KR100612549B1 - 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents

반도체 소자의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100612549B1
KR100612549B1 KR1020000035355A KR20000035355A KR100612549B1 KR 100612549 B1 KR100612549 B1 KR 100612549B1 KR 1020000035355 A KR1020000035355 A KR 1020000035355A KR 20000035355 A KR20000035355 A KR 20000035355A KR 100612549 B1 KR100612549 B1 KR 100612549B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
insulating film
sioxny
manufacturing
semiconductor device
Prior art date
Application number
KR1020000035355A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020001144A (ko
Inventor
박상균
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020000035355A priority Critical patent/KR100612549B1/ko
Publication of KR20020001144A publication Critical patent/KR20020001144A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100612549B1 publication Critical patent/KR100612549B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76897Formation of self-aligned vias or contact plugs, i.e. involving a lithographically uncritical step
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76814Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics post-treatment or after-treatment, e.g. cleaning or removal of oxides on underlying conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/4983Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET with a lateral structure, e.g. a Polysilicon gate with a lateral doping variation or with a lateral composition variation or characterised by the sidewalls being composed of conductive, resistive or dielectric material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/0214Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being a silicon oxynitride, e.g. SiON or SiON:H
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

본 발명은 콘택 공정 마진을 확보하기 위하여 자기 정력 콘택(Self Aligned Contact; SAC) 식각 공정이 적용되는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 자기정렬 콘택 식각 공정시 식각 방지막 역할을 하는 게이트 스페이서 절연막을 기존의 SiNx막보다 유전율이 낮은 SiOxNy막으로 형성하되, 균일한 층덮힘성을 얻을 수 있는 공정조건을 적용하고, 표면 평탄화 및 소자 보호를 위한 층간 절연막을 기존의 SiO2막보다 유전율이 낮은 다공성 절연막으로 형성하고, SiOxNy막과 다공성 절연막과의 불충분한 식각 선택비를 보상하기 위하여 노출된 접합부 상에 실리콘 에피층을 형성하므로써, 자기정렬 콘택 식각 공정시 식각 선택비가 높아야만 하는 문제를 해결하면서 게이트 스페이서 절연막이 포함된 층간 절연막으로 기존보다 낮은 유전율을 갖는 물질을 사용할 수 있어, 소자의 기생 커패시터와 크로스 토크(Cross talk)를 감소시키고, 소자의 전기적 특성 및 동작 속도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법이 개시된다.
층간 절연막, SAC 식각, SiOxNy, 기생 커패시턴스

Description

반도체 소자의 제조 방법{Method of manufacturing a semiconductor device}
도 1 및 도 2는 종래의 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 순차적으로 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1, 21, 41 : 반도체 기판 2, 22,42 : 게이트
3, 23,43 : 마스크 절연막 4, 24, 44 : 스페이서 절연막
5, 25, 45 : 접합부 6, 26, 46 : 층간 절연막
27, 47 : 좁은 셀 영역 28, 48 : 넓은 셀 영역
49 : 실리콘 에피층 50 : 비트 라인
11, 31, 51 : 소자 분리막
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 게이트 배선 및 비트라인과 같은 금속 배선 간의 기생 커패시턴스를 감소시키고 금속 배선 간의 크로스 토크를 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 금속 배선간의 크로스 토크(Cross Talk)를 방지하고, 동작속도를 빠르게 하기 위하여, 비저항이 낮은 구리금속 배선을 사용하거나, 금속 배선간에 유전율이 낮은 절연막을 사용하는 것이 반도체 소자 제조에 있어 중요한 기술로 대두되고 있으며, 많은 연구가 이루어지고 있다. 또한 금속배선 사이에 형성된 절연막의 유전율 감소 뿐 아니라 금속 배선 형성 전에 적용된 층간 절연막의 유전율 감소를 통해 기생 캐패시턴스를 감소시켜 소자의 속도를 향상시키는 것 또한 매우 중요하다. 그러나, 이러한 금속 배선을 형성하기 전에 형성하는 저유전율 층간 절연막의 적용에 대한 연구는 이루어지지 않고 있다.
층간 절연막의 유전율 감소를 이루기 위해서는 첫 번째로 자기 정렬 콘택 식각 방지막(SAC etch barrier)의 저유전율화 및 균일한 층덮힘성(Step coverage)을 확보해야 하고, 두 번째로 SAC 식각 방지막과 층간 절연막과의 충분한 건식 식각 선택비를 확보해야 하며, 세 번째로 층간 절연막의 저유전율화 및 400℃ 이상의 열 안정성 확보 등이 필요하다.
이와 같이 층간 절연막의 유전율을 감소시키기 위해서는 실리콘 질화막(SiNx)과 층간 절연막을 저유전율의 막으로 형성하는 방법이 있다. 여기서 실리콘 질화막은 게이트 배선 및 비트 라인(Bit Line) 형성 후, 후속 콘택을 형성하는 자기 정렬 콘택(SAC) 식각(Etch) 공정에서 방지막(Barrier Layer)으로 사용되는 막이며, 층간 절연막은 게이트 배선 및 비트 라인 사이의 굴곡을 매립 및 평탄화 하기 위한 막이다.
특히 게이트 배선 및 비트 라인 사이에는 셀 트랜지스터 동작을 위한 콘택이 형성되는데, 금속 배선을 형성하기 전에 SAC 방지막을 포함하는 층간 절연막에서 기생 캐패시턴스 발생원인의 약 80%는 SAC 방지막에 의한 것이고, 나머지는 평탄화용 절연막에 기인한 것이다. 따라서 SAC 방지막으로 주로 사용되는 유전율 7의 실리콘 질화막(SiNx)층의 유전율을 감소시키는 것이 중요하다. 이를 위해 유전율 4의 실리콘 산화막을 사용하는 방법이 있으나, 기존의 산화막을 그대로 사용하는 경우, 배선간 층간 절연막으로 사용되는 실리콘 산화막과의 SAC 에치 선택 비가 확보되지 않아 적용할 수 없다.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(1) 상에 다수의 패턴화 된 게이트(2)와 후속 SAC 식각시 게이트(2) 상부가 손상되는 것을 막기 위한 마스크 절연막(3)을 형성하고, 전체구조 상에 SAC 식각 방지막으로 기존의 LPCVD SiNx막 대신에 유전율이 낮은 LPCVD SiO2막을 형성한 후 전면 건식식각으로 스페이서 절연막(4)을 형성한다. 전면 건식식각으로 스페이서 절연막(4)을 형성하면서 접합부(5)를 노출시킨 후 저유전율 층간 절연막(6)으로 평탄화 한 후 SAC 식각 공정을 실시한 상태를 나타내었다. 도시한 바와 같이, SAC 식각 공정에서 스페이서 절연막(4)과 다공정 저유전율 층간 절연막(6) 사이의 건식 식각 선택비가 부족하여, 게이트 배선이 손상을 받게 된다.
도 2를 참조하면, 도 1에 도시한 구조에서 스페이서 절연막(24)을 기존의 LPCVD SiNx막 대신에 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)으로 형성한 유전율이 낮은 SiOxNy막을 이용해 형성하고, 전면 건식 식각으로 접합부(25)를 노출시킨 후 저유전율 층간 절연막(26)으로 평탄화 한 후 SAC 식각 공정을 실시한 상태를 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, PECVD SiOxNy막을 이용해 형성한 스페이서 절연막(24)은 열악한 층덮힘성에 기인하여, 패턴 사이가 좁은 셀 영역(27)과 패턴 사이가 넓은 주변 회로 영역(8)에서의 증착 두께가 달라, 전면 건식식각에 의한 정션 부위 노출 공정에서 스페이서 절연막(24)의 두께가 얇게 형성된 셀 영역의 접합부(25)가 손상받게 된다.
플라즈마 화학기상 증착법(PECVD : Plasma Enhanced Chemical Vapor deposition)에 의한 SiOxNy 막을 적용하는 경우에도 유전율은 6이하로 감소시킬 수 있으나, 패턴사이가 좁은 셀 영역에서는 얇게 증착 되어, 균일한 층덮힘성을 얻을 수 없으며, 또한 20:1 정도 이상의 층간 절연막과의 식각 선택비를 확보하기에도 부족하다. 이러한 부족한 식각 선택 비를 보충하고, 층간 절연막의 유전율을 낮추기 위한 방법으로, 실리콘 산화막과의 식각 선택비가 매우 뛰어난 폴리머 계열의 저유전율 절연막을 사용하는 방법이 있으나, 현재 알려진 폴리머 계열의 저유전율 막은 400℃ 이상의 고온에서 막 특성이 열화되고, 막 자체가 분해되어, 400℃ 이상 의 열 공정을 진행해야 하는 메탈 전 공정에 적용하기에는 많은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 기생 커패시턴스를 유발할 수 있는 모든 절연막을 저유전율 값을 가지는 물질로 형성함과 동시에 게이트 측벽의 스페이서 및 층간 절연막의 충분한 건식식각 선택비를 확보하여 SAC 식각 공정시 게이트 전극이 손상되는 것을 방지하고 소자의 동작속도를 증가시켜 반도체 소자의 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 층간 절연막 형성 방법은 상부에 마스크 절연막을 갖는 게이트 및 접합부를 반도체 기판에 형성하는 단계, 게이트 및 마스크 절연막의 측벽에 SiOxNy 스페이서 절연막을 형성하는 단계, 접합부 상에 실리콘 에피층을 형성하는 단계, 전체구조 상에 다공성 산화막으로 층간 절연막을 형성하는 단계, 실리콘 에피층이 노출되도록 자기 정렬 콘택 식각공정을 실시하여 콘택홀을 형성하는 단계, 및 다공성 층간 절연막을 열처리하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기의 단계에서, 게이트의 상부를 보호하는 마스크 절연막은 1 내지 760mTorr의 압력범위 및 350 내지 800℃의 온도에서 SiH4, TEOS, O2, O3 및 N2O와 같은 반응가스를 이용하여 약 100Å의 두께로 형성한다. 또한, 마스크 절연막은 반응 가스에 NH3 가스를 첨가하여 질화막 또는 질화 산화막으로 형성할 수도 있다.
자기 정렬 콘택 식각공정시 게이트의 측벽을 보호하는 SiOxNy 스페이서 절연막은 저압 화학 기상 증착(LPCVD)법으로 SiOxNy막을 증착한 후 전면 식각 공정으로 형성한다. SiOxNy 스페이서 절연막을 형성하는 첫 번째 방법은 450 내지 900℃의 온도 및 0.01 내지 760Torr의 저압범위에서 SiH4, SiH2Cl2, TEOS, O2, NH3 및 N2O와 같은 반응가스를 이용하여 약 50Å의 두께로 형성한다. 두 번째 방법은 전체 구조상에 LPCVD법에 의하여 균일한 층덮힘성을 가진 SiOx막을 450 내지 900℃의 온도 및 0.01 내지 760Torr의 저압범위에서 SiH4, SiH2Cl2, TEOS, O2, O3 및 N2O 가스와 같은 반응가스를 이용하여 약 50Å의 두께로 형성한다. 이후, NH3, N2, N2O 및 H2 가스 중 적어도 어느 하나의 가스 분위기에서 약 400℃의 온도로 약 5초 동안 열처리를 실시하여 SiOxNy막을 형성한다. 세 번째 방법은, 전체 구조상에 LPCVD법에 의하여 균일한 층덮힘성을 가진 SiOx막을 450 내지 900℃의 온도 및 0.01 내지 760Torr의 저압범위에서 SiH4, SiH2Cl2, TEOS, O2, O3 및 N2O 가스와 같은 반응가스를 이용하여 약 50Å의 두께로 형성한다. 이후, 약 100℃의 온도 및 NH3, N2, N2O 및 H2 가스 중 적어도 어나 하나의 가스 분위기에서 약 100W의 전력으로 약 20초 동안 플라즈마 처리하고 도핑하여 SiOxNy막을 형성한다. 스페이서 절연막 형성하는 SiOxNy막은 층간 절연막과의 건식식각 비가 5:1 내지 10:1 범위이고, 4 내지 6 사이의 유전율 값을 갖는다.
스페이서 절연막과 다공성 층간 절연막의 선택 식각비를 확보하기 위한 실리콘 에피층은 400 내지 900℃의 온도 범위 및 0.001mTorr 내지 100Torr의 압력에서 SiH4, SiH2Cl2, HCl 및 H2 가스와 같은 반응가스를 이용하여 약 500Å의 두께로 형성한다.
다공성 층간 절연막은 약 100rpm의 속도로 회전하는 반도체 기판에 TEOS, HC1, NH40H, IPA(Isopropyl Alcohol) 등이 함유된 용액을 스핀 도포(spin coating)하고, NH3 및 H2O가 함유된 한 분위기에서 에이징(Aging) 처리한 후, 소수성 처리를 거친 다음 150 내지 350℃의 온도에서 약 30초 동안 베이킹(Baking)하고, 300 내지 500℃의 온도범위에서 불활성 가스 분위기로 약 1분 동안 열처리하여 약 1000Å의 두께로 형성한다.
층간 절연막에 흡착된 수분을 제거하기 위한 열처리는 200 내지 800℃의 온도 범위 및 0.001 내지 760Torr의 압력에서 실시하거나, 200 내지 600℃의 온도 범위 및 0.001 내지 100Torr의 압력에서 약 100W의 전력으로 플라즈마 처리를 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 소자 분리막(51)이 형성된 반도체 기판(41) 상에 게이트(42) 및 접합부(45)로 이루어진 트랜지스터를 형성한다. 게이트(42)의 상부에는 마스크 절연막(43)이 형성되는데, 마스크 절연막(43)은 후속 자기 정렬 콘택 식각공정에서 게이트(42)가 식각되지 않도록 보호하기 위하여 형성되며, 1 내지 760mTorr의 압력범위 및 350 내지 800℃의 온도에서 SiH4, TEOS, O2, O3 및 N2O와 같은 반응가스를 이용하여 약 100Å의 두께로 형성한다. 마스크 절연막(42)은 NH3 가스를 첨가하여 질화막 또는 질화 산화막으로 형성하기도 한다.
도 3b를 참조하면, 게이트(42) 측벽에 스페이서(44)를 형성한다. 스페이서(44)는 SiOxNy막으로 형성하며 자기 정렬 콘택 식각시 게이트(42)의 측벽이 식각되는 것을 방지하는 SAC 식각 방지막(Self-Aligned Contact Etch Barrier)으로 사용된다.
이하에서는 스페이서(44)를 형성하는 방법을 설명한다.
첫 번째로, 전체 구조상에 SiOxNy막을 450 내지 900℃의 온도 및 0.01 내지 760Torr의 저압범위에서 SiH4, SiH2Cl2, TEOS, O2, NH3 및 N2O 가스와 같은 반응가스를 이용하여 저압 화학 기상 증착(LPCVD)법으로 약 50Å의 두께로 형성한다. LPCVD SiOxNy막은 층덮힘성이 우수하여 패턴 간격이 좁은 셀 영역(47)과 패턴 간격이 넓은 셀 영역(48)에서 균일한 두께로 형성된다. 형성된 SiOxNy막을 전면 건식식각 공 정으로 게이트(42)의 측벽에만 남기고 나머지 부분을 제거하여 스페이서(44)를 형성한다.
두 번째로, 전체 구조상에 LPCVD법에 의하여 균일한 층덮힘성을 가진 SiOx막을 450 내지 900℃의 온도 및 0.01 내지 760Torr의 저압범위에서 SiH4, SiH2Cl2, TEOS, O2, O3 및 N2O 가스와 같은 반응가스를 이용하여 약 50Å의 두께로 형성한다. 이후, NH3, N2, N2O 및 H2 가스 중 적어도 어느 하나의 가스 분위기에서 약 400℃의 온도로 약 5초 동안 열처리를 실시하여 SiOxNy막을 형성한다. 형성된 SiOxNy막을 전면 건식식각 공정으로 게이트(42)의 측벽에만 남기고 나머지 부분을 제거하여 스페이서(44)를 형성한다.
세 번째로, 전체 구조상에 LPCVD법에 의하여 균일한 층덮힘성을 가진 SiOx막을 450 내지 900℃의 온도 및 0.01 내지 760Torr의 저압범위에서 SiH4, SiH2Cl2, TEOS, O2, O3 및 N2O 가스와 같은 반응가스를 이용하여 약 50Å의 두께로 형성한다. 이후, 약 100℃의 온도 및 NH3, N2, N2O 및 H2 가스 중 적어도 어나 하나의 가스 분위기에서 약 100W의 전력으로 약 20초 동안 플라즈마 처리하고 도핑하여 SiOxNy막을 형성한다. 형성된 SiOxNy막을 전면 건식식각 공정으로 게이트(42)의 측벽에만 남기고 나머지 부분을 제거하여 스페이서(44)를 형성한다.
삭제
SiOxNy막의 유전율은 기존의 질화막에 비하여 낮은 4 내지 6 사이의 유전율 값을 가지며 후속 공정에 형성될 층간 절연 산화막과의 건식식각 비가 5:1 내지 10:1 범위의 특성을 갖는다.
도 3c를 참조하면, 스페이서(44)를 형성한 후 노출된 접합부(45) 상에 실리콘 에피층(49)을 형성한다. 실리콘 에피층(49)은 400 내지 900℃의 온도 범위 및 0.001mTorr 내지 100Torr의 저압범위에서 SiH4, SiH2Cl2, HCl 및 H2 가스와 같은 반응가스를 이용하여 약 500Å의 두께로 형성한다. 실리콘 에피층(49)은 후속 SAC 식각 공정시 SAC 식각 깊이를 감소시켜 SAC 식각 공정시 스페이서(44)와 후속 공정에서 평탄화를 위해 형성하는 층간 절연막과의 충분한 건식식각 선택비를 확보해 주는 역할을 한다.
도 3d를 참조하면, 전체구조 상에 유전율이 낮고 열안정성이 우수한 다공성 산화막으로 층간 절연막(46)을 형성하여 평탄화를 이룬 후 접합부(45)가 노출되는 콘택을 형성하기 위하여 자기 정렬 콘택 식각공정을 실시하고 열처리를 한다.
층간 절연막(46)은 다음과 같은 방법으로 형성된다. 먼저, 분당 약 100회의 속도로 회전하는 반도체 기판에 TEOS, HC1, NH40H, IPA(Isopropyl Alcohol) 등이 함유된 용액을 스핀 도포(spin coating)하고, NH3 및 H2O가 함유된 분위기에서 에이징(Aging) 처리한다. 이후 소수성 처리를 거친 다음 150 내지 350℃의 온도에서 약 30초 동안 베이킹(Baking)하고, 300 내지 500℃의 온도범위에서 불활성(Inert) 가스 분위기로 약 1분 동안 열처리하여 약 1000Å의 두께의 층간 절연막(46)을 형성한다.
열처리 공정은 콘택을 형성하는 공정에서 층간 절연막(46)으로 흡수된 수분을 제거하기 위하여 실시하는데, 첫 번째 방법으로는 200 내지 800℃의 온도 범위 및 0.001 내지 760Torr의 압력에서 실시하는 방법과, 두 번째 방법으로는 200 내지 600℃의 온도 범위 및 0.001 내지 100Torr의 압력에서 약 100W의 전력으로 플라즈마 처리를 실시하는 방법이 있다.
도 3e를 참조하면, 콘택을 포함한 층간 절연막(46) 상에 증착공정 및 패터닝 공정으로 비트 라인(50)을 형성한다. 비트 라인(50)은 W, Cu, Au, Ag, Ru, RuOx, Ti, TiN, Ta, TaN, TiSiN 및 WNx 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 층덮힘성을 고려하면서 유전율이 낮은 절연막을 이용하고, 실리콘 에피층으로 스페이서 절연막과 층간 절연막의 식각 선택비를 보상하므로써 소자의 기생 커패시터와 크로스 토크를 감소시키고 소자의 전기적 특성 및 동작속도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 상부에 마스크 절연막을 갖는 게이트 및 접합부를 반도체 기판에 형성하는 단계;
    상기 게이트 및 상기 마스크 절연막의 측벽에 SiOxNy 스페이서 절연막을 형성하는 단계;
    상기 접합부 상에 실리콘 에피층을 형성하는 단계;
    전체구조 상에 다공성 산화막으로 층간 절연막을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 에피층이 노출되도록 자기 정렬 콘택 식각공정을 실시하여 콘택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 다공성 층간 절연막을 열처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 절연막은 1 내지 760mTorr의 압력범위 및 350 내지 800℃의 온도에서 SiH4, TEOS, O2, O3 및 N2O와 같은 반응가스를 이용하여 약 100Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크 절연막은 상기 반응 가스에 NH3 가스를 첨가하여 질화막 또는 질화 산화막으로 형성하는 경우를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 SiOxNy 스페이서 절연막은 LPCVD법으로 SiOxNy막을 증착한 후 전면 식각 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 SiOxNy막은 450 내지 900℃의 온도 및 0.01 내지 760Torr의 저압범위에서 SiH4, SiH2Cl2, TEOS, O2, NH3 및 N2O와 같은 반응가스를 이용하여 약 50Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 SiOxNy막은 LPCVD법으로 SiOx막을 증착한 후 상기 SiOx막을 질화시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 SiOx막은 450 내지 900℃의 온도 및 0.01 내지 760Torr의 저압범위에서 SiH4, SiH2Cl2, TEOS, O2, O3 및 N2O와 같은 반응가스를 이용하여 약 50Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 SiOx막을 질화시켜 SiOxNy막을 형성하는 단계는 NH3, N2, N2O 및 H 2 가스 중 적어도 어느 하나의 가스 분위기에서 약 400℃의 온도로 약 5초 동안 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 SiOx막을 질화시켜 SiOxNy막을 형성하는 단계는 약 100℃의 온도 및 NH3, N2, N2O 및 H2 가스 중 적어도 어느 하나의 가스 분위기에서 약 100W의 전력으 로 약 20초 동안 플라즈마 처리하고 도핑하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서 절연막 형성하는 SiOxNy막은 층간 절연막과의 건식식각 비가 5:1 내지 10:1 범위이고, 4 내지 6 사이의 유전율 값을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 에피층은 400 내지 900℃의 온도 범위 및 0.001mTorr 내지 100Torr의 압력에서 SiH4, SiH2Cl2, HCl 및 H2 가스와 같은 반응가스를 이용하여 약 500Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 층간 절연막은 약 100rpm의 속도로 회전하는 반도체 기판에 TEOS, HC1, NH40H, IPA(Isopropyl Alcohol) 등이 함유된 용액을 스핀 도포(spin coating)하고, NH3 및 H2O가 함유된 한 분위기에서 에이징(Aging) 처리한 후, 소수성 처리를 거친 다음 150 내지 350℃의 온도에서 약 30초 동안 베이킹(Baking)하고, 300 내지 500℃의 온도범위에서 불활성 가스 분위기로 약 1분 동안 열처리하여 약 1000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리는 200 내지 800℃의 온도 범위 및 0.001 내지 760Torr의 압력에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리는 200 내지 600℃의 온도 범위 및 0.001 내지 100Torr의 압력에서 약 100W의 전력으로 플라즈마 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
KR1020000035355A 2000-06-26 2000-06-26 반도체 소자의 제조 방법 KR100612549B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000035355A KR100612549B1 (ko) 2000-06-26 2000-06-26 반도체 소자의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000035355A KR100612549B1 (ko) 2000-06-26 2000-06-26 반도체 소자의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020001144A KR20020001144A (ko) 2002-01-09
KR100612549B1 true KR100612549B1 (ko) 2006-08-11

Family

ID=19673935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000035355A KR100612549B1 (ko) 2000-06-26 2000-06-26 반도체 소자의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100612549B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003152106A (ja) * 2001-11-15 2003-05-23 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
KR100510915B1 (ko) 2003-07-18 2005-08-26 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 소자의 절연막 형성 방법
KR100724217B1 (ko) * 2005-12-28 2007-05-31 동부일렉트로닉스 주식회사 구리 배선 공정에서 질화막 형성 방법
KR100780632B1 (ko) * 2006-02-28 2007-11-29 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 컨택 플러그 형성방법
KR100772680B1 (ko) * 2006-11-13 2007-11-02 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020001144A (ko) 2002-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100366639B1 (ko) 다공성 산화막 플러그에 의한 저저항 컨택 형성방법 및이를 이용한 반도체 장치의 형성방법
US6159835A (en) Encapsulated low resistance gate structure and method for forming same
KR20000041424A (ko) 강유전체 기억 소자의 캐패시터 형성 방법
KR100329773B1 (ko) 에프램 소자 제조 방법
US6686286B2 (en) Method for forming a borderless contact of a semiconductor device
KR20010004598A (ko) 반도체 소자의 게이트 형성방법
KR100612549B1 (ko) 반도체 소자의 제조 방법
KR100502673B1 (ko) 반도체소자의 티타늄막 형성방법 및 배리어금속막 형성방법
KR0159016B1 (ko) 반도체소자의 금속배선간 절연막의 제조방법
EP0926741A2 (en) Gate structure and method of forming same
KR100670670B1 (ko) 랜딩 플러그 콘택 구조를 가진 반도체 소자 제조방법
KR100265357B1 (ko) 반도체장치의콘택홀형성방법
KR100406601B1 (ko) 반도체 소자의 커패시터 제조 방법
KR100321733B1 (ko) 금속 비트라인 산화방지용 질화막을 적용한 반도체 소자제조방법
KR100307968B1 (ko) 플러그폴리를 갖는 반도체장치의 층간절연막 형성방법
KR100582414B1 (ko) 반도체 소자의 콘택 홀 형성방법
KR100673886B1 (ko) 콘택 저항을 안정화시킬 수 있는 반도체 소자 제조 방법
KR100243279B1 (ko) 금속배선의 층간절연막 형성방법
KR100713315B1 (ko) 반도체 소자 제조 공정 시 논-살리사이드 형성 방법
KR100365762B1 (ko) 반도체소자의콘택스페이서형성방법
KR100734640B1 (ko) 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법
KR100325601B1 (ko) 반도체 소자의 접촉구 형성 방법
KR100772679B1 (ko) 반도체 소자 제조방법
KR100353534B1 (ko) 반도체 소자의 금속배선 형성방법
KR100695483B1 (ko) 반도체소자의 메탈콘택 형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100726

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee