KR20090009561A - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속 배선을 이용하여 형성된 캐패시터를 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근, DRAM과 같은 반도체 소자가 고집적화 및 대용량화되면서 단위 셀의 면적이 급격하게 감소하고 있다. 이에 따라 반도체 소자의 각 단위 셀 내에 형성되는 캐패시터가 차지하는 면적 또한 감소하게 된다. 그러나 캐패시터가 형성될 면적이 감소하더라도 메모리 소자의 저장 능력을 결정하는 최소한의 캐패시턴스(capacitance)는 유지되어야 한다. 따라서, 제한된 면적 내에서 캐패시터의 캐패시턴스를 증가시켜주어야 한다. In recent years, the area of a unit cell is rapidly decreasing as a semiconductor device such as DRAM becomes more integrated and larger in capacity. Accordingly, the area occupied by the capacitor formed in each unit cell of the semiconductor device is also reduced. However, even if the area where the capacitor is to be formed is reduced, the minimum capacitance that determines the storage capacity of the memory device must be maintained. Therefore, the capacitance of the capacitor must be increased within the limited area.
캐패시터의 캐패시턴스를 증가시키는 방법으로는 유전율이 높은 물질을 유전막으로 이용하는 방법, 유전체의 두께를 감소시키는 방법 또는 전극의 표면 면적을 증가시키는 방법이 있다. As a method of increasing the capacitance of the capacitor, there is a method of using a material having a high dielectric constant as the dielectric film, a method of reducing the thickness of the dielectric, or a method of increasing the surface area of the electrode.
이 중, 전극의 표면 면적을 늘리기 위해 3차원 구조의 캐패시터가 이용될 수 있다. 그런데, 3차원 구조의 캐패시터의 경우, 그 제조 방법이 복잡하며, 캐패시터의 높이를 계속 증가시킬 경우 캐패시터의 쓰러짐 현상이 발생할 수 있다. Among them, a capacitor having a three-dimensional structure may be used to increase the surface area of the electrode. However, in the case of a three-dimensional capacitor, the manufacturing method is complicated, and if the height of the capacitor is continuously increased, the capacitor may fall down.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금속 배선을 이용한 캐패시터를 포함하는 반도체 소자를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor device including a capacitor using a metal wiring.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 이러한 반도체 소자 제조 방법을 제공하는데 있다. In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing such a semiconductor device.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자는 반도체 기판 상의 게이트 전극, 게이트 전극 양측의 반도체 기판 내에 형성된 불순물 영역, 불순물 영역과 연결된 콘택 플러그 및 콘택 플러그와 연결된 제 1 금속 패턴과, 제 1 금속 패턴 주위에 형성된 제 2 금속 패턴들 및 제 1 금속 패턴과 제 2 금속 패턴들 사이에 채워진 절연막으로 이루어진 캐패시터를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a semiconductor device includes a gate electrode on a semiconductor substrate, an impurity region formed in a semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, a contact plug connected to the impurity region, and a first metal pattern connected to the contact plug. And a capacitor comprising second metal patterns formed around the first metal pattern and an insulating film filled between the first metal pattern and the second metal patterns.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 방법은 반도체 기판 상에 게이트 전극을 형성하고, 게이트 전극 양측의 반도체 기판 내에 불순물 영역을 형성하고, 불순물 영역과 연결되는 콘택 플러그를 형성하고, 콘택 플러그와 연결된 제 1 금속 패턴, 제 1 금속 패턴 주위의 제 2 금속 패턴들 및 제 1 금속 패턴과 제 2 금속 패턴들 사이에 채워지는 절연막으로 이루어지는 캐패시터를 형성하는 것을 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes forming a gate electrode on a semiconductor substrate, forming an impurity region in the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, and contacting the impurity region. Forming a plug and forming a capacitor comprising a first metal pattern connected with the contact plug, second metal patterns around the first metal pattern, and an insulating film filled between the first metal pattern and the second metal patterns .
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.
본 발명의 반도체 소자 및 그 제조 방법에 따르면 금속 패턴들을 이용하여 캐패시터를 형성함으로써, 캐패시터의 캐패시턴스를 증가시키기 위해 표면적이 넓은 하부 전극을 형성하는 방법과 달리, 캐패시터의 제조 공정을 단순화할 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자 제조 공정의 비용을 줄일 수 있다. 또한, 금속 패턴들을 반복적으로 형성함으로써 인접한 금속 패턴들 간의 기생 캐패시턴스가 증가할 수 있으므로, 용이하게 캐패시턴스를 증가시킬 수 있으며, 반도체 소자의 집적도를 증가시킬 수 있다. According to the semiconductor device of the present invention and a method of manufacturing the capacitor, by forming the capacitor using the metal patterns, unlike the method of forming the lower electrode having a large surface area to increase the capacitance of the capacitor, it is possible to simplify the manufacturing process of the capacitor. Accordingly, the cost of the semiconductor device manufacturing process can be reduced. In addition, since the parasitic capacitance between adjacent metal patterns can be increased by repeatedly forming the metal patterns, the capacitance can be easily increased and the degree of integration of the semiconductor device can be increased.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, including and / or comprising the components, steps, operations and / or elements mentioned exclude the presence or addition of one or more other components, steps, operations and / or elements. I never do that.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and / or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. Accordingly, the shape of the exemplary diagram may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include variations in forms generated by the manufacturing process. For example, the etched regions shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shape of the regions illustrated in the figures is intended to illustrate a particular form of region of the device and not to limit the scope of the invention.
이하, 도 1a, 도 1b, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A, 1B, and 2 to 6.
먼저, 도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 구조에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 레이아웃도이며, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 단면도로서, 도 1a 및 도 1b의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 자른 단면도이다. First, a structure of a semiconductor device according to exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 2. 1A and 1B are layout views of a semiconductor device according to some embodiments of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to some embodiments of the present invention, taken along line II-II ′ of FIGS. 1A and 1B. It is a cross-sectional view.
도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 반도체 기판(100)은 소자 분리막(102)에 의해 활성 영역(104)이 정의되어 있다. 여기서, 활성 영역(104)은 도 1a에 도시된 바와 같이 'ㅡ'자 형상을 갖거나, 도 1b에 도시된 바와 같이, 소정 영역이 돌출된 'ㅜ'자 형상을 가질 수 있다. 활성 영역(104)의 형상은 이에 제한되지 않으며, 반도체 소자의 구조에 따라 다양한 형상으로 변경될 수 있을 것이다. 1A, 1B, and 2, an
이와 같이 활성 영역(104)이 정의된 반도체 기판(100) 상에는 활성 영역(104)을 가로지르는 다수의 게이트 라인(110)들이 위치한다. 게이트 라인(110)은 반도체 기판(100) 상에 게이트 절연막(112), 게이트 전극(114) 및 실리사이드막(116)이 적층된 구조를 가질 수 있으며, 이와 같이 적층된 구조물 양측에는 스페이서가 형성되어 있다. As such, a plurality of
그리고, 이러한 게이트 라인(110) 양측의 반도체 기판(100) 내에는 불순물이 도핑된 불순물 영역(105)이 형성되어 있다. An impurity doped
이러한, 게이트 라인(110)들이 형성된 반도체 기판(100) 상에는 제 1 층간 절연막(120)이 위치하며, 제 1 층간 절연막(120) 내에는 불순물 영역(105)과 접촉되는 제 1 및 제2 콘택 플러그(122, 124)가 형성되어 있다. 제 1 및 제 2 콘택 플러그(122, 124)는 불순물이 도핑된 폴리실리콘 또는 금속 물질로 형성되어 있으며, 제 1 및 제 2 콘택 플러그(122, 124)와 불순물 영역(105) 사이에는 실리사이드막(미도시)이 개재될 수 있다. 그리고 제 1 및 제 2 콘택 플러그(122, 124)는 게이트 라인(114)에 대해 자기 정렬될 수 있다. The first
보다 구체적으로, 제 1 콘택 플러그(122)는 반도체 기판(100) 내의 불순물 영역(105)들 중 소스 영역과 연결되며 제 2 콘택 플러그(124)는 반도체 기판(100) 내의 불순물 영역(105)들 중 드레인 영역과 연결된다. More specifically, the
이와 같이, 제 1 및 제 2 콘택 플러그(122, 124)를 포함하는 제 1 층간 절연막(120)의 상부는 평탄화되어 있으며, 제 1 층간 절연막(120) 상부에는 반도체 소자의 캐패시터(200) 및 비트 라인(192)이 형성되어 있다.As such, the upper portion of the first
보다 상세히 설명하면, 제 1 층간 절연막(120) 상에 형성된 캐패시터(200)는 금속 패턴들(132a, 132b, 152a, 152b, 172)과, 금속 패턴들(132a, 132b, 152a, 152b, 172) 사이를 채우는 절연막에 의해 발생되는 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)를 이용하여 형성되어 있다. In more detail, the
즉, 제 1 층간 절연막(120) 상에는 제 1 콘택 플러그(122)와 접촉되도록 제 1 금속 패턴(132a)이 형성되어 있으며, 제 1 금속 패턴(132a) 주위에 제 2 금속 패턴(132b)들이 형성되어 있다. 이 때, 제 2 금속 패턴들(132b)은 제 1 금속 패턴(132a)과 상호 커플링될 수 있도록 제 1 금속 패턴(132a)과 인접하게 형성되어 있다. 그리고, 제 2 콘택 플러그(124) 상에는 제 3 금속 패턴(132c)이 형성되어 있다. 이 때, 제 3 금속 패턴(132c)은 제 2 금속 패턴들(132b) 사이에 배치되며, 하부의 제 2 콘택 플러그(124)의 접촉 면적을 확장시키는 역할을 할 수 있다. That is, the
이와 같이, 금속 패턴들(132a, 132b, 132c)이 형성된 제 1 층간 절연막(120) 상에는 제 2 층간 절연막(140)이 위치한다. 그리고 제 2 층간 절연막(140) 상에는 제 1 층간 절연막(120) 상의 금속 패턴들(132a, 132b, 132c)과 동일하게 제 1 내지 제 3 금속 패턴들(152a, 152b, 152c)이 형성되어 있다. 즉, 제 1 내지 제 3 금속 패턴들(132a, 132b, 132c, 152a, 152b, 152c)이 각각 상하로 배치된다.As such, the second
또한, 제 2 층간 절연막(140) 내에는 하부의 금속 패턴들(132a, 132b, 132c) 과 상부의 금속 패턴들(152a, 152b, 152c)을 각각 연결하는 비아들(142, 144)이 형성되어 있다. In the second
이와 같은 제 2 층간 절연막(140) 상에는 금속 패턴들(152a, 152b, 152c)을 덮는 제 3 층간 절연막(160)이 위치하며, 제 3 층간 절연막 내에는 하부의 제 2 금속 패턴들(152b)과 연결되는 비아(162)가 형성되어 있다. 그리고 제 3 층간 절연막(160) 상에는 또 다른 제 2 금속 패턴(172)이 형성되어 있다. 여기서, 제 2 금속 패턴(172)은 하부에 위치하는 제 2 금속 패턴(152b)과 대응되게 각각 형성될 수도 있으나, 도면에 도시된 바와 같이 제 1 금속 패턴(152a) 상부에서 하나로 연결될 수도 있다. 즉, 제 3 층간 절연막(160) 상의 제 2 금속 패턴(172)은 하부에 위치하는 제 1 금속 패턴(152a)을 중심으로 양쪽에 위치하는 제 2 금속 패턴들(152b)과 연결되어 있다. The third
이와 같이, 제 1 콘택 플러그(122) 상에 위치하는 제 1 및 제 2 금속 패턴들(132a, 132b, 152a, 152b, 172)에 의해 단위 셀의 캐패시터(200)가 이루어진다. As such, the
이와 같은 캐패시터(200)는 제 1 콘택 플러그(122)와 연결된 제 1 금속 패턴들(132a, 152a)이 캐패시터(200)의 제 1 전극 역할을 하며, 제 1 전극들 주위에 위치하는 제 2 금속 패턴들(132b, 152b, 172)이 제 2 전극 역할을 하고, 이러한 제 1 및 제 2 전극 사이의 층간 절연막들(140, 160)이 캐패시터의 유전막 역할을 한다. 이에 따라 금속 패턴들(132a, 132b, 152a, 152b, 172) 간에 기생 캐패시턴스가 형성되어 단위 셀 당 캐패시턴스를 확보할 수 있다. In the
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 금속 패턴들(132a, 132b, 152a, 152b, 172)과 층간 절연막(140, 160, 180)은 3층에 걸쳐 형성되어 있는 것으로 설명하고 있으나, 캐패시터의 캐패시턴스를 증가시키기 위해 다층에 걸쳐 반복적으로 형성될 수 있다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the
그리고, 제 2 콘택 플러그(124) 상의 각 층간 절연막(140, 160, 180) 내에는 제 3 금속 패턴(132a) 및 비아들(144, 164, 184)이 반복적으로 위치하고 있으며, 제 4 층간 절연막(180) 상에는 비트 라인(192)이 형성되어 있다. 이 때, 비트 라인(192)은 하부의 게이트 라인(110)들과 수직 또는 수평으로 배치될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에서는 비트 라인(192)이 캐패시터(200) 상부에 위치하고 있으나, 이와 달리 캐패시터(200)의 하부에 위치할 수도 있을 것이다. In addition, the
이와 같이 제 1 및 제 2 콘택 플러그(122, 124)들 상에 위치하는 금속 패턴들(132a, 132b, 152a, 152b, 172) 및 비트 라인(192)은 타이타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 니켈(Ni), 코발트(Co) 또는 텅스텐(W) 등과 같은 금속 물질로 형성되어 있다. As such, the
이와 같이, 단위 셀 당 금속 배선을 이용하여 형성된 캐패시터는 반도체 소자의 집적도가 감소함에 따라 캐패시터 형성시 제조 공정의 한계를 극복할 수 있다. 또한, 금속 패턴들을 반복적으로 형성함으로써 캐패시터의 캐패시턴스를 증가시킬 수 있다.As described above, the capacitor formed using the metal wiring per unit cell may overcome the limitation of the manufacturing process when forming the capacitor as the integration degree of the semiconductor device is reduced. In addition, by repeatedly forming the metal patterns, the capacitance of the capacitor can be increased.
이하, 도 1a, 도 1b 및 도 2 내지 도 6의 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 단계별로 나타낸 단면도들이다. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A, 1B, and 2 to 6. 3 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with embodiments of the present invention.
먼저, 도 3을 참조하면, 반도체 기판(100)에 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 공정 또는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 수행하여 활성 영역(104)을 정의하는 소자 분리막(102)을 형성한다. 이 때, 활성 영역(104)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 'ㅡ' 자 형상 또는 'ㅜ' 자 형상 등과 같이 다양한 형상으로 정의될 수 있을 것이다. First, referring to FIG. 3, a
활성 영역(104)을 정의한 다음에는, 반도체 기판(100) 상에 활성 영역(104)을 가로지르며 일 방향으로 연장된 다수의 게이트 라인(110)들을 형성한다. 게이트 라인(110)들은 반도체 기판(100) 상에 게이트 절연막(112) 및 게이트 전극용 도전막을 순차적으로 적층하고 패터닝하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 게이트 절연막(112) 상에 게이트 전극(114)이 형성된다. 이 때, 게이트 절연막(112)은 산화막으로 형성될 수 있으며, 게이트 전극(114)은 불순물이 도핑된 폴리실리콘막으로 형성될 수 있다. 그리고 나서, 게이트 절연막(112) 및 게이트 전극(114) 양측에 스페이서를 형성한다.After defining the
이 후, 게이트 라인(110) 및 소자 분리막(102)을 이온 주입 마스크로 이용하여 반도체 기판(100) 내에 불순물을 이온 주입한다. 이에 따라 게이트 전극(114) 양측의 반도체 기판(100) 내에 불순물 영역(105)이 형성되어 반도체 소자의 단위 셀 당 트랜지스터가 완성된다.Thereafter, impurities are implanted into the
트랜지스터를 형성한 다음에는 실리사이드 공정이 진행될 수 있다. 실리사이드 공정을 진행할 경우, 게이트 전극(114)의 상면과 불순물 영역(105)의 상면에 실리사이드막(116)이 형성될 수 있다. After forming the transistor, the silicide process may proceed. When the silicide process is performed, the
보다 상세히 설명하면, 트랜지스터들을 완성한 다음, 게이트 전극(114) 및 불순물 영역(105)이 형성된 반도체 기판(100) 전면에 실리사이드용 금속막을 증착한다. 이 후, 금속막 전면에 대해 열처리 공정을 진행하여 실리사이드화시킨다. 그리고 나서, 실리사이드화되지 않고 남아있는 금속막을 제거함으로써 게이트 전극(114)과 불순물 영역(105) 상에 실리사이드막(116)이 형성된다. In more detail, after the transistors are completed, a silicide metal film is deposited on the entire surface of the
다음으로, 도 4를 참조하면, 게이트 라인(110)들이 형성된 반도체 기판(100) 전면에 절연 물질을 증착하고, 화학 기계적 연마(CMP: Chemicl Mechanical Polishing) 또는 에치 백(etch back) 공정을 실시하여 상부를 평탄화시킴으로써 제 1 층간 절연막(120)을 형성한다. 제 1 층간 절연막(120)은 실리콘 산화물로 형성하거나, HSQ(Hydrogen Silsesquioxane), MSQ(Methyl Silsesquioxane), MHSQ(Methyl Hydrogen Silsesquioxane) 등과 같이 저유전율(low-k)을 갖는 절연 물질로 형성할 수 있다. Next, referring to FIG. 4, an insulating material is deposited on the entire surface of the
이 후, 제 1 층간 절연막(120)에 통상의 사진 식각(photolithography) 공정을 실시하여, 반도체 기판(100) 내의 불순물 영역(105)을 노출시키는 콘택 홀을 형성한다. 그리고 나서, 콘택 홀 내에 폴리실리콘 또는 금속 물질을 매립시켜 제 1 및 제 2 콘택 플러그(122, 124)를 형성한다. 즉, 제 1 층간 절연막(120) 내에 소스 영역과 전기적으로 연결되는 제 1 콘택 플러그(122)와, 드레인 영역과 전기적으로 연결되는 제 2 콘택 플러그가 형성된다.Thereafter, a normal photolithography process is performed on the first
이어서, 제 1 및 제 2 콘택 플러그(122, 124)를 포함하는 제 1 층간 절연막(120) 상에 반도체 소자의 단위 셀 당 캐패시터를 형성한다. 보다 상세히 설명하 면, 먼저 제 1 층간 절연막(120) 상에 다수의 금속 패턴들(132a, 132b, 132c)을 형성한다. 여기서, 다수의 금속 패턴들(132a, 132b, 132c)은 제 1 층간 절연막(120) 전면에 금속막을 형성한 다음, 패터닝하여 형성할 수 있을 것이다. 예를 들어, 금속막으로는 타이타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 니켈(Ni), 코발트(Co) 또는 텅스텐(W) 등이 이용될 수 있다. Subsequently, capacitors are formed per unit cell of the semiconductor device on the first
다수의 금속 패턴들(132a, 132b, 132c)을 형성할 때, 제 1 콘택 플러그(122) 상에 제 1 금속 패턴(132a)을 형성하며, 제 1 금속 패턴(132a)의 주변에 제 1 금속 패턴(132a)과 소정 간격 이격되어 제 2 금속 패턴(132b)을 형성한다. 여기서, 제 2 금속 패턴(132b)은 제 1 금속 패턴(132a)과 상호 커플링될 수 있을 만큼 이격시켜 형성하여야 할 것이다. 이와 동시에 제 2 콘택 플러그(124) 상에 제 2 금속 패턴(132b)과 이격된 제 3 금속 패턴(132c)을 형성한다. 제 3 금속 패턴(132c)은 제 2 콘택 플러그(124)를 연장시키는 역할을 할 것이다. When forming the plurality of
다음으로, 도 5를 참조하면, 제 1 내지 제 3 금속 패턴들(132a, 132b, 132c)이 형성된 제 1 층간 절연막(120) 상에 제 2 층간 절연막(140)을 형성한다. 여기서, 제 2 층간 절연막(140)은 제 1 층간 절연막(120)과 마찬가지로 실리콘 산화물이나 저유전율의 절연 물질로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 제 2 층간 절연막(140)은 하부의 금속 패턴들(132a, 132b, 132c) 사이를 채우므로, 금속 패턴들(132a, 132b, 132c) 사이에서 유전체 역할을 하게 된다. Next, referring to FIG. 5, a second
그리고 나서, 제 2 층간 절연막(140) 내에 각각의 금속 패턴들(132a, 132b, 132c)과 전기적으로 연결되는 비아(142, 144)들을 형성한다. 이 때, 비아(142, 144)들은 반도체 소자의 집적도가 감소함에 따라 상호 커플링되어 캐패시터의 캐패시턴스를 증가시키는 역할을 할 수 있다. Then, vias 142 and 144 electrically connected to the
계속해서, 제 2 층간 절연막(140) 상에 각각의 비아(144)들과 연결되는 금속 패턴들(152a, 152b, 152c)을 형성한다. 제 2 층간 절연막(140) 상에 형성되는 금속 패턴들(152a, 152b, 152c)은 하부의 금속 패턴들(132a, 132b, 132c)과 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 제 2 층간 절연막(140) 상에 제 1 내지 제 3 금속 패턴들(152a, 152b, 152c)이 형성된다.Subsequently,
이어서, 도 6을 참조하면, 제 1 내지 제 3 금속 패턴들(152a, 152b, 152c)이 형성된 제 2 층간 절연막(140) 상에 제 3 층간 절연막(160)을 형성한다. 그리고, 제 3 층간 절연막(160) 내에 각각의 제 2 및 제 3 금속 패턴들(152b, 152c)과 연결되는 비아들(162, 164)을 형성한다. Next, referring to FIG. 6, a third
한편, 제 3 층간 절연막(160) 내의 비아들(162, 164)은 제 2 층간 절연막(140) 내에 형성된 바와 같이, 각각의 금속 패턴들(152a, 152b, 152c) 상부에 형성할 수도 있다. 즉, 제 3 층간 절연막(160) 내의 금속 패턴들(152a, 152b, 152c) 및 비아들(162, 164)은 제 2 층간 절연막(140) 내에 형성된 구조와 동일하게 형성할 수 있을 것이다. 그리고, 제 2 및 제 3 층간 절연막(140, 160) 사이에 다층의 층간 절연막들이 개재될 수 있으며, 각 층간 절연막들 내에 금속 패턴들 및 비아들을 형성하여, 다층에 걸쳐 금속 패턴들이 적층된 구조를 갖게 형성할 수도 있을 것이다. Meanwhile, the
제 3 층간 절연막(160) 내에 비아들(162, 164)을 형성한 다음, 제 3 층간 절 연막(160) 상에 제 2 금속 패턴들(172)을 형성한다. 제 3 층간 절연막(160) 상의 제 2 금속 패턴들(172)은 하부에 위치하는 제 1 및 제 2 금속 패턴(152a, 152b)들 상에 걸쳐 라인 형상으로 형성된다. 그리고 제 2 금속 패턴(172)들은 하부에 형성된 제 2 금속 패턴들(152b) 상에 형성된 바아들(162)과 접촉되어, 제 2 금속 패턴들(152b)과 전기적으로 연결된다.
이와 같이, 제 2 내지 제 3 층간 절연막(120, 140)에 걸쳐 제 1 및 제 2 금속 패턴들(132a, 132b, 152a, 152b, 172)에 의해 단위 셀 당 캐패시터(200)가 완성된다. As described above, the
이와 같이 금속 패턴들(132a, 132b, 152a, 152b, 172)을 이용하여 캐패시터(200)를 형성함으로써, 캐패시터의 캐패시턴스를 증가시키기 위해 표면적이 넓은 하부 전극을 형성하는 방법과 달리, 캐패시터의 제조 공정을 단순화할 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자 제조 공정의 비용을 줄일 수 있다. 또한, 금속 패턴들을 반복적으로 형성함으로써 인접한 금속 패턴들 간의 기생 캐패시턴스가 증가할 수 있으므로, 용이하게 캐패시턴스를 증가시킬 수 있으며, 반도체 소자의 집적도를 증가시킬 수 있다. As described above, the
이어서, 도 2를 참조하면, 라인 형상의 제 2 금속 패턴들(172)이 형성된 제 3 층간 절연막(180) 상에 제 4 층간 절연막(180)을 형성하고, 제 4 층간 절연막(180) 내에, 하부의 제 2 콘택 플러그(124)와 전기적으로 연결되는 비아(184)를 형성한다. 그리고 나서, 비아(184)와 접촉되도록 제 4 층간 절연막(180) 상에 비트 라인(192)을 형성한다. 본 발명의 실시예에서 비트 라인(192)은 캐패시터들을 형성 한 다음 상부에 형성하는 것으로 설명하였으나, 비트 라인(192)은 캐패시터 하부에 형성될 수도 있다. Next, referring to FIG. 2, a fourth
이와 같이, 제 2 내지 제 4 층간 절연막(140, 160, 180)에 걸쳐 형성된 제 1 내지 제 3 금속 패턴들(132a, 132b, 132c, 152a, 152b, 152c, 172)은 타이타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 니켈(Ni), 코발트(Co) 또는 텅스텐(W) 등과 같은 금속 물질로 형성될 수 있다.As such, the first to
그리고, 제 2 내지 제 4 층간 절연막(140, 160, 180)에 걸쳐 캐패시터(200)를 형성하기 위한 금속 패턴들(132a, 132b, 152a, 152b, 172)을 형성시, 셀 영역 주변에 위치하는 주변 회로 영역에서는 금속 패턴들이 형성되는 동일 층에서 로직 소자를 형성하기 위한 금속 배선들이 형성될 수 있을 것이다. In addition, when the
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention belongs may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 레이아웃도이다.1A is a layout diagram of a semiconductor device according to example embodiments.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 레이아웃도이다.1B is a layout diagram of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 단면도로서, 도 1a 및 도 1b의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 자른 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to example embodiments of the present invention, taken along line II-II ′ of FIGS. 1A and 1B.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 단계별로 나타낸 단면도들이다. 3 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with embodiments of the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명> <Explanation of symbols on main parts of the drawings>
100: 반도체 기판 102: 소자 분리막100: semiconductor substrate 102: device isolation film
104: 활성 영역 105: 소스 및 드레인 영역104: active region 105: source and drain region
110: 게이트 라인 112: 게이트 절연막110: gate line 112: gate insulating film
114: 게이트 전극 116: 실리사이드막114: gate electrode 116: silicide film
120: 제 1 층간 절연막 122: 제 1 콘택 플러그120: first interlayer insulating film 122: first contact plug
124: 제 2 콘택 플러그 132a, 152a: 제 1 금속 패턴124:
132b, 152b, 172: 제 2 금속 패턴 132c, 152c: 제 3 금속 패턴132b, 152b, and 172:
140: 제 2 층간 절연막 160: 제 3 층간 절연막140: second interlayer insulating film 160: third interlayer insulating film
180: 제 4 층간 절연막 192: 비트 라인180: fourth interlayer insulating film 192: bit line
142, 144, 162, 164, 184: 비아142, 144, 162, 164, 184: Via
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KR20120023198A (en) * | 2010-08-19 | 2012-03-13 | 삼성전자주식회사 | Capacitor device and method of manufacturing the same |
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