KR100494129B1 - The method for forming electrode in semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 전극 형성방법에 관한 것으로, 반도체 기판 상에 다결정실리콘막과 금속막을 차례로 증착하는 단계; 상기 기판 결과물을 반응챔버 내에 장입시킨 상태로 챔버 내의 압력을 증가시킴과 아울러 압력 및 온도 안정화를 위해 상기 챔버 내에 불활성 가스를 주입하는 단계; 상기 챔버 내에 실리콘 소오스가스와 NH3의 환원가스를 주입하여 금속막 상부 표면에의 금속질화막의 형성없이 상기 금속막 상에 하드마스크용 실리콘질화막을 증착하는 단계; 상기 하드마스크용 실리콘질화막을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 하드마스크용 실리콘질화막을 마스크로 이용해서 상기 금속막과 다결정실리콘막을 식각하는 단계; 상기 기판 결과물을 반응챔버 내에 장입시킨 상태로 챔버 내의 압력을 증가시킴과 아울러 압력 및 온도 안정화를 위해 상기 챔버 내에 불활성 가스를 주입하는 단계; 및 상기 챔버 내에 실리콘 소오스가스와 NH3의 환원가스를 주입하여 금속막 측면에의 금속질화막의 형성없이 기판 전면 상에 스페이서용 실리콘질화막을 증착하는 단계;를 포함한다. The present invention relates to a method of forming an electrode of a semiconductor device, comprising the steps of: depositing a polysilicon film and a metal film on a semiconductor substrate; Increasing the pressure in the chamber with the substrate resultant in the reaction chamber and injecting an inert gas into the chamber for pressure and temperature stabilization; Injecting a silicon source gas and a reducing gas of NH 3 into the chamber to deposit a silicon nitride film for a hard mask on the metal film without forming a metal nitride film on the upper surface of the metal film; Patterning the silicon nitride film for the hard mask; Etching the metal film and the polysilicon film using the patterned silicon nitride film for hard mask as a mask; Increasing the pressure in the chamber with the substrate resultant in the reaction chamber and injecting an inert gas into the chamber for pressure and temperature stabilization; And injecting a silicon source gas and a reducing gas of NH 3 into the chamber to deposit a silicon nitride film for a spacer on the entire surface of the substrate without forming a metal nitride film on the side of the metal film.
Description
본 발명은 반도체 소자의 전극 형성방법에 관한 것으로, 특히, 실리콘질화막을 하드마스크 또는 스페이서로 사용하는 전도성 물질층을 형성하는 반도체 소자의 전극 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming an electrode of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming an electrode of a semiconductor device in which a conductive material layer using a silicon nitride film as a hard mask or a spacer is formed.
일반적으로, DRAM(Dynamic Random Access Memory)과 SRAM(Static Random Access Memory) 등과 같은 반도체 소자는 고집적화됨에 따라 셀의 크기가 작아지고 있으며, 이에 대응하여 보다 미세한 선폭의 전극라인들 즉, 비트라인과 워드라인의 구현이 요구된다. 전극라인의 선폭이 작아지는 것은 그 만큼 저항을 증가시켜 원활한 신호의 전달을 방해하므로, 반도체 소자의 동작특성에 영향을 끼치게 된다.In general, semiconductor devices, such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory), etc., are becoming smaller as cells become more integrated, and correspondingly, finer line width electrode lines, that is, bit lines and words Line implementation is required. The decrease in the line width of the electrode line increases the resistance, thereby preventing the smooth signal transmission, thereby affecting the operation characteristics of the semiconductor device.
따라서, 최근에 미세 선폭을 구현하면서도 낮은 저항 값을 유지시키기 위한 다양한 방법들이 개발되었다. 그 중 하나의 방법은 다결정 실리콘 전극층과 금속 전극층으로 이루어진 물질층으로 전극라인을 형성하고, 저항을 최소화하기 위해 TiSi2, CoSi2, W, Mo, Al, Cu 등의 전도성 재료를 사용하여 상기 금속 전극층을 형성하는 것이다.Therefore, various methods have recently been developed to maintain low resistance values while realizing fine line widths. One of the methods is to form an electrode line with a material layer consisting of a polycrystalline silicon electrode layer and a metal electrode layer, and in order to minimize resistance, the metal may be formed using a conductive material such as TiSi 2 , CoSi 2 , W, Mo, Al, Cu, or the like. It forms an electrode layer.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다. 여기서, 도 1a는 하드마스크 공정 후의 단면도이고, 도 1b는 스페이서 공정 후의 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming an electrode of a semiconductor device according to the prior art. Here, FIG. 1A is a sectional view after a hard mask process, and FIG. 1B is a sectional view after a spacer process.
도 1a 및 도 1b를 참조하여 종래 기술에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법을 설명하면 다음과 같다. A method of forming an electrode of a semiconductor device according to the prior art will be described with reference to FIGS. 1A and 1B as follows.
먼저, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(미도시)의 상부에 전극을 형성하기 위해 불순물이 주입된 다결정실리콘막(1)과 텅스텐막(2)을 차례로 형성한다. 이 때, 상기 막들은(1,2)은 400~800℃의 온도에서 형성된다.First, as shown in FIG. 1A, a polycrystalline silicon film 1 and a tungsten film 2 into which impurities are injected are sequentially formed in order to form an electrode on a semiconductor substrate (not shown). At this time, the films (1, 2) are formed at a temperature of 400 ~ 800 ℃.
그 다음, 상기 반도체 기판(미도시)을 반응챔버 내에 장입한 후 텅스텐막(2)의 상부에 하드마스크용 실리콘질화막(4)을 형성한다. Next, after the semiconductor substrate (not shown) is charged into the reaction chamber, a hard mask silicon nitride film 4 is formed on the tungsten film 2.
이 때, 하드마스크용 실리콘질화막(4)은 공정온도가 600℃ 이상인 저압화학기상증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition: 이하, LPCVD라함)과, 플라즈마 화학기상증착법(Plasma Enhenced Chemical Vapor Deposition: 이하, PECVD라함)과, 매엽식 증착공정이 가능한 단일챔버형 저압화학기상증착법(Single chamber type Low Pressure Chemical Vapor Deposition: 이하, SLPCVD라함) 중 하나를 사용하여 형성한다.At this time, the silicon nitride film 4 for hard mask has a low pressure chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as LPCVD) with a process temperature of 600 ° C. or higher, and a plasma enhanced chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as PECVD). And Single Chamber Type Low Pressure Chemical Vapor Deposition (hereinafter referred to as SLPCVD).
상기 하드마스크용 실리콘질화막(4)을 형성하기 위한 반응가스로는 NH3와 SiH4 또는 NH3와 SiH2Cl2이 적용된다. 상기 반응가스를 주입하여 세부공정을 진행하는 경우, 먼저, NH3를 주입하고, 다음으로 반응챔버내의 압력과 온도를 안정화시킨 후 SiH4 또는 SiH2Cl2를 주입한다.As the reaction gas for forming the silicon nitride film 4 for the hard mask, NH 3 and SiH 4 or NH 3 and SiH 2 Cl 2 are applied. In the case of proceeding the detailed process by injecting the reaction gas, first, NH3 is injected, and then, after stabilizing the pressure and temperature in the reaction chamber, SiH 4 or SiH 2 Cl 2 is injected.
상기의 공정조건에 따라 하드마스크용 실리콘질화막(4)을 형성하는 경우 텅스텐막(2)이 NH3와 반응하여 질화되는 현상이 발생되고, 그 결과로 텅스텐막(2)과 하드마스크용 실리콘질화막(4)의 경계부분에 금속질화막(6)이 형성된다.When the silicon nitride film 4 for hard mask is formed under the above process conditions, the tungsten film 2 reacts with NH 3 to cause nitriding. As a result, the tungsten film 2 and the silicon nitride film for hard mask are generated. The metal nitride film 6 is formed at the boundary of (4).
그 다음, 전극형성영역을 정의하여 하드마스크용 실리콘질화막(4)을 패터닝하고, 상기 패터닝된 하드마스크용 실리콘질화막(4)을 마스크로 이용하여 텅스텐막(2)과 다결정실리콘막(1)을 순차적으로 식각한다.Next, the electrode formation region is defined to pattern the silicon nitride film 4 for hard mask, and the tungsten film 2 and the polysilicon film 1 are formed using the patterned hard mask silicon nitride film 4 as a mask. Etch sequentially.
그 다음, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 상기 기판 결과물의 전면 상에 스페이서용 실리콘질화막(8)을 형성한다. 이 때, 스페이서용 실리콘질화막(8)은 상기 하드마스크용 실리콘질화막(4) 형성 공정조건과 동일한 조건 즉, 동일한 반응가스, 압력 및 온도에서 형성한다. 1B, a silicon nitride film 8 for spacers is formed on the entire surface of the substrate resultant. At this time, the silicon nitride film 8 for spacers is formed under the same conditions as the process conditions for forming the silicon nitride film 4 for hard mask, that is, the same reaction gas, pressure and temperature.
따라서, 하드마스크용 실리콘질화막(4)을 형성할 때와 유사하게, 질화현상으로 인하여 텅스텐막(2)과 다결정실리콘막(1)의 측벽부를 따라 금속질화막(10)이 형성된다.Thus, similarly to the formation of the hard mask silicon nitride film 4, the metal nitride film 10 is formed along the sidewalls of the tungsten film 2 and the polysilicon film 1 due to the nitride phenomenon.
이 후, 상기 반응챔버내에 공급된 반응가스를 진공 펌핑한 후 하드 마스크용 및 스페이서용 실리콘질화막이 형성된 반도체 기판을 상기 반응챔버 내에서 꺼냄으로써 전극 형성 공정이 완료된다. Subsequently, the electrode forming process is completed by vacuum pumping the reaction gas supplied into the reaction chamber and taking out the semiconductor substrate on which the silicon nitride film for the hard mask and the spacer is formed in the reaction chamber.
이와 같이, 종래의 기술에서는 질화현상으로 인해 텅스텐막에 반응성 금속질화물막이 생성되는 바, 텅스텐막의 표면적이 감소하게 되고, 결과적으로 전극의 저항이 증가하게 된다. 이는 반도체 소자의 동작 속도를 저하시키는 원인으로 작용하게 된다.As described above, in the related art, since a reactive metal nitride film is formed in the tungsten film due to nitriding, the surface area of the tungsten film is reduced, and as a result, the resistance of the electrode is increased. This acts as a cause of reducing the operation speed of the semiconductor device.
또한, 종래 기술에 있어, LPCVD법을 적용하여 실리콘 질화막을 형성하는 경우 LPCVD법은 우수한 단차 도포성을 갖기 때문에 전극 스페이서 용도로 사용될 수 있지만, 높은 공정온도로 인하여 하드마스크 용도로는 적합하지 않는 단점이 있다.Also, in the prior art, when the silicon nitride film is formed by applying the LPCVD method, the LPCVD method can be used as an electrode spacer because it has excellent step coating property, but it is not suitable for the hard mask application due to the high process temperature. There is this.
또한, 종래 기술에 있어, PECVD법을 적용하여 실리콘 질화막을 형성하는 경우에 있어, PECVD법은 공정온도가 낮아 금속질화막층의 형성을 방지할 수 있고, 증착속도도 빠르기 때문에 하드마스크 용도로 사용될 수 있지만, 단차도포성이 열악해서 스페이서 용도로 사용될 수 없는 단점이 있다. In addition, in the prior art, in the case of forming a silicon nitride film by applying the PECVD method, the PECVD method can be used for hard mask applications because the process temperature is low to prevent the formation of the metal nitride layer, and the deposition rate is also fast However, there is a disadvantage that the step coverage is poor and can not be used for spacer applications.
따라서, 본 발명 목적은 상기 문제점을 해결하기 위해 물질층의 금속전극이 NH3 가스와 반응하는 반응시간 및 반응속도를 줄여 질화현상의 발생을 현저히 억제함으로써, 전도성 물질층의 저항 증가를 방지하는 반도체 소자의 전극 형성방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the reaction time and reaction rate of the metal electrode of the material layer reacts with the NH3 gas in order to solve the above problems, thereby significantly suppressing the occurrence of nitriding phenomenon, thereby preventing an increase in the resistance of the conductive material layer. The present invention provides a method for forming an electrode.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법은, 반도체 기판 상에 다결정실리콘막과 금속막을 차례로 증착하는 단계; 상기 기판 결과물을 반응챔버 내에 장입시킨 상태로 챔버 내의 압력을 증가시킴과 아울러 압력 및 온도 안정화를 위해 상기 챔버 내에 불활성 가스를 주입하는 단계; 상기 챔버 내에 실리콘 소오스가스와 NH3의 환원가스를 주입하여 금속막 상부 표면에의 금속질화막의 형성없이 상기 금속막 상에 하드마스크용 실리콘질화막을 증착하는 단계; 상기 하드마스크용 실리콘질화막을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 하드마스크용 실리콘질화막을 마스크로 이용해서 상기 금속막과 다결정실리콘막을 식각하는 단계; 상기 기판 결과물을 반응챔버 내에 장입시킨 상태로 챔버 내의 압력을 증가시킴과 아울러 압력 및 온도 안정화를 위해 상기 챔버 내에 불활성 가스를 주입하는 단계; 및 상기 챔버 내에 실리콘 소오스가스와 NH3의 환원가스를 주입하여 금속막 측면에의 금속질화막의 형성없이 기판 전면 상에 스페이서용 실리콘질화막을 증착하는 단계;를 포함한다. Electrode formation method of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of depositing a polysilicon film and a metal film on a semiconductor substrate in sequence; Increasing the pressure in the chamber with the substrate resultant in the reaction chamber and injecting an inert gas into the chamber for pressure and temperature stabilization; Injecting a silicon source gas and a reducing gas of NH 3 into the chamber to deposit a silicon nitride film for a hard mask on the metal film without forming a metal nitride film on the upper surface of the metal film; Patterning the silicon nitride film for the hard mask; Etching the metal layer and the polysilicon layer by using the patterned hard mask silicon nitride layer as a mask; Increasing the pressure in the chamber with the substrate resultant in the reaction chamber and injecting an inert gas into the chamber for pressure and temperature stabilization; And injecting a silicon source gas and a reducing gas of NH 3 into the chamber to deposit a silicon nitride film for a spacer on the entire surface of the substrate without forming a metal nitride film on the side of the metal film.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 일실시예에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다. 여기서, 도 2a는 하드마스크 공정 후의 단면도이고, 도 2b는 스페이서 공정 후의 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating an electrode forming method of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention. 2A is a cross-sectional view after the hard mask process, and FIG. 2B is a cross-sectional view after the spacer process.
도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to FIGS. 2A and 2B, a method of forming an electrode of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below.
먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(미도시)의 상부에 전극을 형성하기 위해 불순물이 주입된 다결정실리콘막(10)과 텅스텐 재료의 금속막(12)을 차례로 형성한다. 이 때, 상기 다결정실리콘막(10)과금속막(12)은 400~800℃의 온도에서 형성한다. 여기서, 금속막(12)은 전극 저항을 낮추는 역할을 수행한다.First, as shown in FIG. 2A, a polycrystalline silicon film 10 into which impurities are implanted and a metal film 12 of tungsten material are sequentially formed to form an electrode on a semiconductor substrate (not shown). At this time, the polysilicon film 10 and the metal film 12 are formed at a temperature of 400 ~ 800 ℃. Here, the metal film 12 serves to lower the electrode resistance.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 금속막(12) 상부에 전극 저항을 낮추기 위한 실리사이드막이 추가로 형성될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a silicide film for lowering an electrode resistance may be further formed on the metal film 12.
그 다음, 상기 반도체 기판(미도시)을 반응챔버 내에 장입한 후 LPCVD법과 SLPCVD법 중 하나를 적용하여 금속막(12) 상부에 하드마스크용 실리콘질화막(14)을 형성한다. 이 때, 하드마스크용 실리콘질화막(14)은 600~800℃의 공정 온도, 0.1~500torr의 공정 압력의 분위기에서 증착되며, 하드마스크용 실리콘질화막(14)을 형성하기 위한 반응가스로는 N2, SiH4 및 NH3 또는 N2, SiH2Cl2 및 NH3가 이용된다.Then, the semiconductor substrate (not shown) is charged into the reaction chamber, and then one of the LPCVD method and the SLPCVD method is applied to form the silicon nitride film 14 for the hard mask on the metal film 12. At this time, the silicon nitride film 14 for hard masks is deposited in an atmosphere having a process temperature of 600 to 800 ° C. and a process pressure of 0.1 to 500 torr, and the reaction gas for forming the silicon nitride film 14 for hard masks is N 2 ,. SiH 4 and NH 3 or N 2 , SiH 2 Cl 2 and NH 3 are used.
상기 반응가스를 반응챔버 내로 주입시켜 하드마스크용 실리콘질화막(14)을 형성하는 공정에 대해 보다 상세히 설명하면, 하드마스크용 실리콘질화막(14)을 형성하기 전에 먼저, 반응챔버를 N2가스로 채워 압력을 증가시키고, 이어서 NH3 반응가스로 분위기를 바꾸어 압력 및 온도를 안정화시킨 후 SiH4 또는 SiH2Cl2와 NH3 반응가스를 주입하여 하드마스크용 실리콘질화막(14)을 형성한다. 이때, 금속막(12) 상부의 질화현상을 억제하기 위해 상기 NH3 반응가스의 주입시 LPCVD법을 적용하는 경우 10분 이내로 공정을 진행하며, SLPCVD법을 적용하는 경우 30초 이내로 공정을 진행한다.The process of injecting the reaction gas into the reaction chamber to form the silicon nitride film 14 for hard mask will be described in more detail. Before forming the silicon nitride film 14 for hard mask, the reaction chamber is first filled with N 2 gas. After increasing the pressure, the atmosphere is changed to NH 3 reaction gas to stabilize the pressure and temperature, and then SiH 4 or SiH 2 Cl 2 and NH 3 reaction gas are injected to form a silicon nitride film 14 for a hard mask. At this time, in order to suppress the nitridation of the upper portion of the metal film 12, the process proceeds within 10 minutes when applying the LPCVD method when the NH 3 reaction gas is injected, and within 30 seconds when applying the SLPCVD method. .
한편, 본 발명의 다른 실시예로서 상기 하드마스크용 실리콘질화막(14)을 형성할 때 상기 N2 또는 Ar 등과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다. 이 경우 반응챔버를 Ar가스로 채워 압력과 온도를 안정화시키고, 이어서 NH3 반응가스로 분위기를 바꾸어 반응 조건을 안정화시킨 후 SiH4 또는 SiH2Cl2와 NH3 반응가스를 주입하여 하드마스크용 실리콘질화막(14)을 형성한다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, an inert gas such as N 2 or Ar may be used to form the silicon nitride film 14 for the hard mask. In this case, fill the reaction chamber with Ar gas to stabilize the pressure and temperature, and then change the atmosphere with NH 3 reaction gas to stabilize the reaction conditions, and then inject SiH 4 or SiH 2 Cl 2 and NH 3 reaction gas to inject the silicon for the hard mask. The nitride film 14 is formed.
그 다음, 상기 하드마스크용 실리콘질화막(14)을 패터닝하고, 패터닝된 실리콘질화막(14)을 마스크로 이용하여 금속막(12)과 다결정실리콘막(10)을 순차적으로 건식 식각한다.Subsequently, the hard mask silicon nitride film 14 is patterned, and the metal film 12 and the polycrystalline silicon film 10 are sequentially dry-etched using the patterned silicon nitride film 14 as a mask.
그 다음, LPCVD법과 SLPCVD법 중 하나를 적용하여 상기 기판 전면 상에 스페이서용 실리콘질화막(16)을 형성한다. 여기서, 스페이서용 실리콘질화막(16)은 절연막으로서의 역할과 컨택의 크기를 조절하기 위한 역할을 수행한다.Then, one of the LPCVD method and the SLPCVD method is applied to form the silicon nitride film 16 for the spacer on the entire surface of the substrate. Here, the silicon nitride film 16 for the spacer serves as an insulating film and to adjust the size of the contact.
본 발명의 일실시예에 따라 스페이서용 실리콘질화막(16)은 상기 하드마스크용 실리콘질화막(14) 형성 공정과 동일한 공정조건에서 형성된다. 예컨대, 스페이서용 실리콘질화막(14)을 형성하기 전에 먼저 반응챔버를 N2가스로 채워 압력을 증가시키고, 이어서 NH3 반응가스로 분위기를 바꾸어 압력 및 온도를 안정화시킨 후 SiH4 또는 SiH2Cl2와 NH3 반응가스를 주입하여 하드마스크용 실리콘질화막(14)을 형성한다. 이때, 금속막(12) 상부의 질화현상을 억제하기 위해 상기 NH3 반응가스의 주입시 LPCVD법을 적용하는 경우 10분 이내로 공정을 진행하며, SLPCVD법을 적용하는 경우 30초 이내로 공정을 진행한다.According to an embodiment of the present invention, the silicon nitride film 16 for the spacer is formed under the same process conditions as the process for forming the silicon nitride film 14 for the hard mask. For example, before forming the silicon nitride film 14 for the spacer, the pressure is increased by first filling the reaction chamber with N 2 gas, and then changing the atmosphere with NH 3 reaction gas to stabilize the pressure and temperature, and then SiH 4 or SiH 2 Cl 2. And NH 3 reaction gas are injected to form a silicon nitride film 14 for hard mask. At this time, in order to suppress the nitridation of the upper portion of the metal film 12, the process proceeds within 10 minutes when applying the LPCVD method when the NH 3 reaction gas is injected, and within 30 seconds when applying the SLPCVD method. .
한편, 본 발명의 다른 실시예로서 스페이서용 실리콘질화막(14)를 형성할 시 상기 N2 또는 Ar 등과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다. 이 경우 반응챔버를 Ar가스로 채워 압력과 온도를 안정화시키고, 이어 NH3 반응가스로 분위기를 바꾸어 반응 조건을 안정화시킨 후 SiH4 또는 SiH2Cl2와 NH3 반응가스를 주입하여 스페이서용 실리콘질화막(16)을 형성한다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, when forming the silicon nitride film 14 for the spacer, the N 2 or Inert gases such as Ar and the like can be used. In this case, fill the reaction chamber with Ar gas to stabilize the pressure and temperature, and then change the atmosphere with NH 3 reaction gas to stabilize the reaction conditions, and then inject SiH 4 or SiH 2 Cl 2 and NH 3 reaction gas to form a silicon nitride film for spacers. (16) is formed.
이 후, 상기 반응챔버내에 공급된 반응가스를 진공 펌핑한 후 하드 마스크용(14) 및 스페이서용 실리콘질화막(16)이 형성된 반도체 기판을 상기 반응챔버 내에서 꺼냄으로써 전극 형성 공정이 완료된다.Thereafter, the electrode forming process is completed by vacuum pumping the reaction gas supplied into the reaction chamber and taking out the semiconductor substrate on which the hard mask 14 and the spacer silicon nitride film 16 are formed in the reaction chamber.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 하드마스크용 실리콘질화막(14)과 스페이서용 실리콘질화막(16)을 형성시 N2를 먼저 주입한 후 NH3를 주입하되 금속막(12)과 반응하는 시간 및 속도를 최소화함으로써, 질화현상으로 인한 금속막(12)의 저항 증가를 방지할 수 있게 된다.Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, when forming the silicon nitride film 14 for the hard mask and the silicon nitride film 16 for the spacer, N 2 is injected first and NH 3 is injected, but the time and speed of reacting with the metal film 12 are shown. By minimizing the resistance, it is possible to prevent an increase in the resistance of the metal film 12 due to nitriding.
도 3은 종래 기술에 따른 비트라인 전극과 본 발명에 따른 비트라인 전극의 저항 값을 나타낸 그래프로서, 특히, 종래 기술과 본 발명의 방법을 각각이 적용하여 0.1㎛급 DRAM 소자의 비트라인 전극을 형성하였을 때 상기 비트라인 전극의 저항을 비교한 그래프이다. 여기서, 참조부호 a는 종래의 LPCVD법을 적용한 경우의 그래프이고, b는 종래의 PECVD법을 적용한 경우의 그래프이고, c는 본 발명에 따른 LPCVD를 적용한 그래프이다.3 is a graph illustrating resistance values of a bit line electrode according to the prior art and a bit line electrode according to the present invention. It is a graph comparing the resistance of the bit line electrode when formed. Here, a is a graph when the conventional LPCVD method is applied, b is a graph when the conventional PECVD method is applied, and c is a graph to which the LPCVD according to the present invention is applied.
도 3의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법이 적용된 경우 종래의 비트라인 전극에 비해 10~20％ 정도 저항 값이 감소하는 효과가 있다.As can be seen in the graph of Figure 3, when the method of the present invention is applied, the resistance value is reduced by about 10 to 20% compared to the conventional bit line electrode.
상기에서 본 발명의 특정 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent that the present invention may be modified and practiced by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.
이상에서와 같이, 본 발명은 하드마스크용 실리콘질화막 및 스페이서용 실리콘질화막이 NH3 가스와 반응하는 반응시간 및 반응속도를 줄여 질화현상의 발생을 현저히 억제함으로써, 전도성 물질층의 저항 증가를 방지할 수 있으며, 이로 인해 반도체 소자의 동작특성을 향상시켜 안정된 수율 확보할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention significantly reduces the reaction time and reaction rate of the silicon nitride film for the hard mask and the silicon nitride film for the spacer with the NH 3 gas, thereby significantly suppressing the occurrence of nitriding, thereby preventing an increase in the resistance of the conductive material layer. As a result, it is possible to improve the operating characteristics of the semiconductor device to secure a stable yield.
또한, 본 발명에 따른 LPCVD법 및 SLPCVD을 적용하여 실리콘 질화막을 형성하는 경우 이 실리콘 질화막을 하드마스크 및 스페이서로서의 용도로 사용할 수 있는 다른 효과가 있다. In addition, when the silicon nitride film is formed by applying the LPCVD method and the SLPCVD according to the present invention, there is another effect that the silicon nitride film can be used as a hard mask and a spacer.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법을 설명하기 위한 단면도.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming an electrode of a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법을 설명하기 위한 단면도.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method of forming an electrode of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 종래 기술에 따른 비트라인 전극과 본 발명의 일실시예에 따른 비트라인 전극의 저항 값을 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the resistance value of the bit line electrode according to the prior art and the bit line electrode according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호설명* Code descriptions for the main parts of the drawings
10: 다결정실리콘막10: polycrystalline silicon film
12: 금속막12: metal film
14: 하드마스크용 실리콘질화막14: silicon nitride film for hard mask
16: 스페이서용 실리콘질화막16: Silicon Nitride Film for Spacer
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