KR20060007681A - Method for forming capacitor of semiconductor device - Google Patents
Method for forming capacitor of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20060007681A KR20060007681A KR1020040056543A KR20040056543A KR20060007681A KR 20060007681 A KR20060007681 A KR 20060007681A KR 1020040056543 A KR1020040056543 A KR 1020040056543A KR 20040056543 A KR20040056543 A KR 20040056543A KR 20060007681 A KR20060007681 A KR 20060007681A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- forming
- layer
- oxide
- solution
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 41
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 32
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 10
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004140 HfO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 Ta 2 O 5 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003071 TaON Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 20
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/033—Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
- H10B12/0335—Making a connection between the transistor and the capacitor, e.g. plug
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
본 발명은 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 다결정실리콘 재질의 콘택플러그가 구비된 반도체 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 상기 콘택플러그를 노출시키는 콘택홀을 가진 식각정지막 및 제1산화막을 차례로 형성하는 단계; 상기 노출된 콘택플러그의 표면에 선택적으로 실리사이드층을 형성하는 단계; 상기 결과의 구조 전면에 스토리지 노드 전극용 TiN막 및 다결정실리콘막을 차례로 형성하는 단계; 상기 다결정실리콘막 상에 제2산화막을 형성하여 상기 제2콘택홀 구조 전체를 매립시키는 단계; 상기 제1산화막이 노출될 때까지 상기 제2산화막, 다결정실리콘막 및 TiN막을 식각하는 단계; 상기 잔류된 다결정실리콘막을 식각 베리어로 이용하여 상기 TiN막을 보호한 상태에서, 상기 잔류된 제1 및 제2산화막을 습식식각으로 제거하는 단계; 상기 잔류된 다결정실리콘막을 습식식각으로 제거하여 스토리지 노드 전극을 형성하는 단계; 및 상기 결과의 구조 전면에 유전체막 및 플레이트 노드 전극용 도전막을 차례로 형성하는 단계를 포함한다. The present invention discloses a method for forming a capacitor of a semiconductor device capable of improving the yield of the device. The disclosed method includes providing a semiconductor substrate having a contact plug made of polysilicon; Sequentially forming an etch stop layer and a first oxide layer having a contact hole exposing the contact plug on the substrate; Selectively forming a silicide layer on a surface of the exposed contact plug; Sequentially forming a TiN film for a storage node electrode and a polysilicon film over the resulting structure; Forming a second oxide film on the polysilicon film to fill the entire second contact hole structure; Etching the second oxide film, the polycrystalline silicon film, and the TiN film until the first oxide film is exposed; Removing the remaining first and second oxide films by wet etching while protecting the TiN film by using the remaining polysilicon film as an etching barrier; Removing the remaining polysilicon layer by wet etching to form a storage node electrode; And sequentially forming a dielectric film and a conductive film for plate node electrodes on the entire structure of the resultant structure.
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도.1A to 1C are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of forming a capacitor of a semiconductor device according to the related art.
도 2는 종래의 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 단면도.2 is a cross-sectional view for explaining a problem according to the prior art.
도 3은 종래 기술에서의 케미칼 용액의 침투 경로를 확대해서 보인 단면도. Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the penetration path of the chemical solution in the prior art.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도.4A to 4D are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of forming a capacitor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on main parts of drawing
40 : 반도체 기판 41 : 제1층간절연막40
42 : 제1콘택홀 43 : 제1콘택플러그42: first contact hole 43: first contact plug
44 : 식각정지막 45 : 제1산화막44: etching stop film 45: first oxide film
46 : 제3콘택홀 47 : 실리사이드층46: third contact hole 47: silicide layer
48 : 스토리지 노드 전극용 TiN막 48a : 스토리지 노드 전극48 TiN film for
49 : 다결정실리콘막 49a : 잔류된 다결정실리콘막49
50 : 제2산화막 51 : 유전체막50: second oxide film 51: dielectric film
52 : 플레이트 노드 전극용 도전막52: conductive film for plate node electrode
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, TiN막 재질의 스토리지 노드 전극의 하부에 형성된 층간절연막에 벙커(bunker) 형상의 원형 디펙트가 발생하는 것을 방지함으로써, 소자의 수율을 향상시키기 위한 반도체 소자의 캐패시터 형성방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to preventing the occurrence of bunker-shaped circular defects in an interlayer insulating film formed under a storage node electrode made of a TiN film material, thereby yielding device yields. It relates to a method of forming a capacitor of a semiconductor device to improve the.
반도체 메모리 소자의 수요가 급증함에 따라 고용량의 캐패시터를 얻기 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다. 상기 캐패시터는 스토리지 노드(storage node) 전극과 플레이트 노드(plate node) 전극 사이에 유전체막(dielectric)이 개재된 구조로서, 그 용량은 전극의 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 electrode and a plate node electrode, the capacitance of which is proportional to the surface area of the electrode and the dielectric constant of the dielectric film, the spacing between the electrodes, That is, it is inversely proportional to the thickness of the dielectric film.
따라서, 고용량의 캐패시터를 얻기 위해서는 유전율이 큰 유전체막을 사용하거나, 전극의 표면적을 확대시키거나, 또는, 전극들간의 거리를 줄이는 것이 요구된다. 그런데, 전극들간의 거리, 즉, 유전체막의 두께를 줄이는 것은 그 한계가 있는 바, 고용량의 캐패시터를 형성하기 위한 연구는 유전율이 큰 유전체막을 사용하거나, 또는, 전극의 표면적을 넓히는 방식으로 진행되고 있다.Therefore, in order to obtain a high capacity capacitor, it is required to use a dielectric film having a high dielectric constant, to enlarge the surface area of the electrode, or to reduce the distance between the electrodes. However, reducing the distance between the electrodes, that is, the thickness of the dielectric film has a limitation, and researches for forming a capacitor having a high capacity have been conducted by using a dielectric film having a high dielectric constant or increasing the surface area of the electrode. .
여기서, 전극의 표면적을 넓힌 예로서, 스토리지 노드 전극을 오목형(concave type)과 실린더형(cylinder type)으로 형성한 경우를 들 수 있으며, 최근에는 오목형 보다는 전극의 바깥면을 사용하여 표면적 확대가 가능한 실린더형을 더 선호하는 추세이다.Here, as an example of increasing the surface area of the electrode, a storage node electrode may be formed into a concave type and a cylinder type, and recently, the surface area is enlarged by using the outer surface of the electrode rather than the concave type. There is a trend to prefer a cylindrical type.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도로서, 이를 참조하여 종래의 반도체 소자의 캐패시터 형성방법에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating processes of forming a capacitor of a semiconductor device according to the prior art, and a method of forming a capacitor of the semiconductor device according to the related art will be briefly described as follows.
종래의 반도체 소자의 캐패시터 형성방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 소정의 하부구조(미도시)가 형성된 반도체 기판(10)을 제공한다. 그런다음, 상기 반도체 기판(10) 상에 상기 기판(10)의 소정 부분을 노출시키는 제1콘택홀(12)을 가진 층간절연막(11)을 형성한다. 이어서, 상기 제1콘택홀(12)을 다결정실리콘 재질의 도전막으로 매립시켜 콘택플러그(13)를 형성한다. A conventional method of forming a capacitor of a semiconductor device provides a
다음으로, 상기 콘택플러그(13)를 포함한 상기 층간절연막(11) 상에 상기 콘택플러그(13)를 노출시키는 제2콘택홀(16)을 가진 식각정지막(14) 및 제1산화막(15)을 차례로 형성한다. Next, the
계속해서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 콘택플러그(13)의 표면에 선택적으로 실리사이드(silicide)층(17)을 형성한다. 이때, 상기 실리사이드층(17)은 상기 콘택플러그(13)와 후속에서 형성될 스토리지 노드 전극간의 콘택 저항을 낮춰주는 역할을 한다. 그런다음, 상기 결과의 구조 전면에 스토리지 노드 전극용 TiN막(18)을 형성한 후, 상기 TiN막(18) 상에 제2산화막(19)을 형성하여 상기 제2콘택홀(16) 구조 전체를 매립시킨다. Subsequently, as illustrated in FIG. 1B, a
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 제1산화막이 노출될 때까지 상기 제2산화막 및 TiN막을 식각하여 실린더형의 스토리지 노드 전극(18a)을 형성한다. 그런다음, 상기 잔류된 제1 및 제2산화막을 딥 아웃(dip-out) 공정으로 제거한다. 이때, 상기 딥 아웃 공정은 케미칼 용액으로서 BOE 용액을 이용하여 실시한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 1C, the second oxide layer and the TiN layer are etched until the first oxide layer is exposed to form a cylindrical
이후, 상기 결과의 구조 전면에 유전체막 및 플레이트 노드 전극용 도전막을 차례로 형성한다. Thereafter, a dielectric film and a conductive film for plate node electrodes are sequentially formed over the resulting structure.
도 2는 종래의 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 종래 기술에서의 케미칼 용액의 침투 경로를 확대해서 보인 단면도이다. 2 is a cross-sectional view for explaining a problem according to the prior art, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a penetration path of the chemical solution in the prior art.
종래의 기술에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 스토리지 노드 전극으로 이용되는 TiN막(18)이 그 결정 특성상 주상(columnar)구조로 성장되는 것과 관련하여, 상기 TiN막(18)의 형성시에, 그 결정 성장이 취약한 부분의 결정입계에 틈(A)이 발생하게 된다. In the related art, as shown in FIGS. 2 and 3, the
이에, 후속에서 잔류된 제1, 제2산화막을 제거하기 위한 딥 아웃(dip-out) 공정이 진행됨에 따라, 상기 딥 아웃 공정시에 사용되는 케미칼 용액이 상기 TiN막(18) 내의 틈(A)을 통해 TiN막(18) 하부의 층간절연막(11)으로 침투함으로써, 상기 층간절연막(11)이 식각되어 벙커(bunker) 형상의 원형 디펙트(defect)(B)가 발생된다. 결국, 이러한 디펙트(B)의 발생으로 인해 소자의 수율이 저하되는 문제점이 발생된다. Accordingly, as the dip-out process for removing the remaining first and second oxide films proceeds, a chemical solution used in the dip-out process is formed in the gap A in the
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 케미칼 용액이 TiN막 내에 발생되는 틈을 통해 상기 TiN막 하부의 층간절연막으로 침투하는 것을 방지함으로써, 상기 층간절연막이 식각되는 것을 막아 소자의 수율 을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by preventing the chemical solution from penetrating into the interlayer insulating film under the TiN film through a gap generated in the TiN film, thereby preventing the interlayer insulating film from being etched. An object of the present invention is to provide a method for forming a capacitor of a semiconductor device capable of improving the yield of the device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 캐패시터 형성방법은, 다결정실리콘 재질의 콘택플러그가 구비된 반도체 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 상기 콘택플러그를 노출시키는 콘택홀을 가진 식각정지막 및 제1산화막을 차례로 형성하는 단계; 상기 노출된 콘택플러그의 표면에 선택적으로 실리사이드층을 형성하는 단계; 상기 결과의 구조 전면에 스토리지 노드 전극용 TiN막 및 다결정실리콘막을 차례로 형성하는 단계; 상기 다결정실리콘막 상에 제2산화막을 형성하여 상기 제2콘택홀 구조 전체를 매립시키는 단계; 상기 제1산화막이 노출될 때까지 상기 제2산화막, 다결정실리콘막 및 TiN막을 식각하는 단계; 상기 잔류된 다결정실리콘막을 식각 베리어로 이용하여 상기 TiN막을 보호한 상태에서, 상기 잔류된 제1 및 제2산화막을 습식식각으로 제거하는 단계; 상기 잔류된 다결정실리콘막을 습식식각으로 제거하여 스토리지 노드 전극을 형성하는 단계; 및 상기 결과의 구조 전면에 유전체막 및 플레이트 노드 전극용 도전막을 차례로 형성하는 단계를 포함한다. A method of forming a capacitor of a semiconductor device of the present invention for achieving the above object comprises the steps of providing a semiconductor substrate having a contact plug of polycrystalline silicon; Sequentially forming an etch stop layer and a first oxide layer having a contact hole exposing the contact plug on the substrate; Selectively forming a silicide layer on a surface of the exposed contact plug; Sequentially forming a TiN film for a storage node electrode and a polysilicon film over the resulting structure; Forming a second oxide film on the polysilicon film to fill the entire second contact hole structure; Etching the second oxide film, the polycrystalline silicon film, and the TiN film until the first oxide film is exposed; Removing the remaining first and second oxide films by wet etching while protecting the TiN film by using the remaining polysilicon film as an etching barrier; Removing the remaining polysilicon layer by wet etching to form a storage node electrode; And sequentially forming a dielectric film and a conductive film for plate node electrodes on the entire structure of the resultant structure.
여기서, 상기 식각정지막은 질화막을 이용하여 100~2000Å의 두께로 형성하고, 상기 제1산화막은 단일막 및 CVD 방식의 다중막 중 어느 하나로 형성하며, 상기 식각정지막 및 제1산화막은 6000~30000Å의 두께로 형성한다. Here, the etch stop film is formed to a thickness of 100 ~ 2000Å by using a nitride film, the first oxide film is formed of any one of a single film and a CVD multiple film, the etch stop film and the first oxide film is 6000 ~ 30000Å It is formed to the thickness of.
또한, 상기 실리사이드층을 형성하는 단계는, 상기 콘택홀 구조를 포함한 기 판 전면에 베리어 금속막을 형성하는 단계; 상기 결과물에 어닐링 공정을 실시하여 상기 콘택플러그의 표면에 실리사이드층을 형성하는 단계; 및 상기 어닐링 공정에서 미반응한 베리어 금속막을 습식식각으로 제거하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 베리어 금속막으로는 Ti, Co 및 Zr 중 어느 하나를 이용한다. The forming of the silicide layer may include forming a barrier metal layer on an entire surface of the substrate including the contact hole structure; Performing an annealing process on the resultant to form a silicide layer on the surface of the contact plug; And removing the unreacted barrier metal film by wet etching in the annealing process, wherein any one of Ti, Co and Zr is used as the barrier metal film.
그리고, 상기 TiN막은 CVD 및 ALD 중 어느 하나의 방법을 이용하여 50~1000Å의 두께로 형성하고, 상기 다결정실리콘막은 300~600℃의 온도에서 50~3000Å의 두께로 형성한다. The TiN film is formed to a thickness of 50 to 1000 Pa by using any one of CVD and ALD, and the polysilicon film is formed to a thickness of 50 to 3000 Pa at a temperature of 300 to 600 ° C.
또한, 상기 잔류된 제1 및 제2산화막을 습식식각으로 제거하는 단계는, HF 계열의 케미칼 용액을 이용하여 4~80℃의 온도에서 10~3600초 동안 딥 아웃 공정을 실시하며, 상기 잔류된 다결정실리콘막을 습식식각으로 제거하는 단계는, 식각용액으로서 NH4OH와 H2O의 혼합 용액 및 HF와 HNO3의 혼합 용액 중 어느 하나를 이용하여, 4~100℃의 온도에서 5~3600초 동안 실시한다. 이때, 상기 NH4OH와 H2O의 혼합 용액으로는, NH4OH와 H2O이 10 : 1의 조성비로 혼합된 용액 내지 1 : 500의 부피비로 혼합된 용액을 이용하고, 상기 HF와 HNO3의 혼합 용액으로는, HF와 HNO3이 20 : 1의 조성비로 혼합된 용액 내지 1 : 100의 부피비로 혼합된 용액을 이용한다. In addition, the step of removing the remaining first and second oxide film by wet etching, using a HF-based chemical solution is carried out a dip out process for 10 to 3600 seconds at a temperature of 4 ~ 80 ℃, the residual The step of removing the polysilicon film by wet etching may be performed using a mixed solution of NH 4 OH and H 2 O and a mixed solution of HF and HNO 3 as an etching solution at a temperature of 4 to 100 ° C. for 5 to 3600 seconds. To be carried out. In this case, as the mixed solution of NH 4 OH and H 2 O, a solution in which NH 4 OH and H 2 O are mixed at a composition ratio of 10: 1 to a volume ratio of 1: 500 is used, and the HF and As a mixed solution of HNO 3 , a solution in which HF and HNO 3 are mixed at a composition ratio of 20: 1 to a solution mixed at a volume ratio of 1: 100 is used.
그리고, 상기 유전체막은 TaON, Ta2O5, TiO2, Al2O3, HfO2, HfN, SrTiO3, (Ba, Sr)TiO3 및 (Pb, Sr)TiO3 중 어느 하나 이상의 막을 이용하여 50~400Å의 두께로 형성하며, 상기 유전체막은 금속유기화학 증착법 및 ALD 중 어느 하나의 방법으 로 형성한다. The dielectric film may be formed using any one or more of TaON, Ta 2 O 5 , TiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , HfN, SrTiO 3 , (Ba, Sr) TiO 3, and (Pb, Sr) TiO 3 . It is formed to a thickness of 50 ~ 400Å, the dielectric film is formed by any one of metal organic chemical vapor deposition method and ALD.
또한, 상기 플레이트 노드 전극용 도전막은 TiN, Ru 및 다결정실리콘막 중 어느 하나의 막을 이용하여 500~3000Å의 두께로 형성하며, 상기 플레이트 노드 전극용 도전막은 스퍼터링, CVD 및 ALD 중 어느 하나의 방법으로 형성한다. In addition, the conductive film for the plate node electrode is formed to a thickness of 500 ~ 3000Å by using any one of the TiN, Ru and polycrystalline silicon film, the conductive film for the plate node electrode by any one of sputtering, CVD and ALD method Form.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 형성방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 4A to 4D are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of forming a capacitor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 형성방법은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 소정의 하부구조(미도시)가 형성된 반도체 기판(40)을 제공한다. 그런다음, 상기 반도체 기판(40) 상에 상기 기판(40)의 소정 부분을 노출시키는 제1콘택홀(42)을 가진 제1층간절연막(41)을 형성한다. 이어서, 상기 제1콘택홀(42)을 다결정실리콘 재질의 도전막으로 매립시켜 제1콘택플러그(43)를 형성한다. According to an embodiment of the present invention, a method of forming a capacitor of a semiconductor device provides a
이어서, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 제1콘택플러그(43)를 포함한 상기 제1층간절연막(41) 상에 제2층간절연막(미도시)을 형성한 후, 상기 제2층간절연막을 선택적으로 식각하여 상기 제1콘택플러그(43)와 연결되면서, 상기 제1콘택플러그(43)의 일측 방향으로 소정거리 쉬프트(shift)된 제2콘택홀(미도시)을 형성한다. 그런후에, 상기 제2콘택홀을 다결정실리콘 재질의 도전막으로 매립시켜 제2콘택플러그(미도시)를 형성한다.
Subsequently, although not shown in the drawing, a second interlayer insulating film (not shown) is formed on the first
여기서, 상기 제1콘택플러그(43) 상에 상기 제1콘택플러그(43)의 일측 방향으로 소정거리 쉬프트된 상기 제2콘택플러그를 형성하는 것은, 캐패시터의 배열을 지그재그(zigzag)형으로 구현함으로써, 메모리 셀 면적이 점차 감소되고 있는 흐름 속에서, 레이아웃 상의 캐패시터가 차지하는 면적을 극대화시키기 위한 것이다. Here, the forming of the second contact plug shifted by a predetermined distance in one direction of the
다음으로, 상기 제2콘택플러그를 포함한 상기 제2층간절연막 상에 상기 제2콘택플러그를 노출시키는 제3콘택홀(46)을 가진 식각정지막(44) 및 제1산화막(45)을 차례로 형성한다. 이때, 상기 식각정지막(44)은 질화막을 이용하여 100~2000Å의 두께로 형성하고, 상기 식각정지막(44) 및 제1산화막(45)은 6000~30000Å의 두께로 형성한다. 또한, 상기 제1산화막(45)은 단일막으로 형성하거나, CVD(chemical vapor deposition) 방식을 이용하여 다중막으로 형성한다. Next, an
계속해서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46) 구조를 포함한 기판 전면에 베리어 금속막(미도시)을 형성한 다음, 상기 결과물에 어닐링 공정을 실시하여 상기 제2콘택플러그의 표면에 실리사이드(silicide)층(47)을 형성하고 나서, 상기 어닐링 공정에서 미반응한 베리어 금속막을 습식식각으로 제거한다. 여기서, 상기 베리어 금속막으로는 Ti, Co 및 Zr 중 어느 하나를 이용한다. 이때, 상기 실리사이드층(47)은 상기 제2콘택플러그와 후속에서 형성될 스토리지 노드 전극간의 콘택 저항을 낮춰주는 역할을 한다. Subsequently, as shown in FIG. 4B, a barrier metal film (not shown) is formed on the entire surface of the substrate including the
이어서, 상기 결과의 구조 전면에 스토리지 노드 전극용 TiN막(48) 및 다결정실리콘막(49)을 차례로 형성한다. 여기서, 상기 스토리지 노드 전극용 TiN막(48)은 CVD 및 ALD(atomic layer deposition) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 50~1000 Å의 두께로 형성하고, 상기 다결정실리콘막(49)은 300~600℃의 온도에서 50~3000Å의 두께로 형성한다. Subsequently, the
한편, 상기 TiN막(48)은 그 결정 특성상 주상(columnar)구조로 성장되는 것과 관련하여, 상기 TiN막(48)의 형성시에, 그 결정 성장이 취약한 부분의 결정입계에 틈(미도시)이 발생된다. 이때, 상기 다결정실리콘막(49)은 후속에서 실시될 제1, 제2산화막의 딥 아웃 공정에서 사용되는 케미칼 용액에 의해 식각되지 않는 특성을 갖고 있다. 따라서, 상기 다결정실리콘막(49)은, 후속의 딥 아웃 공정에서 사용되는 케미칼 용액이 상기 TiN막(48)의 결정 성장이 취약한 부분에 발생되는 틈을 통해 상기 제2 및 제1층간절연막(41)으로 침투하는 것을 효과적으로 차단해 주는 역할을 하게된다. On the other hand, in relation to the
그런 후, 상기 다결정실리콘막(49) 상에 제2산화막(50)을 형성하여 상기 제3콘택홀(46) 구조 전체를 매립시킨다. Thereafter, a
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 제1산화막이 노출될 때까지 상기 제2산화막, 다결정실리콘막 및 TiN막을 식각하여 실린더형의 스토리지 노드 전극(48a)을 형성한다. 여기서, 상기 제2산화막, 다결정실리콘막 및 TiN막의 식각 공정은 에치백(etch back) 및 CMP(chemical mechanical polishing) 중 어느 하나의 방법으로 실시한다. Next, as shown in FIG. 4C, the second oxide film, the polycrystalline silicon film, and the TiN film are etched to form a cylindrical
그런다음, 상기 잔류된 다결정실리콘막(49a)을 식각 베리어로 이용하여 상기 TiN막으로 이루어진 스토리지 노드 전극(48a)을 보호한 상태에서, 상기 잔류된 제1 및 제2산화막을 습식식각으로 제거한다. 여기서, 상기 제1 및 제2산화막의 습식식 각 공정은, HF 계열의 케미칼 용액을 이용하여 4~80℃의 온도에서 10~3600초 동안 딥 아웃(dip-out) 공정을 실시한다. Thereafter, the remaining first and second oxide layers are wet-etched by using the remaining
이때, 상기 잔류된 다결정실리콘막(49a)은, 상기 딥 아웃 공정에서 사용되는 케미칼 용액이 상기 TiN막의 결정성장 취약 부분에 발생되는 틈을 통해 상기 제2 및 제1층간절연막(41)으로 침투하는 것을 차단시켜 준다. 이에, 상기 제2 및 제1층간절연막(41)이 상기 케미칼 용액에 의해 식각되지 않으므로, 종래의 층간절연막에 발생했던 벙커 형상의 원형 디펙트가 발생되지 않는다. In this case, the remaining
그리고나서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 잔류된 다결정실리콘막을 습식식각하여 제거한다. 여기서, 상기 잔류된 다결정실리콘막의 습식식각 공정은, 식각용액으로서 TiN막과 다결정실리콘막, 질화막과 다결정실리콘막의 습식식각율이 각각 1 : 10 이상인 용액을 사용하여, 상기 식각용액이 상기 TiN막 내에 발생된 틈을 통과하지 못할 만큼의 짧은 시간동안 진행한다. Then, as shown in FIG. 4D, the remaining polysilicon film is removed by wet etching. Here, the wet etching process of the remaining polysilicon film, using a solution of the wet etching rate of the TiN film and the polycrystalline silicon film, the nitride film and the polycrystalline silicon film of 1:10 or more as an etching solution, respectively, wherein the etching solution is in the TiN film Proceed as short as you can not pass through the gap.
다시 말하면, 상기 식각용액으로는 상기 스토리지 노드 전극(48a)을 이루고 있는 TiN막과 상기 식각정지막(44)을 이루고 있는 질화막은 어택(attack)하지 않고, 상기 다결정실리콘막만을 제거해주는 용액을 사용한다. 예컨대, 상기 잔류된 다결정실리콘막의 습식식각 공정은, 식각용액으로서 NH4OH와 H2O의 혼합 용액 및 HF와 HNO3의 혼합 용액 중 어느 하나를 이용하여, 4~100℃의 온도에서 5~3600초 동안 실시한다. In other words, as the etching solution, a TiN film constituting the
이때, 상기 NH4OH와 H2O의 혼합 용액으로는, NH4OH와 H2O이 10 : 1의 조성비 로 혼합된 용액 내지 1 : 500의 부피비로 혼합된 용액을 이용한다. 또한, 상기 HF와 HNO3의 혼합 용액으로는, HF와 HNO3이 20 : 1의 조성비로 혼합된 용액 내지 1 : 100의 부피비로 혼합된 용액을 이용한다. In this case, as the mixed solution of NH 4 OH and H 2 O, a solution in which NH 4 OH and H 2 O are mixed in a composition ratio of 10: 1 to a volume ratio of 1: 500 is used. Further, a mixed solution of HF and HNO 3 is, HF and HNO 3 20: Using the mixed solution in a volume ratio of 100: 1 to a solution mixed at a ratio of 1.
이와 같은 조건으로 상기 잔류된 다결정실리콘막의 습식식각 공정을 실시하면, 상기 스토리지 노드 전극(48a) 하부의 제2 및 제1층간절연막(41)이 상기 식각용액에 의해 식각되는 것을 방지할 수 있다. When the wet etching process of the remaining polysilicon film is performed under such a condition, the second and first
이후, 상기 결과의 구조 전면에 유전체막(51) 및 플레이트 노드 전극용 도전막(52)을 차례로 형성한다. 여기서, 상기 유전체막(51)은 TaON, Ta2O5, TiO2
, Al2O3, HfO2, HfN, SrTiO3, (Ba, Sr)TiO3 및 (Pb, Sr)TiO3 중 어느 하나 이상의 막을 이용하여 50~400Å의 두께로 형성하되, 금속유기화학 증착법 및 ALD 중 어느 하나의 방법으로 형성한다.After that, the
또한, 상기 플레이트 노드 전극용 도전막(52)은 TiN, Ru 및 다결정실리콘막 중 어느 하나의 막을 이용하여 500~3000Å의 두께로 형성하되, 스퍼터링(sputtering), CVD 및 ALD 중 어느 하나의 방법으로 형성한다. In addition, the
이상에서와 같이, 본 발명은 스토리지 노드 전극용 TiN막 상에 다결정실리콘막을 형성하여, 산화막 제거를 위한 딥 아웃 공정시의 케미칼 용액이 상기 TiN막 내에 존재할 수 있는 틈을 통해 상기 TiN막 하부의 층간절연막으로 침투하는 것을 방지한 후, 상기 다결정실리콘막을 선택적으로 습식식각하여 제거한다. As described above, the present invention forms a polysilicon film on the TiN film for the storage node electrode, the interlayer below the TiN film through a gap in which a chemical solution may exist in the TiN film during the dip-out process for removing the oxide film. After preventing penetration into the insulating film, the polysilicon film is selectively wet etched and removed.
즉, 본 발명은 TiN막 재질의 스토리지 노드 전극의 하부에 형성된 층간절연막이 딥 아웃 공정시의 케미칼 용액에 의해 식각되는 것을 방지할 수 있으므로, 소자의 수율을 향상시킬 수 있다. That is, the present invention can prevent the interlayer insulating film formed under the TiN film storage node electrode from being etched by the chemical solution during the dip-out process, thereby improving the yield of the device.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040056543A KR20060007681A (en) | 2004-07-20 | 2004-07-20 | Method for forming capacitor of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040056543A KR20060007681A (en) | 2004-07-20 | 2004-07-20 | Method for forming capacitor of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20060007681A true KR20060007681A (en) | 2006-01-26 |
Family
ID=37118889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020040056543A KR20060007681A (en) | 2004-07-20 | 2004-07-20 | Method for forming capacitor of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20060007681A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100842741B1 (en) * | 2006-05-19 | 2008-07-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of Fabricating The Capacitor in Semiconductor Device |
US7985347B2 (en) | 2006-12-18 | 2011-07-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming a pattern and methods of manufacturing a capacitor using the same |
-
2004
- 2004-07-20 KR KR1020040056543A patent/KR20060007681A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100842741B1 (en) * | 2006-05-19 | 2008-07-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of Fabricating The Capacitor in Semiconductor Device |
US7985347B2 (en) | 2006-12-18 | 2011-07-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming a pattern and methods of manufacturing a capacitor using the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100479520B1 (en) | Polycrystalline memory structure, method for forming same structure, and semiconductor memory device using same structure | |
JP2009253033A (en) | Semiconductor memory and method for manufacturing the same | |
JP2009141179A (en) | Ferroelectric memory device and manufacturing method thereof | |
JP2003068993A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
KR100476375B1 (en) | Capacitor and method for fabricating nonvolatile device with the same | |
KR100639219B1 (en) | Method for forming capacitor of semiconductor device | |
JP2005166788A (en) | Process for fabricating semiconductor device | |
KR20060007681A (en) | Method for forming capacitor of semiconductor device | |
KR100505679B1 (en) | Semiconductor memory device and method for manufacturing the same | |
KR100541689B1 (en) | Method for forming storage node electrode of capacitor | |
KR100633330B1 (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR100464938B1 (en) | A method for forming capacitor using polysilicon plug structure in semiconductor device | |
KR100443362B1 (en) | Method for fabricating capacitor with 2 step annealing in semiconductor device | |
KR100677773B1 (en) | Method for forming a capacitor in semiconductor device | |
KR100968425B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR100875663B1 (en) | Capacitor Manufacturing Method of Semiconductor Device | |
KR100284077B1 (en) | Semiconductor device with ferroelectric film and manufacturing method thereof | |
KR100265345B1 (en) | Method for fabricating high dielectric capacitor of semiconductor device | |
KR100843940B1 (en) | Forming method for capacitor of semiconductor device | |
KR20040003967A (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR100541690B1 (en) | Method for forming storage node electrode of capacitor | |
KR100431739B1 (en) | Method of forming capacitor in memory device | |
KR100622610B1 (en) | Capacitor in semiconductor device and method for manufacturing the same | |
KR100476373B1 (en) | Method for fabricating capacitor in semiconductor device | |
KR20230052567A (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |