KR20000001984A

KR20000001984A - Capacity manufacturing method

Info

Publication number: KR20000001984A
Application number: KR1019980022509A
Authority: KR
Inventors: 임영수
Original assignee: 김영환; 현대반도체 주식회사
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2000-01-15

Abstract

본 발명은 커패시터 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 실린터형 커패시터의 제조방법은 폴리실리콘의 첨점영역에 HSG형성이 어렵고, 소자동작시에 전계가 첨점영역에 집중되어 누설전류가 크고, 공정단계가 복잡함과 아울러 공정제어가 어려운 문제점이 있고, 종래 원통형 커패시터의 제조방법은 정전용량이 실린더형 커패시터에 대응하도록 하기 위해 폴리실리콘을 두껍게 증착함에 따라 대량생산시 수율이 저감되고, 화학기상증착법이나 식각시에 파티클의 발생이 많고, 스토리지 노드의 프로파일과 면적확보가 용이하지 않으며, 높은 단차로 인해 이후의 배선형성이 어려운 문제점이 있었다. 이와같은 문제점을 감안한 본 발명은 반도체기판상에 제1산화막, 제1질화막 및 제2산화막의 적층구조에 콘택홀을 형성한 후, 그 콘택홀의 측벽 및 제2산화막의 상부에 제2질화막을 증착하는 단계와; 상기 제2산화막의 상부에 증착된 제2질화막을 식각하여 제2산화막을 노출시킨 후, 그 제2산화막의 상부에 상기 콘택홀과 소정거리 이격되도록 제3산화막을 형성하는 단계와; 상기 콘택홀이 채워지도록 제2,제3산화막의 노출된 영역에 폴리실리콘을 증착한 후, 화학기계적 연마공정을 통해 연마하여 제3산화막의 상부를 노출시키는 단계와; 상기 제3,제2산화막을 습식 식각공정을 통해 식각하여 폴리실리콘을 노출시킨 후, 그 노출된 폴리실리콘을 HSG처리하는 단계와; 상기 HSG처리된 폴리실리콘의 외부에 고농도의 피에스지막을 증착한 후 열처리하는 단계로 이루어지는 커패시터 제조방법을 제공하여 간단한 공정을 통해 종래 실린더형 커패시터의 스토리지 노드에 첨점이 형성되는 것을 방지함으로써, 누설전류를 최소화하고, 대량생산시에 수율을 향상시킬 수 있으며, 스토리지 노드의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 종래 원통형 커패시터에 비해 폴리실리콘을 얇게 증착함에 따라 화학기상증착법이나 식각시에 파티클의 발생을 최소화할 수 있고, 스토리지 노드의 프로파일과 면적확보가 용이하며, 높은 단차로 인한 배선형성의 어려움을 해소할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a capacitor, and in the related art, a method for manufacturing a capacitor-type capacitor is difficult to form HSG in the peak region of polysilicon, the electric field is concentrated in the peak region during device operation, and the leakage current is large, and the process steps are complicated. In addition, there is a problem that the process control is difficult, and the conventional method of manufacturing a cylindrical capacitor is to reduce the yield in mass production by thickly depositing polysilicon so that the capacitance corresponds to the cylindrical capacitor, and during chemical vapor deposition or etching Generation of particles, storage and profile of the storage node is not easy to secure, and due to the high step is difficult to form the wiring later. In view of the above problems, the present invention forms a contact hole in a stacked structure of a first oxide film, a first nitride film, and a second oxide film on a semiconductor substrate, and then deposits a second nitride film on the sidewall of the contact hole and on the second oxide film. Making a step; Etching the second nitride film deposited on the second oxide film to expose the second oxide film, and then forming a third oxide film on the second oxide film to be spaced apart from the contact hole by a predetermined distance; Depositing polysilicon on the exposed regions of the second and third oxide films so as to fill the contact holes, and then polishing them through a chemical mechanical polishing process to expose an upper portion of the third oxide film; Etching the third and second oxide films through a wet etching process to expose polysilicon, and then HSG treating the exposed polysilicon; By providing a capacitor manufacturing method comprising the step of depositing a high-density PS film on the outside of the HSG-treated polysilicon and heat treatment to prevent the formation of a peak on the storage node of the conventional cylindrical capacitor through a simple process, leakage current Minimize, improve yield in mass production, improve the characteristics of the storage node, and generate a particle during chemical vapor deposition or etching by thinly depositing polysilicon compared to the conventional cylindrical capacitor Can be minimized, the storage node profile and area can be easily secured, and the difficulty in forming the wiring due to the high step can be solved.

Description

Capacitor Manufacturing Method

본 발명은 커패시터 제조방법에 관한 것으로, 특히 커패시터의 제조공정을 단순화하고, 스토리지 노드(storage node)의 특성을 향상시키기에 적당하도록 한 커패시터 제조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a capacitor manufacturing method, and more particularly, to a capacitor manufacturing method adapted to simplify the manufacturing process of a capacitor and to improve the characteristics of a storage node.

종래 커패시터 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings a conventional capacitor manufacturing method as follows.

먼저, 도1a 내지 도1d는 종래 실린더형 커패시터의 제조방법을 보인 수순단면도로서, 이에 도시한 바와같이 산화막(1), 질화막(2) 및 산화막(3)의 적층구조에 콘택홀을 형성한 후, 폴리실리콘(4)을 산화막(3)의 상부까지 증착하여 콘택홀을 채우는 단계(도1a)와; 그 폴리실리콘(4)의 상부에 산화막(5)을 증착한 후, 사진식각공정을 통해 콘택홀 상의 산화막(5) 상부에 포토레지스트(미도시) 패턴을 형성하고, 그 포토레지스트 패턴을 적용하여 산화막(5) 및 폴리실리콘(4)을 식각하는 단계(도1b)와; 그 포토레지스트 패턴을 제거하고, 산화막(5) 및 폴리실리콘(4)의 측면에 폴리실리콘 측벽(6)을 형성하는 단계(도1c)와; 습식 식각공정을 통해 상기 산화막(3,5)을 제거한 후, HSG(hemi spherical grain)처리하는 단계(도1d)로 이루어진다.First, FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views showing a conventional method of manufacturing a cylindrical capacitor. As shown therein, contact holes are formed in a stacked structure of an oxide film 1, a nitride film 2, and an oxide film 3, respectively. Depositing polysilicon 4 to the top of the oxide film 3 to fill the contact holes (FIG. 1A); After depositing the oxide film 5 on the polysilicon 4, a photoresist (not shown) pattern is formed on the oxide film 5 on the contact hole through a photolithography process, and the photoresist pattern is applied. Etching the oxide film 5 and the polysilicon 4 (FIG. 1B); Removing the photoresist pattern and forming polysilicon sidewalls 6 on the sides of the oxide film 5 and the polysilicon 4 (Fig. 1C); After the oxide layers 3 and 5 are removed through a wet etching process, a step of HSG (hemi spherical grain) treatment is performed (FIG. 1D).

그리고, 도2a 내지 도2c는 종래 원통형 커패시터의 제조방법을 보인 수순단면도로서, 이에 도시한 바와같이 산화막(11), 질화막(12) 및 산화막(13)의 적층구조에 콘택홀을 형성한 후, 폴리실리콘(14)을 산화막(13)의 상부까지 증착하여 콘택홀을 채우는 단계(도2a)와; 그 폴리실리콘(14)의 상부에 산화막(15)을 증착한 후, 사진식각공정을 통해 콘택홀 상의 산화막(5) 상부에 포토레지스트(미도시) 패턴을 형성하고, 그 포토레지스트 패턴을 적용하여 산화막(15) 및 폴리실리콘(14)을 식각하는 단계(도2b)와; 그 포토레지스트 패턴을 제거하고, 습식 식각공정을 통해 상기 산화막(3,5)을 제거한 후, HSG처리하는 단계(도2c)로 이루어진다.2A to 2C are cross-sectional views showing a conventional method of manufacturing a cylindrical capacitor. As shown in FIG. 2A through FIG. 2C, after forming contact holes in a stacked structure of the oxide film 11, the nitride film 12, and the oxide film 13, Depositing polysilicon 14 to the top of the oxide film 13 to fill the contact hole (FIG. 2A); After depositing the oxide film 15 on the polysilicon 14, a photoresist (not shown) pattern is formed on the oxide film 5 on the contact hole through a photolithography process, and the photoresist pattern is applied. Etching the oxide film 15 and the polysilicon 14 (FIG. 2B); The photoresist pattern is removed, and the oxide films 3 and 5 are removed through a wet etching process, followed by HSG treatment (FIG. 2C).

이때, 상기 원통형 커패시터는 정전용량이 실린더형 커패시터에 대응하도록 하기 위해서 산화막(13)의 상부에 비정질 폴리실리콘(14)을 8000Å 이상의 두께로 증착한다.In this case, the cylindrical capacitor deposits amorphous polysilicon 14 on the upper portion of the oxide film 13 to a thickness of 8000 kPa or more so that the capacitance corresponds to the cylindrical capacitor.

그러나, 상기한 바와같은 종래 실린더형 커패시터의 제조방법은 폴리실리콘의 첨점영역에 HSG형성이 어렵고, 소자동작시에 전계가 첨점영역에 집중되어 누설전류가 크고, 공정단계가 복잡함과 아울러 공정제어가 어려운 문제점이 있고, 종래 원통형 커패시터의 제조방법은 정전용량이 실린더형 커패시터에 대응하도록 하기 위해 폴리실리콘을 두껍게 증착함에 따라 대량생산시 수율이 저감되고, 화학기상증착법이나 식각시에 파티클(particle)의 발생이 많고, 스토리지 노드의 프로파일(profile)과 면적확보가 용이하지 않으며, 높은 단차로 인해 이후의 배선형성이 어려운 문제점이 있었다.However, the conventional method of manufacturing a cylindrical capacitor as described above is difficult to form HSG in the peak region of polysilicon, the electric field is concentrated in the peak region during device operation, the leakage current is large, the process steps are complicated, and the process control is easy. There is a difficult problem, the conventional method of manufacturing a cylindrical capacitor is to reduce the yield in mass production by depositing a thick polysilicon so that the capacitance corresponds to the cylindrical capacitor, the particle (particle) during chemical vapor deposition or etching There are many problems, and it is not easy to secure the profile and area of the storage node, and due to the high step, there is a problem in that subsequent wiring formation is difficult.

본 발명은 상기한 바와같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 공정을 통해 실린더형 커패시터의 스토리지 노드에 첨점부가 형성되지 않도록 하여 특성을 향상시킬 수 있는 커패시터 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a capacitor manufacturing method that can improve the characteristics by preventing the peaks are formed in the storage node of the cylindrical capacitor through a simple process. have.

도1은 종래 실린더형 커패시터의 제조방법을 보인 수순단면도.1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional cylindrical capacitor.

도2는 종래 원통형 커패시터의 제조방법을 보인 수순단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional cylindrical capacitor.

도3은 본 발명의 일 실시예를 보인 수순단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

21,23,25:산화막 22,24:질화막21,23,25: oxide 22,24: nitride

26:폴리실리콘 27:피에스지막26: polysilicon 27: PS film

상기한 바와같은 본 발명의 목적은 반도체기판상에 제1산화막, 제1질화막 및 제2산화막의 적층구조에 콘택홀을 형성한 후, 그 콘택홀의 측벽 및 제2산화막의 상부에 제2질화막을 증착하는 단계와; 상기 제2산화막의 상부에 증착된 제2질화막을 식각하여 제2산화막을 노출시킨 후, 그 제2산화막의 상부에 상기 콘택홀과 소정거리 이격되도록 제3산화막을 형성하는 단계와; 상기 콘택홀이 채워지도록 제2,제3산화막의 노출된 영역에 폴리실리콘을 증착한 후, 화학기계적 연마공정을 통해 연마하여 제3산화막의 상부를 노출시키는 단계와; 상기 제3,제2산화막을 습식 식각공정을 통해 식각하여 폴리실리콘을 노출시킨 후, 그 노출된 폴리실리콘을 HSG처리하는 단계와; 상기 HSG처리된 폴리실리콘의 외부에 고농도의 피에스지(phosphosilicate glass : PSG)막을 증착한 후 열처리하는 단계로 이루어짐으로써 달성되는 것으로, 본 발명에 의한 커패시터 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.An object of the present invention as described above is to form a contact hole in a stacked structure of a first oxide film, a first nitride film and a second oxide film on a semiconductor substrate, and then to form a second nitride film on the sidewall of the contact hole and on the second oxide film. Depositing; Etching the second nitride film deposited on the second oxide film to expose the second oxide film, and then forming a third oxide film on the second oxide film to be spaced apart from the contact hole by a predetermined distance; Depositing polysilicon on the exposed regions of the second and third oxide films so as to fill the contact holes, and then polishing them through a chemical mechanical polishing process to expose an upper portion of the third oxide film; Etching the third and second oxide films through a wet etching process to expose polysilicon, and then HSG treating the exposed polysilicon; It is achieved by the step of depositing a high-concentration phosphosilicate glass (PSG) film on the outside of the HSG-treated polysilicon, followed by heat treatment, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings a capacitor manufacturing method according to the present invention. As follows.

도3a 내지 도3e는 본 발명의 일 실시예를 보인 수순단면도로서, 이에 도시한 바와같이 산화막(21), 질화막(22) 및 산화막(23)의 적층구조에 콘택홀을 형성한 후, 그 콘택홀의 측벽 및 산화막(23)의 상부에 질화막(24)을 증착하는 단계(도3a)와; 그 산화막(23)의 상부에 증착된 질화막(24)을 식각하여 산화막(23)을 노출시킨 후, 그 산화막(23)의 상부에 상기 콘택홀과 소정거리 이격되도록 산화막(25)을 형성하는 단계(도3b)와; 그 콘택홀이 채워지도록 산화막(23,25)의 노출된 영역에 폴리실리콘(26)을 증착한 후, 화학기계적 연마공정을 통해 연마하여 산화막(25)의 상부를 노출시키는 단계(도3c)와; 그 산화막(25,23)을 습식 식각공정을 통해 식각하여 폴리실리콘(26)을 노출시킨 후, 그 노출된 폴리실리콘(26)을 HSG처리하는 단계(도3d)와; 그 HSG처리된 폴리실리콘(26)의 외부에 고농도의 피에스지막(27)을 증착한 후 열처리하는 단계(도3e)로 이루어진다.3A to 3E are cross-sectional views showing an embodiment of the present invention, after forming contact holes in a stacked structure of the oxide film 21, the nitride film 22, and the oxide film 23, as shown therein. Depositing a nitride film 24 on the sidewalls of the holes and on the oxide film 23 (FIG. 3A); Etching the nitride film 24 deposited on the oxide film 23 to expose the oxide film 23, and then forming an oxide film 25 on the oxide film 23 so as to be spaced apart from the contact hole by a predetermined distance. (Fig. 3b); Depositing polysilicon 26 on the exposed regions of the oxide films 23 and 25 so as to fill the contact holes, and then polishing it through a chemical mechanical polishing process to expose the upper portion of the oxide film 25 (FIG. 3C) and ; Etching the oxide films 25 and 23 through a wet etching process to expose the polysilicon 26, and then HSG treating the exposed polysilicon 26 (FIG. 3D); A step of depositing a high-density PS film 27 on the outside of the HSG-treated polysilicon 26 is followed by heat treatment (FIG. 3E).

이때, 상기 폴리실리콘(26)은 커패시터의 스토리지 노드이며, 도3c에서 적용되는 화학기계적 연마공정으로 인해 그 스토리지 노드에 첨점이 형성되는 것을 방지한다.At this time, the polysilicon 26 is a storage node of the capacitor, and prevents the formation of a peak on the storage node due to the chemical mechanical polishing process applied in Figure 3c.

그리고, 상기 도3e에 도시한 피에스지막(27)은 8 mol% 이상의 피형으로 도핑되어 증착되는데, 이는 고온에서 열처리됨에 따라 피형 도판트(dopant)가 스토리지 노드로 확산되며, 이후 질화막(22) 세정공정에서 모두 제거된다. 따라서, 스토리지 노드에 피형 도판트의 농도를 보상하여 플레이트에 전압이 가해질경우에 공핍(depletion)영역을 최소화함으로써, 최대한의 정전용량을 확보할 수 있다.In addition, the PS layer 27 shown in FIG. 3E is deposited by being doped with a shape of 8 mol% or more, and as the heat treated at high temperature, the dopant diffuses to the storage node, and then the nitride layer 22 is cleaned. All are removed from the process. Accordingly, the maximum capacitance can be secured by compensating the concentration of the dopant on the storage node to minimize the depletion area when a voltage is applied to the plate.

상기한 바와같은 본 발명에 의한 커패시터 제조방법은 간단한 공정을 통해 종래 실린더형 커패시터의 스토리지 노드에 첨점이 형성되는 것을 방지함으로써, 누설전류를 최소화하고, 대량생산시에 수율을 향상시킬 수 있으며, 스토리지 노드의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 종래 원통형 커패시터에 비해 폴리실리콘을 얇게 증착함에 따라 화학기상증착법이나 식각시에 파티클의 발생을 최소화할 수 있고, 스토리지 노드의 프로파일과 면적확보가 용이하며, 높은 단차로 인한 배선형성의 어려움을 해소할 수 있는 효과가 있다.Capacitor manufacturing method according to the present invention as described above to prevent the formation of a peak in the storage node of the conventional cylindrical capacitor through a simple process, it is possible to minimize the leakage current, improve the yield in mass production, storage It has the effect of improving the characteristics of the node, and by depositing a thin layer of polysilicon compared to the conventional cylindrical capacitor, it is possible to minimize the generation of particles during chemical vapor deposition or etching, it is easy to secure the profile and area of the storage node Therefore, it is possible to solve the difficulty of wiring formation due to the high step.

Claims

Forming a contact hole in the stacked structure of the first oxide film, the first nitride film, and the second oxide film on the semiconductor substrate, and then depositing a second nitride film on the sidewall of the contact hole and on the second oxide film; Etching the second nitride film deposited on the second oxide film to expose the second oxide film, and then forming a third oxide film on the second oxide film to be spaced apart from the contact hole by a predetermined distance; Depositing polysilicon on the exposed regions of the second and third oxide films so as to fill the contact holes, and then polishing them through a chemical mechanical polishing process to expose an upper portion of the third oxide film; Etching the third and second oxide films through a wet etching process to expose polysilicon, and then HSG treating the exposed polysilicon; Capacitor manufacturing method comprising the step of depositing a high concentration of the PS film on the outside of the HSG-treated polysilicon and heat treatment.

The method of claim 1, wherein the PS film is doped in a shape of 8 mol% or more.