KR101024252B1 - Method for fabrication of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 절연막의 막 불균일성으로 인한 SAC 식각 공정의 안정된 제어를 미확보 문제를 극복하고, 오믹 콘택을 위해 형성하는 기판의 이온주입 영역의 후속 열공정에 의한 측면 확산을 방지할 수 있는 반도체소자 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 기판 상에 복수의 전도막패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 전도막 패턴이 형성된 프로파일을 따라 산화막 상에 질화막이 적층된 식각정지막을 형성하는 단계; 상기 식각정지막 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 식각정지막을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 식각정지막을 식각하여 상기 기판을 노출시키되, 상기 질화막은 버티컬하게 식각하고 상기 산화막은 상기 콘택홀 하부의 측면에서 일부 잔류하도록 등방성 식각하는 단계; 노출된 상기 기판에 이온주입을 실시하여 오믹 콘택을 위한 이온주입 영역을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀 하부의 측면에서 잔류하는 상기 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 반도체소자 제조 방법을 제공한다.The present invention overcomes the problem of insuring stable control of the SAC etching process due to the film non-uniformity of the insulating film, and prevents side diffusion by the subsequent thermal process of the ion implantation region of the substrate formed for ohmic contact. To provide a, for the present invention, forming a plurality of conductive film patterns on the substrate; Forming an etch stop layer in which a nitride layer is stacked on an oxide layer along a profile in which the plurality of conductive layer patterns are formed; Forming an insulating film on the etch stop film; Selectively etching the insulating layer to form a contact hole exposing the etch stop layer; Etching the etch stop layer to expose the substrate, wherein the nitride layer is vertically etched and the oxide layer is isotropically etched so that a portion of the oxide layer remains on the lower side of the contact hole; Performing ion implantation on the exposed substrate to form an ion implantation region for an ohmic contact; And removing the oxide film remaining on the side surface of the lower portion of the contact hole.
콘택 패드, 콘택 플러그, SAC(Self Align Contact), 아이솔레이션(Isolation), 식각정지막, 이온주입 영역, 측면 확산.Contact Pads, Contact Plugs, Self Align Contact (SAC), Isolation, Etch Stopping Film, Ion Implantation Area, Side Diffusion.
Description
도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 반도체소자의 콘택홀 형성 공정을 도시한 단면도.1A to 1D are cross-sectional views showing a contact hole forming process of a semiconductor device according to the prior art.
도 2는 플러그용 전도막 증착시 불순물 이온주입 영역의 측면 확산을 도시한 단면 SEM 사진.FIG. 2 is a cross-sectional SEM photograph showing lateral diffusion of an impurity ion implantation region during deposition of a plug conductive film. FIG.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체소자의 콘택 플러그 형성 공정을 도시한 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a process of forming a contact plug of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 식각정지막 제거시 발생되는 2층 턱 현상을 도시한 단면 SEM 사진.Figure 4a is a cross-sectional SEM photograph showing the two-layer jaw phenomenon generated when removing the etch stop film.
도 4b는 전세정 공정에 의해 산화막의 2층 턱이 제거된 단면 SEM 사진.4B is a cross-sectional SEM photograph of the two-layer jaw of the oxide film removed by a pre-clean process.
도 5a 내지 도 5c는 EOP 검출 방식을 SAC 식각 공정에 적용한 경우의 단면 SEM 사진과 EOP 신호의 변화를 도시한 그래프를 각각 도시한 도면.
5A to 5C are cross-sectional SEM photographs when the EOP detection method is applied to the SAC etching process and a graph showing changes in the EOP signal, respectively.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
300 : 기판 301 : 필드절연막300: substrate 301: field insulating film
302 : 액티브 영역 303 : 게이트 절연막302
304 : 게이트 전도막 305 : 게이트 하드마스크 304: gate conductive film 305: gate hard mask
306 : 산화막 307 : 질화막306: oxide film 307: nitride film
308 : 절연막 310 : 콘택홀308
311 : 이온주입 영역311 ion implantation region
306a : 질화막에 비해 약간의 턱을 가지고 잔류하도록 식각된 산화막
306a: An oxide film etched to remain with a slight chin compared to the nitride film
본 발명은 반도체소자 제조 방법에 관한 것으로 특히, 반도체소자의 콘택홀(Contact hole) 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 반도체소자의 제조 기술이 발전함에 따라 반도체소자의 제조 공정 중 특히 셀 제조 공정에서, 오버랩(Overlap) 마진의 부족이 심화하여 자기정렬콘택(Self Align Contact; 이하 SAC이라 함) 식각 공정을 이용한 콘택홀의 제조 공정이 0.2㎛ 이하의 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 소자의 제조 공정 단계 중에 사용되고 있디. 예컨대, 게이트전극 패턴 상부에 식각정지막으로 산화막과 질화막으로 구성되는 이종의 절연막 구조를 이용하는 기술이 사용되고 있다. With the recent development of semiconductor device manufacturing technology, in the manufacturing process of semiconductor devices, especially in the cell manufacturing process, there is a shortage of overlap margin, which leads to a contact using a self alignment contact (SAC) etching process. The hole manufacturing process is used during the manufacturing process step of the DRAM (Dynamic Random Access Memory) element of 0.2 mu m or less. For example, a technique using a heterogeneous insulating film structure composed of an oxide film and a nitride film as an etch stop film on the gate electrode pattern is used.
도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 반도체소자의 콘택홀 형성 공정을 도시한 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a process for forming a contact hole in a semiconductor device according to the prior art.
도 1a는 셀영역 및 주변회로영역에 복수의 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4)이 형성된 상태를 나타내는 바, 도 1a의 제조 공정을 간략히 살펴 본다. FIG. 1A illustrates a state in which a plurality of gate electrode patterns G1 to G4 are formed in a cell region and a peripheral circuit region. The manufacturing process of FIG. 1A will be briefly described.
셀영역과 주변회로영역을 내포하며 반도체소자를 이루기 위한 여러 요소가 형성된 기판(100) 상에 LOCOS(LOCal Oxidation Of Silicon) 또는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 통해 필드산화막(101)을 형성하여 필드영역과 액티브 영역(102)을 구분한다.
액티브 영역에는 이웃하는 다수의 전도막패턴 예컨대, 게이트전극 패턴을 형성하는 바, 산화막 계열의 게이트 절연막(103)을 증착하고, 그 상부에 텅스텐 등의 금속막, 텅스텐 질화막 같은 금속 질화막, 텅스텐 실리사이드 등의 금속 실리사이드, 폴리실리콘 등을 단독 또는 조합하여 게이트 전도막(104)을 증착한 다음, 질화막 계열의 하드마스크용 절연막을 증착한다. A plurality of adjacent conductive film patterns, for example, gate electrode patterns, are formed in the active region, and an oxide-based
이어서, 게이트전극 패턴 형성용 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성한 다음, 게이트전극 패턴을 식각마스크로 하드마스크용 절연막과 게이트전극 물질 및 게이트산화막을 선택적으로 식각함으로써, 게이트 절연막(103)/게이트 전도막(104)/게이트 하드마스크(105)의 스택(Stack) 구조를 이루는 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4)을 형성한다.Subsequently, a photoresist pattern (not shown) for forming a gate electrode pattern is formed, and then the gate electrode pattern is selectively etched using the hard mask insulating film, the gate electrode material, and the gate oxide film as an etching mask, thereby forming the
이어서, 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4)이 형성된 전체 프로파일을 따라 산화막(106)과 질화막(107)의 이중 구조로 식각정지막을 형성한다. 통상 식각정지막으로 질화막(107)을 사용하였으나, 질화막(107)은 유전율이 높고, 특히 기판(100)과 직접 접촉될 경우 기판(100)과의 사이에서 스트레스를 유발하여 전기적 특성을 열화시키므로 기판(100)과 질화막(107) 사이에 일종의 버퍼층으로 산화막(106)을 사용하고 있다.
Subsequently, an etch stop film is formed in a double structure of the
여기서, 식각정지막으로 질화막(107)을 사용하고 있으며, 이는 주지된 바와 같이, 후속 플러그용 콘택홀 형성을 위한 SAC 식각 공정시 층간절연막으로 사용되는 산화막과의 식각선택비를 얻을 수 있고, 또한 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4)의 식각 손실을 방지하기 위한 것이다.Here, the
계속해서, 게이트전극 패턴 및 기판 상부를 충분히 덮으며 층간절연을 위한 절연막(108)을 형성한다. 절연막(108)으로는 BPSG(Boro Phospho Silicate Glass)막, BSG(Boro Phospho Silicate Glass)막, PSG(Phospho Silicate Glass)막, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, HDP(High Density Plasma)산화막 등을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있으며, 절연막(108)으로는 주로 BPSG막이 사용되고 있다.Subsequently, an
다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이, 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4) 사이의 기판(100) 구체적으로, 기판(100) 내의 액티브 영역(102)과 후속 공정에 의해 상부에 형성될 소자간의 전기적 연결을 위한 콘택 플러그 또는 콘택 패드 형성을 위해 셀콘택 오픈마스크(109)를 형성한 다음, 셀콘택 오픈마스트(109)를 식각마스크로 절연막(108)을 선택적으로 식각하여 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4) 사이의 식각정지막인 질화막(107) 상부에서 SAC 식각을 정지시킴으로써 콘택홀(110)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 1B, the
SAC 식각시에는 CxFy(x,y는 1 ∼ 10)/CaHbFc(a,b,c는 1 ∼ 10)/Ar/O2의 혼합 가스를 이용한 플라즈마를 사용한다.In the SAC etching, a plasma using a mixed gas of CxFy (x, y is 1 to 10) / CaHbFc (a, b, c is 1 to 10) / Ar / O 2 is used.
이어서, Ar/O2를 이용하여 셀콘택 오픈마스크(109)를 제거한 다음, 게이트전 극 패턴(G1 ∼ G4) 사이의 질화막(107)과 산화막(106)을 식각하여 기판(100)의 액티브 영역(102)을 노출시킨다.Subsequently, the cell contact
한편, 후속 콘택 플러그와 기판(100) 구체적으로, 기판(100)의 액티브 영역(102)과의 콘택시 오믹 콘택(Ohmic contact)을 위해 노출된 기판(100)의 전기적 특성을 향상시키기 위해 기판(100)에 P 또는 B 등을 이온주입한다. 도면부호 '111'은 오믹 콘택을 위해 분순물이 주입된 영역을 나타낸다.On the other hand, in order to improve the electrical characteristics of the exposed
도 1c는 오믹 콘택을 위해 콘택홀(110) 저면의 기판(100)에 불순물이 주입된 공정 단면을 도시한다.FIG. 1C illustrates a process cross section in which impurities are injected into the
이어서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 플러그용 전도막 증착 전에 전세정 공정을 실시하여 콘택홀(110) 저면의 산화막(106) 등의 잔류물을 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 1D, a pre-cleaning process is performed prior to the deposition of the plug conductive film to remove residues such as the
한편, 전술한 바와 같이 이루어지는 종래의 콘택홀 형성 공정에서는 다음과 같은 문제점을 유발하게 된다.On the other hand, the conventional contact hole forming process as described above causes the following problems.
첫번째로, 절연막(108)을 SAC 식각하는 공정에서 CxFy/CaHbFc/Ar/O2의 혼합 가스를 사용할 때, 식각정지막을 이루는 질화막(107) 상단부에서 일차적으로 식각 공정을 멈추어야 하는 바, 이를 위해서는 절연막(108)의 균일한 두께가 선행되어야 한다.First, when the mixed gas of CxFy / CaHbFc / Ar / O 2 is used in the process of SAC etching the
전술한 바와 같이, 절연막(108)으로는 BPSG막이 주로 사용되고 있으며, BPSG막의 증착은 웨이퍼의 중심에 비해 가장자리에서 증착속도가 느리다. 이로 인해 평탄화를 위한 CMP 과정 중에 BPSG막의 막 균일성을 확보하는 것이 매우 어려우며, CMP 장비의 특성 역시 웨이퍼의 중심에 비해 가장자리에서 제거율(Removal rate)이 빠른 특성을 갖으므로 SAC 식각 공정 단계에서 질화막(107)의 두께를 일정하게 남기는 안정된 공정 제어가 어렵다.As described above, the BPSG film is mainly used as the
두번째로, 후속 콘택 플러그의 기판(100)과의 오믹 콘택을 위해 기판(100)에 불순물을 이온주입하였는 바, 이렇게 형성된 불순물 영역은 후속의 열공정에서 측면 확산(Lateral diffusion)되어 누설전류를 증가시켜 궁극적으로 DRAM 소자의 리프레시(Refresh) 시간의 감소 등과 같은 소자의 전기적 특성 저하가 불가피하다.Second, impurities are implanted into the
상기한 열공정으로는 급속열처리(Rapid Thermal Annealing; 이하 RTA라 함)와 로 열처리(Furnace anneal) 등과 같은 공정이다. RTA를 사용하는 경우는 플러그용 전도막을 ESL(Elevated Silicon Layer) 또는 SEG(Selecive Epitaxial Growth) 등의 방식을 통해 성장시키는 방식이 해당하며, 로 열처리를 사용하는 경우는 플러그 전도막을 일반적인 증착 방식을 사용하는 방식이 해당한다.The thermal process is a process such as Rapid Thermal Annealing (hereinafter referred to as RTA) and Furnace Annealing. In case of using RTA, a method of growing a plug conductive film through an ESL (Elevated Silicon Layer) or SEG (Selective Epitaxial Growth) method is applicable.In the case of furnace heat treatment, the plug conductive film uses a general deposition method. This is how you do it.
도 2는 플러그용 전도막 증착시 불순물 이온주입 영역의 측면 확산을 도시한 단면 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이다.FIG. 2 is a cross-sectional SEM (Scanning Electron Microscopy) photograph showing lateral diffusion of an impurity ion implantation region during deposition of a plug conductive film.
도 2를 참조하면, 두 게이트전극 패턴(G21, G22) 사이에 플러그(P)가 형성되어 있으며, 플러그 형성 과정에서 수반되는 열공정에 의해 불순물 이온주입 영역이 도시된 'X'와 같이 측면 확산되어 있음을 확인할 수 있는데, 이로 인해 반도체소자의 숏채널(Short channel) 마진의 감소 등과 같은 소자 특성의 열화를 초래한다.
Referring to FIG. 2, the plug P is formed between the two gate electrode patterns G21 and G22, and the side diffusion is shown as 'X' in which the impurity ion implantation region is shown by the thermal process accompanying the plug formation process. It can be confirmed that this leads to deterioration of device characteristics such as reduction of short channel margin of the semiconductor device.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 절연막의 막 불균일성으로 인한 SAC 식각 공정의 안정된 제어를 미확보 문제를 극복하고, 오믹 콘택을 위해 형성하는 기판의 이온주입 영역의 후속 열공정에 의한 측면 확산을 방지할 수 있는 반도체소자 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and overcomes the inability to secure stable control of the SAC etching process due to the film non-uniformity of the insulating film, and subsequently heats the ion implantation region of the substrate formed for the ohmic contact. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can prevent side diffusion by a process.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판 상에 복수의 전도막패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 전도막 패턴이 형성된 프로파일을 따라 산화막 상에 질화막이 적층된 식각정지막을 형성하는 단계; 상기 식각정지막 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 식각정지막을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 식각정지막을 식각하여 상기 기판을 노출시키되, 상기 질화막은 버티컬하게 식각하고 상기 산화막은 상기 콘택홀 하부의 측면에서 일부 잔류하도록 등방성 식각하는 단계; 노출된 상기 기판에 이온주입을 실시하여 오믹 콘택을 위한 이온주입 영역을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀 하부의 측면에서 잔류하는 상기 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 반도체소자 제조 방법을 제공한다.The present invention to achieve the above object, forming a plurality of conductive film patterns on the substrate; Forming an etch stop layer in which a nitride layer is stacked on an oxide layer along a profile in which the plurality of conductive layer patterns are formed; Forming an insulating film on the etch stop film; Selectively etching the insulating layer to form a contact hole exposing the etch stop layer; Etching the etch stop layer to expose the substrate, wherein the nitride layer is vertically etched and the oxide layer is isotropically etched so that a portion of the oxide layer remains on the lower side of the contact hole; Performing ion implantation on the exposed substrate to form an ion implantation region for an ohmic contact; And removing the oxide film remaining on the side surface of the lower portion of the contact hole.
본 발명은 일차적인 식각 정지 전까지 실시하는 SAC 식각 공정시 종래와 같은 시간 제어 방식을 적용하지 않고 종말점 검출 방식을 적용함으로써, 절연막의 막 불균일성으로 인한 SAC 식각 공정의 안정된 제어를 미확보 문제를 극복한다.The present invention overcomes the problem of unstable control of the SAC etching process due to the film non-uniformity of the insulating film by applying the endpoint detection method without applying the conventional time control method in the SAC etching process performed before the primary etching stop.
아울러, 콘택 부위를 노출시키는 공정에서 질화막은 종래와 같이 버티컬(Vertical)하게 제거하고, 하부의 산화막은 질화막 보다 콘택홀 안쪽까지 더 남도록(예컨대, 턱을 갖도록) 등방성(Isotropic) 식각한 후, 오믹 콘택을 위한 이온주입 공정 실시함으로써, 이온주입 영역을 콘택홀 저면의 중앙 부근으로만 한정한다. 따라서, 후속 열공정이 가해져 이온주입 영역이 확산되더라도 콘택홀 영역을 벗어나지 않도록 한다. 따라서, 오믹 콘택을 위한 이온주입 영역의 측면 확산이 게이트전극 패턴 등의 하부까지 확장되어 누설전류를 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.
In addition, the nitride film is vertically removed in the process of exposing the contact portion, and an isotropic etching is performed such that the lower oxide film is left to the inside of the contact hole more than the nitride film (eg, having a jaw), and then ohmic. By performing the ion implantation process for the contact, the ion implantation region is limited only to the vicinity of the center of the bottom of the contact hole. Therefore, a subsequent thermal process is applied so that the ion implantation region does not leave the contact hole region even when the ion implantation region is diffused. Accordingly, the side diffusion of the ion implantation region for the ohmic contact may be extended to the lower portion of the gate electrode pattern or the like, thereby increasing the leakage current.
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 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary 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. do.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체소자의 콘택 플러그 형성 공정을 도시한 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a process of forming a contact plug of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명의 실시예에서는 반도체소자의 콘택홀 패턴 형성 및 플러그 형성 공정을 그 일예로 하여 설명하는 바, 본 발명의 적용 대상이 되는 콘택홀 패턴은 금속배선 콘택과 비트라인 또는 캐패시터의 스토리지 노드 콘택을 위한 소스/드레인 접합 등의 기판 내의 불순물 접합층과의 콘택 및 콘택 패드 형성을 위한 공정 등에 적용이 가능하다.In the embodiment of the present invention described below, the process of forming the contact hole pattern and the plug of the semiconductor device will be described as an example, and the contact hole pattern to which the present invention is applied is a metal node and a storage node of a bit line or a capacitor. The present invention can be applied to a process for forming a contact pad and contact with an impurity bonding layer in a substrate such as a source / drain junction for contact.
도 3a는 셀영역 및 주변회로영역에 복수의 게이트전극 패턴(G31 ∼ G34)이 형성된 상태를 나타내는 바, 도 3a의 제조 공정을 간략히 살펴 본다. FIG. 3A illustrates a state in which a plurality of gate electrode patterns G31 to G34 are formed in the cell region and the peripheral circuit region. The manufacturing process of FIG. 3A will be briefly described.
셀영역과 주변회로영역을 내포하며 반도체소자를 이루기 위한 여러 요소가 형성된 기판(300) 상에 LOCOS 또는 STI 공정을 통해 필드산화막(301)을 형성하여 필드영역과 액티브 영역(302)을 정의한다.A
액티브 영역(302)에는 이웃하는 다수의 전도막패턴 예컨대, 게이트전극 패턴을 형성하는 바, 산화막 계열의 게이트 절연막(303)을 증착하고, 그 상부에 텅스텐 등의 금속막, 텅스텐 질화막 같은 금속 질화막, 텅스텐 실리사이드 등의 금속 실리사이드, 폴리실리콘 등을 단독 또는 조합하여 게이트 전도막(304)을 증착한 다음, 질화막 계열의 하드마스크용 절연막을 증착한다. In the
이어서, 게이트전극 패턴 형성용 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성한 다음, 게이트전극 패턴을 식각마스크로 하드마스크용 절연막과 게이트전극 물질 및 게이트산화막을 선택적으로 식각함으로써, 게이트 절연막(303)/게이트 전도막(304)/게이트 하드마스크(305)의 스택 구조를 이루는 게이트전극 패턴(G31 ∼ G34)을 형성한다.Subsequently, a photoresist pattern (not shown) for forming a gate electrode pattern is formed, and then the gate electrode pattern is selectively etched using the hard mask insulating film, the gate electrode material, and the gate oxide film as an etching mask, thereby forming the
게이트 하드마스크(43)는 후속 콘택 형성을 위한 식각 공정 중 층간절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 과정에서 게이트 전도막(42)이 어택받는 것을 방지하기 위한 것으로서, 층간절연막과 식각 속도가 현저하게 차이나는 물질을 사용한다. 예컨대, 층간절연막으로 산화막 계열을 사용할 경우에는 실리콘 질화막(SiN) 또는 실리콘 산화질화막(SiON) 등의 질화막 계열의 물질을 사용하고, 층간절연막으로 폴리머계 저유전율막을 사용할 경우에는 산화막 계열의 물질을 사용한다.The gate hard mask 43 is to prevent the gate conductive layer 42 from being attacked in the process of forming the contact hole by etching the interlayer insulating layer during the etching process for subsequent contact formation, and the interlayer insulating layer and the etching speed are remarkably increased. Different materials are used. For example, when an oxide-based layer is used as an interlayer insulating film, a nitride-based material such as silicon nitride film (SiN) or a silicon oxynitride film (SiON) is used, and an oxide-based material is used when a polymer-based low dielectric film is used as the interlayer insulating film. do.
게이트전극 패턴(G31 ∼ G34) 사이의 기판(30)에 소스/드레인 접합 등의 불 순물 확산영역(도시하지 않음)을 형성한다.An impurity diffusion region (not shown) such as a source / drain junction is formed in the substrate 30 between the gate electrode patterns G31 to G34.
이온주입을 통해 게이트전극 패턴(G31 ∼ G34) 사이에 소스/드레인 접합 영역을 형성하는 경우, 통상 게이트전극 패턴(G31 ∼ G34)에 얼라인되도록 이온주입을 통해 기판(30)에 불순물을 주입시킨 다음, 게이트전극 패턴(G31 ∼ G34) 측벽에 스페이서를 형성하고 다시 이온주입을 실시하여 LDD 구조가 되도록 하는 바, 여기서는 LDD 구조와 불순물 확산영역 및 스페이서 형성 공정을 생략하였다.When source / drain junction regions are formed between the gate electrode patterns G31 to G34 through ion implantation, impurities are implanted into the substrate 30 through ion implantation so as to be aligned with the gate electrode patterns G31 to G34. Next, spacers are formed on the sidewalls of the gate electrode patterns G31 to G34 and ion implantation is performed again to form an LDD structure. Here, the LDD structure, the impurity diffusion region, and the spacer forming process are omitted.
이어서, 게이트전극 패턴(G31 ∼ G34)이 형성된 전체 프로파일을 따라 산화막(306)과 질화막(307)의 이중 구조로 식각정지막을 형성한다. 통상 식각정지막으로 질화막(307)을 사용하였으나, 질화막(307)은 유전율이 높고, 특히 기판(300)과 직접 접촉될 경우 기판(300)과의 사이에서 스트레스를 유발하여 전기적 특성을 열화시키므로 기판(300)과 질화막(307) 사이에 일종의 버퍼층으로 산화막(306)을 사용하고 있다.Subsequently, an etch stop film is formed in a double structure of the
여기서, 식각정지막으로 질화막(307)을 사용하고 있으며, 이는 주지된 바와 같이, 후속 플러그용 콘택홀 형성을 위한 SAC 식각 공정시 층간절연막으로 사용되는 산화막과의 식각선택비를 얻을 수 있고, 또한 게이트전극 패턴(G31 ∼ G34)의 식각 손실을 방지하기 위한 것이다.Here, the
계속해서, 게이트전극 패턴 및 기판 상부를 충분히 덮으며 층간절연을 위한 절연막(308)을 형성한다. 절연막(308)으로는 BPSG막, BSG막, PSG막, TEOS막, HDP 산화막 등을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있으며, 절연막(308)으로는 주로 BPSG막이 사용되고 있다.
Subsequently, an insulating
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 절연막(308) 상에 포토레지스트를 스핀 코팅 등의 방법을 통해 적절한 두께로 도포한 다음, KrF, ArF 또는 F2 등의 노광원과 콘택홀의 폭을 정의하기 위한 소정의 레티클(도시하지 않음)을 이용하여 포토레지스트의 소정 부분을 선택적으로 노광하고, 현상 공정을 통해 노광 공정에 의해 노광되거나 혹은 노광되지 않은 부분을 잔류시킨 다음, 후세정 공정 등을 통해 식각 잔유물 등을 제거함으로써 LPC 형성을 위한 셀콘택 오픈마스크인 포토레지스트 패턴(309)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 3B, a photoresist is applied on the insulating
여기서, 셀콘택 오픈마스크는 홀타입(Hole type), 바타입(Bar type) 또는 티타입(T Type) 등의 형태를 사용할 수 있다.Here, the cell contact open mask may use a hole type, a bar type, a tee type, or the like.
패턴 형성을 위한 노광시 하부 즉, 절연막(308)의 광반사도가 높임으로써 난반사가 이루어져 원하지 않는 패턴이 형성되는 것을 방지하며, 절연막(308)과 포토레지스트의 접착력을 향상시킬 목적으로 포토레지스트 패턴(309)과 절연막(308) 사이에 반사방지막(도시하지 않음)을 형성하는 바, 반사방지막은 포토레지스트와 그 식각 특성이 유사한 유기 계열의 물질을 주로 사용하며, 공정에 따라서는 이를 생략할 수도 있다.When the exposure to form the pattern, that is, the lower the light reflectivity of the insulating
또한, 절연막(308)과 포토레지스트 사이 또는 절연막(308)과 반사방지막 사이에 하드마스크를 형성할 수도 있다. 이 때 사용되는 하드마스크 재료로는 질화막 계열의 절연성 물질이나 텅스텐 또는 폴리실리콘 등의 전도성 물질을 이용할 수 있다.
In addition, a hard mask may be formed between the insulating
포토레지스트 패턴(46)을 식각마스크로 피식각층인 층간절연막(45)을 식각하여 이웃하는 게이트전극 패턴(G41 ∼ G44) 사이의 식각정지막(44)을 노출시키는 SAC 식각 공정을 실시하여 콘택홀(47)을 형성한다.An SAC etching process is performed to etch the interlayer insulating layer 45 as an etched layer using the photoresist pattern 46 as an etch mask to expose the etch stop layer 44 between the adjacent gate electrode patterns G41 to G44. Form 47.
이 때, 층간절연막(45)의 식각은 통상의 SAC 식각 공정의 레시피를 적용하는 바, 불소계플라즈마 예컨대, C2F4, C2F6, C3F 8, C4F6, C5F8 또는 C5F10 등의 CxFy(x,y는 1 ∼ 10)를 주식각가스로 하며, 여기에 SAC 공정시 폴리머를 발생시키기 위한 가스 즉, CH2F2, C3HF5 또는 CHF3 등의 CaHbFc(a,b,c는 1 ∼ 10) 가스와 O2 가스를 첨가하며, 이 때 캐리어 가스로 He, Ne, Ar 또는 Xe 등의 비활성 가스를 사용한다.At this time, the etching of the interlayer insulating film 45 is applied to the recipe of the conventional SAC etching process, fluorine-based plasma, for example, C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 6 , C 5 F CxFy (x, y is 1 to 10), such as 8 or C 5 F 10 , is used as a stock angle gas, and a gas for generating a polymer in the SAC process, that is, CH 2 F 2 , C 3 HF 5 or CHF 3 CaHbFc (a, b, c is 1 to 10) gas and O 2 gas are added, and an inert gas such as He, Ne, Ar, or Xe is used as a carrier gas.
한편, 본 발명에서는 종래의 SAC 식각 공정시 사용하는 시간 제어 방식을 적용하지 않고, EOP 검출 방식을 적용함으로써, 절연막의 막 불균일성으로 인한 SAC 식각 공정의 안정된 제어를 미확보 문제를 극복할 수 있다.On the other hand, in the present invention, by applying the EOP detection method without applying the time control method used in the conventional SAC etching process, it is possible to overcome the problem of the stable control of the SAC etching process due to the film non-uniformity of the insulating film.
도 5a 내지 도 5c는 EOP 검출 방식을 SAC 식각 공정에 적용한 경우의 단면 SEM 사진과 EOP 신호의 변화를 도시한 그래프를 각각 도시하고 있다. 여기서, EOP 검출을 위해 사용한 파장은 382.7nm이다.5A to 5C show cross-sectional SEM photographs and graphs showing changes in the EOP signal when the EOP detection method is applied to the SAC etching process. Here, the wavelength used for EOP detection is 382.7 nm.
도 5a는 SAC 식각 공정시 게이트 하드마스크(305)의 아래 부분까지 1차 식각 공정을 실시한 후의 공정 단면을 나타내는 바, 도 5c에 도시된 'A'와 같이 식각정지막으로 사용되는 질화막(307)의 어깨(Shoulder)가 노출될 때 EOP 신호의 피크치가 검출되었음을 알 수 있다.FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a process cross section after performing a first etching process to a lower portion of the gate
따라서, EOP 시스템을 통해 절연막(208)의 막 균일성이 일부분에서 불량하더 라도 균일한 식각 프로파일을 얻을 수 있다.Therefore, even through the EOP system, even if the film uniformity of the insulating film 208 is poor in part, a uniform etching profile can be obtained.
또한, 도 5b는 SAC 식각 공정시 콘택홀(310)을 형성하고, 콘택홀(310) 저면의 질화막(307)을 노출시키는 2차 식각 공정을 실시한 후의 공정 단면을 나타내는 바, 도 5c에 도시된 'B'와 같이 콘택홀(310) 저면의 질화막(307)이 노출될 때 EOP 신호의 피크치가 검출되었음을 알 수 있다.In addition, FIG. 5B is a cross-sectional view of the process after forming the
따라서, SAC 식각 공정시 질화막(307)에서 식각 정지가 가능함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the etching stop is possible in the
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 비활성 가스인 He, N2, Ar 또는 Xe과 O2가 함유된 혼합가스를 이용하여 포토레지스트 패턴(309)를 제거한다. 한편, 포토레지스트 패턴(309)이 잔류할 경우 후속 식각정지막 제거 공정에서 패턴 불량을 초래할 수 있으므로 제거해야 한다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, the
게이트전극 패턴(G31 ∼ G34) 사이의 질화막(307)과 산화막(306)을 식각하여 기판(300)의 액티브 영역(302)을 노출시킨다. 이 때, 식각정지막을 이루는 상부에 위치하는 질화막(307)은 통상적인 방법대로 버티컬하게 식각되도록 하는 반면, 하부에 위치하는 산화막(306)은 도면부호 '306a'와 같이 질화막(307)에 비해 약간의 턱을 가지고 잔류하도록 등방성 식각하여 즉, 콘택홀(310)의 폭이 좁아지도록 하는 형상을 갖도록 식각 공정을 실시한다.The
질화막(307)을 식각할 때는 통상적인 레시피를 이용하는 바, 가스로는 CF4/CHF3/O2를 사용하고, 이 때 챔버의 압력은 10mTorr ∼ 100mTorr, 온도는 0℃ ∼ 60℃로 유지하고, 각 가스의 유량은 10SCCM ∼ 100SCCM으로 사용한다.When the
산화막(306)을 식각할 때, CF4/CHF3/Ar의 혼합가스를 이용하며, 챔버 내의 압력을 100mTorr ∼ 500mTorr, 챔버 내 온도를 0℃ ∼ 60℃로 유지하며, 파워는 질화막 식각시에 비해 10% ∼ 50% 낮은 파워 수준에서 실시한다. 이 때 가스는 각각 10SCCM ∼ 100SCCM을 사용한다.When etching the
도 4a는 식각정지막 제거시 발생되는 2층 턱 현상을 도시한 단면 SEM 사진이다.Figure 4a is a cross-sectional SEM photograph showing the two-layer jaw phenomenon that occurs when removing the etch stop film.
도 4a를 참조하면, 산화막 식각시 전술한 공정 조건 하에서 식각정지막을 제거함으로써, 산화막이 도시된 '306a'와 같이 2층 턱 현상을 일으켰음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4A, when the oxide film is etched, the etch stop layer is removed under the above-described process conditions, thereby confirming that the oxide film has a two-layer jaw phenomenon as shown in “306a”.
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이어서, 후속 콘택 플러그와 기판(300) 구체적으로, 기판(300)의 액티브 영역(302)과의 콘택시 오믹 콘택을 위해 노출된 기판(300)의 전기적 특성을 향상시키기 위해 기판(300)에 P 또는 B 등을 이온주입한다. 도면부호 '311'은 오믹 콘택을 위해 분순물이 주입된 영역을 나타낸다.Subsequently, the
한편, 산화막(306)이 2층 턱 구조를 가짐으로 인해 산화막(306)이 잔류하는 부분에서는 이온주입 영역(311)이 형성되지 않고 콘택홀(310) 중앙 부근에서만 이 온주입 영역(311)이 형성됨을 알 수 있다.On the other hand, since the
이 때, 이온주입 또한 통상적인 조건으로 실시한다. 예컨대, 1E21 ∼ 1E14 농도의 PH31 불순물을 10eV ∼ 40eV의 이온주입 에너지를 이용하여 이온주입한다.At this time, ion implantation is also performed under normal conditions. For example, PH31 impurities having a concentration of 1E21 to 1E14 are implanted using ion implantation energy of 10 eV to 40 eV.
도 3c는 오믹 콘택을 위해 콘택홀(310) 저면의 기판(300)에 불순물이 주입된 공정 단면을 도시한다.FIG. 3C illustrates a process cross section in which impurities are injected into the
이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 플러그용 전도막 증착 전에 전세정 공정을 실시하여 콘택홀(310) 저면에서 2층 턱 구조를 갖는 산화막(306)을 제거한다. 전세정 공정 시 NF3/He/O2의 혼합 가스를 이용하는 것이 바람직하다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, a pre-cleaning process is performed before the deposition of the plug conductive film to remove the
도 4b는 전세정 공정에 의해 산화막의 2층 턱이 제거된 단면 SEM 사진이다. 4B is a cross-sectional SEM photograph of the two-layer jaw of the oxide film removed by a preclean process.
도 4b를 참조하면, 도시된 '306'과 같이 전세정 공정에 의해 산화막(306)의 2층 턱 현상이 제거되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4B, it can be confirmed that the two-layer jaw phenomenon of the
이어서, 도면에 도시되지는 않았지만, 콘택홀(310)이 형성된 기판(300) 전면에 플러그 형성용 전도막을 증착하여 콘택홀(310)을 충분히 매립시킨다.Subsequently, although not shown in the drawings, the conductive film for plug formation is deposited on the entire surface of the
여기서, 플러그 형성용 전도막 물질로 가장 많이 사용되는 물질은 폴리실리콘이며, Ti, TiN 등의 배리어메탈층과 적층하여 형성하기도 하며, 폴리실리콘 대신 텅스텐 등의 금속을 사용할 수도 있다.Here, the most commonly used material for forming a conductive film for plug formation is polysilicon, and may be formed by laminating with barrier metal layers such as Ti and TiN, and metal such as tungsten may be used instead of polysilicon.
이어서, 게이트 하드마스크(305)가 노출되는 타겟으로 CMP 공정을 실시하여 콘택홀(310)을 통해 기판(300) 예컨대, 기판(300)의 불순물 확산영역과 전기적으로 도통되고 게이트 하드마스크(305)와 상부가 평탄화되며 아이솔레이션이 이루어진 플러그를 형성한다.Subsequently, a CMP process is performed on the target to which the gate
콘택 플러그의 기판(300)과의 오믹 콘택을 위해 기판(300)에 불순물을 이온주입하여 형성된 이온주입 영역(311)은 전도막을 형성하는 공정 예컨대, 플러그용 전도막을 ESL 또는 SEG 등의 방식을 통해 성장시키는 RTA나, 플러그 전도막을 일반적인 증착 방식을 사용하는 방식인 로 열처리를 사용하는 경우에 확산을 할 수 밖에 없다.The
한편, 전술한 본 발명의 일실시예에서는 콘택홀(311)의 중앙 부근에만 이온주입 영역(311)이 형성되도록 함으로써, 열공정시 이온주입 영역(311)이 측면으로 확산되는 범위를 최소화시킬 수 있게 된다.
Meanwhile, in the above-described embodiment of the present invention, the
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 일차적인 식각 정지 전까지 실시하는 SAC 식각 공정시 종래와 같은 시간 제어 방식을 적용하지 않고 종말점 검출 방식을 적용함으로써, 절연막의 막 불균일성으로 인한 SAC 식각 공정의 안정된 제어를 미확보 문제를 극복할 수 있으며, 콘택 부위를 노출시키는 공정에서 질화막은 종래와 같이 버티컬하게 제거하고, 하부의 산화막은 질화막 보다 콘택홀 안쪽까지 더 남도록(예컨대, 턱을 갖도록) 식각한 후, 오믹 콘택을 위한 이온주입 공정 실시함으로써, 이온주입 영역을 콘택홀 저면의 중앙 부근으로만 한정한다. 따라서, 후속 열공정이 가해져 이온주입 영역이 확산되더라도 콘택홀 영역을 벗어나지 않도록 한다. 따라서, 오믹 콘택을 위한 이온주입 영역의 측면 확산이 게이트전극 패턴 등의 하부까지 확장되어 누설전류를 증가시키는 문제를 해결할 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.
According to the present invention made as described above, the SAC etching process performed before the primary etching stop is applied to the end point detection method without applying the time control method as in the prior art, thereby achieving stable control of the SAC etching process due to the film non-uniformity of the insulating film. In the process of exposing the contact area, the nitride film is vertically removed as in the process of exposing the contact portion, and the oxide of the lower portion is etched to remain inside the contact hole more than the nitride film (for example, to have a jaw), and then the ohmic contact By performing the ion implantation process for the above, the ion implantation region is limited only to the vicinity of the center of the bottom of the contact hole. Therefore, a subsequent thermal process is applied so that the ion implantation region does not leave the contact hole region even when the ion implantation region is diffused. Accordingly, the embodiment has been found that the side diffusion of the ion implantation region for the ohmic contact may be extended to the lower portion of the gate electrode pattern and the like to increase the leakage current.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 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. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
예컨대, 전술한 본 발명의 실시예에서는 T 타입의 SAC 공정만을 그 예로 하였으나, 이외에도 라인(Line) 타입이나, 홀(Hole) 타입의 SAC 공정에도 적용이 가능하며, 게이트전극 패턴 사이 뿐만아니라 비트라인 사이를 오픈시키는 공정(즉, 스토리지노드 콘택홀 형성 공정) 또는 비아 콘택 형성 공정 등 다양한 반도체 제조 공정에 적용이 가능하다.
For example, in the above-described embodiment of the present invention, only the T type SAC process is used as an example. In addition, the SAC process may be applied to a line type or hole type SAC process, and not only between the gate electrode patterns but also the bit line. The semiconductor device may be applied to various semiconductor manufacturing processes such as opening a gap (ie, a storage node contact hole forming step) or a via contact forming step.
상술한 바와 같은 본 발명은, 자기정렬콘택을 위한 절연막 식각 공정시 종말점 검출 시스템을 사용하여 안정된 두께의 질화막 상단부에서 자기정렬콘택 식각의 멈출을 할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of stopping the self-aligned contact etching at the upper end of the nitride film having a stable thickness by using an endpoint detection system during the insulating film etching process for the self-aligned contact.
또한, 본 발명은, 질화막 및 산화막을 식각하여 하지의 기판과 통전하는 공정에서 콘택 개구부 바닥내 모서리에 산화막이 일부 남도록 하고 식각단면을 구현한 다음에 이온주입을 실시하여 이온주입 영역을 콘택 중앙부로 한정함으로써, 후속 열공정에 의해 이온주입 영역이 측면 확산되는 것을 최소화하여 측면 확산으로 인한 반도체소자의 전기적 특성 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, the nitride film and the oxide film are etched to conduct electricity to the underlying substrate so that a portion of the oxide film remains at the bottom edge of the contact opening, and an etching section is formed, followed by ion implantation to carry out ion implantation to the contact center. By limiting, side ion diffusion of the ion implantation region is minimized by subsequent thermal processes, thereby preventing deterioration of electrical characteristics of the semiconductor device due to side diffusion.
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KR100347244B1 (en) * | 1994-04-15 | 2002-12-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for manufacturing semiconductor device |
KR19980051514A (en) * | 1996-12-23 | 1998-09-15 | 김영환 | Method of manufacturing transistor of semiconductor device |
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