KR20070122037A - Method for forming a via hole and a capacitor in semiconductor device - Google Patents

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KR20070122037A
KR20070122037A KR1020060056989A KR20060056989A KR20070122037A KR 20070122037 A KR20070122037 A KR 20070122037A KR 1020060056989 A KR1020060056989 A KR 1020060056989A KR 20060056989 A KR20060056989 A KR 20060056989A KR 20070122037 A KR20070122037 A KR 20070122037A
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capacitor
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semiconductor device
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양진호
조상훈
김종국
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Abstract

A method of forming a via hole in a semiconductor device and a method of forming a capacitor are provided to prevent collapse of a bottom electrode of the capacitor by increasing critical dimension of an opening towards a lower portion of a sacrificial layer. A nitride layer(11) is formed on a substrate(10) including a semiconductor structure layer having a storage node contact plug. A first insulating layer(12) is formed on the nitride as a lowermost layer of a sacrificial layer(15). A second insulating layer(13) is formed on the first insulating layer as an intermediate layer of the sacrificial, the second insulating layer having concentration lower than the first insulating layer. A third insulating layer(14) is formed on the second insulating layer as an uppermost layer of the sacrificial layer, the third insulating layer having concentration lower the second insulating layer.

Description

반도체 소자의 비아홀 형성방법 및 캐패시터 형성방법{METHOD FOR FORMING A VIA HOLE AND A CAPACITOR IN SEMICONDUCTOR DEVICE}Via hole formation method and capacitor formation method of a semiconductor device {METHOD FOR FORMING A VIA HOLE AND A CAPACITOR IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 종래기술에 따른 반도체 소자의 비아홀 형성방법을 통해 제조된 비아홀을 설명하기 위하여 X-SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용하여 촬영한 사진.1 is a photograph taken using X-SEM (Scanning Electron Microscope) to explain the via hole manufactured by the method for forming a via hole of a semiconductor device according to the prior art.

도 2는 종래기술에 따른 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 통해 제조된 캐패시터에서 발생되는 문제점을 설명하기 위하여 X-SEM을 이용하여 촬영한 사진이다. FIG. 2 is a photograph taken using X-SEM to explain a problem occurring in a capacitor manufactured by a method of forming a capacitor of a semiconductor device according to the prior art.

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

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

1 : 하부전극 10 : 기판1: lower electrode 10: substrate

11 : 질화막 12 : 제1 절연막11 nitride film 12 first insulating film

13 : 제2 절연막 14 : 제3 절연막13: 2nd insulating film 14: 3rd insulating film

15 : 희생층 16 : 하드 마스크15: sacrificial layer 16: hard mask

17 : 감광막 18 : 비아홀17 photosensitive film 18: via hole

12A : 제1 질화막 패턴 13A : 제2 질화막 패턴12A: first nitride film pattern 13A: second nitride film pattern

14A : 제3 질화막 패턴 15A : 희생층 패턴14A: third nitride film pattern 15A: sacrificial layer pattern

16A : 하드 마스크 패턴 17A : 감광막 패턴16A: hard mask pattern 17A: photoresist pattern

18A : 희생층 패턴18A: Sacrificial Layer Pattern

본 발명은 반도체 소자의 제조기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 비아홀 형성방법, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technology, and more particularly, to a method of forming a via hole of a semiconductor device, and more particularly, a method of forming a capacitor of a semiconductor device.

반도체 소자의 고집적화에 따라 디자인 룰(design rule)이 지속적으로 감소하고 있다. 이에 따라, 단위 셀(cell)이 차지하는 면적 또한 점점 감소하고 있는 추세에 있다. 특히 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 소자에서는 단위 셀이 하나의 트랜지스터(transistor)와 하나의 캐패시터(capacitor)로 이루어지기 때문에 디자인 룰이 감소하는 경우 그 만큼 공정을 제어하는데 많은 어려움이 따르게 된다. As the integration of semiconductor devices increases, design rules continue to decrease. Accordingly, the area occupied by the unit cells is also gradually decreasing. In particular, in a DRAM (Dynamic Random Access Memory) device, since a unit cell is composed of one transistor and one capacitor, it is difficult to control the process when the design rule decreases.

통상, DRAM 소자의 캐패시터는 면적을 증대시키기 위하여 컨케이브(concave) 구조가 널리 사용되고 있다. 컨케이브 구조는 홀(hole) 형태로 이루어지기 때문에 하부전극, 유전막 및 상부전극을 피복성(step coverage)이 좋은 CVD(Chemical Vapor Deposition)나 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정으로 증착하더라도 피복성을 높이는데 한계가 있어 원하는 정전용량을 확보하기 위해서는 각 물질의 두께를 감소시켜야만 한다. 또한, 캐패시터의 하부전극인 스토리지 노드(storage node) 패턴용 산화막이 매우 두껍게 증착되기 때문에 식각공정시 많은 어려움이 수반되고 있으며, 식각공정 후 수직한 프로파일(vertical profile)을 얻기가 쉽지 않은 실정이다. In general, a capacitor of a DRAM device has a widely used concave structure to increase an area. Since the concave structure is formed as a hole, even if the lower electrode, the dielectric film, and the upper electrode are deposited by a chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD) process with good step coverage, the coverage is high. There is a limit to this, and the thickness of each material must be reduced to obtain the desired capacitance. In addition, since the oxide layer for the storage node pattern, which is a lower electrode of the capacitor, is deposited very thick, many difficulties are involved in the etching process, and it is not easy to obtain a vertical profile after the etching process.

따라서, 최근에는 캐패시터의 용량 증가와 더불어 식각공정의 어려움을 감소시키고, 식각 프로파일을 개선시키기 위한 일환으로 실린더(cylinder) 구조가 제안되었다. 그러나, 실린더 구조에서는 캐패시터의 하부전극인 스토리지 노드 패턴용 산화막 식각공정과 하부전극 증착공정 후 식각용액을 이용한 산화막 제거공정시 하부전극이 쓰러지거나 인접한 주위의 하부전극과 붙게 되는 일이 빈번히 발생하게 되었다. Therefore, in recent years, a cylinder structure has been proposed as part of increasing the capacity of the capacitor, reducing the difficulty of the etching process and improving the etching profile. However, in the cylinder structure, the lower electrode collapses or adheres to the adjacent lower electrode during the oxide layer etching process for the storage node pattern, which is the lower electrode of the capacitor, and the oxide film removing process using the etching solution after the lower electrode deposition process. .

이러한 현상들은 스토리지 노드 패턴용 산화막 식각공정 후 생성되는 비아홀(via hole)의 바닥 치수(dimension)와 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 예상하고 있다. 더욱이, 이러한 현상들은 하부전극의 높이를 증가시키는데 많은 제약을 주고 있어 결국에는 캐패시터의 용량을 증대시키는데 많은 제약이 따르게 된다. 더 나아가, 소자의 신뢰성을 저하시키는 한편, 소자의 수율을 저하시키는 원인이 되고 있다. These phenomena are expected to be closely related to the bottom dimension of the via holes that are formed after the oxide layer etching process for the storage node pattern. Moreover, these phenomena place many constraints on increasing the height of the lower electrode, which in turn leads to many constraints on increasing the capacitance of the capacitor. Furthermore, while reducing the reliability of the device, it is a cause of lowering the yield of the device.

구체적으로 실례를 들어 설명하기로 한다. Specifically, an example will be described.

도 1의 (a)는 종래기술에 따른 캐패시터 형성방법에서, 스토리지 노드 패턴 용 산화막을 식각하여 비아홀을 형성하고, SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영을 위해 폴리실리콘막(polysilicon layer)을 증착한 후 X-SEM을 이용하여 촬영한 사진이다. 도 1의 (b)는 (a)에 도시된 'A' 부위를 확대하여 도시한 X-SEM 사진이다. 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 비아홀의 상부에서 하부로 갈수록 치수가 작아지는 것(CD1>CD2)을 알 수 있으며, (b)에 도시된 바와 같이 2층 구조의 산화막 경계면을 확대한 것인데, 여기서 알 수 있듯이 산화막 경계부분에서 치수가 커지는 것(CD2<CD3)을 알 수 있다. Figure 1 (a) is a method of forming a capacitor according to the prior art, by etching the oxide layer for the storage node pattern to form a via hole, after depositing a polysilicon layer (polysilicon layer) for SEM (Scanning Electron Microscope) imaging X -The picture was taken using SEM. Figure 1 (b) is an X-SEM photograph showing an enlarged 'A' portion shown in (a). As shown in (a) of FIG. 1, it can be seen that the dimension becomes smaller from the top to the bottom of the via hole (CD1> CD2), and as shown in (b), the oxide layer interface of the two-layer structure is enlarged. As can be seen here, it can be seen that the dimension increases at the boundary of the oxide film (CD2 <CD3).

한편, 도 2는 스토리지 노드 패턴용 산화막 식각공정과 하부전극 증착공정을 순차적으로 진행하고, 산화막을 제거한 후 촬영한 X-SEM 사진이다. 도 2에 도시된 'B'와 'C'와 같이 하부전극(1)이 모두 기울어진 것을 알 수 있다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 이웃하는 하부전극들이 서로 들러붙는 기울어짐(leaning) 현상이 발생되고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 하부전극이 쓰러지는 쓰러짐 현상이 발생된다. FIG. 2 is an X-SEM photograph taken after the oxide layer etching process and the lower electrode deposition process for the storage node pattern are sequentially performed and the oxide layer is removed. It can be seen that the lower electrode 1 is inclined, as shown in FIG. 2, as 'B' and 'C'. As shown in (a) of FIG. 2, a leaning phenomenon in which neighboring lower electrodes adhere to each other is generated, and a collapse phenomenon in which the lower electrode falls as illustrated in (b) of FIG. 2 is generated. .

이와 같이, 종래기술에 따른 캐패시터 형성방법을 이용하여 캐패시터를 형성하는 경우 하부전극 증착 후 식각용액을 이용한 산화막 제거공정-딥 아웃(dip-out) 공정-시 하부전극의 쓰러짐 현상 또는 기울어짐 현상 등이 발생되어 소자의 신뢰성 및 수율이 저하된다. As described above, in the case of forming the capacitor using the capacitor forming method according to the prior art, an oxide film removal process using a etching solution after the lower electrode deposition, a dip-out process, or a fall phenomenon of the lower electrode during the dip-out process, etc. This is generated to lower the reliability and yield of the device.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으 로서, 다음과 같음 목적들이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, has the following objectives.

첫째, 본 발명은 바닥부의 임계치수를 증가시킬 수 있는 반도체 소자의 비아홀 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. First, it is an object of the present invention to provide a method for forming a via hole of a semiconductor device capable of increasing a critical dimension of a bottom portion.

둘째, 본 발명은 캐패시터 하부전극의 쓰러짐 현상 또는 기울어짐 현상 등을 방지할 수 있는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 형성방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. Second, another object of the present invention is to provide a method of forming a capacitor of a semiconductor memory device capable of preventing the capacitor lower electrode from falling or tilting.

셋째, 본 발명은 캐패시터의 용량을 증가시킬 수 있는 반도체 메모리 소자의 캐패시터 형성방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. Third, another object of the present invention is to provide a method of forming a capacitor of a semiconductor memory device capable of increasing the capacity of the capacitor.

상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 하지층이 형성된 기판을 제공하는 단계와, 상기 하지층 상에 서로 다른 농도를 갖는 산화막이 적어도 2층 이상 적층된 절연막을 형성하는 단계와, 상기 하지층이 노출되도록 상기 절연막을 식각하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 비아홀 형성방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method including providing a substrate on which an underlayer is formed, and forming an insulating layer including at least two layers of oxide films having different concentrations on the underlayer; And etching the insulating layer to expose the underlayer.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은 스토리지 노드 컨택 플러그가 형성된 기판을 제공하는 단계와, 상기 스토리지 노드 컨택 플러그 상에 서로 다른 농도를 갖는 산화막이 적어도 2층 이상 적층된 희생층을 형성하는 단계와, 상기 스토리지 노드 컨택 플러그가 노출되도록 상기 희생층을 식각하여 스토리지용 패턴을 형성하는 단계와, 상기 스토리지용 패턴을 포함하는 전체 구조 상부면을 따라 하부전극을 형성하는 단계와, 상기 스토리지용 패턴이 노출되도 록 이웃하는 상기 하부전극을 분리시키는 단계와, 노출되는 상기 스토리지용 패턴을 제거하는 단계와, 상기 하부전극 상에 유전체막과 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate on which a storage node contact plug is formed, and at least two layers of oxide layers having different concentrations are stacked on the storage node contact plug. Forming a layer, etching the sacrificial layer to expose the storage node contact plug, forming a storage pattern, and forming a lower electrode along an upper surface of the entire structure including the storage pattern; And separating the neighboring lower electrodes to expose the storage pattern, removing the exposed storage pattern, and forming a dielectric film and an upper electrode on the lower electrode. Provided are a method of forming a capacitor of an element.

본 발명은 농도가 서로 다른 다층의 산화막으로 층간 절연막을 형성한 후 식각공정을 통해 비아홀을 형성하여 비아홀의 바닥부로 갈수록 임계치수를 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 반도체 메모리 소자의 캐패시터 형성공정시 스토리지 노드 패턴용 희생층을 농도가 다른 다층의 산화막으로 형성하되, 최하부층으로 갈수록 농도가 높은 막으로 형성하여 희생층 식각공정을 통해 형성되는 비아홀 바닥의 치수를 증가시켜 후속 공정을 통해 형성되는 하부전극의 쓰러짐 현상과 기울어짐 현상을 방지할 수 있다. According to the present invention, after forming an interlayer insulating film with a multi-layered oxide film having different concentrations, a via hole is formed through an etching process to increase the critical dimension toward the bottom of the via hole. In addition, the present invention is to form a sacrificial layer for the storage node pattern of a multi-layer oxide film having a different concentration in the capacitor formation process of the semiconductor memory device, but the via hole is formed through the sacrificial layer etching process by forming a high-density film toward the bottom layer The bottom dimension may be increased to prevent falling and tilting of the lower electrode formed through a subsequent process.

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 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호는 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary 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. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. Also, throughout the specification, the same reference numerals denote the same components.

실시예Example

도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 캐패시 터 형성방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도이다. 여기서는, 설명의 편의를 위해 기판 상에 형성된 스토리지 노드 컨택 플러그를 포함하는 반도체 구조물층은 도시하지 않았다. 3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of forming a capacitor of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, the semiconductor structure layer including the storage node contact plug formed on the substrate is not shown.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 스토리지 노드 컨택 플러그를 포함하는 반도체 구조물층이 형성된 기판(10) 상에 질화막(11)을 증착한다. 이때, 질화막(11)은 후속 스토리지 노드 패턴용 희생층(12) 식각공정시 식각 정지막으로 기능하게 된다. First, as illustrated in FIG. 3A, a nitride film 11 is deposited on a substrate 10 on which a semiconductor structure layer including a storage node contact plug is formed. In this case, the nitride layer 11 functions as an etch stop layer during the subsequent etching process of the sacrificial layer 12 for the storage node pattern.

이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 질화막(11) 상부에 절연막(12)(이하, 제1 절연막이라 함)을 형성한다. 이때, 제1 절연막(12)은 희생층(15)의 최하부층으로서 희생층(15)을 이루는 절연막들 중 가장 농도가 높은 고농도 산화막으로 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 3B, an insulating film 12 (hereinafter referred to as a first insulating film) is formed over the nitride film 11. In this case, the first insulating layer 12 is formed as the highest concentration oxide film having the highest concentration among the insulating layers forming the sacrificial layer 15 as the lowermost layer of the sacrificial layer 15.

이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 절연막(12) 상부에 제2 절연막(13)을 형성한다. 이때, 제2 절연막(13)은 희생층(15)의 중간층으로서 제1 절연막(12)보다 농도가 낮은 산화막으로 형성한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 3C, a second insulating layer 13 is formed on the first insulating layer 12. In this case, the second insulating layer 13 is formed of an oxide layer having a lower concentration than the first insulating layer 12 as an intermediate layer of the sacrificial layer 15.

이어서, 제2 절연막(13) 상부에 제3 절연막(14)을 형성한다. 이때, 제3 절연막(13)은 희생층(15)의 최상층으로서 제2 절연막(13)보다 농도가 낮은 산화막으로 형성한다. Next, a third insulating film 14 is formed on the second insulating film 13. At this time, the third insulating film 13 is formed of an oxide film having a lower concentration than the second insulating film 13 as the uppermost layer of the sacrificial layer 15.

상기에서, 제1 내지 제3 절연막(12, 13, 14)은 각각 하부쪽 막과의 농도 차이는 식각공정과 임계치수를 적절히 고려하여 설정되어야 한다. 즉, 농도 차이가 크면 그 만큼 희생층(15) 식각공정시 식각공정이 어려워지며, 농도 차이가 작으면 그 만큼 각 층의 경계면에서의 임계치수를 크게 가져갈 수 없기 때문이다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 적어도 2wt% 이상, 바람직하게는 2wt%~10wt%이 되도록 형성한다.In the above, the concentration difference between the first and third insulating films 12, 13, and 14, respectively, with the lower film should be set in consideration of the etching process and the critical dimension. In other words, when the concentration difference is large, the etching process becomes difficult during the etching process of the sacrificial layer 15, and when the concentration difference is small, the critical dimension at the boundary surface of each layer cannot be large. Therefore, in the embodiment of the present invention is formed to be at least 2wt% or more, preferably 2wt% ~ 10wt%.

또한, 제1 및 제2 절연막(12, 13)의 각각의 두께는 500~3000Å가 되도록 형성한다. 그 이유는 희생층(15) 식각공정시 상부에서 하부로 갈수록 개구부의 치수가 선형적으로 감소하기 때문인데, 상부에서 하부로 갈수록 선형적으로 감소하는 개구부의 치수를 고려하여 개구부 바닥부에서의 치수를 최대한 크게 가져가기 위함이다. The thicknesses of the first and second insulating films 12 and 13 are formed to be 500 to 3000 kPa. This is because the dimension of the opening decreases linearly from the top to the bottom during the etching process of the sacrificial layer 15. The dimension at the bottom of the opening is considered in consideration of the size of the opening decreasing linearly from the top to the bottom. To take as large as possible.

이어서, 희생층(15) 상부에 하드 마스크(hard mask)(16)를 형성한다. 여기서, 하드 마스크(16)는 후속 포토(photo) 공정을 통해 형성될 감광막 패턴의 두께 한계를 보상하기 위하여 형성한다. 이러한 하드 마스크(16)는 질화막 계열의 물질로 형성한다. Subsequently, a hard mask 16 is formed on the sacrificial layer 15. Here, the hard mask 16 is formed to compensate for the thickness limit of the photoresist pattern to be formed through a subsequent photo process. The hard mask 16 is formed of a nitride film-based material.

이어서, 하드 마스크(16) 상부에 BARC(Bottom Anti-Reflective Coating)막(미도시)을 도포한다. Subsequently, a BARC (Bottom Anti-Reflective Coating) film (not shown) is applied on the hard mask 16.

이어서, BARC막 상에 감광막(17)을 도포한다. Next, the photosensitive film 17 is apply | coated on BARC film.

이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 감광막(17)에 대하여 포토 마스크(photo mask)를 이용한 노광공정 및 현상공정을 순차적으로 실시하여 감광막 패턴(17A)을 형성한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 3D, an exposure process and a development process using a photo mask are sequentially performed on the photosensitive film 17 to form the photosensitive film pattern 17A.

이어서, 감광막 패턴(17A)을 식각 마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 BARC막과 하드 마스크(16)를 식각한다. 이로써, 하드 마스크 패턴(16A)이 형성된 다.Subsequently, an etching process using the photosensitive film pattern 17A as an etching mask is performed to etch the BARC film and the hard mask 16. As a result, the hard mask pattern 16A is formed.

이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴(17A)과 하드 마스크 패턴(16A)을 식각 마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 제3 절연막(14, 도 3d참조)과 제2 절연막(13, 도 3d참조)을 순차적으로 식각한다. 이로써, 제3 절연막 패턴(14A)과 제2 절연막 패턴(13A)이 형성된다. 이때, 제2 절연막(13)은 제3 절연막(14)보다 고농도 산화막으로 이루어지기 때문에 제3 절연막(14)보다 식각되는 속도가 빠르다. 이에 따라, 제2 절연막(13)에서 개구부의 임계치수가 더 크게(CD2>CD1) 형성된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3E, an etching process using the photoresist pattern 17A and the hard mask pattern 16A as an etching mask is performed to form the third insulating film 14 (see FIG. 3D) and the second insulating film 13 (FIG. Etch sequentially). As a result, the third insulating film pattern 14A and the second insulating film pattern 13A are formed. At this time, since the second insulating film 13 is made of a higher concentration oxide film than the third insulating film 14, the second insulating film 13 is faster than the third insulating film 14. Accordingly, the critical dimension of the opening in the second insulating film 13 is formed to be larger (CD2> CD1).

이어서, 도 3f에 도시된 바와 같이, 도 3e에 도시된 공정과 동일한 챔버 내에서, 감광막 패턴(17A)을 식각 마스크로 그대로 이용한 식각공정을 연속적으로 실시하여 제1 절연막(12, 도 3e참조)만을 선택적으로 식각한다. 이때, 식각공정은 질화막(11)을 식각 정지막으로 이용하여 실시한다. 이로써, 제1 절연막 패턴(12A)이 형성된다. 여기서, 제1 절연막(12)은 제2 절연막(13, 도 3d참조)보다 고농도 산화막으로 이루어져 있기 때문에 제2 절연막(13)보다 식각되는 속도가 빠르다. 이에 따라, 제1 절연막(12)에서 개구부의 임계치수가 제2 절연막(13)에서보다 더 크게(CD3>CD2) 형성된다.Next, as shown in FIG. 3F, in the same chamber as the process shown in FIG. 3E, an etching process using the photoresist pattern 17A as an etching mask is successively performed, thereby performing the first insulating film 12 (see FIG. 3E). Selectively etch the bay. At this time, the etching process is performed using the nitride film 11 as an etching stop film. As a result, the first insulating film pattern 12A is formed. Here, since the first insulating film 12 is made of a higher concentration oxide film than the second insulating film 13 (see FIG. 3D), the first insulating film 12 is faster than the second insulating film 13. Accordingly, the critical dimension of the opening in the first insulating film 12 is larger than that in the second insulating film 13 (CD3> CD2).

그리고, 도 3f에서 미설명된 '15A'는 희생층 패턴이다. In addition, '15A', which is not described in FIG. 3F, is a sacrificial layer pattern.

한편, 도 3e 및 도 3f를 통해 설명한 제1 내지 제3 절연막(12, 13, 14) 식각공정시 사용되는 식각가스는 불소(fluorine)를 기본으로 하는 소스가스에 Ar, O2 등 의 첨가가스를 이용하여 실시한다. 또한 각 식각공정시마다 10~30% 정도의 과도식각한다. Meanwhile, the etching gas used in the etching process of the first to third insulating layers 12, 13, and 14 described with reference to FIGS. 3E and 3F is an additive gas such as Ar and O 2 to a source gas based on fluorine. It is carried out using. Also, each etching process is overetched by about 10 ~ 30%.

이어서, 도 3g에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴(17A)을 식각 마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 질화막(11, 도 3f참조)을 식각한다. 이로써, 스토리지 노드 컨택 플러그가 노출되는 질화막 패턴(11A)이 형성된다. 이때, 질화막 패턴(11A) 간의 임계치수는 제1 절연막 패턴(12A)의 임계치수의 크기에 대응하여 증가하게 된다. Next, as illustrated in FIG. 3G, an etching process using the photosensitive film pattern 17A as an etching mask is performed to etch the nitride film 11 (see FIG. 3F). As a result, a nitride film pattern 11A through which the storage node contact plug is exposed is formed. At this time, the critical dimension between the nitride film patterns 11A is increased corresponding to the size of the critical dimension of the first insulating film pattern 12A.

이어서, 감광막 패턴(17A)을 스트립 공정으로 제거한 후 하드 마스크 패턴(16A)을 제거하여 희생층 패턴(15A) 형성공정을 완료한다. 이로써, 스토리지 노드용 비아홀(18)이 형성된다. Subsequently, the photoresist pattern 17A is removed by a strip process, and then the hard mask pattern 16A is removed to complete the formation of the sacrificial layer pattern 15A. As a result, the via hole 18 for the storage node is formed.

이어서, 도시되진 않았지만 비아홀(18)을 포함하는 전체 구조 상부면의 단차를 따라 하부전극을 형성한다. 이때, 하부전극은 폴리실리콘막 또는 Ti/TiN 적층 구조로 100~1000Å 정도의 두께로 형성한다. Subsequently, although not shown, a lower electrode is formed along a step of the upper surface of the entire structure including the via hole 18. At this time, the lower electrode is formed to a thickness of about 100 ~ 1000Å in a polysilicon film or Ti / TiN laminated structure.

이어서, 이웃하는 캐패시터 간의 분리를 위해 하부전극을 식각하여 희생층 패턴(15A)을 노출시킨다. Subsequently, the lower electrode is etched to separate the neighboring capacitors to expose the sacrificial layer pattern 15A.

이어서, 노출되는 희생층 패턴(15A)을 HF를 기본으로 하는 식각용액을 이용하여 제거한다. 이때, 희생층 패턴(15A) 제거공정은 습식 딥 아웃(wet dip out) 공정으로 실시한다. Subsequently, the exposed sacrificial layer pattern 15A is removed using an etching solution based on HF. In this case, the sacrificial layer pattern 15A may be removed by a wet dip out process.

이어서, 하부전극 상부에 순차적으로 유전체막과 상부전극을 형성하여 캐패시터를 완성한다. Subsequently, a dielectric film and an upper electrode are sequentially formed on the lower electrode to complete the capacitor.

한편, 상기에서 절연막 간의 농도를 서로 다르게 하기 위한 방법은 다음과 같다. On the other hand, the above method for different concentration between the insulating film is as follows.

예컨대, 희생층(15)을 PSG(Phosphorus Silicate Glass)막으로 형성하는 경우, PSG막의 소스 가스인 TEPo(Tri Ethyl Phosphate), TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate) 및 O3 중 TEPo의 가스의 유량을 증가시킴으로써 고농도 산화막을 구현하는 것이 가능하다. 즉, TEPo의 가스의 유량이 상대적으로 높을 수록 고농도 산화막이 된다. 한편, 희생층(15)을 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막으로 형성하는 경우, PSG와 마찬가지로 TEB(Tri Ethyl Borate)의 농도를 제어하여 농도 차를 가져갈 수 있다. For example, in the case of forming the sacrificial layer 15 in the PSG (Phosphorus Silicate Glass) film, PSG film, a source gas of TEPo (Tri Ethyl Phosphate), TEOS (Tetra Ethyle Ortho Silicate) and O 3 increase the flow rate of the TEPo gas of By doing so, it is possible to implement a high concentration oxide film. That is, the higher the flow rate of the gas of TEPo, the higher the concentration of the oxide film. On the other hand, when the sacrificial layer 15 is formed of a BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass) film, similar to the PSG, it is possible to control the concentration of TEB (Tri Ethyl Borate) to bring the concentration difference.

본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 스토리지 노드 패턴용 희생층을 서로 다른 농도를 갖는 다층 산화막으로 형성하여 희생층의 하부로 갈수록 개구부의 임계치수를 증가시킴으로써 캐패시터 하부전극의 쓰러짐 현상 또는 기울어짐 현상 등을 방지할 수 있다. 또한, 개구부의 임계치수를 증가시켜 캐패시터의 용 량을 증가시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the sacrificial layer of the capacitor lower electrode or the inclination is formed by forming the sacrificial layer for the storage node pattern as a multilayer oxide film having different concentrations and increasing the critical dimension of the opening toward the lower portion of the sacrificial layer. The phenomenon can be prevented. In addition, it is possible to increase the capacity of the capacitor by increasing the critical dimension of the opening.

Claims (7)

하지층이 형성된 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate on which an underlayer is formed; 상기 하지층 상에 서로 다른 농도를 갖는 산화막이 적어도 2층 이상 적층된 절연막을 형성하는 단계; 및Forming an insulating film in which at least two layers of oxide films having different concentrations are stacked on the base layer; And 상기 하지층이 노출되도록 상기 절연막을 식각하는 단계Etching the insulating layer to expose the underlayer 를 포함하는 반도체 소자의 비아홀 형성방법.Via hole forming method of a semiconductor device comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 절연막은 하부로 갈수록 농도가 높은 산화막으로 이루어진 반도체 소자의 비아홀 형성방법.The insulating layer is a via hole forming method of a semiconductor device consisting of an oxide film having a higher concentration toward the bottom. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 산화막 간의 농도 차이는 2~10wt%인 반도체 소자의 비아홀 형성방법.The difference in concentration between the oxide film is a method for forming a via hole of a semiconductor device 2 ~ 10wt%. 스토리지 노드 컨택 플러그가 형성된 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate having a storage node contact plug formed thereon; 상기 스토리지 노드 컨택 플러그 상에 서로 다른 농도를 갖는 산화막이 적어 도 2층 이상 적층된 희생층을 형성하는 단계; Forming a sacrificial layer including at least two layers of oxide films having different concentrations on the storage node contact plugs; 상기 스토리지 노드 컨택 플러그가 노출되도록 상기 희생층을 식각하여 스토리지용 패턴을 형성하는 단계; Etching the sacrificial layer to expose the storage node contact plug to form a storage pattern; 상기 스토리지용 패턴을 포함하는 전체 구조 상부면을 따라 하부전극을 형성하는 단계;Forming a lower electrode along an upper surface of the entire structure including the storage pattern; 상기 스토리지용 패턴이 노출되도록 이웃하는 상기 하부전극을 분리시키는 단계;Separating the adjacent lower electrodes such that the storage pattern is exposed; 노출되는 상기 스토리지용 패턴을 제거하는 단계; 및Removing the exposed pattern for storage; And 상기 하부전극 상에 유전체막과 상부전극을 형성하는 단계Forming a dielectric film and an upper electrode on the lower electrode 를 포함하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법.Capacitor formation method of a semiconductor device comprising a. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 희생층은 하부로 갈수록 농도가 높은 산화막으로 이루어진 반도체 소자의 캐패시터 형성방법.The method of claim 1, wherein the sacrificial layer is formed of an oxide film having a higher concentration toward the bottom. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 산화막 간의 농도 차이는 2~10wt%인 반도체 소자의 캐패시터 형성방법. The concentration difference between the oxide film is a method of forming a capacitor of the semiconductor device 2 ~ 10wt%. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 희생층을 형성하기 전, 상기 스토리지 노드 컨택 플러그 상부에 식각 정지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법.Before forming the sacrificial layer, forming an etch stop layer on the storage node contact plug.
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