KR100219055B1 - Forming method for contact hole of semiconductor device - Google Patents

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KR100219055B1 KR1019960024665A KR19960024665A KR100219055B1 KR 100219055 B1 KR100219055 B1 KR 100219055B1 KR 1019960024665 A KR1019960024665 A KR 1019960024665A KR 19960024665 A KR19960024665 A KR 19960024665A KR 100219055 B1 KR100219055 B1 KR 100219055B1
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이병철
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김영환
현대전자산업주식회사
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Abstract

본 발명은 각각 다른 식각선택비를 갖는 다층의 희생막을 사용하여, 포토리소그래피 공정의 해상력 한계를 넘는 미세한 콘택홀을 형성하는 방법에 관한 것으로, 반도체 장치가 고집적화 되어가면서 발생하는 타전도막과의 단락 문제을 하부 공정에서 미연에 방지하도록 하여 소자의 특성 향상, 불량 방지 및 소자의 고집적화를 앞당기는 효과가 있다.The present invention relates to a method for forming a fine contact hole that exceeds the resolution limit of a photolithography process using a multilayer sacrificial film having different etching selectivity, and solves a short circuit problem with other conductive films generated as a semiconductor device becomes highly integrated. By preventing the delay in the lower process, there is an effect of improving the characteristics of the device, prevention of defects and high integration of the device.

Description

반도체 장치의 미세 콘택홀 형성 방법Method of forming fine contact hole in semiconductor device

제1a도 내지 제1f도는 본 발명의 일실시예에 따른 콘택홀 형성 공정도.1a to 1f is a process chart for forming a contact hole according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 실리콘기판 4 : 층간산화막100: silicon substrate 4: interlayer oxide film

5 : 제1폴리실리콘막 6 : 제1산화막5: first polysilicon film 6: first oxide film

7 : 제2폴리실리콘막 8 : 질화막7: second polysilicon film 8: nitride film

9 : 포토레지스트 패턴 10 : 제2산화막9: photoresist pattern 10: second oxide film

본 발명은 반도체 장치의 제조 공정중, 고집적 반도체 장치의 스토리지 노드콘택홀 또는 비트라인 콘택홀과 같은 콘택홀 형성시 스페이스 마진을 확보하기 위하여 원하는 크기의 미세한 크기로 콘택홀을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a contact hole with a fine size of a desired size in order to secure a space margin when forming a contact hole such as a storage node contact hole or a bit line contact hole of a highly integrated semiconductor device during a manufacturing process of a semiconductor device. .

반도체 장치의 고집적화로 인하여 칩(Chip)내의 패턴간의 스페이스가 점점 줄어 들고 있어, 콘택홀의 크기도 따라서 작게 형성되어야하나 현재의 포트리소그래피공정으로는 해상력에 의해 그 한계가 있다.Due to the high integration of semiconductor devices, the space between patterns in the chip is gradually decreasing, and thus the contact hole size must be made smaller, but the current photolithography process is limited by the resolution.

즉, 집적도가 낮았던 종래에는 콘택이 형성되는 공간이 여유가 있어, 문제없이콘택홀을 형성하였으나, 집적도가 높아질수록 콘택홀 형성 공간이 여유가 없어, 다른전도막과의 단락(Short) 가능성과 콘택홀을 형성할 때 주위의 다른 물질을 손상하게 할 수 있는 등의 여러 가지 문제점을 발생시킨다.In other words, in the past, where the degree of integration is low, there is a space in which a contact is formed, and thus a contact hole is formed without a problem. However, as the degree of integration becomes higher, there is no space in the contact hole forming space. The formation of holes creates various problems, such as damage to other materials in the surroundings.

본 발명은 고집적 반도체 장치에 대응하여 미세한 크기를 갖는 반도체 장치의미세 콘택홀 형성 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for forming a fine contact hole of a semiconductor device having a fine size corresponding to a highly integrated semiconductor device.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 장치 제조 방법에 있어서, 제1전도막 상에 층간절연막과 제2전도막을 차례로 형성하는 단계; 상기 제2전도막 상에 상기 제2전도막과 다른 식각선택비를 갖는 제l희생막, 상기 제1희생막과 식각선택비를갖는 제2희생막, 상기 제1희생막 및 상기 제2희생막과 식각선택비를 갖는 제3희생막을차례로 형성하는 단계; 콘택 부위를 덮는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 식각장벽으로 상기 제3희생막 및 제2희생막을 차례로 건식식각하는 단계; 상기 제2희생막을 선택적으로 소정 부분 습식식각하는 단계; 상기 제3희생막을 제거하는 단계; 전체구조 상부에 상기 제2희생막과 식각선택비를 갖는 제4희생막을 형성하고 상기 제2희생막 상부 표면이 드러나도록 제4희생막을 에치백하는 단계; 상기 제2희생막을 선택적으로 식각하는 단계; 상기 제2희생막의 식각에 의해 노출되는 상기 제1희생막을 전면 건식식각하면서 상기 에치백된 제4희생막을 제거하는 단계; 상기 제1희생막의 식각에 의해 노출되는 제2전도막을 선택적으로 식각하는 단계; 및 상기 제2전도막의 식각에 의해 노출되는 상기 층간절연막을 전면 건식식각하여 상기 제1전도막의 소정부위가 노출되는 콘택홀을 형성하면서 상기 제2희생막을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: sequentially forming an interlayer insulating film and a second conductive film on a first conductive film; A first sacrificial film having an etch selectivity different from the second conductive film, a second sacrificial film having an etch selectivity with the first sacrificial film, the first sacrificial film, and the second sacrificial film on the second conductive film Sequentially forming a third sacrificial layer having an etch selectivity with the film; Forming a photoresist pattern covering the contact portion; Dry etching the third and second sacrificial layers sequentially using the photoresist pattern as an etch barrier; Selectively partially wet etching the second sacrificial layer; Removing the third sacrificial layer; Forming a fourth sacrificial film having an etch selectivity with the second sacrificial film on the entire structure, and etching back the fourth sacrificial film to expose the upper surface of the second sacrificial film; Selectively etching the second sacrificial layer; Removing the etched-back fourth sacrificial layer while completely etching the first sacrificial layer exposed by the etching of the second sacrificial layer; Selectively etching the second conductive film exposed by the etching of the first sacrificial film; And removing the second sacrificial film while forming a contact hole through which the predetermined portion of the first conductive film is exposed by dry etching the interlayer insulating film exposed by the etching of the second conductive film. .

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 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.

본 발명은 서로다른 식각비의 특성을 갖고 있는 물질들을 이용하여 미세 콘택홀을 형성하는 방법으로, 제la도 내지 제1f도를 통해 본 발명의 일실시예에 따른 콘택홀 형성 공정을 살펴본다.The present invention is a method of forming a fine contact hole using materials having different etching ratio characteristics, and looks at the contact hole forming process according to an embodiment of the present invention through FIGS. La to 1f.

먼저, 제 la도와 같이 실리콘기판(100)위에 게이트산화막(1), 게이트전극(2),절연막 스페이서(3) 및 소오스/드레인(도면에 도시않됨)을 형성하여 트랜지스터를 형성한 후, 두꺼운 층간산화막(4)을 형성한다. 이어서, 상기 층간산화막(4) 상에 불순물이 도궝된 제1폴리실리콘막(5)을 형성하고, 그 위에 제1산화막(6), 제2폴리실리콘막 (7,불순물이 첨가되거나 안되거나 상관없음), 및 질화막(8)을 차례로 형성한 다음, 콘택홀이 형성될 부위를 덮는 포토레지스트 패턴(9)을 형성한다.First, a transistor is formed by forming a gate oxide film 1, a gate electrode 2, an insulating film spacer 3, and a source / drain (not shown) on the silicon substrate 100 as shown in FIG. The oxide film 4 is formed. Subsequently, a first polysilicon film 5 impregnated with impurities is formed on the interlayer oxide film 4, and the first oxide film 6 and the second polysilicon film 7 are impurity added or not. None), and the nitride film 8 is formed in turn, and then a photoresist pattern 9 is formed covering the portion where the contact hole is to be formed.

이어서, 제1b도와 같이 포토레지스트 패턴(9)을 식각장벽으로 상기 질화막(8)과 제2폴리실리콘막(7)을 차례로 건식식각한 다음, 포토레지스트 패턴(9)을 게거한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the nitride film 8 and the second polysilicon film 7 are sequentially dry-etched using the photoresist pattern 9 as an etch barrier, and then the photoresist pattern 9 is removed.

이어서, 제1c도와 같이 질화막(7)과 제2 폴리실리콘막(8)과의 식각선택비를 이용하여 제2폴리실리콘막(8)을 일정부분 습식식각한다. 이때 제2폴리실리콘막(8)이 습식식각되는 정도는 원하는 콘택홀 크기와 같은 크기의 제2폴리실리콘막(8)이 남을때까지 진행한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the second polysilicon film 8 is partially wet-etched using an etching selectivity between the nitride film 7 and the second polysilicon film 8. At this time, the degree of wet etching of the second polysilicon film 8 is performed until the second polysilicon film 8 having the same size as the desired contact hole remains.

이어서, 제1d도와 같이 상기 질화막(8), 제2 폴리실리콘막(7) 및 제l산화막(6)과의 식각선택비를 이용하여 질화막(8)을 건식 또는 습식식각을 통하여 제거한 다음 평탄화 성질이 우수한 제2산화막(10, 예를 들어 BPSG와 같은 물질)을 증착하고, 다시 제2 폴리실리콘막(7)이 드러날때까지 건식 또는 습식식각으로 에치백한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1D, the nitride film 8 is removed through dry or wet etching using an etching selectivity with the nitride film 8, the second polysilicon film 7, and the first oxide film 6. This excellent second oxide film 10 (for example, a material such as BPSG) is deposited and then etched back by dry or wet etching until the second polysilicon film 7 is exposed.

이어서, 제1e도와 같이 제2 폴리실리콘막(7)과 제2산화막(10)의 식각선택비를 이용하여 제2 폴리실리콘막(7)을 제거한 다음, 드러난 제1산화막을 건식식각한다.Subsequently, as shown in FIG. 1E, the second polysilicon layer 7 is removed using the etching selectivity of the second polysilicon layer 7 and the second oxide layer 10, and then the exposed first oxide layer is dry etched.

여기서, 제1산화막(6)이 선택적으로 건식식각될 때 동시에 제2산화막(10) 역시 동시에 식각된다.Here, when the first oxide film 6 is selectively dry etched, the second oxide film 10 is also simultaneously etched.

이어서, 제1f도와 같이 제1 폴리실리콘막(5)과 제1산화막(6)과의 식각선택비를 이용하여 제1 폴리실리콘막(5)을 건식식각을 하고, 이어서 층간산화막(4)을 실리콘기판(100) 표면이 노출될때까지 건식식각을 한다. 여기서, 층간산화막(4)의 건식식각시 제1산화막 역시 동시에 제거가 되며 층간산화막(4)과 제1폴리실리콘막(5)의 식각선택비에 의해 제1 폴리실리콘막(5)은 그대로 존재하게 된다.Subsequently, the first polysilicon film 5 is dry-etched using the etching selectivity of the first polysilicon film 5 and the first oxide film 6 as shown in FIG. 1f, and then the interlayer oxide film 4 is dried. Dry etching is performed until the surface of the silicon substrate 100 is exposed. Here, the first oxide layer is also simultaneously removed during dry etching of the interlayer oxide layer 4, and the first polysilicon layer 5 is present as it is due to the etching selectivity of the interlayer oxide layer 4 and the first polysilicon layer 5. Done.

상기 설명한 바와 같이 이루어지는 본 발명은 콘택홀의 크기를 포토리소그래피공정의 해상력에 상관없이 형성할 수 있으므로, 반도체 장치가 고집적화 되어가면서 발생하는 타전도막과의 단락 문제을 하부 공정에서 미연에 방지하도록 하여 소자의 특성 향상, 불량 방지 및 소자의 고집적화를 앞당기는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the size of the contact hole can be formed irrespective of the resolution of the photolithography process, thereby preventing the short-circuit problem with the other conductive film generated as the semiconductor device becomes highly integrated in the lower process, thereby preventing the characteristics of the device. There is an effect of improving, preventing defects and increasing the integration of the device.

이와 같이, 본 발명은 서로 다른 식각비의 특성을 갖고 있는 물질들을 이용하여 미세 콘택홀을 형성하는 방법으로서, 본 실시예에서 제1산화막(6), 제2폴리실리콘막(7), 질화막(8), 및 제2산화막(10)을 희생막으로 사용하였으나, 이 밖에 식각선택비가 고려된 다른 희생막 들이 사용가능함은 자명하다.As described above, the present invention is a method of forming a fine contact hole using materials having different etching ratio characteristics. In the present embodiment, the first oxide film 6, the second polysilicon film 7, and the nitride film ( 8) and the second oxide film 10 are used as sacrificial films, but it is apparent that other sacrificial films considering an etching selectivity may be used.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야한다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation.

또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.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.

Claims (6)

반도체장치 제조 방법에 있어서, 제1전도막(100) 상에 증간절연막(4)과 제2전도막(5)을 차례로 형성하는 단계; 상기 제2전도막 상에 상기 제2전도막과 다른 식각율을 갖는 제1희생막(6), 상기 제1희생막과 다른 식각율을 갖는 제2희생막(7), 상기 제1희생막 및 상기 제2희생막과 다른 식각율을 갖는 제3희생막(8)을 차례로 형성하는 단계; 콘택 부위를 덮는 포토레지스트패턴(9)을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 식각장벽으로 상기 제3희생막 및 제2희생막을 차례로 건식식각하는 단계; 상기 제2희생막을 선택적으로 습식식각하는 단계; 상기 제3희생막을 제거하는 단계; 전체구조 상부에 상기 제2희생막과 다른 식각선택비를 갖는 제4희생막(10)을 형성하고 상기 제2희생막 상부 표면이 드러나도록 제4희생막을 에치백하는 단계; 상기 제2희생막을 선택적으로 식각하는 단계; 상기 제2희생막의 식각에 의해 노출되는 상기 제1희생막을 전면 건식식각하면서 상기 에치백된 제4희생막을 제거하는 단계; 상기 제1희생막의 식각에 의해 노출되는 제2전도막을 선택적으로 식각하는 단계; 및 상기 제2전도막의 식각에 의해 노출되는 상기 층간절연막을 전면 건식식각하여 상기 제1전도막의 소정부위가 노출되는 콘택홀을. 형성하면서 상기 제2희생막을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 반도체 장치의 미세 콘택홀 형성 방법.A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: sequentially forming a second insulating film (4) and a second conductive film (5) on a first conductive film (100); A first sacrificial film 6 having an etch rate different from the second conductive film on the second conductive film, a second sacrificial film 7 having a different etching rate from the first sacrificial film 7, and the first sacrificial film And sequentially forming a third sacrificial film (8) having an etching rate different from that of the second sacrificial film; Forming a photoresist pattern 9 covering the contact portion; Dry etching the third and second sacrificial layers sequentially using the photoresist pattern as an etch barrier; Selectively wet etching the second sacrificial layer; Removing the third sacrificial layer; Forming a fourth sacrificial film (10) having an etching selectivity different from that of the second sacrificial film on the entire structure, and etching back the fourth sacrificial film to expose the upper surface of the second sacrificial film; Selectively etching the second sacrificial layer; Removing the etched-back fourth sacrificial layer while completely etching the first sacrificial layer exposed by the etching of the second sacrificial layer; Selectively etching the second conductive film exposed by the etching of the first sacrificial film; And a contact hole in which a predetermined portion of the first conductive film is exposed by dry etching the interlayer insulating film exposed by the etching of the second conductive film. And removing the second sacrificial layer while forming the micro contact hole. 제1항에 있어서, 상기 제2전도막은 도핑된 폴리실리콘막인 것을 특깅으로 하는 반도체 장치의 미세 콘택홀 형성 방법.The method of claim 1, wherein the second conductive film is a doped polysilicon film. 제2항에 있어서, 상기 제1희생막은 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세 콘택홀 형성 방법.The method of claim 2, wherein the first sacrificial film is an oxide film. 제3항에 있어서, 상기 제2희생막은 폴리실리콘막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세 콘택홀 형성 방법.4. The method of claim 3, wherein the second sacrificial film is a polysilicon film. 제4항에 있어서, 상기 제3희생막은 질화막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세 콘택홀 형성 방법.The method of claim 4, wherein the third sacrificial film is a nitride film. 제5항에 있어서, 상기 제4희생막은 BPSG막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세 콘택홀 형성방법.6. The method of claim 5, wherein the fourth sacrificial film is a BPSG film.
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