KR100672161B1 - Method for forming metal line of flash memory device - Google Patents

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주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

A method for forming a metal line in a flash memory device is provided to omit an alignment key forming process without additional etching equipment by using a nitride layer as a hard mask in trench etching. An interlayer dielectric(21), an etch stop layer(22), a trench oxide layer(23), and a nitride hard mask layer are sequentially formed on a substrate(20). A nitride hard mask pattern(24) is formed by patterning the nitride hard mask layer. A trench(26) is then formed by etching the trench oxide layer using the nitride hard mask pattern as a mask. The nitride hard mask pattern and the etch stop layer are removed. A spacer is formed at inner walls of the trench. A contact hole is formed to expose the substrate by etching the interlayer dielectric. A metal line is then formed in the trench and the contact hole.

Description

플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성 방법{Method for forming metal line of flash memory device}Method for forming metal line of flash memory device

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성 공정 단면도1A to 1F are cross-sectional views of a metal line forming process of a flash memory device according to the related art.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성 공정 단면도2A to 2H are cross-sectional views of a metal line forming process of a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

20 : 반도체 기판 21 : 층간절연막20 semiconductor substrate 21 interlayer insulating film

22 : 식각정지 질화막 23 : 트렌치 산화막22 etch stop nitride film 23 trench oxide film

24 : 질화막 하드마스크 25 : 반사방지막24 nitride film hard mask 25 antireflection film

26 : 트렌치 27 : 스페이서26: trench 27: spacer

28 : 콘택홀 29 : 메탈 라인28: contact hole 29: metal line

본 발명은 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성 방법에 관한 것으로, 특히 공정 스텝 및 공정 시간을 줄이기에 적합한 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a metal line of a flash memory device, and more particularly, to a method for forming a metal line of a flash memory device suitable for reducing process steps and processing time.

70nm 이하의 낸드 플래쉬 메모리 소자에서는 메탈 라인(metal line) 형성을 위한 트렌치 식각시 ArF용 포토레지스트(photoresist)를 마스크로 사용하고 있다. In NAND flash memory devices of 70 nm or less, an ArF photoresist is used as a mask during the trench etching for forming a metal line.

ArF용 포토레지스트는 미세 패터닝은 가능하지만, 그 두께가 얇아 하부의 트렌치 산화막과 식각정지 질화막을 식각하기엔 마진(margin)이 매우 부족하다.The photoresist for ArF can be finely patterned, but its thickness is so thin that the margin for etching the lower trench oxide film and the etch stop nitride film is very insufficient.

이러한 포토레지스트 마진 부족을 보완하기 위하여 하드마스크를 추가로 도입하였다.In order to compensate for the lack of photoresist margin, a hard mask was further introduced.

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 메탈 라인 형성 공정 단면도이다.1A to 1F are cross-sectional views of a metal line forming process according to the prior art.

우선, 공통 소오스 영역과 드레인 영역 사이에 직렬 연결되는 소오스 선택 트랜지스터(SST), 셀 트랜지스터 및 드레인 선택 트랜지스터(DST)로 구성되는 셀 스트링이 형성된 반도체 기판(10)을 준비한다.First, a semiconductor substrate 10 having a cell string formed of a source select transistor SST, a cell transistor, and a drain select transistor DST connected in series between a common source region and a drain region is prepared.

이어, 도 1a에 도시하는 바와 같이 상기 반도체 기판(10)상에 산화막을 증착하여 층간절연막(11)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1A, an oxide film is deposited on the semiconductor substrate 10 to form an interlayer insulating film 11.

도면으로 나타내지는 않았지만 상기 층간절연막(11)은 2층의 절연막이 적층된 구조이며, 상기 2층의 절연막 중 하부의 절연막에는 상기 소오스 영역에 연결되는 소오스 플러그를 형성하고, 상기 층간절연막(11)에는 드레인 영역에 연결되는 드레인 콘택을 형성한다.Although not shown in the drawing, the interlayer insulating film 11 has a structure in which two insulating films are stacked, and a source plug connected to the source region is formed in a lower insulating film of the two insulating films, and the interlayer insulating film 11 is formed. A drain contact is formed in the drain region.

이어, 상기 층간절연막(11)상에 식각정지 질화막(12)과 트렌치 산화막(13)을 차례로 형성한다.Subsequently, an etch stop nitride film 12 and a trench oxide film 13 are sequentially formed on the interlayer insulating film 11.

그런 다음, 포토레지스트 마진 부족을 보완하기 위하여 상기 트렌치 산화막(13)상에 텅스텐을 증착하여 텅스텐 하드마스크(14)를 형성한다. Then, tungsten is deposited on the trench oxide 13 to form a tungsten hard mask 14 to compensate for the lack of photoresist margin.

상기 텅스텐 하드마스크(14)가 불투명하여 후속 포토 공정시 하부에 형성되어 있는 정렬키(alignment key)를 확인할 수 없으므로 상기 하드마스크(14)에 정렬키(미도시)를 형성한다.Since the tungsten hard mask 14 is opaque and an alignment key formed at the lower part of the tungsten hard mask 14 cannot be identified, an alignment key (not shown) is formed in the hard mask 14.

즉, 상기 텅스텐 하드마스크(14)상에 키 오픈 마스크(key open mask)를 형성하고, 상기 키 오픈 마스크를 이용한 식각 공정으로 텅스텐 하드마스크(14)를 식각하여 정렬키를 형성한다. 이어, 상기 키 오픈 마스크를 제거하고 습식 크리닝(wet cleaning) 공정을 실시한다.That is, a key open mask is formed on the tungsten hard mask 14, and an alignment key is formed by etching the tungsten hard mask 14 by an etching process using the key open mask. The key open mask is then removed and a wet cleaning process is performed.

그런 다음, 노광광에 의한 난반사를 막기 위하여 상기 텅스텐 하드마스크(14)상에 반사방지막(15)을 형성하고, 상기 반사방지막(15)상에 ArF용 포토레지스트(PR)를 도포한 다음, 메탈 라인 트렌치가 정의되도록 노광 및 현상 공정으로 상기 포토레지스트(PR)를 패터닝한다.Then, in order to prevent diffuse reflection by exposure light, an antireflection film 15 is formed on the tungsten hard mask 14, an ArF photoresist PR is coated on the antireflection film 15, and then metal The photoresist PR is patterned by an exposure and development process to define a line trench.

이어서, 도 1b에 도시하는 바와 같이 상기 패터닝된 포토레지스트(PR)를 마스크로 상기 반사방지막(15)과 텅스텐 하드마스크(14)를 식각하고, 상기 포토레지스트(PR)를 제거한 후, 습식 크리닝(wet cleaning) 공정을 실시한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the anti-reflection film 15 and the tungsten hard mask 14 are etched using the patterned photoresist PR as a mask, the photoresist PR is removed, and then wet cleaning ( wet cleaning) process.

상기 텅스텐 하드마스크(14) 식각 공정은 별도의 금속 식각 장비에서 실시해야 하므로 금속 식각 장비가 추가로 필요하다. 또한, 텅스텐 하드마스크(14)를 식각하기엔 포토레지스트(PR) 마진이 부족하여 공정 안정성이 떨어지는 문제점이 있 다. Since the tungsten hard mask 14 etching process should be performed in a separate metal etching equipment, a metal etching equipment is additionally required. In addition, the etching of the tungsten hard mask 14 has a problem in that the process stability is low due to the lack of photoresist (PR) margin.

이어, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 패터닝된 텅스텐 하드마스크(14)를 마스크로 상기 트렌치 산화막(13)과 식각정지 질화막(12)을 식각하여 메탈 라인용 트렌치(16)를 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 1C, the trench oxide layer 13 and the etch stop nitride layer 12 are etched using the patterned tungsten hard mask 14 to form a metal line trench 16.

이후 메탈 라인용 텅스텐을 증착하기 전에 실시하는 습식 크리닝(wet cleaning) 공정시 상기 트렌치 산화막(13)이 손상되어 이웃하는 메탈 라인간 브릿지(bridge)가 유발되는 문제를 예방하기 위하여 도 1d에 도시하는 바와 같이 전면에 질화막을 증착하고 에치백(etch-back)하여 상기 트렌치(16) 측면에 스페이서(17)를 형성한다.In order to prevent a problem in which the trench oxide layer 13 is damaged and a bridge between neighboring metal lines is caused during a wet cleaning process performed before depositing tungsten for metal lines, the method shown in FIG. As described above, a nitride film is deposited on the entire surface and etched back to form a spacer 17 on the side of the trench 16.

그런 다음, 도 1e에 도시된 바와 같이 상기 트렌치(16) 하부의 층간절연막(11)에 반도체 기판(10)의 일부분을 오픈하는 콘택홀(18)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 1E, a contact hole 18 is formed in the interlayer insulating layer 11 under the trench 16 to open a portion of the semiconductor substrate 10.

상기 콘택홀(18)에 의한 반도체 기판(10) 오픈이 제대로 이루어졌는지를 확인하기 위하여 공정 중에 라인상에서 SEM(Scanning Electron Microscopy) 장치를 이용하여 콘택홀(18)의 임계치수(CD : Critical Dimension)를 측정하는데, 상기 텅스텐 하드마스크(14)의 방해로 임계치수 측정이 불가능하여 콘택홀(18) 오픈 여부 확인이 불가능하다.Critical dimension (CD) of the contact hole 18 using a scanning electron microscopy (SEM) device on a line during the process to check whether the semiconductor substrate 10 is properly opened by the contact hole 18. In order to measure the critical dimension, it is impossible to check whether the contact hole 18 is open due to the interference of the tungsten hard mask 14.

이후, 습식 크리닝 공정을 실시하고 도 1f에 도시하는 바와 같이 상기 콘택홀(18) 및 트렌치(16)가 매립되도록 전면에 텅스텐막을 증착한 다음 상기 트렌치 산화막(13)을 타겟으로 상기 텅스텐막과 텅스텐 하드마스크(14)를 평탄 제거하여 메탈 라인(19)을 형성한다.Thereafter, a wet cleaning process is performed and a tungsten film is deposited on the entire surface such that the contact hole 18 and the trench 16 are filled, as shown in FIG. 1F, and then the tungsten film and the tungsten target the trench oxide film 13. The hard mask 14 is removed to form a metal line 19.

이와 같은, 종래 기술의 문제점은 다음과 같다.This problem of the prior art is as follows.

첫째, 텅스텐 하드마스크 식각 공정을 별도의 금속 식각 장비에서 실시해야 하므로 금속 식각 장비를 추가로 도입해야 한다.First, since the tungsten hard mask etching process must be performed in a separate metal etching equipment, additional metal etching equipment should be introduced.

둘째, 텅스텐 하드마스크 식각 공정을 별도의 금속 식각 장비에서 실시해야 하므로 장비간 이동에 따른 공정 지연이 발생된다. Second, since the tungsten hard mask etching process must be performed in a separate metal etching equipment, a process delay occurs due to the movement between the equipment.

셋째, 텅스텐 하드마스크를 식각하기엔 ArF용 포토레지스트의 마진이 부족하여 공정 안정성이 떨어진다.Third, in order to etch the tungsten hard mask, the margin of the photoresist for ArF is insufficient, resulting in poor process stability.

넷째, 불투명한 텅스텐 하드마스크로 인해 하부의 정렬키가 보이지 않아 정렬키를 추가로 형성해야 하므로 공정 스텝이 증가되게 된다. Fourth, because the opaque tungsten hard mask does not see the lower alignment key, the alignment key must be additionally formed, thereby increasing the process step.

다섯째, 텅스텐 하드마스크의 방해로 라인상에서 콘택 오픈 여부 확인이 어려워 공정의 신뢰성이 떨어지게 된다.Fifth, it is difficult to check whether a contact is open on the line due to the interference of the tungsten hard mask, thereby reducing the reliability of the process.

따라서, 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 공정 스텝 및 공정 시간을 줄일 수 있는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a metal line of a flash memory device capable of reducing the process step and the process time, which is devised to solve the above-described problems of the prior art.

본 발명의 다른 목적은 하드마스크 식각을 위하여 별도의 장비를 필요로 하지 않으며 장비간 이동에 따른 공정 지연이 발생하지 않는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for forming a metal line of a flash memory device, which does not require a separate device for hard mask etching and does not cause a process delay due to movement between devices.

본 발명의 또 다른 목적은 메탈 콘택 식각 후 콘택 오픈 여부 확인이 가능하 도록 하여 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for forming a metal line of a flash memory device that can improve the reliability of the process by enabling the contact open after etching the metal contact.

본 발명에 따른 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법은 반도체 기판상에 층간절연막과 식각정지 질화막과 트렌치 산화막과 질화막 하드마스크를 차례로 형성하는 단계와, 상기 질화막 하드마스크를 패터닝하고 패터닝된 질화막 하드마스크를 마스크로 상기 트렌치 산화막을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 질화막 하드마스크와 상기 트렌치 하부의 식각정지 질화막을 제거하는 단계와, 상기 트렌치 측면에 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 트렌치 하부의 층간 절연막에 상기 반도체 기판을 노출하는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 트렌치 및 콘택홀 내부에 메탈 라인을 형성하는 단계를 포함한다.The metal line forming method of the flash memory device according to the present invention comprises the steps of forming an interlayer insulating film, an etch stop nitride film, a trench oxide film and a nitride film hard mask on a semiconductor substrate, and patterning the nitride film hard mask and patterned nitride film hard mask Forming a trench by etching the trench oxide layer using a mask, removing the nitride hard mask and an etch stop nitride layer under the trench, forming a spacer on a side of the trench, and forming an interlayer insulating layer under the trench Forming a contact hole exposing the semiconductor substrate in the trench; and forming a metal line in the trench and the contact hole.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Only this embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those skilled in the art, the scope of the present invention should be understood by the claims of the present application.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성 공정 단면도이다.2A to 2H are cross-sectional views of metal line forming processes of a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.

우선, 공통 소오스 영역과 드레인 영역 사이에 직렬 연결되는 소오스 선택 트랜지스터(SST), 셀 트랜지스터 및 들인 선택 트랜지스터(DST)로 구성되는 셀 스트링이 형성된 반도체 기판(20)을 준비한다.First, a semiconductor substrate 20 in which a cell string composed of a source select transistor SST, a cell transistor, and a select transistor DST connected in series between a common source region and a drain region is formed.

이어, 도 2a에 도시하는 바와 같이 상기 반도체 기판(20)상에 산화막을 증착하여 층간절연막(21)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2A, an oxide film is deposited on the semiconductor substrate 20 to form an interlayer insulating film 21.

도면으로 나타내지는 않았지만 상기 층간절연막(21)은 2층의 절연막이 적층된 구조이며, 상기 2층의 절연막 중 하부의 절연막에는 상기 소오스 영역에 연결되는 소오스 플러그를 형성하고, 상기 층간절연막(21)에는 드레인 영역에 연결되는 드레인 콘택을 형성한다.Although not shown in the drawing, the interlayer insulating film 21 has a structure in which two insulating films are stacked, and a source plug connected to the source region is formed in a lower insulating film of the two insulating films, and the interlayer insulating film 21 is formed. A drain contact is formed in the drain region.

이어, 상기 층간절연막(21)상에 식각정지 질화막(22)과 트렌치 산화막(23)과 질화막 하드마스크(24)를 차례로 형성한다.Subsequently, an etch stop nitride layer 22, a trench oxide layer 23, and a nitride layer hard mask 24 are sequentially formed on the interlayer insulating layer 21.

상기 질화막 하드마스크(24)는 종래의 텅스텐 하드마스크와 달리 투명하여 질화막 하드마스크(24)를 형성한 이후에도 하부에 형성되어 있는 정렬키가 가려지지 않는다. 때문에, 정렬키 형성을 위한 별도의 공정을 실시하지 않아도 된다.Unlike the conventional tungsten hard mask, the nitride film hard mask 24 is transparent so that the alignment key formed under the nitride film hard mask 24 is not hidden. Therefore, it is not necessary to perform a separate step for forming the alignment key.

이어, 상기 질화막 하드마스크(24)상에 반사방지막(25)을 형성하고, 상기 반사방지막(25)상에 ArF용 포토레지스트(PR)를 도포하고 트렌치가 정의되도록 노광 및 현상 공정으로 상기 포토레지스트(PR)를 패터닝한다.Subsequently, an antireflection film 25 is formed on the nitride film hard mask 24, an ArF photoresist PR is applied on the antireflection film 25, and the photoresist is exposed and developed to define a trench. Pattern (PR).

상기 트렌치 산화막(23)은 이후에 형성되는 메탈 라인 두께 및 메탈 라인 형성을 위한 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정의 마진을 고려하여 1700~2100Å의 두께로 형성하고, 포토 마스크 DOF(Depth of Focus) 마진이 최적화될 수 있도 록 상기 질화막 하드마스크(24)와 반사방지막(25)은 각각 600~800Å, 250~300Å의 두께로 형성한다.The trench oxide layer 23 is formed to a thickness of 1700 ~ 2100Å in consideration of the metal line thickness to be formed later and the margin of the CMP (Chemical Mechanical Polishing) process for forming the metal line, the photo mask DOF (Depth of Focus) margin The nitride film hard mask 24 and the anti-reflection film 25 may be formed to have a thickness of 600 to 800 mW and 250 to 300 mW, respectively.

이어서, 도 2b 및 도 2c에 도시하는 바와 같이 상기 패터닝된 포토레지스트(PR)를 마스크로 하는 식각 공정으로 상기 반사방지막(25)과 질화막 하드마스크(24)를 패터닝하고, 산소 가스를 이용한 인시튜(in-situ) 공정으로 남아있는 포토레지스트(PR)와 반사방지막(25)을 제거한다.Next, as shown in FIGS. 2B and 2C, the antireflection film 25 and the nitride film hard mask 24 are patterned by an etching process using the patterned photoresist PR as a mask, and in situ using oxygen gas. The photoresist PR and the anti-reflection film 25 remaining in the in-situ process are removed.

상기 반사방지막(25) 식각시에는 CF4, CHF3, O2의 혼합 가스를 사용하고, 상기 질화막 하드마스크(24) 식각시에는 CF4와 CHF3의 혼합 가스를 사용한다. 그리고, 상기 포토레지스트(PR)의 손실을 최소화하기 위하여 상기 반사방지막(25)과 질화막 하드마스크(24) 식각 공정시 바이어스 파워(bias power)는 200W 이하가 되도록 한다. A mixed gas of CF 4 , CHF 3 and O 2 is used to etch the antireflection film 25, and a mixed gas of CF 4 and CHF 3 is used to etch the nitride film hard mask 24. In addition, in order to minimize the loss of the photoresist PR, a bias power may be 200 W or less during the etching process of the anti-reflection film 25 and the nitride film hard mask 24.

그런 다음, 도 2d에 도시하는 바와 같이 상기 패터닝된 질화막 하드마스크(24)를 마스크로 상기 트렌치 산화막(23)을 식각하여 메탈 라인용 트렌치(26)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 2D, the trench oxide layer 23 is etched using the patterned nitride film hard mask 24 as a mask to form a metal line trench 26.

상기 트렌치 산화막(23) 식각시 식각 가스로 C4F6, Ar, O2의 혼합 가스 또는 C5F8, Ar, O2의 혼합 가스를 사용하여 질화막 대비 산화막이 높은 식각 선택비를 가질 수 있도록 가스 조성비를 조절한다. 바람직하게, 질화막 대비 산화막이 10배 이상의 식각 선택비를 갖게 되도록 한다.When the trench oxide layer 23 is etched, the oxide layer may have a higher etching selectivity compared to the nitride layer by using a mixed gas of C 4 F 6 , Ar, O 2 , or a mixed gas of C 5 F 8 , Ar, O 2 as an etching gas. Adjust the gas composition ratio to Preferably, the oxide film compared to the nitride film has an etching selectivity of 10 times or more.

따라서, 상기 식각정지 질화막(22)에서 식각이 멈춰지게 되어 트렌치(26)는 균일한 깊이를 갖게 된다.Therefore, the etch stop is stopped in the etch stop nitride layer 22, so that the trench 26 has a uniform depth.

상기 트렌치 산화막(23) 식각시 높은 식각 선택비로 인하여 다량의 폴리머(polymer)가 발생되는데, 이 폴리머로 인해 후속 공정이 방해 받지 않도록 O2, Ar의 혼합가스 분위기에서 PET(Post Etch Treatment) 공정을 실시하여 폴리머를 제거한다.When the trench oxide layer 23 is etched, a large amount of polymer is generated due to a high etching selectivity, and a post-etch treatment (PET) process is performed in a mixed gas atmosphere of O 2 and Ar so that subsequent processes are not disturbed by the polymer. To remove the polymer.

이어, 도 2e에 도시하는 바와 같이 남아있는 질화막 하드마스크(24)와 상기 트렌치(26) 하부의 식각정지 질화막(22)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 2E, the remaining nitride hard mask 24 and the etch stop nitride film 22 under the trench 26 are removed.

이때, 상기 트렌치 산화막(23)도 식각되게 되어 트렌치 산화막(23)의 상부 프로파일(profile)이 라운드(round)해지게 되는데, 산화막 대비 질화막의 식각 선택비를 높여 손실되는 트렌치 산화막(23)의 두께가 250~400Å이 되도록 한다.At this time, the trench oxide layer 23 is also etched to round the upper profile of the trench oxide layer 23. The thickness of the trench oxide layer 23 is increased by increasing the etching selectivity of the nitride layer relative to the oxide layer. Make 250 ~ 400Å.

상기 포토레지스트(PR)를 마스크로 질화막 하드마스크(24)를 패터닝하는 공정, 트렌치 산화막(23) 식각 공정, 질화막 하드마스크(24)와 식각정지 질화막(22)을 제거하는 공정은 동일한 산화막 식각 장비에서 인시튜(in-situ)로 진행하여 장비간 이동에 따른 공정 지연이 발생되지 않도록 하는 것이 좋다. The process of patterning the nitride film hard mask 24 using the photoresist PR, the trench oxide film 23 etching process, and the process of removing the nitride film hard mask 24 and the etch stop nitride film 22 are performed using the same oxide film etching equipment. It is recommended to proceed from in-situ to prevent process delays caused by the movement of equipment.

산화막 식각 장비에서 질화막 식각이 가능하도록 하기 위해서는 상기 포토레지스트(PR)를 마스크로 질화막 하드마스크(24)를 패터닝하는 공정과 질화막 하드마스크(24) 및 식각정지 질화막(22)을 제거하는 공정시 질화막의 식각 속도가 산화막의 식각 속도보다 빠르게 되도록 식각 가스 조성을 최적화시켜야 한다. 식각 가스로는 CH2F2, CF4, O2, Ar의 혼합 가스를 사용하고 산화막 대비 질화막의 식각 선택 비가 2.6 이상이 되도록 한다.In order to enable nitride film etching in the oxide etching equipment, the nitride film hard mask 24 is patterned using the photoresist PR and the nitride film hard mask 24 and the etching stop nitride film 22 are removed during the process of removing the nitride film hard mask 24. The etching gas composition should be optimized so that the etching rate of is faster than that of the oxide film. As an etching gas, a mixed gas of CH 2 F 2 , CF 4 , O 2 , and Ar is used, and the etching selectivity of the nitride layer to the oxide layer is 2.6 or more.

그리고, 상기 트렌치(26)의 각도가 87도 이상으로 유지되도록 하여 최대한 수직한 메탈 라인을 형성할 수 있도록 한다.In addition, the angle of the trench 26 is maintained at 87 degrees or more to form a metal line as vertical as possible.

이어서, O2, Ar의 혼합 가스분위기에서 PET 공정을 실시하여 질화막 하드마스크(24)와 식각정지 질화막(22)의 제거시에 발생된 폴리머를 제거한다. Subsequently, a PET process is performed in a mixed gas atmosphere of O 2 and Ar to remove the polymer generated during removal of the nitride film hard mask 24 and the etch stop nitride film 22.

그런 다음, 도 2f에 도시하는 바와 같이 이후 메탈 라인용 텅스텐을 증착하기 전에 실시하는 습식 크리닝 공정시 상기 트렌치 산화막(23)이 손상되는 불량을 방지하기 위하여 전면에 50~100Å의 두께로 질화막을 증착하고 에치백(etch back)하여 상기 트렌치(26) 측면에 질화막 스페이서(27)를 형성한다.Then, as illustrated in FIG. 2F, a nitride film is deposited to a thickness of 50˜100 μm on the front surface of the wet cleaning process before the deposition of tungsten for metal lines to prevent damage to the trench oxide layer 23. The nitride layer spacer 27 is formed on the side of the trench 26 by etching back.

이어, 도 2g에 도시하는 바와 같이 상기 트렌치(26) 하부의 층간절연막(21)에 반도체 기판(20)을 오픈하는 콘택홀(28)을 형성한 후 습식 크리닝 공정을 실시한다.Subsequently, as shown in FIG. 2G, a contact hole 28 for opening the semiconductor substrate 20 is formed in the interlayer insulating film 21 under the trench 26, and then a wet cleaning process is performed.

종래에는 상부에 남아 있는 텅스텐 하드마스크의 방해로 콘택홀(28)의 오픈 여부를 확인할 수 없었으나, 본 발명에서는 하드마스크를 텅스텐이 아닌 질화막으로 형성하였으므로 콘택홀(28) 형성 직후 콘택홀(28) 오픈 여부를 명확히 확인할 수 있다. Conventionally, it was not possible to determine whether the contact hole 28 was opened due to the interference of the tungsten hard mask remaining on the upper side. However, in the present invention, since the hard mask is formed of a nitride film instead of tungsten, the contact hole 28 is formed immediately after the formation of the contact hole 28. ) You can clearly check whether it is open.

이어, 도 2h에 도시하는 바와 같이 상기 콘택홀(28) 및 트렌치(26)가 매립되도록 전면에 텅스텐막을 증착한 다음 상기 트렌치 산화막(23)을 타겟으로 상기 텅스텐막을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)하여 메탈 라인(29)을 형성한다. 상 기 CMP 공정시 산화막 대비 텅스텐막이 60 이상의 식각 선택비를 갖도록 한다.Subsequently, as shown in FIG. 2H, a tungsten film is deposited on the entire surface such that the contact hole 28 and the trench 26 are embedded, and then the tungsten film is subjected to CMP (Chemical Mechanical Polishing) targeting the trench oxide film 23. Line 29 is formed. In the CMP process, the tungsten film has an etching selectivity of 60 or more.

이상으로 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인을 완성한다.This completes the metal line of the flash memory device according to the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the present invention has the following effects.

첫째, 불투명한 텅스텐막 대신 투명한 질화막으로 하드마스크를 형성하여 하드마스크에 별도의 정렬키를 형성하지 않아도 된다. 따라서, 공정 스텝 수를 줄일 수 있다.First, a hard mask is formed of a transparent nitride film instead of an opaque tungsten film, so that a separate alignment key may not be formed on the hard mask. Therefore, the number of process steps can be reduced.

둘째, 콘택홀 오픈 여부 확인을 방해하는 텅스텐막 대신 질화막을 이용하여 하드마스크를 형성하므로 콘택홀 형성 직후 콘택홀의 오픈 여부를 확인할 수 있다. Second, since a hard mask is formed using a nitride film instead of a tungsten film that prevents the contact hole from being opened, it is possible to confirm whether the contact hole is opened immediately after forming the contact hole.

셋째, 콘택홀의 오픈 여부를 바로 확인할 수 있으므로 콘택홀이 오픈되지 않은 경우에 적절한 대응이 가능하여 공정 안정성을 향상시킬 수 있다.Third, since the contact hole can be immediately checked whether or not the contact hole is opened, appropriate response is possible when the contact hole is not opened, thereby improving process stability.

넷째, 질화막을 이용하여 하드마스크를 형성하여 하드마스크, 트렌치 산화막, 식각정지 질화막 식각 공정을 동일 장비 내에서 인시튜로 진행할 수 있다. 따라서, 장비간 이동에 따른 공정 시간을 단축시킬 수 있다.Fourth, a hard mask may be formed using a nitride film to perform a hard mask, a trench oxide film, and an etching stop nitride film etching process in situ within the same equipment. Therefore, the process time according to the movement between the equipment can be shortened.

넷째, 텅스텐막 대신 질화막을 이용하여 하드마스크를 형성하여 하드마스크 식각을 위하여 별도의 장비를 구비하지 않아도 되므로 비용을 절감할 수 있다.Fourth, since a hard mask is formed using a nitride film instead of a tungsten film, it is not necessary to provide additional equipment for etching the hard mask, thereby reducing costs.

Claims (19)

(a) 반도체 기판상에 층간절연막과 식각정지 질화막과 트렌치 산화막과 질화막 하드마스크를 차례로 형성하는 단계;(a) sequentially forming an interlayer insulating film, an etch stop nitride film, a trench oxide film, and a nitride film hard mask on the semiconductor substrate; (b) 상기 질화막 하드마스크를 패터닝하고 패터닝된 질화막 하드마스크를 마스크로 상기 트렌치 산화막을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;(b) forming a trench by patterning the nitride hard mask and etching the trench oxide layer using the patterned nitride hard mask as a mask; (c) 상기 질화막 하드마스크와 상기 트렌치 하부의 식각정지 질화막을 제거하는 단계;(c) removing the nitride hard mask and the etch stop nitride layer under the trench; (d) 상기 트렌치 측면에 스페이서를 형성하는 단계;(d) forming a spacer on the side of the trench; (e) 상기 트렌치 하부의 층간 절연막에 상기 반도체 기판을 노출하는 콘택홀을 형성하는 단계; 및(e) forming a contact hole in the interlayer insulating layer under the trench to expose the semiconductor substrate; And (f) 상기 트렌치 및 콘택홀 내부에 메탈 라인을 형성하는 단계를 포함하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.(f) forming a metal line in the trench and the contact hole. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (b) 단계 및 (c) 단계를 동일 장비에서 인시튜로 진행하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.The method of forming a metal line of a flash memory device, characterized in that the steps (b) and (c) proceed in situ in the same equipment. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 (b) 단계 및 (c) 단계를 산화막 식각 장비에서 실시하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.The method of forming a metal line of a flash memory device, characterized in that the steps (b) and (c) are performed in an oxide film etching equipment. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (b) 단계에서 상기 질화막 하드마스크를 패터닝하는 공정은 The process of patterning the nitride film hard mask in step (b) 상기 질화막 하드마스크상에 포토레지스트를 형성하는 단계;Forming a photoresist on the nitride film hard mask; 상기 포토레지스트를 패터닝하는 단계;Patterning the photoresist; 상기 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 상기 질화막 하드마스크를 식각하는 단계;Etching the nitride film hard mask using the patterned photoresist as a mask; 상기 포토레지스트를 제거 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.Removing the photoresist; and forming a metal line of a flash memory device. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 하드마스크 패터닝시 식각 가스로 CF4, CHF5, O2의 혼합 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.The method of forming a metal line of a flash memory device, characterized in that for mixing the hard mask using a mixed gas of CF 4 , CHF 5 , O 2 as an etching gas. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 포토레지스트를 형성하기 전에 반사방지막을 더 형성하고, 상기 질화막 하드마스크를 식각하기 전에 상기 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 상기 반사방지막을 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.Forming an antireflection film before forming the photoresist, and etching the antireflection film with the patterned photoresist as a mask before etching the nitride film hard mask. Line formation method. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 반사방지막을 250~300Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.Forming the anti-reflection film to a thickness of 250 ~ 300Å metal line forming method of a flash memory device. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 반사방지막 식각시 식각 가스로 CF4, CHF3의 혼합 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.The method of forming a metal line of a flash memory device, characterized in that the mixed gas of CF 4 , CHF 3 as an etching gas when the anti-reflection film is etched. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 포토레지스트 제거시 산소 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.The method of forming a metal line of a flash memory device, characterized in that to use the oxygen gas to remove the photoresist. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질화막 하드마스크를 600~800Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.The metal line forming method of the flash memory device, characterized in that for forming a nitride film hard mask having a thickness of 600 ~ 800Å. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 트렌치 산화막을 1700~2100Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.And forming the trench oxide layer at a thickness of 1700-2100 kV. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 트렌치 형성시 식각 가스로 C4F6, Ar, O2의 혼합 가스, C5F8, Ar, O2의 혼합 가스 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.The metal line forming method of the flash memory device, characterized in that any one of the mixed gas of C4F 6 , Ar, O 2 , C 5 F 8 , Ar, O 2 as an etching gas when forming the trench. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 트렌치를 형성한 후에 트렌치 형성시 발생된 폴리머를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.And removing the polymer generated during the trench formation after the trench is formed. 제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 폴리머 제거시 O2와 Ar의 혼합 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.And a mixed gas of O 2 and Ar when removing the polymer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (c) 단계를 CH2F2와 CF4, O2, Ar의 혼합 가스 분위기에서 실시하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.The method of forming a metal line of a flash memory device, characterized in that the step (c) is performed in a mixed gas atmosphere of CH 2 F 2 and CF 4 , O 2 , Ar. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (c) 단계 이후에 (c) 단계에서 발생된 폴리머를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.And removing the polymer generated in step (c) after step (c). 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 폴리머 제거시 O2와 Ar의 혼합 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.And a mixed gas of O 2 and Ar when removing the polymer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스페이서는 트렌치를 포함한 전면에 질화막을 증착하고 트렌치 측면에만 남도록 상기 질화막을 에치백하여 형성하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.And forming a spacer by depositing a nitride film on the entire surface including the trench and etching back the nitride film so as to remain only on the side of the trench. 제 18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 질화막을 50~100Å의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 메탈 라인 형성방법.The metal line forming method of the flash memory device, characterized in that for depositing a thickness of 50 ~ 100Å.
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