KR20050033689A - Method for forming capacitor of semiconductor device - Google Patents

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KR20050033689A
KR20050033689A KR1020030069529A KR20030069529A KR20050033689A KR 20050033689 A KR20050033689 A KR 20050033689A KR 1020030069529 A KR1020030069529 A KR 1020030069529A KR 20030069529 A KR20030069529 A KR 20030069529A KR 20050033689 A KR20050033689 A KR 20050033689A
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Abstract

본 발명은 스토리지 전극 형성시의 결함 발생 및 용량 감소를 방지할 수 있는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 폴리 플러그를 구비한 반도체 기판 상에 식각정지막 및 캡산화막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 폴리 플러그 상의 식각정지막 부분이 노출되도록 캡산화막을 식각하는 단계와, 상기 식각된 캡산화막 상에 스페이서 질화막을 증착하는 단계와, 상기 캡산화막 상부 표면 및 폴리 플러그 상의 스페이서 질화막 및 식각정지막 부분을 식각하여 폴리 플러그를 노출시키는 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 노출된 폴리 플러그 표면의 소정 두께를 리세스시키는 단계와, 상기 단계까지의 기판 결과물 상에 스토리지 전극용 폴리실리콘막을 증착하는 단계와, 상기 폴리실리콘막 상에 트렌치를 매립하도록 베리어 산화막을 증착하는 단계와, 상기 스페이서 질화막을 연마정지막으로 이용해서 베리어 산화막과 캡산화막 상의 폴리실리콘막을 CMP하여 오목형 스토리지 전극을 형성하는 단계와, 상기 트렌치 내에 매립된 베리어 산화막을 제거하는 단계와, 상기 오목형 스토리지 전극의 안쪽면에 HSG를 성장시키는 단계와, 상기 스토리지 전극 상에 유전체막과 플레이트 전극을 차례로 형성하는 단계를 포함한다. The present invention discloses a method for forming a capacitor of a semiconductor device capable of preventing the occurrence of defects and the reduction of capacitance in forming a storage electrode. The disclosed method includes sequentially forming an etch stop film and a cap oxide film on a semiconductor substrate having a poly plug, etching the cap oxide film to expose a portion of the etch stop film on the poly plug, and etching Depositing a spacer nitride film on the cap oxide film; forming a trench to expose the poly plug by etching the cap nitride film upper surface and the spacer nitride film and the etch stop film portion on the poly plug; Recessing a predetermined thickness of the substrate, depositing a polysilicon film for a storage electrode on the substrate resultant to the step, depositing a barrier oxide film to fill a trench on the polysilicon film, and depositing the spacer nitride film. Polysilicon on barrier oxide film and cap oxide film by using CMP film formation to form a concave storage electrode, removing the barrier oxide film buried in the trench, growing an HSG on the inner surface of the concave storage electrode, and a dielectric film on the storage electrode; Sequentially forming plate electrodes.

Description

반도체 소자의 캐패시터 형성방법{Method for forming capacitor of semiconductor device}Method for forming capacitor of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것으로, 특히, 스토리지 전극 형성시의 결함 발생 및 용량 감소를 방지하기 위한 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a capacitor of a semiconductor device, and more particularly, to a method for preventing the occurrence of defects and a reduction in capacity during storage electrode formation.

반도체 메모리 소자의 수요가 급증함에 따라 고용량의 캐패시터를 얻기 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다. 상기 캐패시터는 스토리지 전극(storage node)과 플레이트 전극(plate node) 사이에 유전체막(dielectric)이 개재된 구조로서, 그 용량은 전극 표면적과 유전체막의 유전율에 비례하며, 전극들간의 간격, 즉, 유전체막의 두께에 반비례한다. As the demand for semiconductor memory devices has soared, various techniques for obtaining high capacity capacitors have been proposed. The capacitor has a structure in which a dielectric film is interposed between a storage node and a plate node, the capacitance of which is proportional to the electrode surface area and the dielectric constant of the dielectric film, and the spacing between the electrodes, that is, the dielectric. Inversely proportional to the thickness of the membrane.

따라서, 극단적으로 미세화되어가는 반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 반도체 소자가 적절하게 동작하도록 하기 위한 일정량 이상의 용량을 확보하기 위해서는 전극 표면적을 증가시키거나 고유전율의 유전체막을 이용하는 등의 방법이 요구된다. Therefore, in the process of manufacturing a semiconductor device that is extremely miniaturized, in order to secure a certain amount or more of capacity for the semiconductor device to operate properly, a method such as increasing the electrode surface area or using a dielectric film having a high dielectric constant is required.

현재 전극 표면적의 증대를 위해 오목형(concave type)이 적용되고 있으며, 이와 더불어, 스토리지 전극 표면에 MPS(Meta-stable Poly Silicon) 공정을 이용한 HSG(Hemi-spherical Silicon Grain)을 형성하여 전극 표면적을 극대화시키고 있다. A concave type is currently applied to increase the electrode surface area, and in addition, the electrode surface area is formed by forming a HSG (Hemi-spherical Silicon Grain) using a meta-stable poly silicon (MPS) process on the storage electrode surface. Maximizing.

이하, 종래의 캐패시터 형성방법을 도 1a 내지 도 1e를 참조하여 간략하게 설명하도록 한다. Hereinafter, a conventional capacitor forming method will be briefly described with reference to FIGS. 1A to 1E.

도 1a를 참조하면, 공지의 공정에 따라 폴리 플러그(3)가 형성된 반도체 기판(1)을 마련한다. 그런다음, 상기 폴리 플러그(3)를 포함한 층간절연막(2) 상에 질화막으로 이루어진 식각정지막(4)과 캡산화막(5)을 차례로 증착한다. 이때, 상기 캡산화막(5)은 소망하는 전극 높이에 대응하는 두께로 증착한다. 이어서, 상기 캡산화막(5) 상에 폴리실리콘으로 이루어진 하드마스크막(6)을 증착한 후, 상기 하드마스크막(6) 상에 폴리 플러그(3) 상부 부분을 노출시키는 감광막 패턴(7)을 형성한다. Referring to FIG. 1A, a semiconductor substrate 1 on which a poly plug 3 is formed is prepared according to a known process. Then, an etch stop film 4 made of a nitride film and a cap oxide film 5 are sequentially deposited on the interlayer insulating film 2 including the poly plug 3. At this time, the cap oxide film 5 is deposited to a thickness corresponding to the desired electrode height. Subsequently, after depositing a hard mask film 6 made of polysilicon on the cap oxide film 5, the photoresist film pattern 7 exposing an upper portion of the poly plug 3 is exposed on the hard mask film 6. Form.

도 1b를 참조하면, 감광막 패턴을 이용해서 그 아래의 하드마스크막을 식각한 후, 식각된 하드마스크막 및 그 위에 잔류된 감광막 패턴을 식각 장벽으로 이용해서 식각정지막(4)이 노출될 때까지 캡산화막(35)을 식각하고, 연이어, 노출된 식각정지막(4)을 식각하여 폴리 플러그(3)를 노출시키는 트렌치를 형성한다. 그런다음, 식각 장벽으로 이용된 하드마스크 및 그 위의 감광막 패턴을 제거한 후, 트렌치 및 캡산화막(5) 상에 스토리지 전극용 폴리실리콘막(8)을 증착한다. 이때, 상기 폴리실리콘막(8)은 도핑된 폴리실리콘막과 비도핑된 폴리실리콘막의 이중막으로 증착한다. Referring to FIG. 1B, after etching the hard mask layer below using the photoresist pattern, the etch stop layer 4 is exposed using the etched hard mask layer and the photoresist pattern remaining thereon as an etch barrier. The cap oxide film 35 is etched, and subsequently, the exposed etch stop film 4 is etched to form a trench that exposes the poly plug 3. Then, after removing the hard mask used as an etch barrier and the photoresist pattern thereon, a polysilicon film 8 for storage electrodes is deposited on the trench and cap oxide film 5. In this case, the polysilicon film 8 is deposited as a double layer of a doped polysilicon film and an undoped polysilicon film.

도 1c를 참조하면, 후속 CMP 공정에서 공급되는 슬러리 내의 연마(Abrasive) 입자들과 공정 중에 발생되는 연마부산물이 트렌치 내로 유입되어 후속하는 세정 공정에서 제거되지 않는 문제를 방지하기 위해, 기판 결과물 상에 감광막(9)을 도포한다. Referring to FIG. 1C, in order to avoid the problem that abrasive particles in the slurry supplied in a subsequent CMP process and abrasive by-products generated during the process are not introduced into the trench and removed in a subsequent cleaning process, the substrate is placed on the substrate resultant. The photosensitive film 9 is applied.

도 1d를 참조하면, 감광막을 베리어로 하여 기판 결과물에 대한 CMP를 진행하고, 이를 통해, 캡산화막(5) 상에 형성된 폴리실리콘막 부분을 제거하여 다수개의 오목형의 스토리지 전극(8a)을 형성하고, 동시에, 인접하는 스토리지 전극들간을 분리시킨다. Referring to FIG. 1D, CMP of a substrate resultant is performed using the photoresist as a barrier, and through this, the polysilicon film portion formed on the cap oxide film 5 is removed to form a plurality of concave storage electrodes 8a. At the same time, the adjacent storage electrodes are separated.

이후, CMP 베리어로 사용된 감광막을 공지의 공정에 따라 스트립한다. Thereafter, the photoresist film used as the CMP barrier is stripped according to a known process.

도 1e를 참조하면, MPS 공정을 진행하여 스토리지 전극(8a) 표면에 HSG(10)를 형성한 후, 도핑을 수행한다. Referring to FIG. 1E, the HSG 10 is formed on the surface of the storage electrode 8a by performing an MPS process, and then doping is performed.

이후, 도시하지는 않았으나, 표면에 HSG(10)가 형성된 스토리지 전극(8a) 상에 유전체막과 플레이트 전극을 차례로 형성하여 캐패시터를 형성한다. Subsequently, although not shown, a capacitor is formed by sequentially forming a dielectric film and a plate electrode on the storage electrode 8a having the HSG 10 formed on the surface thereof.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 캐패시터 형성방법에 따르면, 스토리지 전극들간의 분리를 위해 CMP 공정을 적용할 경우, 스토리지 전극 물질인 폴리실리콘막과 캡산화막 물질간의 연마속도 차이로 인해, 도 1d에 도시된 바와 같이, 캡산화막(5)의 표면에 디싱(dishing)이 발생되며, 이는 후속 세정 공정을 거치면서 더욱 심해지고, 이로 인해 후속 MPS 공정에서, 도 1e에 도시된 바와 같이, HSG(10)가 스토리지 전극(8a)의 바깥쪽으로 과대 성장되어 인접하는 스토리지 전극들(8a)간의 브릿지가 발생되므로써, 결국, 소자 페일(Fail)이 유발된다. However, according to the conventional capacitor forming method as described above, when the CMP process is applied to separate the storage electrodes, the polishing rate difference between the polysilicon film and the cap oxide film, which is the storage electrode material, is shown in FIG. 1D. As can be seen, dishing occurs on the surface of the cap oxide film 5, which becomes more severe as a result of the subsequent cleaning process, so that in the subsequent MPS process, as shown in FIG. 1E, the HSG 10 Is overgrown to the outside of the storage electrode 8a, resulting in a bridge between adjacent storage electrodes 8a, resulting in device fail.

또한, 스토리지 전극들간의 분리를 위해 CMP 공정을 진행함에 있어, 통상은 감광막 베리어를 적용하게 되는데, 소자의 미세화에 따라 트렌치 깊이가 깊어지는 추세에서, 상기 감광막 베리어가 스트립 공정에서 완전하게 제거되지 않아 후속의 세정 공정을 거치면서, 도 2에서 보여지는 바와 같이, 감광막 잔류물성 디펙트(20)가 발생하여 이 또한 소자 페일이 유발된다. In addition, in the CMP process to separate the storage electrodes, a photoresist barrier is generally applied. In the trend of deepening the trench depth according to the miniaturization of the device, the photoresist barrier is not completely removed in the strip process, so that the photoresist barrier is subsequently removed. During the cleaning process, as shown in FIG. 2, the photoresist residue defect 20 is generated, which also causes device failure.

게다가, CMP 공정을 이용한 스토리지 전극들간의 분리시, 기존의 산화막 제거용 슬러리를 사용할 경우, 스토리지 전극 물질과 캡산화막 물질간의 연마속도 차이가 크지 않아 스토리지 전극 하부에 존재하는 캡산화막이 연마정지막으로서의 역할을 제대로 수행하지 못하며, 이로 인해, 스토리지 전극 분리 공정에서 캡산화막의 높이 손실로 인해 손실된 높이만큼에 해당하는 캐패시터 용량 감소가 유발된다.In addition, when the conventional oxide film removal slurry is used in the separation between the storage electrodes using the CMP process, the difference in polishing rate between the storage electrode material and the cap oxide material is not so large that the cap oxide film under the storage electrode is used as the polishing stop film. It does not perform a proper role, and this causes a reduction in the capacitor capacity corresponding to the height lost due to the height loss of the cap oxide layer in the storage electrode separation process.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스토리지 전극들간의 분리를 위해 CMP 공정이 적용됨에 따른 소자 페일 발생을 방지할 수 있는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a capacitor of a semiconductor device capable of preventing device failure due to a CMP process applied to separate storage electrodes. have.

또한, 본 발명은 캡산화막의 손실 및 이에 따른 스토리지 전극 높이 손실로 인한 용량 감소를 방지할 수 있는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 제공함에 그 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for forming a capacitor of a semiconductor device capable of preventing a loss of a cap oxide film and a reduction in capacity due to a loss of a storage electrode height.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 폴리 플러그를 구비한 반도체 기판 상에 식각정지막 및 캡산화막을 차례로 형성하는 단계; 상기 폴리 플러그 상의 식각정지막 부분이 노출되도록 캡산화막을 식각하는 단계; 상기 식각된 캡산화막 상에 스페이서 질화막을 증착하는 단계; 상기 캡산화막 상부 표면 및 폴리 플러그 상의 스페이서 질화막 및 식각정지막 부분을 식각하여 폴리 플러그를 노출시키는 트렌치를 형성하는 단계; 상기 노출된 폴리 플러그 표면의 소정 두께를 리세스시키는 단계; 상기 단계까지의 기판 결과물 상에 스토리지 전극용 폴리실리콘막을 증착하는 단계; 상기 폴리실리콘막 상에 트렌치를 매립하도록 베리어 산화막을 증착하는 단계; 상기 스페이서 질화막을 연마정지막으로 이용해서 베리어 산화막과 캡산화막 상의 폴리실리콘막을 CMP하여 오목형 스토리지 전극을 형성하는 단계; 상기 트렌치 내에 매립된 베리어 산화막을 제거하는 단계; 상기 오목형 스토리지 전극의 안쪽면에 HSG를 성장시키는 단계; 및 상기 스토리지 전극 상에 유전체막과 플레이트 전극을 차례로 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of sequentially forming an etch stop film and a cap oxide film on a semiconductor substrate having a poly plug; Etching the cap oxide film to expose a portion of the etch stop film on the poly plug; Depositing a spacer nitride film on the etched cap oxide film; Etching the cap nitride layer upper surface and the spacer nitride layer and the etch stop layer on the poly plug to form a trench to expose the poly plug; Recessing a predetermined thickness of the exposed poly plug surface; Depositing a polysilicon film for a storage electrode on the substrate resultant up to this step; Depositing a barrier oxide film to bury a trench on the polysilicon film; Forming a concave storage electrode by CMP of the barrier oxide film and the polysilicon film on the cap oxide film using the spacer nitride film as the polishing stop film; Removing the barrier oxide film embedded in the trench; Growing an HSG on an inner surface of the concave storage electrode; And forming a dielectric film and a plate electrode sequentially on the storage electrode.

여기서, 상기 캡산화막은 단일층 또는 이중층 구조로 형성할 수 있으며, 이중층 구조로 형성하는 경우에 하부 캡산화막은 식각 속도가 빠른 PSG막 또는 BPSG막을 이용하고 상부 캡산화막은 식각 속도가 느린 PE-TEOS막을 이용한다. 이때, 하부 캡산화막은 3000∼7000Å 두께로 증착하며, 상부 캡산화막은 13000∼22000Å 두께로 증착한다. Here, the cap oxide film may be formed in a single layer or a double layer structure, in the case of forming a double layer structure, the lower cap oxide film uses a fast etching speed PSG film or BPSG film and the upper cap oxide film is a slow etching speed PE-TEOS Use a membrane. At this time, the lower cap oxide film is deposited to a thickness of 3000 ~ 7000 Å, the upper cap oxide film is deposited to 13000 ~ 22000 Å thickness.

상기 스페이서 질화막은 550∼650℃에서 50∼100Å의 두께로 증착한다. The spacer nitride film is deposited at a thickness of 50 to 100 GPa at 550 to 650 캜.

상기 트렌치를 형성하는 단계 후, 그리고, 폴리 플러그 표면을 리세스시키는 단계 전, 콘택 저항이 개선되도록 기판 결과물을 세정하는 단계를 더 포함하며, 상기 세정은 20:1∼300:1 BOE 또는 50:1∼500:1 DHF 용액으로 2∼20초간 수행한다. Cleaning the substrate resultant to improve contact resistance after forming the trench, and before recessing the poly plug surface, wherein the cleaning comprises 20: 1 to 300: 1 BOE or 50: Run for 2-20 seconds with 1-500: 1 DHF solution.

상기 폴리 플러그 표면을 리세스시키는 단계는 NH4OH와 H2O가 1:10의 부피비로 혼합되고 온도가 25∼26℃인 용액을 이용한 습식 식각으로 200∼2000Å이 리세스되도록 수행한다. The step of recessing the surface of the poly plug is carried out such that NH 4 OH and H 2 O are mixed in a volume ratio of 1:10 and wet etching using a solution having a temperature of 25 to 26 ° C. to 200 to 2000 Pa.

상기 베리어 산화막은 O3 TEOS막 또는 SOG막으로 이루어지며, 이때, O3 TEOS막은 2500∼5000Å의 두께로 증착하고, SOG막은 3000∼7000Å의 두께로 증착한다. The barrier oxide film is formed of an O3 TEOS film or an SOG film. In this case, the O3 TEOS film is deposited to a thickness of 2500 to 5000 GPa, and the SOG film is deposited to a thickness of 3000 to 7000 GPa.

상기 베리어 산화막을 제거하는 단계는 9:1 BOE 용액을 이용한 습식 식각으로 수행한다. Removing the barrier oxide layer is performed by wet etching using a 9: 1 BOE solution.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면에 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. 3A to 3G are cross-sectional views illustrating processes of forming a capacitor of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 공지의 공정에 따라 폴리 플러그(33)가 형성된 반도체 기판(31)을 마련한다. 그런다음, 상기 기판(31) 상의 폴리 플러그(33)를 포함한 층간절연막(32) 상에 질화막으로 이루어진 식각정지막(34)을 400∼1000Å의 두께로 증착한 후, 상기 식각정지막(34) 상에 캡산화막(35)을 증착한다. Referring to FIG. 3A, a semiconductor substrate 31 on which a poly plug 33 is formed is prepared according to a known process. Thereafter, an etch stop film 34 made of a nitride film is deposited on the interlayer insulating film 32 including the poly plug 33 on the substrate 31 to a thickness of 400 to 1000 Å, and then the etch stop film 34 is formed. The cap oxide film 35 is deposited on it.

여기서, 상기 캡산화막(35)은 소망하는 전극 높이에 대응하는 두께, 예컨데, 16000∼29000Å 정도 두께의 단일층 구조로 형성하거나, 또는, 식각해야 하는 캡산화막의 높이가 높아 식각후 스토리지 전극의 바텀 CD가 작아지는 현상을 방지하기 위해 식각 속도가 서로 상이한 물질들의 이중층 구조로 형성한다. 이중층 구조로 형성하는 경우, 하부 캡산화막으로서는 식각 속도가 빠른 PSG막 또는 BPSG막을 이용하면서 그 증착두께를 3000∼7000Å 정도로 하고, 상부 캡산화막으로서는 식각 속도가 상대적으로 느린 PE-TEOS막 등을 이용하면서 그 증착두께를 13000∼22000Å 정도로 한다.Here, the cap oxide film 35 may be formed in a single layer structure having a thickness corresponding to a desired electrode height, for example, 16000 to 29000 mm thick, or may have a high height of the cap oxide film to be etched, and thus the bottom of the storage electrode after etching. In order to prevent the CD from becoming smaller, a double layer structure of materials having different etching rates is formed. In the case of forming a double layer structure, the lower cap oxide film uses a PSG film or a BPSG film having a high etching rate, and the deposition thickness thereof is about 3000 to 7000 Pa. The deposition thickness is about 13000-22000 kPa.

다음으로, 상기 캡산화막(35) 상에, 예컨데, 폴리실리콘막으로 이루어진 하드마스크막(36)을 2500∼3500Å의 두께로 증착한 후, 이러한 하드마스크막(36) 상에 공지의 포토 공정에 따라 폴리 플러그(33) 상부의 하드마스크막 부분을 노출시키는 감광막 패턴(37)을 형성한다. Next, a hard mask film 36 made of, for example, a polysilicon film is deposited on the cap oxide film 35 to a thickness of 2500 to 3500 GPa, and then, on the hard mask film 36, a well-known photo process is performed. Accordingly, the photosensitive film pattern 37 exposing the hard mask film portion on the poly plug 33 is formed.

도 3b를 참조하면, 감광막 패턴을 이용해서 그 아래의 하드마스크막을 식각한 후, 식각된 하드마스크막 및 그 위에 잔류된 감광막 패턴을 식각 장벽으로 이용해서 식각정지막(34)이 노출될 때까지 캡산화막(35)을 식각한다. 그런다음, 식각 장벽으로 이용된 하드마스크 및 그 위의 감광막 패턴을 제거한다. Referring to FIG. 3B, after the hard mask layer is etched using the photoresist pattern, the etch stop layer 34 is exposed using the etched hard mask layer and the photoresist pattern remaining thereon as an etch barrier. The cap oxide film 35 is etched. Then, the hard mask used as an etching barrier and the photoresist pattern thereon are removed.

이어서, 상기 식각된 캡산화막(35) 상에 후속하는 CMP 공정에서 연마정지막으로 이용하면서 MPS 공정에서 스토리지 전극 바깥쪽으로 HSG가 성장되는 것을 방지하기 위해 스페이서 질화막(38)을 550∼650℃에서 50∼100Å 정도의 두께로 증착한다. 이때, 상기 스페이서 질화막(38)은 그 증착 온도가 650℃ 이상이 될 경우에 습식 식각 속도 차이로 인해 후속하는 스토리지 전극 사이의 캡산화막 제거시 함께 제거되지 못할 가능성이 있으므로, 그 증착 온도를 650℃ 이하로 제어해야만 한다.Subsequently, the spacer nitride layer 38 may be formed at 50 ° C. at 550 to 650 ° C. to prevent HSG from growing out of the storage electrode in the MPS process while using the polishing stop layer in the subsequent CMP process on the etched cap oxide layer 35. It deposits in thickness of about -100 GPa. In this case, the spacer nitride film 38 may not be removed together when the cap oxide layer is removed between the storage electrodes due to the difference in wet etching rates when the deposition temperature is 650 ° C. or higher. It should be controlled as follows.

도 3c를 참조하면, 기판 결과물에 대해 건식 식각을 행하여 식각된 캡산화막 상부 표면 상의 스페이서 질화막 부분과 식각정지막(34) 상의 스페이서 질화막 부분을 식각함과 동시에 스페이서 질화막이 식각되어 노출된 폴리 플러그(33) 상의 질화막으로 이루어진 식각정지막 부분을 식각하여 상기 폴리 플러그(33)를 노출시키는 트렌치(39)를 형성한다. 그 다음, 콘택 저항이 개선되도록 상기 기판 결과물을 20:1∼300:1 BOE 또는 50:1∼500:1 DHF(Dilluted HF) 용액으로 2∼20초간 세정한다. Referring to FIG. 3C, the poly plug exposed by etching the spacer nitride layer on the etch stop layer 34 and the spacer nitride layer portion on the etch stop layer 34 by etching the substrate result by dry etching. A portion of the etching stop film made of a nitride film on the substrate 33 is etched to form a trench 39 exposing the poly plug 33. The substrate result is then cleaned with 20: 1 to 300: 1 BOE or 50: 1 to 500: 1 DHF (Dilluted HF) solution for 2 to 20 seconds to improve contact resistance.

여기서, 식각된 캡산화막(35)의 측벽, 즉, 후속에서 스토리지 전극이 형성될 부분에 스페이서 질화막(38)이 형성되어진 것과 관련해서 상기 식각정지막(34)의 식각시, 그리고, 상기 콘택 저항을 개선하기 위한 세정시 캡산화막 상단부의 손실에 의한 보잉(Bowing) 영역의 확대 및 스토리 전극 홀 크기 확대 등은 방지되며, 그래서, 이웃하는 스토리지 전극들간의 브릿지 발생을 방지할 수 있다.Here, in the etching of the etch stop layer 34 in connection with the formation of the spacer nitride layer 38 on the sidewall of the etched cap oxide layer 35, that is, the portion where the storage electrode is to be formed later, and the contact resistance In the cleaning process, the enlargement of the bowing area and the enlargement of the story electrode hole size due to the loss of the upper end of the cap oxide film are prevented, and thus, the occurrence of bridges between neighboring storage electrodes can be prevented.

도 3d를 참조하면, 후속에서 형성될 스토리지 전극의 지지체(Supporter) 구조를 만들기 위해 노출된 폴리 플러그(33) 표면의 일부 두께를 리세스(recess)시킨다. 여기서, 상기 폴리 플러그(33)의 리세스는 NH4OH와 H2O가 1:10의 부피비로 혼합되고 온도가 25∼26℃인 용액을 이용한 습식 식각으로 행하며, 그 리세스 정도는 200∼2000Å 정도로 한다. Referring to FIG. 3D, some thickness of the exposed poly plug 33 surface is recessed to create a supporter structure of the storage electrode to be subsequently formed. Here, the recesses of the poly plug 33 are mixed by wet etching using a solution in which NH 4 OH and H 2 O are mixed at a volume ratio of 1:10 and the temperature is 25 to 26 ° C., and the recess is about 200 to 2000 kPa.

도 3e를 참조하면, 상기 단계까지의 기판 결과물 상에 스토리지 전극용 도전막으로서 폴리실리콘막(40)을 350∼550Å 두께로 증착한다. 이때, 상기 폴리실리콘막(40)은 자세하게 도시하지는 않았으나 도핑된 폴리실리콘과 비도핑된 폴리실리콘의 적층 구조로 증착하며, 상기 도핑된 폴리실리콘은 100∼150Å 두께로, 그리고, 비도핑된 폴리실리콘은 250∼400Å 두께로 증착한다. Referring to FIG. 3E, a polysilicon film 40 is deposited to a thickness of 350 to 550 Å as a conductive film for the storage electrode on the substrate resultant up to this step. In this case, although not shown in detail, the polysilicon film 40 is deposited in a laminated structure of doped polysilicon and undoped polysilicon, and the doped polysilicon is 100 to 150 micron thick and undoped polysilicon. Is deposited to a thickness of 250-400 mm 3.

그 다음, 폴리실리콘막(40) 상에 트렌치(39)를 완전 매립하도록 베리어 산화막(41)을 증착한다. 여기서, 상기 베리어 산화막(41)은 스토리지 전극들간의 분리를 위한 후속 CMP 공정에서 베리어로 사용하기 위해 종래의 감광막 대신에 증착해 준 것으로, 갭필(gap fill) 능력과 캡산화막(35)과의 습식 식각 속도 차이를 고려하여 O3 TEOS막이나, SOG막으로 형성하며, 이때, O3 TEOS막의 경우에는 2500∼5000Å의 두께로 증착하고, SOG막의 경우에는 3000∼7000Å의 두께로 증착한다.Then, the barrier oxide film 41 is deposited on the polysilicon film 40 so as to completely fill the trench 39. Here, the barrier oxide layer 41 is deposited in place of a conventional photoresist layer for use as a barrier in a subsequent CMP process for separation between storage electrodes, and a gap fill capability and a wetness of the cap oxide layer 35 are used. In consideration of the difference in etching speed, the film is formed of an O3 TEOS film or an SOG film. In this case, the O3 TEOS film is deposited to a thickness of 2500 to 5000 kPa, and the SOG film is deposited to a thickness of 3000 to 7000 kPa.

도 3f를 참조하면, 캡산화막(35)이 노출될 때까지 베리어 산화막(41) 및 폴리실리콘막(40)의 표면을 CMP하고, 이를 통해, 스토리지 전극들(40a)을 형성함과 동시에 전극들간을 분리시킨다. 이때, CMP 공정을 수행함에 있어서는 트렌치(39)의 측벽 상에 잔류된 스페이서 질화막(38)을 연마정지막으로 이용한다. Referring to FIG. 3F, the surfaces of the barrier oxide film 41 and the polysilicon film 40 are CMP until the cap oxide film 35 is exposed, thereby forming the storage electrodes 40a and inter-electrodes. To separate. At this time, in performing the CMP process, the spacer nitride film 38 remaining on the sidewall of the trench 39 is used as the polishing stop film.

여기서, 상기 CMP 공정을 수행함에 있어서 종래에는 산화막과 폴리실리콘막의 연마 속도가 동일하여 후속에서 스토리지 전극이 될 폴리실리콘막 상부 표면의 손실이 발생되지만, 본 발명에서는 산화막 및 폴리실리콘막과 연마선택비를 갖는 질화막을 연마정지막으로 이용하여 CMP 공정을 수행하므로, 스토리지 전극이 될 폴리실리콘막 상부 표면의 손실을 억제된다. Here, in performing the CMP process, conventionally, the polishing rate of the oxide film and the polysilicon film is the same, so that the loss of the upper surface of the polysilicon film to be the storage electrode occurs later, but in the present invention, the oxide film and the polysilicon film and the polishing selectivity Since the CMP process is performed using a nitride film having a polishing stop film, the loss of the upper surface of the polysilicon film to be a storage electrode is suppressed.

도 3g를 참조하면, 기판 결과물에 대해 9:1 BOE 용액을 이용한 습식 식각을 진행하여 스토리지 전극들(40a) 사이의 베리어 산화막을 제거한다. 그런다음, 스토리지 전극(40a)에 대한 MPS 공정을 진행하여 트렌치 안쪽으로만 HSG(42)를 성장시킨다. Referring to FIG. 3G, a barrier oxide layer between the storage electrodes 40a is removed by performing wet etching on a substrate resultant using a 9: 1 BOE solution. Then, the MPS process for the storage electrode 40a is performed to grow the HSG 42 only inside the trench.

여기서, 종래 감광막 베리어의 제거시에 발생되는 감광막 잔류물성 결함은 감광막 내에 함유된 폴리머 성분인 카본이 CMP 슬러리와 반응함에 기인한 것인데, 본 발명에서는 베리어 물질로서 산화막을 이용하므로 베리어 제거시의 잔류물성 결함은 발생되지 않는다. Here, the photoresist residue defect generated when the photoresist barrier is removed is caused by the reaction of the carbon, which is a polymer component contained in the photoresist, with the CMP slurry. No defects will occur.

이후, 도시하지는 않았으나, 스토리지 전극(40a) 상에 유전체막과 플레이트 전극을 차례로 형성하여 본 발명에 따른 캐패시터의 형성을 완성한다. Subsequently, although not shown, a dielectric film and a plate electrode are sequentially formed on the storage electrode 40a to complete the formation of a capacitor according to the present invention.

이상에서와 같이, 본 발명은 캡산화막의 식각 후에 후속 CMP 공정에서 연마정지막으로 이용할 수 있는 질화막을 증착해 줌으로써 상기 CMP 공정에서 스토리지 전극의 표면 손실이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 소망하는 정전용량을 확보할 수 있다. As described above, the present invention can prevent the surface loss of the storage electrode in the CMP process by depositing a nitride film which can be used as a polishing stop film in the subsequent CMP process after etching the cap oxide film, thereby, The desired capacitance can be secured.

또한, 본 발명은 상기 질화막의 형성을 통해 식각정지막 식각 및 세정 공정에서 캡산화막 손실에 의한 상단부 확대를 방지할 수 있는 바, 이웃하는 스토리지 전극들간의 브릿지 발생을 방지할 수 있다. In addition, the present invention can prevent the expansion of the upper end portion by the cap oxide film loss in the etching stop film etching and cleaning process by forming the nitride film, it is possible to prevent the generation of bridges between neighboring storage electrodes.

게다가, 본 발명은 폴리 플러그 표면의 리세스시킴으로써 스토리지 전극의 지지 구조를 강화시킬 수 있다. In addition, the present invention can strengthen the support structure of the storage electrode by recessing the surface of the poly plug.

아울러, 본 발명은 CMP 공정시의 베리어 물질로서 산화막을 이용하기 때문에 상기 베리어 물질로 인한 결함 발생을 근본적으로 해결할 수 있으며, 특히, 기존의 감광막 잔류물성 결함 제거를 위해 CMP 공정시에 전용 장비를 사용해야만 하는 부담을 덜 수 있으므로 장비 운영상의 잇점을 얻을 수 있다. In addition, since the present invention uses an oxide film as a barrier material in the CMP process, it is possible to fundamentally solve defects caused by the barrier material, and in particular, a dedicated equipment must be used in the CMP process to remove the existing photoresist residue defects. This can reduce the burden on the equipment and thus benefit from the operation of the equipment.

기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. In addition, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.

도 1a 내지 도 1e는 종래의 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도. 1A to 1E are cross-sectional views of processes for explaining a method of forming a conventional capacitor.

도 2는 종래의 문제점을 설명하기 위한 사진. Figure 2 is a photograph for explaining the conventional problem.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도. 3A to 3G are cross-sectional views of processes for explaining a method of forming a capacitor according to an embodiment of the present invention.

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

31 : 반도체 기판 32 : 층간절연막31 semiconductor substrate 32 interlayer insulating film

33 : 폴리 플러그 34 : 식각정지막33: poly plug 34: etch stop film

35 : 캡산화막 36 : 하드마스크막35: cap oxide film 36: hard mask film

37 : 감광막 패턴 38 : 스페이서 질화막37 photosensitive film pattern 38 spacer spacer film

39 : 트렌치 40 : 폴리실리콘막39: trench 40: polysilicon film

40a : 스토리지 전극 41 : 베리어 산화막40a: storage electrode 41: barrier oxide film

42 : HSG42: HSG

Claims (11)

폴리 플러그를 구비한 반도체 기판 상에 식각정지막 및 캡산화막을 차례로 형성하는 단계; Sequentially forming an etch stop layer and a cap oxide layer on the semiconductor substrate having a poly plug; 상기 폴리 플러그 상의 식각정지막 부분이 노출되도록 캡산화막을 식각하는 단계; Etching the cap oxide film to expose a portion of the etch stop film on the poly plug; 상기 식각된 캡산화막 상에 스페이서 질화막을 증착하는 단계; Depositing a spacer nitride film on the etched cap oxide film; 상기 캡산화막 상부 표면 및 폴리 플러그 상의 스페이서 질화막 및 식각정지막 부분을 식각하여 폴리 플러그를 노출시키는 트렌치를 형성하는 단계; Etching the cap nitride layer upper surface and the spacer nitride layer and the etch stop layer on the poly plug to form a trench to expose the poly plug; 상기 노출된 폴리 플러그 표면의 소정 두께를 리세스시키는 단계; Recessing a predetermined thickness of the exposed poly plug surface; 상기 단계까지의 기판 결과물 상에 스토리지 전극용 폴리실리콘막을 증착하는 단계; Depositing a polysilicon film for a storage electrode on the substrate resultant up to this step; 상기 폴리실리콘막 상에 트렌치를 매립하도록 베리어 산화막을 증착하는 단계; Depositing a barrier oxide film to bury a trench on the polysilicon film; 상기 스페이서 질화막을 연마정지막으로 이용해서 베리어 산화막과 캡산화막 상의 폴리실리콘막을 CMP하여 오목형 스토리지 전극을 형성하는 단계; Forming a concave storage electrode by CMP of the barrier oxide film and the polysilicon film on the cap oxide film using the spacer nitride film as the polishing stop film; 상기 트렌치 내에 매립된 베리어 산화막을 제거하는 단계; Removing the barrier oxide film embedded in the trench; 상기 오목형 스토리지 전극의 안쪽면에 HSG를 성장시키는 단계; 및 Growing an HSG on an inner surface of the concave storage electrode; And 상기 스토리지 전극 상에 유전체막과 플레이트 전극을 차례로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. And sequentially forming a dielectric film and a plate electrode on the storage electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 캡산화막은 단일층 또는 이중층 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. The method of claim 1, wherein the cap oxide film is formed in a single layer or a double layer structure. 제 2 항에 있어서, 상기 캡산화막은 식각 속도가 빠른 PSG막 또는 BPSG막의 하부 캡산화막과 식각 속도가 느린 PE-TEOS막의 상부 캡산화막으로 이루어진 이중층 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. 3. The method of claim 2, wherein the cap oxide film is formed of a double layer structure consisting of a PSG film or a lower cap oxide film of the BPSG film with a high etching rate and an upper cap oxide film of a PE-TEOS film with a slow etching speed Way. 제 3 항에 있어서, 상기 하부 캡산화막은 3000∼7000Å 두께로 증착하고, 상부 캡산화막은 13000∼22000Å 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. The method of claim 3, wherein the lower cap oxide film is deposited at a thickness of 3000 to 7000 GPa, and the upper cap oxide film is deposited at a thickness of 13000 to 22000 GPa. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 질화막은 550∼650℃에서 50∼100Å의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. The method of claim 1, wherein the spacer nitride film is deposited at a thickness of 50 to 100 GPa at 550 to 650 캜. 제 1 항에 있어서, 상기 트렌치를 형성하는 단계 후, 그리고, 폴리 플러그 표면을 리세스시키는 단계 전, 콘택 저항이 개선되도록 기판 결과물을 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. 2. The method of claim 1, further comprising: cleaning the substrate resultant to improve contact resistance after forming the trench and before recessing the poly plug surface. Way. 제 6 항에 있어서, 상기 세정은 20:1∼300:1 BOE 또는 50:1∼500:1 DHF 용액으로 2∼20초간 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. 7. The method of claim 6, wherein the cleaning is performed for 20 to 20 seconds with a 20: 1 to 300: 1 BOE or 50: 1 to 500: 1 DHF solution. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리 플러그 표면을 리세스시키는 단계는 NH4OH와 H2O가 1:10의 부피비로 혼합되고 온도가 25∼26℃인 용액을 이용한 습식 식각으로 200∼2000Å이 리세스되도록 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. The method of claim 1, wherein the recessing of the surface of the poly plug is performed by wet etching using a solution having a mixture of NH 4 OH and H 2 O at a volume ratio of 1:10 and a temperature of 25 to 26 ° C. A method for forming a capacitor of a semiconductor device, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 베리어 산화막은 O3 TEOS막 또는 SOG막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. The method of claim 1, wherein the barrier oxide film is formed of an O3 TEOS film or an SOG film. 제 9 항에 있어서, 상기 O3 TEOS막은 2500∼5000Å의 두께로 증착하고, 상기 SOG막은 3000∼7000Å의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. 10. The method of claim 9, wherein the O3 TEOS film is deposited to a thickness of 2500 to 5000 GPa, and the SOG film is deposited to a thickness of 3000 to 7000 GPa. 제 1 항에 있어서, 상기 베리어 산화막을 제거하는 단계는 9:1 BOE 용액을 이용한 습식 식각으로 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법.The method of claim 1, wherein the removing of the barrier oxide layer is performed by wet etching using a 9: 1 BOE solution.
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