 제거된 부분만큼 하부전극(14)의 유효면적이 증가한다. 여기서, 식각공정은 건식(dry etch)공정과 습식(wet etch)공정을 포함한다.Referring to FIG. 2E, the second insulating film 13 having a high etch rate is etched and removed, and the dielectric film 15 is deposited. The effective area of the lower electrode 14 is increased by the portion where the second insulating film 13 is removed. Here, the etching process includes a dry (etch) process and a wet (wet etch) process.

이처럼 제 2 절연막(13)이 제 1 절연막(12)보다 밀도가 더 낮고, 에치 레이트가 빨라, 불순물의 농도가 더 높고 식각량이 많아진다. 따라서, 제 2 절연막(13)이 제 1 절연막(12)보다 빨리 식각되어 제거되고, 상대적으로 제 1 절연막(12)만 남게 된다. 이렇게 남게되는 제 1 절연막(12)은 인접 캐패시터와의 단락을 방지한다.As described above, the second insulating film 13 has a lower density and faster etch rate than the first insulating film 12, resulting in higher concentration of impurities and higher etching amount. Accordingly, the second insulating film 13 is etched away and removed faster than the first insulating film 12, and only the first insulating film 12 remains. The first insulating film 12 thus left prevents a short circuit between adjacent capacitors.

도 2f를 참조하면, 도 2e의 유전체막(15)의 상부에 상부전극(16)을 증착한다.Referring to FIG. 2F, the upper electrode 16 is deposited on the dielectric film 15 of FIG. 2E.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 에치 레이트 및 밀도가 다른 이중 절연막을 구비하여 그 중 하나의 절연막만을 식각하여 제거함으로써, 풀-딥아웃(full-dip-out)의 리닝현상을 밀도가 높은 하부 절연막으로 방지하는 효과가 있다.As described above, the present invention includes a double insulating film having a different etch rate and a density, and removes only one of the insulating films by etching to remove the full-dip-out lining phenomenon. There is an effect of preventing with an insulating film.

또한, 하부전극의 유효면적 증가시켜, 캐패시터의 높이는 감소시키고 정전용량은 증가시키는 효과가 있다.In addition, by increasing the effective area of the lower electrode, the height of the capacitor is reduced and the capacitance is increased.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.

Claims (5)

(a) 서로 다른 재질의 제 1 절연막 및 제 2 절연막을 순서대로 증착하는 공정;(a) depositing a first insulating film and a second insulating film of different materials in order; (b) 소정 영역에 트랜치를 형성하는 공정;(b) forming a trench in a predetermined region; (c) 상기 트랜치 내부에 하부전극을 형성하는 공정;(c) forming a lower electrode in the trench; (d) 일련의 불순물 주입 및 열처리를 수행하여 울퉁불퉁하게 상기 하부전극을 표면처리하는 공정;(d) performing a series of impurity implantation and heat treatment to roughly surface the lower electrode; (e) 상기 제 2 절연막을 제거하여, 상기 하부전극이 상기 제 1 절연막에 의하여 지지되는 구조를 형성하며, 상기 하부전극의 상부에 유전체막을 형성하는 공정; 및(e) removing the second insulating film to form a structure in which the lower electrode is supported by the first insulating film, and forming a dielectric film on the lower electrode; And (f) 상기 유전체막의 상부에 상부전극을 형성하는 공정(f) forming an upper electrode on the dielectric film 을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 캐패시터의 제조방법.Method for manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 절연막은 상기 제 1 절연막보다 에치 레이트가 빠른 재질을 이용함을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 캐패시터의 제조방법.And the second insulating film is formed of a material having a higher etch rate than that of the first insulating film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 절연막은 상기 제 1 절연막보다 밀도가 낮은 재질을 이용함을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 캐패시터의 제조방법.The second insulating film is a manufacturing method of the capacitor of the semiconductor memory device, characterized in that using a material having a lower density than the first insulating film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 절연막은 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 캐패시터의 제조방법.The first insulating film is an oxide film, the manufacturing method of the capacitor of the semiconductor memory device. 제 1 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 제 1 절연막은 플라즈마 화학 기상증착(PECVD) 방식으로 증착되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 캐패시터의 제조방법.And the first insulating layer is deposited by plasma chemical vapor deposition (PECVD).
KR1020030043758A 2003-06-30 2003-06-30 Method of Fabricating Semiconductor Memory Device Capacitor KR20050002381A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030043758A KR20050002381A (en) 2003-06-30 2003-06-30 Method of Fabricating Semiconductor Memory Device Capacitor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030043758A KR20050002381A (en) 2003-06-30 2003-06-30 Method of Fabricating Semiconductor Memory Device Capacitor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050002381A true KR20050002381A (en) 2005-01-07

Family

ID=37217913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030043758A KR20050002381A (en) 2003-06-30 2003-06-30 Method of Fabricating Semiconductor Memory Device Capacitor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050002381A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7053435B2 (en) Electronic devices including electrodes with insulating spacers thereon
KR20000012028A (en) Tapered electrode for stacked capacitors
TWI718859B (en) Dynamic random access memory device and manufacturing method thereof
US20240155823A1 (en) Method for fabricating crown capacitor
US6037208A (en) Method for forming a deep trench capacitor of a DRAM cell
US6346455B1 (en) Method to form a corrugated structure for enhanced capacitance
US6162680A (en) Method for forming a DRAM capacitor
KR20010059517A (en) Method for forming cylinder type bottom electrode intergrated memory device
US6236080B1 (en) Method of manufacturing a capacitor for high density DRAMs
KR20050002381A (en) Method of Fabricating Semiconductor Memory Device Capacitor
WO2023272889A1 (en) Semiconductor structure and manufacturing method therefor
CN113345896B (en) Dynamic random access memory device and manufacturing method thereof
KR100351455B1 (en) Method of forming storge node in semiconductor device
JP2000150826A (en) Fabrication of semiconductor integrated circuit device
KR100431739B1 (en) Method of forming capacitor in memory device
KR20000018325A (en) Manufacturing method of a capacitor in a semiconductor device
TW202329398A (en) Semiconductor structure and manufacturing method thereof
KR100363698B1 (en) Method For Forming The Charge Storage Node Of Capacitor
KR100680959B1 (en) Method of forming capacitor of semiconductor device
KR100630669B1 (en) A hemispherical grain capacitor and forming method thereof
JP2005038888A (en) Semiconductor memory device and its manufacturing method
KR20030002316A (en) method for isolating bottom electrode of capacitor for using CMP
KR20040059826A (en) Method of manufacturing capacitor for semiconductor device
KR20030001806A (en) capacitor in semiconductor device and method for fabricating the same
KR20090072792A (en) Method for improving storge node leaning in capacitor

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