KR100223265B1 - 반도체 소자의 콘택홀 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 콘택홀 형성방법을 제공하는 것으로, C2F6계열의 가스를 이용하여 헬리칼 플라즈마에 의한 이방성 식각방법으로 콘택홀을 형성한 후 O2계열의 가스를 이용하여 콘택홀을 형성하기 위한 감광막 패턴의 등방성 식각과 동시에 C2F6계열의 이온가스에 의한 CVD산화막의 과도식각에 의해 콘택홀의 상부면에 경사를 갖도록 형성하므로써 후속공정의 금속층 증착공정시 스텝커버리지를 향상시켜 공극의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 콘택홀 형성방법에 관한 것으로 특히, 콘택홀 형성시 콘택홀의 상부면에 경사를 가지도록 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 미세 패턴의 크기가 점점 작아지며 이는 공정상에 여러 가지의 문제점이 유발한다. 대표적인 예로서 금속 증착 공정에서의 스텝 커버리지의 불량을 들 수 있다. 금속 증착공정의 배선 공정인 콘택홀 식각공정은 패턴의 미세화에 따라 습식 및 건식 식각공정에서 건식 식각 공정만을 사용하는 형태로 바뀌었다. 이에 따라 콘택홀의 형상비(Aspect Ratio)가 1 대 1 이상의 값을 갖게되어 스퍼터링에 의한 알루미늄 증착시에 스텝 커버리지의 불량으로 인하여 콘택홀 내에 공극이 형성되므로써 콘택홀 내에서 금속배선의 단선을 유발하게 되었다. 이 문제를 해결하기 위해서 일반적으로 화학 기상증착방법(CVD)을 이용하여 텅스텐(W)을 콘택홀의 플러그로 사용하는 방법을 도 1a 내지 1c에 도시하였다.
도 1a는 필드 산화막(2)이 형성된 실리콘 기판(1) 상의 소정부분에 게이트 전극(3) 및 접합영역(4)을 형성하고, 그 전체 상부면에 CVD산화막(5)을 형성한 후 콘택홀을 형성하기 위하여 CVD산화막(5)상에 감광막 패턴(6)을 형성한 상태를 도시한다.
도 1b는 감광막 패턴(6)을 마스크로 이용하여 게이트 전극(3)과 접합영역(4)이 노출되도록 CVD산화막(5)을 건식 식각방법으로 식각하여 콘택홀(10)을 형성한 상태를 도시한다.
도 1c는 콘택홀(10)이 매립되도록 텅스텐 플러그(7)를 형성한 후 텅스텐 플러그(7)와 접촉되도록 금속층 패턴(8)을 형성한 상태를 도시한다. 상기 텅스텐 플러그(7)는 화학 기상증착 방법으로 형성된다. 이때, 0.25㎛급 이상의 반도체 소자에서 건식 식각방법에 의해 형성되는 콘택홀(10)은 그 형상비가 2 대 1 이상의 값을 가지므로 텅스텐 플러그(7) 형성시 콘택홀(10) 하부에 화살표 A로 도시된 바와같은 공극(Void)이 형성된다.
따라서 본 발명은 C2F6계열의 가스를 이용하여 헬리칼(Helical) 플라즈마에 의한 이방성 식각방법으로 콘택홀을 형성한 후 O2계열의 가스를 이용하여 콘택홀을 형성하기 위한 감광막 패턴의 등방성 식각과 동시에 C2F6계열의 이온가스에 의한 CVD산화막의 과도식각에 의해 상부면에 경사를 갖는 콘택홀을 형성할 수 있는 반도체 소자의 콘택홀 형성방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 콘택홀 형성방법은 소정의 공정을 거쳐 필드 산화막이 형성된 실리콘 기판 상의 소정부분에 게이트 전극 및 접합영역을 형성하고, 그 전체 상부면에 CVD산화막을 형성한 후 콘택홀을 형성하기 위하여 CVD산화막 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 게이트 전극과 접합영역이 노출되도록 CVD 산화막을 이방성 식각공정으로 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 실리콘 기판의 전체 상부면에 등방성 및 이방성 식각공정을 실시하여 콘택홀의 상부면에 경사를 갖도록 하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계로 이루어진다.
제 1a도 내지 제 1c도는 종래 반도체 소자의 콘택홀 형성방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.
제 2a도 내지 제2c도는 본 발명에 따른 반도체 소자의 콘택홀 형성방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 및 11 : 실리콘기판 2 및 12 : 필드 산화막
3 및 13 : 게이트 전극 4 및 14 : 접합영역
5 및 15 : CVD산화막 6 및 16 : 감광막 패턴
7 : 텅스텐 플러그 8 : 금속층 패턴
10 및 20 : 콘택홀 A : 공극(void)
이하, 본 발명에 따른 콘택홀 형성방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 2c는 콘택홀 형성방법을 설명하기 위한 소자의 단면도로서, 도 2A는 필드 산화막(12)이 형성된 실리콘 기판(11) 상의 소정부분에 게이트 전극(13) 및 접합영역(14)을 형성하고, 그 전체 상부면에 CVD산화막(15)을 형성한 후 콘택홀을 형성하기 위하여 CVD산화막(15)상에 감광막 패턴(16)을 형성한 상태를 도시한다.
도 2b는 감광막 패턴(16)을 마스크로 이용하여 게이트 전극(13)과 접합영역(14)이 노출되도록 CVD산화막(15)을 이방성 식각공정으로 식각하여 콘택홀(20)을 형성한 상태를 도시한다. 상기 이방성 식각공정은 분당 40 내지 50CC의 C2F6또는 C3F8가스가 챔버 내로 공급되며 챔버내의 압력은 8 내지 12mTorr, 소스 전력은 2800 내지 3000W, 바이어스 전력은 600 내지 750W의 조건으로 실시된다. 이때, 이방성 식각공정으로 콘택홀(20)의 하부에는 CVD산화막(16)이 20 내지 100Å의 두께가 남도록 식각된다.
도 2c는 실리콘 기판(11)의 전체 상부면에 등방성 및 이방성 식각을 실시하여 콘택홀(20)의 상부면에 경사를 갖도록 한 상태를 도시한다. 상기 등방성 및 이방성 식각공정은 분당 30 내지 40CC의 C2F6또는 C3F8가스 및 5 내지 10CC의 O2가스가 챔버 내로 공급되며 챔버내의 압력은 8 내지 12mTorr, 소수 전력은 2600 내지 2800W, 바이어스 전력은 500 내지 600W의 조건으로 실시된다. 상기 O2가스는 라디칼의 형태로 감광막 패턴(16)을 등방성 식각하며, C2F6또는 C2F8가스는 이온의 형태로 CVD산화막(15)에 대해 이방성 식각을 하게 되므로 화살표 B로 도시된 바와 같이 콘택홀의 상부면은 경사진 형태로 된다. 이때, 상기 이방성 식각공정은 CVD 산화막에 대해 4000 내지 5000Å을 타켓으로 과도식각 되므로써 경사각은 70 내지 80° 정도로 형성되며 이후 CVD산화막(15) 상에 남아있는 감광막 패턴(16)을 제거하므로써 콘택홀(20)을 완성한다. 이는 후속공정의 텅스텐 플러그 또는 금속층 증착공정시 스텝 커버리지를 양호하게하여 콘택홀의 하부에 공극이 형성되는 것을 방지한다.
상술한 바와같이 본 발명에 의하면 C2F6계열의 가스를 이용하여 헬리칼 플라즈마에 의한 이방성 식각방법으로 콘택홀을 형성한 후 O2계열의 가스를 이용하여 콘택홀을 형성하기 위한 감광막 패턴의 등방성 식각과 동시에 C2F6계열의 이온가스에 의한 CVD산화막의 과도식각에 의해 콘택홀의 상부면에 경사를 갖도록 형성하므로써 후속공정의 금속층 증착공정시 스텝커버리지를 향상시켜 공극의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 반도체 소자의 콘택홀 형성방법에 있어서,소정의 공정을 거쳐 필드 산화막이 형성된 실리콘 기판 상의 소정부분에 게이트 전극 및 접합영역을 형성하고, 그 전체 상부면에 CVD산화막을 형성한 후 콘택홀을 형성하기 위하여 CVD산화막 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계와,감광막 패턴을 마스크로 이용하여 게이트 전극과 접합영역이 노출되도록 CVD산화막을 이방성 식각공정으로 콘택홀을 형성하는 단계와,상기 실리콘 기판의 전체 상부면에 등방성 및 이방성 식각공정을 실시하여 상기 콘택홀의 상부면에 경사를 갖도록 하는 단계와,상기 감광막 패턴을 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 이방성 식각공정은 분당 40 내지 50CC의 C2F6또는 C3F8가스가 챔버 내로 공급되며 상기 챔버내의 압력은 8 내지 12mTorr, 소스 전력은 2800 내지 3000W, 바이어스 전력은 600 내지 750W의 조건으로 실시되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 이방성 식각공정은 콘택홀의 하부에 CVD산화막이 20 내지 100Å의 두께 가 남도록 식각되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 이방성 식각공정은 CVD산화막에 대해 4000 내지 5000Å을 타켓으로 과도식각 되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 등방성 및 이방성 식각공정은 분당 30 내지 40CC의 C2F6또는 C3F8가스 및 5 내지 10CC의 O2가스가 챔버 내로 공급되며 상기 챔버내의 압력은 8 내지 12mTorr, 소스 전력은 2600 내지 2800W, 바이어스 전력은 500 내지 600W의 조건으로 실시되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 경사는 70 내지 80° 인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성방법.
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Cited By (1)
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| KR100425100B1 (ko) * | 2001-08-27 | 2004-03-30 | 엘지전자 주식회사 | 건식식각에 의한 그루브 제조방법 및 그를 이용한광통신용소자 |
-
1996
- 1996-12-12 KR KR1019960064644A patent/KR100223265B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR100425100B1 (ko) * | 2001-08-27 | 2004-03-30 | 엘지전자 주식회사 | 건식식각에 의한 그루브 제조방법 및 그를 이용한광통신용소자 |
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