KR100641083B1 - Method for forming a contact portion of storage node electrode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체장치의 스토리지노드 전극용 콘택부 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 이 방법은 반도체 기판의 구조물에 스토리지노드 전극 패턴 영역을 정의하기 위한 희생 절연막 및 반사방지막을 형성하고, 상기 구조물에서 커패시터가 형성되는 기판영역을 제외한 외곽 영역에만 반사방지막 상부에 반사방지물질과 식각 선택성이 있는 식각방지막을 형성한 후에, 상기 구조물에 스토리지노드 전극용 포토레지스트 패턴을 형성하고 이를 이용한 식각 공정을 진행하여 커패시터가 형성되는 기판영역의 반사방지막과 희생 절연막만을 식각해서 스토리지노드 전극용 콘택부를 형성한 후에 포토레지스트 패턴을 제거한다. 그러므로, 본 발명은 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역에 불량한 포토레지스트 패턴이 형성되더라도 추가된 식각방지막이 반사방지막 및 희생절연막의 식각을 막아 제조 공정의 수율을 높인다.The present invention relates to a method of manufacturing a contact portion for a storage node electrode of a semiconductor device, and in particular, the method forms a sacrificial insulating film and an antireflection film for defining a storage node electrode pattern region in a structure of a semiconductor substrate, After forming the anti-reflective material and the etch selectivity on the top of the anti-reflection film only in the outer region except the substrate region to be formed, a photoresist pattern for the storage node electrode is formed on the structure and the etching process using the same is performed. Only the anti-reflection film and the sacrificial insulating film of the formed substrate region are etched to form the contact portion for the storage node electrode, and then the photoresist pattern is removed. Therefore, in the present invention, even if a poor photoresist pattern is formed in the region where the capacitor is not formed, the added anti-etching film prevents etching of the anti-reflection film and the sacrificial insulating film to increase the yield of the manufacturing process.
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 반도체장치의 스토리지노드 전극용 콘택부 제조 방법을 형성하기 위한 공정 순서도,1A to 1C are process flowcharts for forming a contact portion manufacturing method for a storage node electrode of a semiconductor device according to the prior art;
도 2a 내지 도2e는 본 발명에 따른 반도체장치의 스토리지노드 전극용 콘택부 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도.2A to 2E are process flowcharts for explaining a method of manufacturing a contact portion for a storage node electrode of a semiconductor device according to the present invention;
- 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 - -Explanation of symbols on the main parts of the drawing-
100 : 반도체 기판의 하부 구조물 12 : 층간 절연막100: lower structure of the semiconductor substrate 12: interlayer insulating film
104 : 콘택 플러그 106 : 희생절연막104: contact plug 106: sacrificial insulating film
108 : 식각방지막 110 : 포토레지스트 패턴108: etching prevention film 110: photoresist pattern
112 : 스토리지노드 전극용 콘택부
112: contact portion for a storage node electrode
본 발명은 반도체장치의 커패시터 제조방법에 관한 것으로서, 특히 DRAM 등 의 메모리소자에 사용되는 스토리지노드 전극 제조 공정의 수율을 높일 수 있는 반도체장치의 스토리지노드 전극용 콘택부 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a contact portion for a storage node electrode of a semiconductor device capable of increasing a yield of a storage node electrode manufacturing process for a memory device such as a DRAM.
현재, 반도체 소자는 고집적화를 달성하기 위하여 셀 면적의 감소 및 동작 전압의 저전압화에 관한 연구/개발이 활발하게 진행되고 있다. 더구나, 반도체 소자의 고집적화가 이루어질수록 커패시터의 면적은 급격하게 감소하고 있기 때문에 기억소자의 동작에 필요한 전하 즉, 단위 면적에 확보되는 커패시턴스를 더욱 증가시켜야만 한다.At present, research and development on the reduction of the cell area and the reduction of the operating voltage have been actively conducted in order to achieve high integration of semiconductor devices. In addition, since the area of the capacitor decreases rapidly as the integration of semiconductor devices increases, the charge required for the operation of the memory device, that is, the capacitance secured in the unit area must be further increased.
한편, 메모리 셀에 사용되는 커패시터의 기본 구조는 스토리지노드(storage node) 전극, 유전체막 및 플레이트노드(plate node) 전극으로 구성된다. 이러한 구조를 가지는 커패시터는 작은 면적 내에서 보다 큰 고정전용량을 얻기 위해서 첫째 얇은 유전체막 두께를 확보하거나, 둘째 3차원적인 커패시터의 구조를 통해서 유효 면적을 증가하거나, 셋째 유전율이 높은 물질을 사용하여 유전체막을 형성하는 등의 몇 가지 조건이 만족되어야만 한다.Meanwhile, a basic structure of a capacitor used in a memory cell is composed of a storage node electrode, a dielectric film, and a plate node electrode. Capacitors having such a structure have a first thin dielectric film thickness to increase the fixed capacitance in a small area, increase the effective area through the structure of the three-dimensional capacitor, or use a high dielectric constant material. Some conditions, such as forming a dielectric film, must be satisfied.
반도체장치의 커패시터는 통상적으로 주어진 유전체막의 두께에서 누설 전류가 적어지면 적어질수록, 파괴 전압이 커지면 커질수록 좋은 유전체막을 얻지만 유전체막의 두께가 100Å 이하로 박막화될 경우 파울러-노드하임(Fowler-Nordheim) 터널링에 의하여 누설 전류가 증가하여 신뢰성이 저하되기 때문에 이 방법은 한계가 있다.Capacitors in semiconductor devices generally have a better dielectric film with less leakage current at a given dielectric film thickness and larger breakdown voltage, but Fowler-Nordheim when the dielectric film is thinned to 100 kΩ or less. This method is limited because the leakage current increases due to tunneling, which lowers the reliability.
또한, 고집적화 메모리장치의 좁은 면적에서도 고정전용량의 확보가 충분히 이루어질 수 있도록 메모리 셀의 커패시터에서 높은 유전율을 갖는 물질을 이용하 는 방법이 계속 연구중에 있다.In addition, a method of using a material having a high dielectric constant in a capacitor of a memory cell is being studied continuously so that a fixed capacitance can be sufficiently secured even in a narrow area of a highly integrated memory device.
그리고, 마지막으로 커패시터의 유효 면적을 증가시키기 위해서 3차원 구조로 스토리지노드 전극의 단면적을 증가시키는 방법이 진행중에 있다.Finally, in order to increase the effective area of the capacitor, a method of increasing the cross-sectional area of the storage node electrode in a three-dimensional structure is in progress.
그러나, 일반적으로 커패시터가 형성되는 기판 영역과 커패시터가 형성되지 않는 기판영역에서 하부 구조물의 차이로 인해 단차가 발생하게 된다. 그 결과, 스토리지노드 전극의 제조 공정에서도 단차로 인한 문제점이 발생하게 된다. However, in general, a step occurs due to a difference between the lower structure in the substrate region where the capacitor is formed and the substrate region where the capacitor is not formed. As a result, a problem due to the step occurs in the manufacturing process of the storage node electrode.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 반도체장치의 스토리지노드 전극용 콘택부 제조 방법을 설명하기 위한 공정순서도이다. 도면에서 A는 커패시터가 형성되는 기판 영역, B는 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역을 나타낸 것이다. 1A to 1C are flowcharts illustrating a method of manufacturing a contact portion for a storage node electrode of a semiconductor device according to the prior art. In the drawing, A represents a substrate region in which a capacitor is formed, and B represents a substrate region in which a capacitor is not formed.
우선, 반도체기판(10)에 소자분리 공정을 실시하고 기판에 게이트 전극, 소스/드레인 접합, 및 비트라인(미도시함)을 갖는 소자 공정을 실시한다.First, an element isolation process is performed on the
도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 소자가 형성된 기판의 구조물(10) 전면에 층간 절연막(12)을 형성한 후에 사진 및 식각 공정으로 콘택홀을 형성하고 도전물질을 매립하여 하부의 소스/드레인 접합과 연결되는 콘택 플러그(14)를 형성한다. 그리고, 층간 절연막(12) 상부에 스토리지노드 전극의 패턴을 정의하기 위한 희생 절연막(16)으로서 산화막을 두껍게 증착하고 그 위에 반사방지막(18)을 형성한다.As shown in FIG. 1A, an
도 1b에 도시된 바와 같이, 반사방지막(18) 상부에 스토리지노드 전극용 포토레지스트 패턴(20,21)을 형성한다. 이때, 커패시터가 형성되는 기판 영역(A)과 형성되지 않는 기판 영역(B) 사이에는 단차가 존재하며, 이로 인해 포토레지스트 패턴(20, 21)을 형성하기 위한 사진 노광 단계에서, 두 영역 사이에 존재하는 단차로 인해 촛점이 달라지게 된다. 따라서, 어떤 영역에 초점을 맞추는가에 따라 상대적으로 다른 영역은 디포커스(defocus) 현상이 발생되는데. 일반적으로 커패시터가 형성되지 않는 영역(B)에서 디포커스(defocus) 현상이 일어난다. 따라서, 도시된 바와 같이, 커패시터가 형성되는 기판 영역(A)의 포토레지스트 패턴(20)은 양호한 상태로 형성되지만, 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역(B)의 포토레지스트 패턴(21)은 원하는 패턴을 얻는데 어려움이 있다.As shown in FIG. 1B,
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트 패턴(20,21)을 마스크로 삼아 반사방지막(18)과 희생절연막(16)을 식각해서 스토리지노드 전극용 콘택부를 형성한다. 그런 다음, 포토레지스트 패턴(20,21)을 제거하고, 세정 공정으로 식각 잔여물 및 반사 방지막(18)을 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the
그리고나서, 콘택부가 형성된 결과물에 도전물질로서 도프트 폴리실리콘을 증착하고 이를 화학적기계적연마(chemical mechanical polishing) 공정으로 스토리지노드 전극(22)을 형성한다. 그러나, 이러한 스토리지노드 전극 제조 공정시 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역(B)은 포토레지스트 패턴(21)의 불량으로 인해 희생 절연막을 원하는 형태로 식각하는데 어려움이 있어 하부의 콘택 플러그가 완전히 드러나도록 식각되지 않은 경우가 종종 있었다.
이러한 경우 콘택 플러그와 폴리실리콘의 접착 강도가 약해 폴리실리콘의 화학적기계적 연마 공정시 폴리실리콘막이 떨어지게 된다. 떨어진 폴리실리콘막은 스토리지노드 전극 사이에서 브릿지로 작용하게 되어 소자의 수율을 저하시키게 된다. Then, the doped polysilicon is deposited as a conductive material on the resultant formed contact portion, and the
In this case, the adhesive strength of the contact plug and the polysilicon is weak, so that the polysilicon film falls during the chemical mechanical polishing process of the polysilicon. The fallen polysilicon film acts as a bridge between the storage node electrodes, thereby lowering the yield of the device.
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본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역의 반사방지막 상부에만 식각방지막을 추가 형성하고 스토리지노드 전극 패턴을 위한 사진 공정을 진행함으로써, 사진 공정시 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역에 불량한 포토레지스트 패턴이 형성되더라도 추가된 식각방지막이 하부 구조물의 식각을 막아 원하는 스토리지노드 전극용 콘택부를 형성할 수 있는 반도체장치의 스토리지노드 전극용 콘택부 제조방법을 제공하는 데 있다.In order to solve the problems of the prior art, by forming an etch stop layer only on the top of the anti-reflection film of the substrate area in which the capacitor is not formed, and proceeding the photo process for the storage node electrode pattern, the capacitor is formed during the photo process The present invention provides a method of manufacturing a storage node electrode contact portion of a semiconductor device, in which an added etch barrier prevents etching of an underlying structure even when a bad photoresist pattern is formed in a non-substrate region, thereby forming a desired storage node electrode contact portion. .
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체장치의 스토리지노드 전극 제조 방법에 있어서, 반도체 기판의 구조물에 스토리지노드 전극 패턴 영역을 정의하기 위한 희생 절연막을 형성하는 단계와, 희생절연막 상부에 반사방지막을 형성하는 단계와, 커패시터가 형성되는 기판영역을 제외한 외곽 영역에만 반사방지막 상부에 반사방지물질과 식각 선택성이 있는 식각방지막을 증착하는 단계와, 구조물에 스토리지노드 전극용 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정을 진행하여 커패시터가 형성되는 기판영역의 반사방지막과 희생 절연막만을 식각해서 스토리지노드 전극용 콘택부를 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a storage node electrode of a semiconductor device, the method comprising: forming a sacrificial insulating film for defining a storage node electrode pattern region on a structure of a semiconductor substrate; Depositing an anti-reflective material and an etch selectivity on an upper portion of the anti-reflective film only in the outer region except the substrate region where the capacitor is formed, and forming a photoresist pattern for the storage node electrode on the structure; Performing an etching process using the photoresist pattern to etch only the anti-reflection film and the sacrificial insulating film of the substrate region where the capacitor is formed to form a contact for the storage node electrode, and removing the photoresist pattern.
본 발명에 따르면, 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역의 반사방지막 상부에만 선택적으로 식각방지막을 추가 형성하고 스토리지노드 전극 패턴을 위한 사진 공정을 진행함으로써 사진 공정시 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역에 불량한 포토레지스트 패턴이 형성되더라도 추가된 식각방지막이 하부 구조물의 식각을 막아서 불량한 포토레지스트 패턴으로 인한 수율 저하를 방지한다.According to the present invention, by selectively forming an etch stop layer only on the anti-reflection film of the substrate region where the capacitor is not formed and proceeding the photo process for the storage node electrode pattern, a poor photoresist in the substrate region where the capacitor is not formed during the photo process Even if the pattern is formed, the added anti-etching film prevents etching of the lower structure to prevent a decrease in yield due to a poor photoresist pattern.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도2e는 본 발명에 따른 반도체장치의 스토리지노드 전극용 콘택부 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다. 여기에서도 도면 부호 A는 커패시터가 형성되는 기판 영역, B는 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역을 나타낸 것이다.2A to 2E are flowcharts illustrating a method of manufacturing a contact portion for a storage node electrode of a semiconductor device according to the present invention. Here again, reference numeral A denotes a substrate region in which a capacitor is formed, and B denotes a substrate region in which a capacitor is not formed.
먼저 반도체기판(10)에 소자분리 공정을 실시하고 기판에 게이트 전극, 소스/드레인 접합, 및 비트라인(미도시함)을 갖는 소자 공정을 실시한다.First, a device isolation process is performed on the
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 소자가 형성된 기판의 구조물(100) 전면에 층간 절연막(102)을 형성한 후에 사진 및 식각 공정으로 콘택홀을 형성하고 도전물질을 매립하여 하부의 소스/드레인 접합과 연결되는 콘택 플러그(104)를 형성한다. 그리고, 층간 절연막(102) 상부에 스토리지노드 전극의 패턴을 정의하기 위한 희생 절연막(106)으로서 산화막을 두껍게 증착하고 그 위에 반사방지막(108)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, an interlayer
그 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 구조물에서 커패시터가 형성되는 기판 영역(A)을 제외한 외곽 영역(B)에만 반사방지막(108) 상부에 식각방지막(110)을 증착한다. 이때, 식각방지막(110)은 이후 스토리지노드 전극을 위한 희생절연막의 식각공정시 배리어(barrer)가 될 수 있도록 반사방지막에 대해 선택 식각비가 있어야 한다. 그러므로, 식각방지막(110)은 박막(film)으로서 폴리실리콘막을 300∼500Å 증착하거나, 또는 질화막을 500∼1000Å으로 증착한다. 또는, 상기 식각방지막(110)은 상기 박막 대신에 유기성 하부반사물질(organic bottom anti-reflective coating material)을 1000Å이상 두께로 증착한다. 이 유기성 하부반사물질로 식각방지막(110)을 형성할 경우 희생절연막의 식각공정시 무기성 반사방지막(108)에 대한 튜닝(tuning)을 통해서 식각비를 조절할 수가 있다.Next, as shown in FIG. 2B, the
도 2c에 도시된 바와 같이 상기 구조물에 스토리지노드 전극 마스크를 이용한 사진 공정을 진행하여 스토리지노드 전극용 포토레지스트 패턴(112)을 형성한다.As shown in FIG. 2C, a photoresist using a storage node electrode mask is performed on the structure to form a
도 2d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(112)을 이용한 식각 공정을 진행하여 커패시터가 형성되는 기판영역(A)의 희생 절연막(106)만을 식각해서 스토리지노드 전극용 콘택부(114)를 형성한다. 이때, 커패시터가 형성되지 않는 기판영역(B)은 식각방지막(110)에 의해 식각 공정이 이루어지지 않는다. 즉, 식각방지막(110)은 노광 공정시 불량한 포토레지스트 패턴(112)이 형성되었더라도 이로 인한 희생 절연막(106)의 식각을 막는다. As shown in FIG. 2D, the etching process using the
그리고나서 도 2e에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(112)을 제거한다. 그리고 식각방지막(110) 및 반사 방지막(108)을 제거한다.Then, as shown in FIG. 2E, the
그 다음, 도면에는 도시되지 않았지만 콘택부(114)가 형성된 결과물에 도전물질로서 도프트 폴리실리콘을 증착하고 이를 화학적기계적연마(chemical mechanical polishing) 공정으로 스토리지노드 전극을 형성한다.
Next, although not shown in the drawing, the doped polysilicon is deposited as a conductive material on the resultant in which the
본 발명은 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역의 반사방지막 상부에만 선택적으로 식각방지막을 추가 형성하고 스토리지노드 전극 패턴을 위한 사진 공정을 진행함으로써, 사진 공정시 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역에 불량한 포토레지스트 패턴이 형성되더라도 이후 희생 절연막의 식각 공정시 추가된 식각방지막이 커패시터가 형성되지 않은 기판 영역의 희생절연막의 식각을 막는다.The present invention selectively forms an etch stop layer only on the anti-reflection film of the substrate area where the capacitor is not formed and proceeds the photo process for the storage node electrode pattern, so that a poor photoresist pattern on the substrate area where the capacitor is not formed during the photo process Even if this is formed, the etch stop layer added during the etching process of the sacrificial insulating layer prevents etching of the sacrificial insulating layer in the substrate region where the capacitor is not formed.
그러므로, 종래 기술에서 불량한 포토레지스트 패턴으로 인해 커패시터가 형성되지 않은 기판 영역의 희생절연막에서 콘택부가 콘택 플러그가 완전히 드러날 정도로 식각되지 않아 발생되는 제조 공정의 수율 저하를 미연에 방지한다.Therefore, in the prior art, in the sacrificial insulating film of the substrate region where the capacitor is not formed due to the poor photoresist pattern, the contact portion is not etched to the extent that the contact plug is completely exposed, thereby preventing a decrease in the yield of the manufacturing process.
또한, 본 발명은 스토리지노드 전극용 마스크 공정에서 복잡한 맵(map) 수정없이 커패시터가 형성되지 않는 기판 영역에 식각방지막을 형성함으로서, 스토리지노드 전극을 갖는 반도체장치의 제조 공정의 수율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention can improve the yield of the manufacturing process of the semiconductor device having a storage node electrode by forming an etch barrier layer in the substrate region where the capacitor is not formed without complex map modification in the mask process for the storage node electrode. There is an advantage.
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