KR100290770B1 - 콘택 홀 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 콘택 홀 형성방법에 관한 것으로서, 특히 질화막에 의한 종말점 건식식각 및 아르곤 원자의 이온주입을 실시하여 스텝 커버리지를 개선할 수 있는 콘택 홀 형성방법에 관한 것으로서, 소정의 전도체 상부에 제1산화막, 질화막 및 제2산화막을 적층하는 단계, 소정의 감광막 패턴을 형성하는 단계, 습식식각하는 단계, 제1차 건식식각하는 단계, 불순물을 이온주입하는 단계, 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계 및 제2차 건식식각하는 단계로 이루어져서, 제2산화막에 형성된 예리한 돌기부를 곡률형상으로 만들어 이후에 형성되는 금속 배선막이 협착 또는 단락되는 현상을 방지할 수 있다.

Description

콘택 홀 형성방법
제1도는 종래의 콘택 홀 형성방법의 공정도.
제2(a)도 내지 제2(d)도는 본 발명에 따른 콘택 홀 형성방법의 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전도체 4 : 제1산화막
5 : 질화막 6 : 제2산화막
7 : 감광막 패턴 8 : 아르곤 이온주입영역
9 : 콘택 홀
본 발명은 반도체 소자의 콘택 홀 형성방법에 관한 것으로서, 특히 질화막에 의한 종말점 건식식각 및 아르곤 원자의 이온주입을 실시하여 스텝 커버리지를 개선할 수 있는 콘택 홀 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 소자의 집적도가 증가하고, 다층 금속 배선이 이루어지므로, 소자의 막이 적층됨에 따라 패턴의 차이에 의한 단차비가 심해지면서 상대적으로 콘택홀의 크기가 작아지게 되므로, 금속 배선시 금속의 충진이 불량해지는 문제점이 있었다.
종래의 금속 배선의 불량을 방지하기 위한 콘택 홀 형성방법이 제1도에 도시되어 있다.
도시된 바와같이 소정의 전도체(1) 상부에 소정 두께의 절연용 산화막(2)을 형성하고, 소정의 감광막 패턴(3)을 형성한 다음, 습식식각에 의한 등방성식각 및 건식식각에 의한 비등방성 식각을 순차적으로 실시하여 금속과의 접촉되는 면적은 적고, 입구부가 넓은 콘택 홀(4)을 형성하게 된다. 그리고 소정의 금속 배선막(도시되지 않음)을 형성함으로써 금속의 충진을 용이하게 할 수 있고, 콘택 마진을 높일 수 있다.
그러나 이와같은 종래의 콘택 홀 형성방법은 습식식각과 건식식각이 중첩된 절연용 산화막에 예리한 돌기부가 형성되어 이후의 형성되는 금속 배선막이 상기 돌기부에 의해 금속 배선막이 협착 또는 단락되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 하부충의 식각속도를 증대시키어, 하부층 식각시 산화막의 돌기부를 마모시킴으로써 스텝 커버리지를 개선할 수 있는 콘택 홀 형성방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 소정의 전도체 상부에 제1산화막, 질화막 및 제2산화막을 적층하는 단계, 소정의 감광막 패턴을 형성하여 습식식각하는 단계, 제1차 건식식각하는 단계, 불순물을 이온 주입하는 단계, 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계 및 제2차 건식식각하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제1산화막으로는 TEOS막을 800 내지 1,200Å 정도의 두께로 증착하고, 상기 질화막은 50 내지 500Å 정도의 두께로 형성하며, 상기 제2산화막으로는 BPSG막을 4,500-5,500Å 정도의 두께로 형성한다.
그리고 불순물로는 아르곤 원자를 30-200 keV, 1×1012-1×1018원자/㎠의 조건으로 이온주입하며, 아르곤 원자 대신에 Si 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 사용하여도 무방하다.
또한, 상기 제1차 건식식각 단계시에 상기 질화막을 식각 정지층으로 사용하여 상기 제2산화막을 종말점 식각하며, 제1, 2차 건식식각은 CF4, CHF3, He, Ar, O2의 혼합 가스를 이용해서 실시한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
제2(a)도 내지 제2(d)도는 본 발명에 따른 콘택 홀 형성방법의 공정도이다.
우선, 제2(a)도에 도시된 바와같이 소정의 전도체(1) 상부에 제1산화막(4), 질화막(5) 및 제2산화막(6)을 적층한 다음에, 소정의 감광막 패턴(7)을 형성한다. 이때, 상기 제1산화막(4)으로는 우수한 스텝 커버리지를 가지는 TEOS막을 사용하여 1,000Å 정도의 두께로 증착하며, 상기 질화막(5)은 50 내지 500Å정도의 두께로 증착하고, 상기 제2산화막(6)으로는 절연성, 패시베이션(passivation)이 우수하며 표면 평탄화율이 좋은 BPSG막을 사용하여 5,000Å정도의 두께로 증착한다.
그 다음, 제2(b)도에 도시된 바와같이 상기 제2산화막(6)을 습식식각한 다음에, 상기 질화막(5)을 식각 정지층으로 사용하여 제1차 종말점 건식식각을 실시하여 콘택 홀(9)을 형성한다. 이때, 상기 제2산화막(6)의 습식식각과 제1차 건식식각이 중첩된 부위에 예리한 돌기부(6a)가 형성된다.
그 다음, 제2(c)도에 도시된 바와같이 상기 감광막 패턴(7)을 이온주입 마스크로 사용하여 불활성 가스인 아르곤 원자를 30-200 keV, 1×1012내지 1×1018원자/㎠의 조건으로 수직하게 이온주입하여 격자 결함이 증가되어 비정질 상태가 된 상기 제1산화막(4) 및 질화막(5) 부위에 아르곤 이온주입영역(8)을 형성한다. 그리고 상기 아르곤 원자 대신에 실리콘, 질소 또는 산소 원자를 주입하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
그 다음, 제2(d)도에 도시된 바와같이 상기 감광막 패턴(7)을 제거한 다음에, 비등방성 일괄식각인 제2차 건식식각을 실시하여 상기 전도체(1)를 노출시킨다. 이때, 격자 결함이 증가되어 비정질 상태가 된 상기 제1산화막(4) 및 질화막(5) 부위는 식각이 빠르게 진행되고, 반면에 상기 제2산화막(6)의 돌기부는 식각 가스에 의해 소정부분이 마모됨으로 인해서 상기 제2산화막(6)에 형성된 예리한 형상의 돌기부(6a)는 식각되어 곡률 형상으로 바뀌게 된다.
그리고 상기 제1, 2차 건식식각시에 CH4, CHF3, He, Ar, O2의 혼합가스를 사용해서 식각한다.
이와같이 본 발명은 아르곤 원자를 이온주입하여 제1산화막 및 질화막의 격자 결함을 증가시켜 비정질 상태로 만든 후에 제2산화막과 제1산화막 및 질화막의 식각 속도의 차이를 이용하여 건식식각을 실시함으로써 제2산화막에 형성된 예리한 돌기부를 곡률형상으로 만들어 이후에 형성되는 금속 배선막이 협착 또는 단락되는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 소정의 전도체 상부에 제1산화막, 질화막 및 제2산화막을 적층하는 단계, 소정의 감광막 패턴을 형성하여 상기 질화막을 식각 정지층으로 하여 습식식각 및 제1차 건식식각을 순차적으로 실시하는 단계, 상기 제1산화막에 불순물을 이온주입하는 단계, 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계 및 상기 제1산화막과 질화막을 제2차 건식식각하는 단계로 이루어진 콘택 홀 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1산화막은 800 내지 1,200Å 정도의 두께의 TEOS막인 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2산화막은 4,500 내지 5,500Å 정도의 두께의 BPSG막인 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 질화막은 50 내지 500Å정도의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성방법.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1차 건식식각 단계시에 상기 질화막을 식각 정지층으로 사용하여 상기 제2산화막을 종말점 식각하는 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1,2차 건식식각은 CF4, CHF3, He, Ar 및 O2의 혼합 가스를 이용해서 식각하는 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불순물은 아르곤 원자인 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 아르곤 원자는 30-200 keV, 1×1012-1×1018원자/㎠의 조건으로 이온주입하는 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성방법.
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