(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に前記半導体基板の所定の領域を露出させるコンタクトホールを有しながら順次に積層された第１絶縁層パターン、第２絶縁層パターン、第３絶縁層パターン、金属層パターン及び第４絶縁層パターンを形成する段階と、
前記コンタクトホールの側壁にスペーサを形成する段階と、
前記結果物の全面に前記スペーサの形成されたコンタクトホールを埋め込む導電層を形成する段階と、
前記コンタクトホールの上部の導電層上にフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを食刻マスクとして前記導電層及び前記第４絶縁層を連続的に食刻することにより前記コンタクトホールの周辺の金属層パターンを露出させる導電層パターン及び変形された第４絶縁層パターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを取り除く段階と、
前記結果物の全面にＨＳＧポリシリコン層を形成する段階と、
前記露出された金属層及びこれと接触するＨＳＧポリシリコン層を相互化学反応させて前記変形された第４絶縁層パターン間にシリサイド金属層を形成する段階と、
前記シリサイド金属層を化学溶液で取り除いて前記導電層パターン及び前記導電層の上部表面と側壁に残存するＨＳＧポリシリコン層より構成される蓄積電極を形成する段階とを含むことを特徴とする高集積半導体装置のキャパシター製造方法。
【請求項２】
前記導電層はポリシリコン層で形成することを特徴とする請求項１に記載の高集積半導体装置のキャパシター製造方法。
【請求項３】
前記金属層はタングステン層、窒化タングステン層及びタングステンリーチ窒化タングステン層よりなる一群から選択されたいずれか一つで形成することを特徴とする請求項１に記載の高集積半導体装置のキャパシター製造方法。
【請求項４】
前記第４絶縁層は窒化シリコン層で形成することを特徴とする請求項１に記載の高集積半導体装置のキャパシター製造方法。
【請求項５】
前記第４絶縁層は酸化層で形成することを特徴とする請求項１に記載の高集積半導体装置のキャパシター製造方法。
【請求項６】
前記化学溶液は水酸化アンモニウムＮＨ4ＯＨ、過酸化水素Ｈ2Ｏ2及び脱イオン水を混合した溶液であることを特徴とする請求項１に記載の高集積半導体装置のキャパシター製造方法。
【請求項７】
前記化学反応は５５０℃乃至７００℃の温度で熱処理することを特徴とする請求項１に記載の高集積半導体装置のキャパシター製造方法。
【請求項８】
前記熱処理はＲＴＰ方法で施すことを特徴とする請求項７に記載の高集積半導体装置のキャパシター製造方法。
【請求項９】
前記熱処理は炉を用いた方法で施すことを特徴とする請求項７に記載の高集積半導体装置のキャパシター製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高集積半導体装置のキャパシターの製造方法に係り、特に多数の半球形の突起が表面に形成されて静電容量を増やす蓄積電極を備えるＤＲＡＭセルキャパシターの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＤＲＡＭの高集積化によりこれに好適なセルキャパシターを形成するために蓄積電極の表面積を増やす方法が多く研究されつつある。このうち、一つの方法がＨＳＧ（ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｇｒａｉｎ  ；以下“ＨＳＧ”という）ポリシリコン層を蓄積電極の表面に形成して表面積を増やすことである。
【０００３】
図１Ａ乃至図２Ｅは従来の技術によるキャパシター製造方法を説明するための断面図である。
【０００４】
図１Ａはスペーサ２０を形成する段階を示す。具体的に、半導体基板１０上に第１絶縁層乃至第３絶縁層、例えば酸化層、窒化シリコン層、そして酸化層を順次に蒸着する。次に、写真食刻工程で第１絶縁層乃至第３絶縁層をパタニングして前記半導体基板の所定の領域を露出させるコンタクトホール１８を形成すると共に、第１絶縁層パターン乃至第３絶縁層パターン１２，１４，１６を形成する。引き続き、前記コンタクトホール１８の側壁に窒化シリコン層よりなるスペーサ２０を形成する。
【０００５】
図１Ｂはフォトレジストパターン２４を形成する段階を示し、前記コンタクトホール１８を埋め込みながら、前記結果物の全面にポリシリコン層２２を蒸着する。次に、コンタクトホール１８の上部のポリシリコン層２２上に蓄積電極マスクを用いてフォトレジストパターン２４を形成する。
【０００６】
図１Ｃはポリシリコン層パターン２２ａを形成する段階を示す。具体的に、前記フォトレジストパターン２４を食刻マスクとしてポリシリコン層２２を食刻することにより、コンタクトホール１８を埋め込むポリシリコンパターン２２ａを形成する。
【０００７】
図２ＤはＨＳＧポリシリコン層２６を蒸着する段階を示し、前記フォトレジストパターン２４を取り除いた後、結果物の全面にＨＳＧポリシリコン層２６を蒸着する。
【０００８】
図２Ｅはキャパシターを完成する段階を示す。さらに詳細には、互いに隣接したポリシリコンパターン２２ａを電気的に隔離させるために前記ＨＳＧポリシリコン層２６を異方性食刻する。その結果、前記隣接したポリシリコンパターン２２ａ間の第３絶縁層パターン１６上に形成されたＨＳＧポリシリコン層２６と前記ポリシリコンパターン２２ａの上部表面に形成されたＨＳＧポリシリコン層２６は食刻されて取り除かれる。この際、ポリシリコンパターン２２ａの上部は、示したようにＨＳＧポリシリコン層２６の表面凹凸により食刻されて不規則な表面凹凸を有する変形されたポリシリコンパターン２２ｂが形成される。また、この際、参照符号Ａの部分、すなわち、変形されたポリシリコンパターン２２ｂの側壁上部にはＨＳＧポリシリコン層２６が共に食刻されて変形されたポリシリコンパターン２２ｂが露出される。結果的に、変形されたポリシリコンパターン２２ｂの側壁下部にのみＨＳＧポリシリコン層パターン２６ａが形成される。
【０００９】
引き続き、前記変形されたポリシリコン層パターン２２ｂ及び前記ＨＳＧポリシリコン層パターン２６ａより構成される蓄積電極が形成された半導体基板の全面に通常の方法で誘電層（図示せず）とプレート電極用の導電層（図示せず）を順次に蒸着してキャパシターを完成する。
【００１０】
前述したように従来の技術は互いに隣接した蓄積電極を電気的に隔離させるためにＨＳＧポリシリコン層を異方性食刻する。この際、前記異方性食刻工程によりポリシリコンパターン上のＨＳＧポリシリコン層と第３絶縁層パターン上のＨＳＧポリシリコン層だけでなく、ポリシリコンパターンの側壁上部に形成されたＨＳＧポリシリコン層とポリシリコンパターンの上部も共に食刻される。したがって、前記変形されたポリシリコンパターンが極めて不規則な表面凹凸と損傷された表面を有するので、キャパシターの漏れ電流特性を低下させ、変形されたポリシリコンパターンの側壁上部が露出されて蓄積電極の表面積を減らす。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、高集積半導体装置のキャパシターを製造するのに好適な製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、半導体基板上に前記半導体基板の所定の領域を露出させるコンタクトホールを有しながら順次に積層された第１絶縁層パターン、第２絶縁層パターン、第３絶縁層パターン、金属層パターン及び第４絶縁層パターンを形成する段階と、前記コンタクトホールの側壁にスペーサを形成する段階と、前記結果物の全面に前記スペーサの形成されたコンタクトホールを埋め込む導電層を形成する段階と、前記コンタクトホールの上部の導電層上にフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを食刻マスクとして前記導電層及び前記第４絶縁層を連続的に食刻することにより、前記コンタクトホールの周辺の金属層パターンを露出させる導電層パターン及び変形された第４絶縁層パターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを取り除く段階と、前記結果物の全面にＨＳＧポリシリコン層を形成する段階と、前記露出された金属層及びこれと接触するポリシリコン層を互いに化学反応させて前記変形された第４絶縁層パターン間にシリサイド金属層を形成する段階と、前記シリサイド金属層を化学溶液で取り除いて前記導電層パターン及び前記導電層の上部表面と側壁に残存するＨＳＧポリシリコン層より構成される蓄積電極を形成する段階とを含むことを特徴とする高集積半導体装置のキャパシター製造方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図３は本発明によるキャパシターの蓄積電極の構造を示した断面図であり、参照番号３０は半導体基板、３２は前記半導体基板３０の所定領域を露出させるコンタクトホールを有しながら前記半導体基板３０上に形成された第１絶縁層パターン、３４は前記第１絶縁層パターン３２上に形成された第２絶縁層パターン、３６は前記第２絶縁層パターン３４上に形成された第３絶縁層パターン、４０ａは前記コンタクトホールの周囲の第３絶縁層パターン３６の上部に前記第３絶縁層パターン３６と一定の距離ほど離隔されて変形された第４絶縁層パターン、４４は前記第１絶縁層パターン３２、前記第２絶縁層パターン３４及び前記第３絶縁層パターン３６の側壁に形成され、前記変形された第４絶縁層パターン４０ａと連結されたスペーサ、４６ａは前記スペーサ４４により取り囲まれたホールを埋め込みながら、前記変形された第４絶縁層パターン４０ａ上に形成された導電層パターン、そして５０ａは前記導電層パターン４６ａの表面に形成されたＨＳＧポリシリコン層パターンを示す。ここで、前記導電層パターン４６ａ及びその表面に形成されたＨＳＧポリシリコン層パターン５０ａはキャパシターの蓄積電極を構成する。
【００１７】
前記図３に示したように本発明は、蓄積電極の全面に食刻及び損傷のないＨＳＧポリシリコン層パターンを形成することができて蓄積電極の表面積を極大化しうる。
【００１８】
図４Ａ乃至図５Ｆは前記図３に示した本発明によるキャパシターの製造方法を説明するために工程段階別に示した断面図である。
【００１９】
図４Ａはスペーサ４４を形成する段階を示し、半導体基板３０の上部に第１絶縁層乃至第３絶縁層、例えば酸化層、窒化シリコン層、そして酸化層を順次に蒸着する。次に、前記第３絶縁層の上部に金属層、例えばタングステン層、窒化タングステン層、そしてタングステンリーチ窒化タングステン層よりなる一群からいずれか一つを蒸着し、次いで、前記金属層の上部にシリサイド化阻止層として第４絶縁層、例えば窒化シリコン層と酸化層のうちいずれか一つを蒸着する。前記第１絶縁層、第２絶縁層、第３絶縁層、金属層、そして第４絶縁層をパタニングして前記半導体基板３０の所定の領域を露出させるコンタクトホール４２を形成すると共に、前記第１絶縁層パターン３２、第２絶縁層パターン３４、第３絶縁層パターン３６、金属層パターン３８、そして第４絶縁層パターン４０を形成する。次に、前記コンタクトホール４２が形成された半導体基板の全面に窒化シリコン層を形成した後、これを異方性食刻して前記コンタクトホール４２の側壁に窒化シリコン層よりなるスペーサ４４を形成する。ここで、第４絶縁層パターン４０及びスペーサ４４は後続く工程で金属層パターン３８をシリサイド化させるとき、シリサイド化阻止層の役割を果たす。
【００２０】
図４Ｂはフォトレジスト層パターン４８を形成する段階を示す。具体的に、前記コンタクトホール４２を埋め込みながら、前記第４絶縁層パターン４０上に導電層４６、例えばポリシリコン層を形成する。次に、前記コンタクトホール４２の上部の導電層４６上に蓄積電極用マスクを使用してフォトレジストパターン４８を形成する。
【００２１】
図４Ｃは導電層パターン４６ａと変形された第４絶縁層パターン４０ａを形成する段階を示す。さらに詳細に、前記フォトレジストパターン４８を食刻マスクとして前記導電層４６と前記第４絶縁層パターン４０を順次に異方性食刻して導電層パターン４６ａと変形された第４絶縁層パターン４０ａを形成する。この際、コンタクトホール４２の周辺の金属層３８が露出される。
【００２２】
図５ＤはＨＳＧポリシリコン層５０を形成する段階を示す。まず、前記フォトレジストパターン４８を取り除く。次に、前記フォトレジストパターン４８の取り除かれた半導体基板の全面に通常の方法でＨＳＧポリシリコン層５０を形成する。
【００２３】
図５Ｅは本発明の特性要素であるシリサイド金属層５２を形成する段階を示す。さらに具体的に、前記ＨＳＧポリシリコン層５０が形成された半導体基板を５５０℃乃至７００℃の温度で熱処理することにより、参照符号Ｂの領域、すなわち、変形された第４絶縁層パターン４０ａ間の領域に形成されたＨＳＧポリシリコン層５０とその下部の金属層パターン３８を化学的に反応させてシリサイド金属層５２、例えばタングステンシリサイド層を形成する。この際、導電層パターン４６ａの上部と側面には化学的に反応されないＨＳＧポリシリコン層パターン５０ａが残る。ここで、前記熱処理はＲＴＰ（ｒａｐｉｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ）方法と炉を使用する方法のうちいずれか一つを用いて施す。
【００２４】
図５Ｆは蓄積電極を完成する段階を示す。まず、前記シリサイド金属層５２を水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、そして脱イオン水（Ｄ．Ｉ．ｗａｔｅｒ  ）が混合された化学溶液で取り除く。このようにシリサイド金属層５２を取り除くことにより、導電層パターン４６ａ及びＨＳＧポリシリコン層パターン５０ａよりなる蓄積電極を完成する。この際、相互隣接した蓄積電極とは電気的に隔離され蓄積電極の表面には物理的な損傷のないＨＳＧポリシリコン層パターン５０ａが形成される。
【００２５】
次に、前記結果物の全面に誘電層（図示せず）とプレート電極用導電層（図示せず）を順次に蒸着して本発明によるキャパシターを完成する。
【００２６】
【発明の効果】
前述した本発明の実施例によれば、変形された第４絶縁層パターンの間に形成されたＨＳＧポリシリコン層及びその下部の金属層パターンを化学的に相互反応させてシリサイド金属層を形成した後、相互隣接した蓄積電極を隔離させるために前記シリサイド金属層を湿式食刻工程で取り除く。したがって、導電層パターンの上部と側面に形成されたＨＳＧポリシリコン層パターンが食刻されたり損傷されることを防止しうる。結果的に、導電層パターンとＨＳＧポリシリコン層パターンより構成される蓄積電極の表面積を極大化させてキャパシターの静電容量を増やすことができ、漏れ電流も極小化することができる。
【００２７】
本発明は前記の実施例に限定されず、多くの変形が本発明の技術的な思想内で当分野での通常の知識を持つ者により可能なのは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）乃至（Ｃ）は従来の技術によるキャパシターの製造方法を説明するための断面図である。
【図２】（Ｄ）及び（Ｅ）は従来の技術によるキャパシターの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明によるキャパシターの蓄積電極の構造を示した断面図である。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明によるキャパシターの構造方法を説明するための断面図である。
【図５】（Ｄ）乃至（Ｆ）は本発明によるキャパシターの構造方法を説明するための断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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