KR100841051B1 - Semiconductor device prevented chemical attack and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이웃하는 랜딩 플러그와 스토리지노드콘택플러그 간의 브릿지를 방지하는데 적합한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명의 반도체 소자의 제조 방법은 반도체 기판 상에 제1콘택홀을 갖는 제1절연막을 형성하는 단계; 상기 제1콘택홀의 양측벽에 어택방지막을 형성하는 단계; 상기 제1콘택홀에 도전 물질을 매립하여 제1콘택플러그를 형성하는 단계; 상기 제1콘택플러그가 형성된 상기 제1절연막 상부에 제2절연막을 형성하는 단계; 상기 제2절연막의 소정 영역을 식각하여 상기 제1콘택플러그를 오픈시키는 제2콘택홀을 형성하는 단계, 및 상기 제2콘택홀에 상기 제1콘택플러그와 연결되는 제2콘택플러그를 매립하는 단계를 포함하며, 이에 따라 본 발명은, 이웃한 랜딩플러그와 스토리지노드콘택플러그간의 브릿지 현상을 방지하여 수율 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device suitable for preventing a bridge between a neighboring landing plug and a storage node contact plug, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention has a first contact hole on a semiconductor substrate Forming a first insulating film; Forming an anti-attack film on both sidewalls of the first contact hole; Forming a first contact plug by filling a conductive material in the first contact hole; Forming a second insulating layer on the first insulating layer on which the first contact plug is formed; Etching a predetermined region of the second insulating layer to form a second contact hole for opening the first contact plug, and filling a second contact plug connected to the first contact plug in the second contact hole In this regard, the present invention has the effect of improving the yield by preventing the bridge phenomenon between the neighboring landing plug and the storage node contact plug.
스토리지노드콘택홀, 습식 케미컬, 브릿지, 어택방지막, 랜딩플러그 Storage Node Contact Hole, Wet Chemical, Bridge, Attack Barrier, Landing Plug
Description
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자 제조 방법을 나타낸 단면도.1A and 1B are cross-sectional views showing a semiconductor device manufacturing method according to the prior art.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 구조를 도시한 도면.2 is a view showing the structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21 : 반도체 기판 22 : 제1층간절연막21
23 : 콘택홀 24 : 어택방지막23: contact hole 24: attack prevention film
25A, 25B : 랜딩플러그 26 : 제2층간절연막25A, 25B: Landing plug 26: Second interlayer insulating film
27 : 비트라인콘택 28 : 비트라인27: bit line contact 28: bit line
29 : 제3층간절연막 30 : 스토리지노드콘택홀29: third interlayer insulating film 30: storage node contact hole
31 : 스토리지노드콘택플러그31: Storage node contact plug
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 이웃하는 랜딩플러그와 스토리지노드콘택플러그간 브릿지를 방지한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device which prevents bridges between neighboring landing plugs and storage node contact plugs.
DRAM 소자 제조시에 집적도 증가에 따라 랜딩플러그(Landing plug)를 비트라인콘택 및 스토리지노드콘택플러그 아래에 형성해주어, 고밀도 및 고집적의 DRAM 소자를 제조할 수 있다.As DRAM chips are manufactured, a landing plug may be formed under the bit line contact and the storage node contact plug according to the increase in the density, thereby manufacturing a high density and high density DRAM device.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자 제조 방법을 나타낸 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(11) 상에 게이트 라인(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고 나서, 게이트 라인을 포함하는 반도체 기판(11)의 전면에 제1층간절연막(12)을 증착하고, 랜딩 플러그가 형성될 예정 영역의 제1층간절연막(12)을 제거하여, 랜딩플러그콘택홀을 형성한다. 다음으로, 랜딩플러그콘택홀에 폴리실리콘막을 매립하여 랜딩플러그(13)를 형성한다. As shown in FIG. 1A, a gate line (not shown) is formed on the
이어서, 랜딩 플러그(13) 및 제1층간절연막(12) 상에 제2층간절연막(14)을 증착하고, 제2층간절연막(14)을 선택적으로 식각하여 어느 하나의 랜딩 플러그(13) 상부를 오픈한 후, 비트라인콘택(15)을 형성한다. 이어서, 비트라인콘택(15) 상에 비트라인(16)을 형성하고, 비트라인(17)을 포함한 제2층간절연막(14) 상에 제3층간절연막(17)을 증착한다.Subsequently, a second interlayer
계속해서, 제3층간절연막(17)과 제2층간절연막(14)을 선택적으로 식각하여 나머지 랜딩 플러그(13) 상부를 오픈하는 스토리지노드콘택홀(18)을 형성한다. 이후, 식각부산물 제거를 위한 습식세정을 진행한다.Subsequently, the third
도 1b에 도시된 바와 같이, 스토리지노드콘택홀(18)에 폴리실리콘막을 매립하여 스토리지노드콘택플러그(19)를 형성한다. As shown in FIG. 1B, a polysilicon layer is embedded in the storage
상술한 바와 같이 종래의 반도체소자에서는 이웃하는 랜딩플러그(Landing Plug, 13)를 분리하기 위한 랜딩플러그분리막인 제1층간절연막(12)을 실리콘산화막(SiO2)으로 형성한다.As described above, in the semiconductor device of the related art, the first
그러나, 반도체소자가 점점 미세해짐에 따라 레이아웃 상에서 비트라인(16)이 랜딩플러그(13)를 충분히 감싸지 못하는 문제가 발생하게 되고, 이러한 경우 후속 스토리지노드콘택홀(18) 형성 공정에서 정렬 불량 등의 이유로 제1층간절연막(12)을 식각하는 경우가 발생한다.However, as semiconductor devices become more and more fine, a problem arises in that the
이와 같이, 정렬 불량에 의해 제1층간절연막(12)이 식각되는 경우에는, 후속 식각부산물 제거를 위한 습식세정 과정에서 습식 케미컬(Wet Chemical)에 의해 제1층간절연막(12)이 용해되는 문제가 발생한다. 이는 이웃하는 랜딩플러그(13)간의 절연물질이 식각되는 것이므로, 도 1b의 'B'와 같이 서로 연결되지 않아야 할 랜딩플러그(13)와 스토리지노드콘택플러그(19)간의 원하지 않는 브릿지(Bridge) 현상을 초래한다.As such, when the first interlayer
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 케미컬어택으로 인한 이웃하는 랜딩 플러그와 스토리지노드콘택플러그 간의 브릿지를 방지하는데 적합한 반도체 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof suitable for preventing bridges between neighboring landing plugs and storage node contact plugs due to chemical attack.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자는 반도체기판; 상기 반도체기판 상에 형성되며 복수의 콘택홀이 구비된 절연막; 상기 콘택홀의 측벽에 형성된 어택방지막; 상기 콘택홀의 내부에 매립된 복수의 랜딩플러그; 및 상기 복수의 랜딩플러그 중 적어도 어느 하나의 랜딩플러그 위에 형성된 스토리지노드콘택플러그를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 어택방지막은 실리콘질화막이고, 상기 절연막은 실리콘산화막인 것을 특징으로 한다.The semiconductor device of the present invention for achieving the above object is a semiconductor substrate; An insulating film formed on the semiconductor substrate and having a plurality of contact holes; An attack prevention film formed on sidewalls of the contact hole; A plurality of landing plugs embedded in the contact hole; And a storage node contact plug formed on at least one of the landing plugs, wherein the attack prevention film is a silicon nitride film, and the insulating film is a silicon oxide film.
또한, 본 발명의 반도체 소자의 제조 방법은 반도체 기판 상에 제1콘택홀을 갖는 제1절연막을 형성하는 단계; 상기 제1콘택홀의 양측벽에 어택방지막을 형성하는 단계; 상기 제1콘택홀에 도전 물질을 매립하여 제1콘택플러그를 형성하는 단계; 상기 제1콘택플러그가 형성된 상기 제1절연막 상부에 제2절연막을 형성하는 단계; 상기 제2절연막의 소정 영역을 식각하여 상기 제1콘택플러그를 오픈시키는 제2콘택홀을 형성하는 단계, 및 상기 제2콘택홀에 상기 제1콘택플러그와 연결되는 제2콘택플러그를 매립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제1,2절연막과 상기 어택방지막은 식각률이 서로 다른 절연막인 것을 특징으로 하며, 상기 제1 및 제2절연막은 산화막이고, 상기 어택방지막은 질화막인 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention comprises the steps of forming a first insulating film having a first contact hole on a semiconductor substrate; Forming an anti-attack film on both sidewalls of the first contact hole; Forming a first contact plug by filling a conductive material in the first contact hole; Forming a second insulating layer on the first insulating layer on which the first contact plug is formed; Etching a predetermined region of the second insulating layer to form a second contact hole for opening the first contact plug, and filling a second contact plug connected to the first contact plug in the second contact hole Wherein the first and second insulating layers and the attack prevention layer are insulating layers having different etching rates, wherein the first and second insulating layers are oxide layers, and the attack prevention layer is a nitride layer. do.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing the structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 반도체기판(21) 상에 복수의 콘택홀(23)이 구비된 제1층간절연막(22)이 형성되고, 콘택홀(23)의 양측벽에는 어택방지막(24)이 형성된다. 여기서, 어택방지막(24)은 질화막이고, 바람직하게는 실리콘질화막이다. Referring to FIG. 2, a first
그리고, 어택방지막(24)이 형성된 콘택홀(23) 내부에 랜딩플러그(25A, 25)가 매립되어 있다. 여기서, 랜딩플러그(25A, 25B)는 폴리실리콘이다.The landing plugs 25A and 25 are embedded in the
그리고, 랜딩플러그(25A, 25B) 및 제1층간절연막(22) 상에 제2층간절연막(26)이 형성되고, 제2층간절연막(25)을 관통하여 어느 하나의 랜딩플러그(25A)에 비트라인콘택(27)이 연결되며, 비트라인콘택(27) 위에는 비트라인(28)이 형성된다.Then, a second
그리고, 비트라인(28) 상부에 제3층간절연막(29)이 형성되고, 제3층간절연막(29) 내에는 다른 랜딩플러그(25A)의 표면을 개방시키는 스토리지노드콘택홀(30)이 구비된다.A third interlayer
그리고, 스토리지노드콘택홀(30) 내에는 스토리지노드콘택플러그(31)가 매립되어 있다. 여기서, 스토리지노드콘택플러그(31)는 폴리실리콘이다.The storage
도 2에서 제1,2 및 제3층간절연막(22, 26, 29)은 모두 실리콘산화막이다.In FIG. 2, the first, second and third interlayer
도 2에 따르면, 랜딩플러그(25A, 25B)가 매립되는 콘택홀(23)의 양측벽에 어택방지막(24)이 구비되며, 이 어택방지막(24)은 이웃하는 랜딩플러그(25A, 25B)간 분리막의 역할을 한다. 즉, 이웃하는 랜딩플러그(25A, 25B) 사이의 분리막은 어택방지막(24), 제1층간절연막(22), 어택방지막(24)의 3중 구조가 된다. 예컨대, 어택방지막(24)이 실리콘질화막이고, 제1층간절연막(22)이 실리콘산화막이므로, 이웃한 랜딩플러그(25A, 25B) 사이의 분리막은 실리콘질화막, 실리콘산화막, 실리콘질화막의 3중 구조가 된다.According to FIG. 2, an
특히, 어택방지막(24)은 후술하겠지만, 스토리지노드콘택홀(30) 형성후 습식세정 과정에서 제1층간절연막(22)이 용해되더라도 연결되지 않아야 될 랜딩플러그(25A)와 스토리지노드콘택플러그(31)이 접촉하여 발생하는 브릿지를 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 어택방지막(24)은 실리콘산화막인 제1 내지 제3층간절연막(22, 26, 29)의 습식세정시 용해되지 않는 불용성, 즉 습식식각 선택비가 큰 물질, 바람직하게는 실리콘질화막으로 형성한다.In particular, the
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도이다. 3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(21)의 소정 영역에 소자분리막 등의 소정 공정을 진행한다. 이때, 소정 공정이라 함은 소자분리막, 소스/드레인 및 게이트전극을 구비한 트랜지스터 공정이다.As shown in FIG. 3A, a predetermined process such as an isolation layer is performed on a predetermined region of the
계속해서, 반도체 기판(21) 상에 다수의 게이트 라인(도시하지 않음)을 형성하고, 게이트 라인을 포함하는 반도체 기판(21)의 전면에 제1층간절연막(22)을 증착한다. 이어서, 사진 및 식각 공정을 수행하여 제1층간절연막(22)을 식각하므로써복수의 콘택홀(23)을 형성한다. 여기서, 콘택홀(23)은 랜딩플러그와 반도체기판의 일부를 연결하기 위한 콘택홀이며, 이에 따라 제1층간절연막(22)은 '랜딩플러그분리막'이 된다. 그리고, 제1층간절연막(22)은 BPSG와 같은 산화막, 바람직하게는 실리콘산화막(Silicon oxide)으로 형성한다.Subsequently, a plurality of gate lines (not shown) are formed on the
도 3b에 도시된 바와 같이, 콘택홀(23)의 측벽에 어택방지막(24)을 형성한다.As shown in FIG. 3B, an
상기 어택방지막(24)은 콘택홀(23)이 형성된 제1층간절연막(22)의 표면을 따라 절연막을 증착한 후, 절연막을 에치백 등의 건식식각으로 식각하여 콘택홀(23)의 측벽에만 잔류시키므로써 형성된 것이다. 바람직하게, 어택방지막(24)은 후속 습식세정과정에서 제1층간절연막(22)이 용해되더라도 스토리지노드콘택플러그와 이웃하는 랜딩플러그가 브릿지되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 산화막의 습식세정시 용해되지 않는 불용성 물질로 형성한다. 바람직하게 어택방지막(24)은 질화막, 특히 실리콘질화막(Silicon nitride)을 100∼300Å 두께로 형성한다. 이러한 어택방지막(24)은 제1층간절연막(22)과 서로 다른 물질이면서 식각률도 다르다. 또한, 후속 제2층간절연막과도 서로 다른 물질이면서 식각률도 다르다.The
도 3c에 도시된 바와 같이, 전체 결과물의 전면에 콘택홀(23)을 매립하도록 도전층을 증착한 후, 전면 식각 혹은 평탄화 공정을 수행하여 콘택홀(23) 내부에 매립되는 랜딩플러그(25A, 25B)을 형성한다. 여기서, 랜딩플러그(25A, 25B) 형성을 위한 도전층으로는 폴리실리콘막을 이용하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3C, after the conductive layer is deposited to fill the
그리고, 랜딩플러그콘택(25A, 25B)은 비트라인이 콘택될 랜딩플러그(25A)와 스토리지노드가 콘택될 랜딩플러그(25B)으로 구분된다.The
특히, 본 발명의 실시예에서는 이웃하는 랜딩플러그(25A, 25B)간의 분리막 구조가 어택방지막(24), 제1층간절연막(22), 어택방지막(24)의 3중 구조가 된다. 즉, 어택방지막(24)이 실리콘질화막이고, 제1층간절연막(22)이 실리콘산화막이므로, 이웃한 랜딩플러그(25A, 25B) 사이의 분리막은 실리콘질화막, 실리콘산화막, 실리콘질화막의 3중 구조가 된다.In particular, in the embodiment of the present invention, the separation membrane structure between neighboring landing plugs 25A and 25B is a triple structure of the
도 3d에 도시된 바와 같이, 랜딩플러그(25A, 25B) 및 제1층간절연막(22) 상에 제2층간절연막(26)을 증착한다. 이때, 제2층간절연막(26)은 BPSG와 같은 산화막, 바람직하게는 실리콘산화막으로 형성한다.As shown in FIG. 3D, a second
이어서, 제2층간절연막(26)을 선택적으로 식각하여 비트라인콘택 예정 영역을 오픈한 다음, 비트라인콘택 예정 영역에 도전층을 매립하여 랜딩 플러그(25A)와 콘택되는 비트라인콘택(27)을 형성한다. Subsequently, the bit line contact predetermined region is opened by selectively etching the second
계속해서, 비트라인콘택(27) 상에 비트라인(28)을 형성한다. Subsequently, the
도 3e에 도시된 바와 같이, 비트라인(28) 및 제2층간절연막(26)의 전면 상부에 제3층간절연막(29)을 증착한다. 이때, 제3층간절연막(29)은 BPSG와 같은 산화막, 바람직하게는 실리콘산화막으로 형성한다.As shown in FIG. 3E, a third
다음으로, 제3층간절연막(29)과 제2층간절연막(26)의 소정 영역을 오픈하도록 사진 및 식각 공정을 수행하여 랜딩 플러그(25B) 상부를 오픈하는 스토리지노드콘택홀(30)을 형성한다.Next, a storage
바람직하게는, 제3층간절연막(29) 상부에 하드마스크를 형성하고, 이를 식각마스크로 이용하여 제3층간절연막(29) 및 제2층간절연막(26)을 선택적으로 건식식 각한다.Preferably, a hard mask is formed on the third
위와 같은 스토리지노드콘택홀(30) 형성 공정에서 정렬 불량 등의 이유로 제1층간절연막(22)을 식각하는 경우가 발생한다.In the process of forming the storage
이어서, 식각부산물 제거를 위한 습식세정을 진행한다. 이때, 습식세정은 습식 케미컬을 이용한 습식 식각을 이용하는데, 바람직하게는 불산(HF) 또는 BOE(Buffered Oxide Etchant) 용액을 사용한다. Subsequently, wet cleaning is performed to remove the etch byproducts. In this case, wet cleaning uses wet etching using wet chemical, and preferably, hydrofluoric acid (HF) or BOE (Buffered Oxide Etchant) solution is used.
상기한 습식세정시 제1층간절연막(22)이 용해되어서, 즉 일부가 식각되는 현상('A' 참조)이 발생할 수 있다.During the wet cleaning, the first
하지만, 본 발명은 습식 케미컬 사용시 제1층간절연막(22)이 식각된다고 하더라도 어택방지막(24)은 식각이 발생하지 않는다. 부연 설명하면, 어택방지막(24)이 질화막이므로, 불산 또는 BOE 용액에 대해 질화막은 용해되지 않아 식각되지 않는다. 이로써 어택방지막(24)에 의해 이웃하는 랜딩플러그(25A)들의 측벽이 노출되지 않는다.However, in the present invention, even when the first
도 3f에 도시된 바와 같이, 스토리지노드콘택홀(30)을 매립하도록 도전층을 형성한 후, 전면 식각 혹은 평탄화 공정을 이용하여 스토리지노드콘택플러그(31)를 형성한다. 여기서, 스토리지노드콘택플러그(31)를 형성하기 위한 도전층으로 폴리실리콘막을 이용하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3F, after the conductive layer is formed to fill the storage
위와 같이 스토리지노드콘택플러그(31)를 형성할 때, 제1층간절연막(22)의 용해된 부분에 스토리지노드콘택플러그(31)가 형성될 수는 있으나(도면부호 'B' 참조), 어택방지막(24)이 각 랜딩플러그(25A, 25B)의 측벽에 존재하므로, 어택방지 막(24)에 의해 스토리지노드콘택플러그(31)와 이웃하는 랜딩플러그(25A)가 브릿지되는 것을 방지할 수 있다.When forming the storage node contact plug 31 as described above, although the storage
상술한 바에 따르면, 본 발명은 이웃하는 랜딩플러그를 분리하기 위한 제1층간절연막(22)에 형성된 콘택홀(23)의 양측벽에 제1층간절연막(22)이 용해되더라도 용해되지 않는 물질인 질화막 계열의 어택방지막(24)을 형성하므로써, 오정렬에 의해 습식 케미컬 사용시 제1층간절연막(22)이 용해되더라도 스토리지노드콘택플러그(31)와 이웃하는 랜딩 플러그(25A) 간의 브릿지를 방지하여 소자의 동작 특성을 개선할 수 있다.As described above, in the present invention, a nitride film which is a material that does not dissolve even when the first
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 본 발명은 이웃하는 랜딩 플러그와 스토리지노드콘택플러그의 브릿지 현상을 방지하여 수율 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above has an effect that can be expected to improve the yield by preventing the bridge phenomenon of the neighboring landing plug and the storage node contact plug.
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