KR20090016839A - Method for fabricating capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로 특히, 반도체 소자 제조 공정 중, 실린더형 하부전극간을 고정시키기 위한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device for fixing between cylindrical lower electrodes during a semiconductor device manufacturing process.
반도체 소자를 대표하는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)소자는 하나의 캐패시터(capacitor)와 하나의 트랜지스터(transistor)로 구성된다. 이와 같은 DRAM 소자는 집적도가 높아짐에 따라 캐패시터의 충분한 정전용량을 확보하기 위해 캐패시터의 전극의 면적을 증가시켜야 한다. 이를 충족하기 위해 개발된 구조가 실린더 구조(cylinder type)이다.A DRAM (Dynamic Random Access Memory) device representing a semiconductor device is composed of one capacitor and one transistor. As the degree of integration of such DRAM devices increases, the area of the electrode of the capacitor needs to be increased to secure sufficient capacitance of the capacitor. The structure developed to satisfy this is a cylinder type.
실린더 구조의 캐패시터는 실린더 형태의 하부전극을 형성하고, 이를 유전막과 상부전극이 감싸도록 형성하여 캐패시터 전극의 면적을 최대화시키는 구조이다.The capacitor of the cylindrical structure forms a lower electrode of a cylindrical shape, and is formed to surround the dielectric film and the upper electrode to maximize the area of the capacitor electrode.
그러나, 실린더 형태의 하부전극은 자신의 틀을 잡아주는 희생막 제거 공정(full deep out)에서 하부전극이 쓰러지는 문제점(leaning)이 발생되는데, 실린더 형태의 하부전극이 바닥면과의 접촉면적이 작은 반면, 높은 높이를 갖기 때문이 다.However, the lower electrode of the cylinder type has a problem in which the lower electrode collapses during full deep out. The lower electrode of the cylinder type has a small contact area with the bottom surface. On the other hand, it has a high height.
따라서, 하부전극이 쓰러지는 문제점을 해결할 수 있는 기술이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a technology that can solve the problem of falling of the lower electrode.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 실린더 형태의 하부전극이 쓰러지는 현상을 방지하는 캐패시터의 제조 방법을 제공하는데 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a capacitor that prevents the phenomenon that the lower electrode of the cylindrical shape falls.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐패시터는, 복수의 오픈패턴을 갖는 희생막패턴을 형성하는 단계, 상기 오픈패턴의 내부 각각에 하부전극을 형성하는 단계, 이웃하는 하부전극의 상부 간을 고정하는 지지패턴을 형성하는 단계, 상기 희생막패턴을 제거하는 단계 및 상기 지지패턴을 제거하는 단계를 포함하는 캐패시터 제조 방법을 제공한다.Capacitor of the present invention for achieving the above object, forming a sacrificial film pattern having a plurality of open patterns, forming a lower electrode in each of the inside of the open pattern, fixing the upper portion of the adjacent lower electrode It provides a capacitor manufacturing method comprising the step of forming a support pattern, the step of removing the sacrificial film pattern and the support pattern.
상술한 바와 같은 과제 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은 지지패턴으로 실린더 형태의 하부전극 상부간을 고정시킨 후에 하부전극의 틀을 잡아주는 희생막을 제거한다. 이때, 하부전극 사이가 서로 고정되어 있기 때문에 쓰러지는 문제점은 방지된다. The present invention based on the above-mentioned means for solving the problem is to remove the sacrificial film holding the frame of the lower electrode after fixing the upper portion of the lower electrode of the cylindrical form with a support pattern. At this time, the problem of falling down is prevented because the lower electrodes are fixed to each other.
따라서, 캐패시터의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 나아가 이 캐패시터를 포함하는 반도체 소자의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the reliability of a capacitor can be improved, and also the reliability and stability of the semiconductor element containing this capacitor can be improved.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .
후술하는 실시예는 하부전극을 고정하기 위한 지지패턴으로 실린더형의 하부전극이 쓰러지는 현상을 방지한다.An embodiment to be described later prevents a phenomenon in which the cylindrical lower electrode falls over as a support pattern for fixing the lower electrode.
지지패턴은 하부전극의 상부간을 고정시킨다. 자세하게는 이웃하는 하부전극 중, 단거리 방향으로 하부전극간을 고정시키고, 장거리 방향으로는 지지패턴을 제거한다. 이는 하부전극간을 효율적으로 고정시키고, 희생막 제거(풀딥아웃 공정)를 진행하기 위함이다.The support pattern fixes the upper part of the lower electrode. In detail, among the adjacent lower electrodes, the lower electrodes are fixed in the short distance direction, and the support pattern is removed in the long distance direction. This is to efficiently fix the lower electrodes, and to proceed with the sacrificial film removal (pull-dip out process).
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 나타낸 공정단면도이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2e는 도 1a 내지 도 1e의 공정단면도에 대응되는 공정평면도이다.2A to 2E are process plan views corresponding to process cross-sectional views of FIGS. 1A to 1E.
도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(11) 상에 층간절연막(12)을 형성한 후에 하부구조물에 의한 단차를 완화시키기 위해 평탄화를 진행한다.As shown in FIG. 1A, after forming the
이후, 층간절연막(12)을 일부 식각하여 콘택홀을 형성한다.Thereafter, the
이어서, 콘택홀 내부를 매립하는 스토리지노드콘택플러그(13)를 형성한다. Subsequently, a storage
스토리지노드콘택플러그(13)는 폴리실리콘으로 형성한다. 그리고, 스토리지노드콘택플러그(13)가 형성된 기판 전면에 식각정지막(14)과 희생막(15)을 적층한 다. The storage
식각정지막(14)과 희생막(15)은 서로간 식각선택비가 높은 박막으로, 예를 들면, 식각정지막(14)은 실리콘질화막(Si3N4)으로, 희생막(15)은 실리콘산화막(SiOx, x는 0을 초과한 자연수)으로 형성할 수 있다. 그리고, 희생막(15)은 플라즈마(plasma)를 이용한 증착방식, 예컨대 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depostion)방식으로 형성한다. 또는 CVD방식으로 형성할 수 있다.The
이어서, 희생막(15)과 식각정지막(14)을 차례로 식각하여 스토리지노드콘택플러그(13)를 오픈시키는 오픈패턴(16)을 형성한다.Subsequently, the
오픈패턴(16)은 식각정지막(14)에서 식각이 멈출때까지 희생막(15)을 식각하고, 이후 스토리지노드콘택플러그(13)가 노출되도록 식각정지막(14)을 식각하여 형성한다.The
희생막(15)의 식각은 2차에 걸쳐 진행할 수 있는데, 1차식각으로 CF계열의 식각가스를 이용한 건식식각공정, 예컨대 RIE(Reactive Ion Etching) 플라즈마 소스를 이용하는 식각공정으로 진행한다. 그리고, CF계열의 식각가스를 예로 들면, CF4가스일 수 있다. 2차식각은 식각하며 발생된 폴리머(polymer)를 제거하기 위해서 O2/Ar의 혼합가스로 진행한다.Etching of the
상술한 오픈패턴(16)은 캐패시터의 하부전극이 형성될 3차원 구조의 홀(Hole)이다.The
이어서, 오픈패턴(16)이 형성된 결과물 상에 전도막을 형성한 후, 하부전극 분리공정을 진행하여 하부전극(17)을 형성한다.Subsequently, after the conductive film is formed on the resultant product on which the
하부전극(17)을 형성하기 위한 전도막은 티타늄막(Ti) 티타늄질화막(TiN), 텅스텐(W), 루테늄막(Ru) 및 알루미늄막(Al)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며, 화학기상증착방식(CVD)으로 형성한다. 예를들어, 티타늄질화막/티타늄(TiN/Ti) 구조의 적층막일 수 있다.The conductive film for forming the
하부전극 분리공정은 에치백(etch back)공정으로, Cl2 또는 CF계열 가스를 단독 또는 혼합하여 보호막(barrier) 없이 진행한다. 여기서, CF계열의 가스의 예를 들면, CF4가스일 수 있다. 그리고, 보호막 없이 에치백 공정을 진행하기 때문에 하부전극(17)은 희생막(15) 상부 표면보다 아래에 위치한다.The lower electrode separation process is an etch back process, in which Cl 2 or CF-based gas is singly or mixed and proceeds without a barrier. Here, the CF-based gas may be, for example, CF 4 gas. In addition, since the etch back process is performed without the protective layer, the
도 1a에 대응되는 도 2a를 참조하면, 원형의 실린더 형태를 갖는 복수의 하부전극(17)과 하부전극(17)을 감싸는 희생막(15)이 형성된 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 2A corresponding to FIG. 1A, it can be seen that a plurality of
복수의 하부전극(17)은 수평 및 수직으로 정렬되거나, 지그재그 형태를 갖는다. 이 때문에 인접하는 하부전극(17)간은 단거리(A)와 장거리(B)가 존재한다. 단면적으로 단거리(A)는 Ⅰ-Ⅰ'절단면에 해당하고, 장거리(B)는 Ⅱ-Ⅱ'절단면에 해당한다.The plurality of
도 1b에 도시된 바와 같이, 하부전극(17)이 형성된 기판(11) 상에 스텝커버리지(step coverage)가 불량한 지지막(18)을 증착한다. As shown in FIG. 1B, a supporting
스텝커버리지가 불량한 지지막(18)은 SixNy막(x, y는 0을 초과하는 자연수)이다. 예를 들면, 실리콘질화막(Si3N4)일 수 있다. 그리고, 두께는 105~500Å의 범 위를 갖는다.The
지지막(18)은 스텝커버리지가 불량하기 때문에 종횡비가 높은 오픈패턴(16)의 바닥면에는 형성되지 않고, 하부전극(16)의 내측벽 일부분만을 덮는다.The
도 1b에 대응되는 도 2b를 참조하면, 평면적으로 하부전극(17)의 상부면이 노출되지 않고, 바닥면만이 노출된 것을 볼 수 있다. 이것은 지지막(18)이 하부전극(17)의 내측벽 일부분을 덮기 때문이다.Referring to FIG. 2B corresponding to FIG. 1B, it can be seen that the top surface of the
그리고, 지지막(18)으로 인해 희생막(15)은 노출되지 않는다.In addition, the
도 1c에 도시된 바와 같이, 지지막(18)이 형성된 기판(11) 상에 하드마스크막(19)을 형성한 후, 하드마스크막(19) 상에 포토레지스트패턴(20)을 형성한다.As shown in FIG. 1C, after the
포토레지스트패턴(20)은 하부전극(17)간 단거리 방향(Ⅰ-Ⅰ')으로는 하드마스크막(19)을 덮고, 장거리 방향(Ⅱ-Ⅱ')으로는 하드마스크막(19)을 노출시킨다.The
즉, 단면적으로 단거리 방향의 포토레지스트패턴(20)은 하드마스크막(19)을 전부 덮고, 장거리 방향의 포토레지스트패턴(20)은 지지막(18)을 제거할 수 있고, 하부전극(17)의 내부를 보호할 수 있도록 형성한다.That is, the
하드마스크막(19)은 스텝커버리지가 불량하기 때문에 하부전극(17)의 내부에는 형성되지 않는다. 이를 위해 하드마스크막(19)은 SixOy막(x, y는 0을 초과하는 자연수)으로 형성한다. 예를 들면, SiO2막일 수 있다.The
도 1c에 대응되는 도 2c를 참조하면, 포토레지스트패턴(20)이 점선으로 표현된 복수의 하부전극(17)의 장거리(B) 방향으로 하드마스크막(19)을 노출시키고, 단 거리(A) 방향으로는 하드마스크막(19)을 덮고 있는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 2C, which corresponds to FIG. 1C, the
도 1d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트패턴(20)을 식각장벽으로 하드마스크막(19)을 식각한다. 그리고, 식각된 하드마스크막(19)을 식각장벽으로 지지막(18)을 식각하여 지지막패턴(18A)을 형성한다.As shown in FIG. 1D, the
지지막(18)의 식각은 RIE(Reactive Ion Etching) 플라즈마 소스를 이용하여 진행한다.Etching of the
포토레지스트패턴(20)이 하부전극(17)간 단거리 방향(Ⅰ-Ⅰ')으로는 하드마스크막(19)을 덮고, 장거리 방향(Ⅱ-Ⅱ')으로는 하드마스크막(19)을 노출시키고 있기 때문에, 지지막패턴(18A)은 단거리 방향으로만 잔류하게 된다.The
이 지지막패턴(18A)은 하부전극(17)간 상부를 고정시킬 수 있는 형태를 갖는다. 예를 들면, '∩' 형태를 갖는다.The
도 1d에 대응되는 도 2d를 참조하면, 하부전극(17)간 단거리 방향(Ⅰ-Ⅰ')으로는 지지막패턴(18A)이 형성되어 있고, 장거리 방향(Ⅱ-Ⅱ')으로는 희생막(15)이 노출된 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 2D corresponding to FIG. 1D, a supporting
그리고, 지지막패턴(18A)이 하부전극(17)간 상부를 고정시키고 있는 것을 볼 수 있다.In addition, it can be seen that the
도 1e에 도시된 바와 같이, 풀딥아웃(full dip-out)을 진행하여 희생막(15)을 제거한다. As shown in FIG. 1E, the
풀딥아웃 공정은 산화막습식식각이며, 이를 위해 HF 용액을 이용한다. 이때, 식각정지막(14)에 의해 하부구조가 어택받는 것이 방지된다.The pull-out process is oxide wet etching, using HF solution. At this time, the underlying structure is prevented from being attacked by the
이로써, 하부전극(17)의 내측 및 외측이 노출된다.As a result, the inside and the outside of the
도 1e에 대응되는 도 2e를 참조하면, 하부전극(17)간 단거리 방향(Ⅰ-Ⅰ')으로는 지지막패턴(18A)이 형성되어 있고, 장거리 방향(Ⅱ-Ⅱ')으로는 식각정지막(14)이 노출된 것을 볼 수 있다. 여기서, 지지막패턴(18A) 하부의 희생막(15)도 제거된 상태이다.Referring to FIG. 2E corresponding to FIG. 1E, a supporting
도 1f에 도시된 바와 같이, 지지막패턴(18A)을 제거한다As shown in FIG. 1F, the
이어서, 하부전극(17)을 덮도록 유전막과 상부전극을 형성하여 캐패시터를 제조한다.Subsequently, a dielectric film and an upper electrode are formed to cover the
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예는 지지패턴(18A)으로 실린더 형태의 하부전극(17) 상부간을 고정시킨 후에 하부전극(17)의 틀을 잡아주는 희생막(15)을 제거한다. 이때, 하부전극(17) 사이가 서로 고정되어 있기 때문에 쓰러지는 문제점은 방지된다. In the embodiment of the present invention as described above, the
이후, 지지패턴(18A)을 제거하고, 유전막 및 상부전극을 형성하여 쓰러짐 현상이 방지되고, 정전용량이 높은 캐패시터를 제조한다.Thereafter, the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 나타낸 공정단면도.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2e는 도 1a 내지 도 1e의 공정단면도에 대응되는 공정평면도.2A to 2E are process plan views corresponding to the process cross-sectional views of FIGS. 1A to 1E.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
15 : 희생막 17 : 하부전극15: sacrificial film 17: lower electrode
18A : 지지패턴18A: Support Pattern
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070081115A KR20090016839A (en) | 2007-08-13 | 2007-08-13 | Method for fabricating capacitor |
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KR1020070081115A KR20090016839A (en) | 2007-08-13 | 2007-08-13 | Method for fabricating capacitor |
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KR1020070081115A KR20090016839A (en) | 2007-08-13 | 2007-08-13 | Method for fabricating capacitor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9171670B2 (en) | 2012-03-23 | 2015-10-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Capacitor structures having supporting patterns and methods of forming the same |
-
2007
- 2007-08-13 KR KR1020070081115A patent/KR20090016839A/en not_active Application Discontinuation
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US9171670B2 (en) | 2012-03-23 | 2015-10-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Capacitor structures having supporting patterns and methods of forming the same |
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