KR0144419B1 - 반도체 소자의 콘택 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 콘택 제조방법에 관한 것으로서, 소정의 절연막상에 하측배선인 제1도전층 패턴을 형성하고, 상시 제1도전층 패턴에서 콘택으로 예정되어 있는 부분과 이외의 부분에 식각선택비차가 예를들어 50:1이상인 절연물질로된 제1 및 제2절연막을 각각 도포하고, 상기 제1절연막을 제거하여 제1도전층 패턴의 콘택으로 예정되어 있는 부분을 노출시킨 후, 상기 노출되어 있는 제1도전층 패턴과 접촉되는 제2도전층 패턴을 형성하여 자기정합형 콘택을 제조하였으므로, 제조공정이 간단하여 공정수율이 향상되고, 소자의 신뢰성이 향상된다.

Description

반도체소자의 콘택 제조방법

제1a도 내지 제1g도는 본 발명의 [실시예1]에 따른 반도체소자의 콘택제조 공정도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:하부층 2:제1도전층

3:제1절연막 4:감광막 패턴

5:제2절연막 6:제2도전층

본 발명은 반도체소자의 콘택 제조방법에 관한 것으로서, 특히함께 상하의 배선을 연결하는 콘택을 고온산화막과 테오스층의 식각선택비차를 이용하여 자기정합적으로 형성하여 소자의 신뢰성 및 공정수율을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 콘택제조방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화에 따라 소오스/드레인 확산영역의 접합 깊이가 얕아지며, 상하의 배선을 연결하는 콘택의 주변배선과의 간격과 콘택의 크기가 감소되고, 콘택홀이 지름과 깊이의 비인 애스팩트비(aspect ratio)는 증가한다.

따라서, 다층의 도전선을 구비하는 반도체 소자에서 콘택을 형성하기 위해서는 제조 공정에서의 정확하고 엄격한 정렬이 요구된다. 또한 콘택홀 크기의 감소는 반도체 제조장비의 고정밀성을 요구하게 되며함께 현재의 장비로는 어느 정도 이하 크기의 미세패턴, 예를들어 0.4㎛이하의 패턴 형성이 매우 어렵다.

상기 콘택홀은 간격 유지를 위하여 설계시 다른 마스크와, 콘택 마스크간에 일정한 설계규칙을 따르며, 다음과 같은 요소들을 고려하여야 한다.

첫째, 마스크 정렬시의 오배열 여유(misalignment tolerance),

둘째, 노광공정시의 렌즈 왜곡(lens distortion),

세째, 마스크 제작 및 사진식각 공정시의 임계크기 변화(critical dimention variation).

넷째, 마스크간의 정합(registration),

다섯때, 콘택홀 내의 절연층 두께 만큼 일정거리를 서로 이격되어 있어야하는 등 여러 가지 요인들을 고려하여야 한다.

따라서 상기와 같은 여러 가지 사항들을 고려하면 콘택홀 자체의 크기 및 간격이 넓어져 소자의 고집적화가 어려워진다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 절연 스페이서를 이용하는 자기정렬형 콘택홀이 제안되어 있다.

그러나 종래 콘택은 산화막을 건식식각방법으로 제거하여 형성하는데, 건식식각의 특성상 산화막의 종류에 따른 식각선택비차가 적어 자기정렬형 콘택의 형성이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 식각선택비차가 매우 큰 두가지 절연막을 이용하여 상하의 절연막을 연결하는 자기정렬형 콘택을 형성하여 공정이 간단하고 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 콘택 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체소자의 콘택 제조방법의 특징은, 소정의 절연막상에 제1도전층 패턴 및 그와 중첩되는 절연막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1도전층 패턴과 절연막 패턴의 측벽에 상기 절연막 패턴과는 식각선택비차가 소정크기 이상인 물질로 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 절영막 패턴을 제거하여 제1도전층 패턴을 노출시키는 공정과, 상기 제1도전층 패턴과 접촉되는 제2도전층 패턴을 형성하는 공정을 구비함에 있다.

본 발명의 다른 특징은, 절연기관상에 제1도전층 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1도전층 패턴에서 상측 배선과의 콘택으로 예정되어 있는 부분상에 테오스층 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1도전층 패턴의 나머지 노출되어 있는 부분상에 고온산화막을 형성하는 공정과, 상기 테오스층 패턴을 150-200℃의 인산용액으로 제거하여 상기 제1도전층 패턴의 콘택으로 예정된 부분을 노출시키는 공정과, 상기 노출되어 있는 제1도전층 패턴과 접촉되는 제2도전층 패턴을 형성하는 공정을 구비함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 반도체소자의 콘택 제조방법에 관하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1a도 내지 제1g도는 본 발명의 [실시예1]에 따른 반도체소자의 콘택제조 공정도이다.

먼저, 소정의 반도체기판(도시되지 않음) 상에 소정재질, 예를들어 산화막들의 절연물질로된 하부층(1)을 형성하고, 상기 절연막(1)상에 소정재질의 제1도전층(2)과 제1절연막(3)을 순차적으로 형성한다. 이때 상기 제1도전층(2)은 알루미늄 기준의 합금이나 텅스텐등의 금속 또는 폴리실리콘등으로 형성하고, 제1절연막(3)은 쉽게 습식식각되는 물질, 예를들어 테오스(tetra ethyl otrtho silicate; TEOS )로 형성한다.(제1a도 참조).

그다음 상기 제1절연막(3)상에 상기 제1도전층(2)의 배선으로 예정되어 있는 부분을 보호하는 감광막패턴(4)을 형성하고, 상기 감광막패턴(4)에 의해 노출되어 있는 제1절연막(3)과 제1도전층(2)을 순차적으로 건식식각하여 제1절연막(3) 패턴 및 제1도전층(2) 패턴을 형성한다.(제1b도 참조).

그후, 상기 감광막 패턴(4)을 제거하고, (제1c도 참조), 상기구조의 전표면에 상기 제1절연막(3)과는 식각 선택비차가 매우 큰 물질로 제2절연막(5)을 도포한다. 이때 아기 제2절연막(5)은 제1절연막(3)이 테오스층일 때 150-200℃의 인산에 대한 식각선택비차가 50:1 이상인 고온산화막으로 형성하며, 상기 고온산화막은 800-850℃의 온도에서 N₂O, SiCl₂H₂가스를 약 3:1의 비율로 혼합하여 사용한다.(제1d도 참조).

그다음 상기 제2절연막(5)을 전면 이상성 식각하여 상기 제1도전층(2) 패턴 및 제1절연막(3) 패턴의 측벽에 스페이스 형상의 제2절연막(5) 패턴을 형성한다.(제1e도 참조).

그후, 상기 제1절연막(3) 패턴을 인산용액으로 습식각식각하여 제기하고, (제1f도 참조), 상기 제1도전층(2) 패턴과 접촉되는 제2도전층(6) 패턴을 형성한다. 본 발명자의 실험결과에 따르연 175℃ 인산용액에서 태오스층은 380A/min 정도 식각되나, 고온산화막은 5A/min정도로 거의 식각되지 않는다.(제1g도 참조).

상기에서는 하측 배선인 제1도전층 패턴과 제1절연막 패턴을 함께 패터닝하여 자기정렬형 콘택을 형성하였다.

도시되어 있지는 않으나, 본 발명의 다른 [실시예]에 따른 반도체소자의 콘택 제조방법은, 제1도전층 패턴을 먼저 형성하고, 상기 제1도전층 패턴에서 상측 배선과의 콘택으로 예정되어 있는 부분상에만 테오스층 패턴을 형성하고, 상기 테오스층을 150-200℃의 인산용액으로 제거하여 상기 제1도전층 패턴의 콘택으로 예정된 부분을 노출시킨 후, 상기 노출되어 있는 제1도전층 패턴과 접촉되는 상측배선인 제2도전층 패턴을 형성하여 자기정합형 콘택을 제조한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체소자의 콘택 제조방법은, 소정의 절연막상에 하측배선인 제1도전층 패턴을 형성하고, 상기 제1도전층 패턴에서 콘택으로 예정되어 있는 부분과 이외의 부분에 식각선택비차가 예를들어 50:1 이상인 절연물질로된 제1 및 제2절연막을 각각 도포하며, 상기 제1절연막을 제거하여 제1도전층 패턴의 콘택으로 예정되어 있는 부분을 노출시킨후, 상기 노출되어 있는 제1도전층 패턴과 접촉되는 제2도전층 패턴을 형성하여 자기정합형 콘택을 제조하였으므로, 제조공정이 공정수율이 향상되고, 소자의 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 반도체소자의 상하 배선 콘택 제조방법에 있어서, 절연기판상에 제1도전층 패턴 및 그와 중첩되는 제1절연막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1도전층 패턴과 제1절연막 패턴의 측벽에 상기 절연막 패턴과는 식각선택비차가 소정 크기 이상인 물질로된 스페이서 형상의 제2절연막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1절연막 패턴을 제거하여 제1도전층 패턴을 노출시키는 공정과, 상기 제1도전층 패턴과 접촉되는 제2도전층 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 반도체소자의 콘택 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2절연막의 식각선택비차가 50:1 이상인 물질로 형성하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 콘택 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1절연막 및 제2절연막을 각각 테오스층 및 고온산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 콘택 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1절연막 제거 공정을 150-200℃의 인산용액으로 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 콘택 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 고온산화막은 800-850℃의 온도에서 N₂O, SiCl₂H₂의 가스를 약 3:1의 비율로 혼합하여 형성하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 콘택 제조방법.