KR20110065775A - Capacitor and manufacturing method of capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 커패시터 및 커패시터의 제조 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to capacitors and methods of making capacitors.
PIP(Polysilicon-Insulator-Polysilicon) 커패시터는 기판, 기판 일부 위에 형성된 제1 절연층, 제1 절연층 위에 형성된 하부 폴리실리콘층, 하부 폴리실리콘층 위에 형성된 제2 절연층, 제2 절연층 위에 형성된 상부 폴리실리콘층으로 이루어진다.Polysilicon-Insulator-Polysilicon (PIP) capacitors include a substrate, a first insulating layer formed on a portion of the substrate, a lower polysilicon layer formed on the first insulating layer, a second insulating layer formed on the lower polysilicon layer, and an upper portion formed on the second insulating layer. It consists of a polysilicon layer.
이때, 하부 폴리실리콘층의 상면과 상부 폴리실리콘층의 하면 만을 이용하여 커패시터가 형성되므로, 커패시터 전체 구조물에 비하여 단위(unit) 커패시턴스 수치가 작게 형성된다.At this time, since the capacitor is formed using only the upper surface of the lower polysilicon layer and the lower surface of the upper polysilicon layer, the unit capacitance value is smaller than that of the entire capacitor structure.
따라서, 원하는 커패시턴스 수치를 구현하기 위해서는 PIP 커패시터의 면적과 사이즈를 크게 하여야 하므로, 기판 상에 집적할 수 있는 소자의 수에 한계가 생기며, 생산 단가가 증가되는 문제점이 있다.Therefore, in order to realize the desired capacitance value, the area and size of the PIP capacitor must be increased, which causes a limitation in the number of devices that can be integrated on the substrate and increases the production cost.
실시예는 커패시터의 크기 및 면적을 최소화하면서도 단위 커패시턴스 수치를 크게 할 수 있고, 반도체 소자 공정을 이용하여 간소화된 공정 및 낮은 생산 비용으로 제조할 수 있는 커패시터 및 커패시터의 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a capacitor and a method of manufacturing the capacitor, which can increase the unit capacitance value while minimizing the size and area of the capacitor, and can be manufactured using a semiconductor device process with a simplified process and low production cost.
실시예에 따른 커패시터는 반도체 기판 위에 몸체 및 브랜치로 구분되어 형성된 하부 폴실리콘층; 상기 브랜치의 상면과 측면을 감싸도록 형성된 제2 절연층; 상기 제2 절연층과 상기 반도체 기판 위에 형성되고, 상기 몸체의 끝단을 노출시키는 상부 폴리실리콘층; 상기 반도체 기판, 상기 상부 폴리실리콘층, 상기 몸체 끝단이 노출된 상기 하부 폴리실리콘층 위에 형성된 층간절연층; 및 상기 층간절연층 상에 형성되고, 상기 상부 폴리실리콘층과 연결되는 제1 컨택플러그 및 상기 하부 폴리실리콘층과 연결되는 제2 컨택플러그를 포함한다.The capacitor according to the embodiment includes a lower polysilicon layer formed divided into a body and a branch on the semiconductor substrate; A second insulating layer formed to surround the top and side surfaces of the branch; An upper polysilicon layer formed on the second insulating layer and the semiconductor substrate and exposing an end of the body; An interlayer insulating layer formed on the semiconductor substrate, the upper polysilicon layer, and the lower polysilicon layer exposed at the end of the body; And a first contact plug formed on the interlayer insulating layer and connected to the upper polysilicon layer and a second contact plug connected to the lower polysilicon layer.
실시예에 따른 커패시터의 제조 방법은 반도체 기판 위에 몸체 및 브랜치로 구분된 하부 폴실리콘층을 형성하는 단계; 상기 브랜치의 상면과 측면을 감싸도록 제2 절연층을 형성하는 단계; 상기 제2 절연층과 상기 반도체 기판 위에 상기 몸체의 끝단을 노출시키는 상부 폴리실리콘층을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판, 상기 상부 폴리실리콘층, 상기 몸체 끝단이 노출된 상기 하부 폴리실리콘층 위에 층간절연층을 형성하는 단계; 및 상기 층간절연층 상에 상기 상부 폴리실리콘층과 연결되는 제1 컨택플러그 및 상기 하부 폴리실리콘층과 연결되는 제2 컨택플러그를 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a capacitor according to an embodiment includes forming a lower polysilicon layer divided into a body and a branch on a semiconductor substrate; Forming a second insulating layer to surround upper and side surfaces of the branch; Forming an upper polysilicon layer exposing an end of the body on the second insulating layer and the semiconductor substrate; Forming an interlayer insulating layer on the semiconductor substrate, the upper polysilicon layer, and the lower polysilicon layer exposing the body end; And forming a first contact plug connected to the upper polysilicon layer and a second contact plug connected to the lower polysilicon layer on the interlayer insulating layer.
실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment, the following effects are obtained.
첫째, 하부 폴리실리콘층이 절연층과 상부 폴리실리콘층에 의하여 감싸지는 형태를 이루므로 커패시터의 접촉 면적을 확장할 수 있다. 따라서, 커패시터 전체 구조물에 비하여 단위(unit) 커패시턴스 수치를 크게 할 수 있다.First, since the lower polysilicon layer is surrounded by the insulating layer and the upper polysilicon layer, the contact area of the capacitor can be extended. Therefore, the unit capacitance value can be made larger than that of the entire capacitor structure.
둘째, PIP 커패시터의 면적과 사이즈를 최소화할 수 있으므로 기판 상에 집적할 수 있는 소자의 수를 증가시킬 수 있다.Second, since the area and size of the PIP capacitor can be minimized, the number of devices that can be integrated on the substrate can be increased.
셋째, 실시예에 따른 커패시터가 플래시 메모리 소자와 함께 집적되는 경우, 플래시 메모리 소자의 게이트 및 절연층과 동일한 공정을 통하여 동일한 재질로 형성될 수 있으므로, 추가되는 반도체 공정 없이 저렴한 비용으로 커패시터를 제조할 수 있다.Third, when the capacitor according to the embodiment is integrated with the flash memory device, since the same material may be formed through the same process as the gate and the insulating layer of the flash memory device, the capacitor may be manufactured at low cost without an additional semiconductor process. Can be.
첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 커패시터 및 커패시터의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.With reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a capacitor and a method of manufacturing the capacitor according to the embodiment.
이하, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되므로 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 관련이 있는 핵심적인 구성부만을 언급하기로 한다.Hereinafter, in describing the embodiments, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are deemed to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, and thus only the essential components directly related to the technical spirit of the present invention will be referred to. .
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 " 아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of an embodiment according to the present invention, each layer (film), region, pattern or structure may be "on" or "under" the substrate, each layer (film), region, pad or pattern. "On" and "under" include both "directly" or "indirectly" formed through another layer, as described in do. Also, the criteria for top, bottom, or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
도 1은 실시예에 따른 커패시터의 하부 폴리실리콘층(100)이 형성된 후의 형태를 개략적으로 도시한 상면도이고, 도 2는 도 1의 표시선 B-B'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도이며, 도 3은 도 1의 표시선 A-A'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도이다.1 is a top view schematically illustrating a form after a
도 1 내지 도 3을 참조하면, 반도체 기판(200) 위에 제1 절연층(112)을 형성하고, 상기 제1 절연층(112) 위에 상기 하부 폴리실리콘층(100)을 형성한다.1 to 3, the first
상기 제1 절연층(112)과 상기 하부 폴리실리콘층(100)은 포토 공정, 식각 공정 등을 통하여, 도 1과 같이 상측에서 투영된 경우, 몸체(120)와 브랜치(110)로 구분된 구조를 가질 수 있다.When the first
이어서, 상기 하부 폴리실리콘층(100)의 상기 브랜치(110)의 상면과 측면을 감싸도록 제2 절연층(114)을 형성한다.Subsequently, a second
이때, 상기 제2 절연층(114)은 상기 몸체(120)의 일부까지 형성될 수 있으며, 상기 몸체(120)의 끝단을 노출시킨다.In this case, the second
도 4는 실시예에 따른 커패시터의 상부 폴리실리콘층(130)이 형성된 후의 형태를 개략적으로 도시한 상면도이고, 도 5는 도 4의 표시선 B-B'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도이며, 도 6은 도 4의 표시선 A-A'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도이다.4 is a top view schematically illustrating a form after the
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 제2 절연층(114)과 상기 반도체 기판(200) 위에 상부 폴리실리콘층(130)을 형성한다.4 to 6, an
이때, 상기 상부 폴리실리콘층(130)은 상기 브랜치(110) 사이의 공간을 매립하도록 형성된다.In this case, the
다음으로, 상기 상부 폴리실리콘층(130) 위에 상기 몸체(120)의 끝단을 개방시키는 포토레지스트 패턴(P)을 형성하고, 식각 공정을 진행한다.Next, a photoresist pattern P is formed on the
따라서, 상기 상부 폴리실리콘층(130)은 상기 제2 절연층(114)과 유사하게 상기 몸체(120)의 끝단을 노출시킬 수 있다.Accordingly, the
참고로, 상기 몸체(120)의 끝단 측면에는 상부 폴리실리콘층(130)이 스페이서와 유사한 형태(130a)로 잔존될 수 있다.For reference, the
이후, 상기 포토레지스트 패턴(P)은 제거된다.Thereafter, the photoresist pattern P is removed.
도 7은 실시예에 따른 커패시터의 컨택플러그(132, 134)가 형성된 후의 형태를 개략적으로 도시한 상면도이고, 도 8은 도 7의 표시선 A-A'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도이다.7 is a top view schematically illustrating a form after
이어서, 상기 반도체 기판(200), 상기 상부 폴리실리콘층(130), 상기 몸체(120) 끝단이 노출된 상기 하부 폴리실리콘층(100) 위에 층간절연층(300)을 형성하고, 포토 공정, 식각 공정, 금속물질의 매립 공정 등을 진행하여 상기 컨택플러그(132, 134)를 형성한다.Subsequently, an
상기 컨택플러그(132, 134)는 상기 상부 폴리실리콘층(130)과 연결되는 제1 컨택플러그(132) 및 상기 하부 폴리실리콘층(100)과 연결되는 제2 컨택플러그(134)를 포함하여 이루어진다.The
상기 제2 컨택플러그(134)의 경우, 상기 하부 폴리실리콘층(100)의 노출된 상기 몸체(120)와 연결된다.In the case of the
따라서, 실시예에 따른 커패시터가 완성될 수 있다.Thus, the capacitor according to the embodiment can be completed.
실시예에 의하면, 상기 하부 폴리실리콘층(100)의 상기 브랜치(110)가 상기 제2 절연층(114) 및 상기 상부 폴리실리콘층(130)에 의하여 감싸지는 형태를 이루므로 커패시터의 접촉 면적을 확장할 수 있다.In example embodiments, the
따라서, 커패시터 전체 구조물에 비하여 단위(unit) 커패시턴스 수치를 크게 할 수 있고, PIP 커패시터의 면적과 사이즈를 최소화할 수 있으므로 기판 상에 집적할 수 있는 소자의 수를 증가시킬 수 있다.Therefore, the unit capacitance value can be increased compared to the entire structure of the capacitor, and the area and size of the PIP capacitor can be minimized, thereby increasing the number of devices that can be integrated on the substrate.
특히, 실시예에 따른 커패시터가 플래시 메모리 소자와 함께 집적되는 경우, 상기 하부 폴리실리콘층(100)은 플래시 메모리 소자의 메모리 게이트와 동일한 공정을 통하여 동일한 재질로 형성될 수 있고, 상기 상부 폴리실리콘층(130)은 플래시 메모리 소자의 선택 게이트와 동일한 공정을 통하여 동일한 재질로 형성될 수 있다.In particular, when the capacitor according to the embodiment is integrated with the flash memory device, the
또한, 상기 제1 절연층(112)과 상기 제2 절연층(114)은 각각 상기 메모리 게이트 밑과 위에 형성되는 절연층과 동일한 공정을 통하여 동일한 재질로 형성될 수 있다.In addition, the first
가령, 상기 제1 절연층(112)과 상기 제2 절연층(114)은 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 구조를 가지거나 또는 HTO(High Temperature Oxidation)와 같은 단일층으로 형성될 수 있다.For example, the
참고로, 상기 하부 폴리실리콘층(100)의 상기 몸체(120)와 상기 브랜치(110) 구조는 플래시 메모리 소자의 게이트 구조를 응용한 것이므로 실시예에 따른 커패시터는 추가되는 반도체 공정 없이 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 효과가 있다.For reference, since the structure of the
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
도 1은 실시예에 따른 커패시터의 하부 폴리실리콘층이 형성된 후의 형태를 개략적으로 도시한 상면도.1 is a top view schematically showing the form after the lower polysilicon layer of the capacitor according to the embodiment is formed;
도 2는 도 1의 표시선 B-B'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도.FIG. 2 is a side cross-sectional view of a capacitor according to an embodiment based on display line BB ′ of FIG. 1.
도 3은 도 1의 표시선 A-A'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도.3 is a side cross-sectional view of a capacitor according to an embodiment with reference to the display line A-A 'of FIG.
도 4는 실시예에 따른 커패시터의 상부 폴리실리콘층이 형성된 후의 형태를 개략적으로 도시한 상면도.4 is a top view schematically showing a form after the upper polysilicon layer of the capacitor according to the embodiment is formed;
도 5는 도 4의 표시선 B-B'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도.FIG. 5 is a side cross-sectional view of a capacitor according to an exemplary embodiment based on display line BB ′ of FIG. 4.
도 6은 도 4의 표시선 A-A'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도.FIG. 6 is a side cross-sectional view of a capacitor according to an exemplary embodiment based on display line AA ′ of FIG. 4.
도 7은 실시예에 따른 커패시터의 컨택플러그가 형성된 후의 형태를 개략적으로 도시한 상면도.7 is a top view schematically illustrating a form after a contact plug of a capacitor is formed according to an embodiment.
도 8은 도 7의 표시선 A-A'을 기준으로 한 실시예에 따른 커패시터의 측단면도.FIG. 8 is a side cross-sectional view of a capacitor according to an exemplary embodiment based on display line AA ′ of FIG. 7.
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