KR100855867B1 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도 및 평면도.2A to 2F are cross-sectional views and plan views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>
100, 200 : 반도체 기판 105, 205 : 소자분리막100, 200:
110a, 210a : 게이트 폴리실리콘층 110b, 210b : 게이트 금속층110a, 210a:
110c, 210c : 게이트 하드마스크층 110, 210 : 게이트 패턴110c and 210c: gate
115, 215 : 스페이서 120, 220 : 랜딩 플러그 폴리층115, 215:
120a, 220a : 랜딩 플러그 콘택 125, 240 : 제 2 층간 절연막120a, 220a:
130, 230 : 비트라인 콘택홀 135, 235 : 비트 라인 130, 230: bit
137 : 제 3 층간 절연막 140, 245: 저장전극 콘택홀 137: third
225 : 제 1 층간 절연막 223 : 감광막 패턴 225: first interlayer insulating film 223: photosensitive film pattern
107a, 207a : 저장전극 콘택영역107a and 207a: storage electrode contact region
107b, 207b : 비트라인 콘택영역107b and 207b: bit line contact area
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 게이트 하드마스크층 상부로 일정 높이 이상 올라오는 랜딩 플러그 콘택(Landing Plug Contact)을 형성하고, 상기 게이트 하드마스크층 상부에 형성된 상기 랜딩 플러그 콘택을 식각 타겟(Target)으로 하여 후속 공정인 비트라인 콘택홀과 저장전극 콘택홀을 형성함으로써, 게이트 하드마스크층이 로스(Loss)되는 것을 방지하고, 비트라인 콘택 및 저장전극 콘택과 게이트 간에 SAC 페일(Self Aligned Contact Fail)이 발생하는 것을 방지하여 소자의 특성을 향상시키는 기술을 개시한다. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and includes forming a landing plug contact that rises above a predetermined height above a gate hard mask layer, and etching the landing plug contact formed on the gate hard mask layer. By forming a bit line contact hole and a storage electrode contact hole, which are subsequent processes, the gate hard mask layer is prevented from being lost, and a SAC fail between the bit line contact and the storage electrode contact and the gate is self aligned. Disclosed is a technique for preventing the occurrence of Contact Fail to improve the characteristics of the device.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 공정마진이 줄어들고 있다. 이에 따라 소스와 비트라인, 드레인과 저장전극을 연결시키는 콘택을 형성하기 위해, 자기 정렬 콘택(SAC; Self Aligned Contact) 공정을 주로 사용하고 있다. As the degree of integration of semiconductor devices increases, process margins decrease. Accordingly, in order to form a contact connecting the source and the bit line, the drain and the storage electrode, a Self Aligned Contact (SAC) process is mainly used.
상기와 같이 자기 정렬 콘택 공정을 이용하게 되면, 미스 얼라인(mis-align)이 발생하더라도 질화막이 버퍼막으로 작용해서 게이트 도전층과 콘택 플러그 사이의 브릿지 현상 등이 방지된다.When the self-aligned contact process is used as described above, even if mis-alignment occurs, the nitride film acts as a buffer film to prevent the bridge phenomenon between the gate conductive layer and the contact plug.
도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도이다. 1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
도 1a를 참조하면, 소자 분리막(105)이 구비된 반도체 기판(100)을 소정 깊이 식각하여 리세스를 형성한다.Referring to FIG. 1A, a recess is formed by etching a
다음에, 상기 리세스를 포함하는 전체 상부에 게이트 폴리실리콘층(110a), 게이트 금속층(110b) 및 게이트 하드마스크층(110c)의 적층 구조를 형성한 후 패터닝하여 게이트 패턴(110)을 형성한다. Next, a stacked structure of the
다음에, 게이트 패턴(110) 양측에 질화막 스페이서(115)를 형성한다. Next, nitride film spacers 115 are formed on both sides of the
그리고, 전체 상부에 제 1 층간 절연막(미도시)을 형성한 후 SAC 공정으로 상기 제 1 층간 절연막(미도시)을 식각하여 랜딩 플러그 콘택홀(미도시)을 형성한다. Then, the first interlayer insulating layer (not shown) is formed on the entire upper portion, and the first interlayer insulating layer (not shown) is etched by SAC to form a landing plug contact hole (not shown).
다음에, 상기 랜딩 플러그 콘택홀(미도시)을 포함하는 전체 상부에 랜딩 플러그 폴리층(120)을 형성한다. Next, the landing
도 1b를 참조하면, 게이트 패턴(110) 상부의 게이트 하드마스크층(110c)이 노출될때까지 평탄화 공정을 수행하여, 게이트 패턴(110) 사이에 랜딩 플러그 콘택(120a)을 형성한다. Referring to FIG. 1B, the planarization process is performed until the gate
도 1c 및 도 1d를 참조하면, 랜딩 플러그 콘택(120a)이 형성된 반도체 기판(100) 상부에 제 2 층간 절연막(125)을 형성한다. 1C and 1D, a second
다음에, 비트라인 콘택영역(107b)의 제 2 층간 절연막(125)을 식각하여 랜딩 플러그 콘택(120)을 노출시키는 비트라인 콘택홀(130)을 형성한다. Next, the second
도 1e를 참조하면, 비트라인 콘택홀(130)을 포함하는 전체 상부에 비트라인 물질층을 형성하고, 패터닝하여 비트라인(135)을 형성한다. Referring to FIG. 1E, a bit line material layer is formed and patterned on the whole including the bit
다음에, 비트라인(135)을 포함하는 전체 상부에 제 3 층간 절연막(137)을 형성하고, 저장전극 콘택영역(107a)의 제 3 층간 절연막(137) 및 제 2 층간 절연막(125)을 식각하여 랜딩 플러그 콘택(120a)을 노출시키는 저장전극 콘택홀(140)을 형성한다. Next, a third
이때, 저장전극 콘택홀(140)은 활성 영역의 장축 방향을 기준으로 비트라인 콘택 양측에 형성되도록 하는 것이 바람직하다.In this case, the storage
상술한 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법에서, 랜딩 플러그 콘택(Landing Plug Contact) 형성을 위한 평탄화 공정 시 게이트 하드마스크층인 질화막이 로스(Loss)되고, 이로 인해 SAC(Self Aligned Contact) 공정 시 상기 게이트 하드마스크층이 배리어(Barrier)로서의 역할을 하지 못하여 SAC 마진(Margin)이 부족하게 되어 콘택과 게이트 간에 숏트(Short)가 생기는 SAC 페일(Fail)이 발생하게 된다.In the above-described method of manufacturing a semiconductor device, a nitride film, which is a gate hard mask layer, is lost during a planarization process for forming a landing plug contact, and thus, during a self-aligned contact process. Since the gate hard mask layer does not function as a barrier, the SAC margin is insufficient, resulting in a SAC fail in which a short is generated between the contact and the gate.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 게이트 하드마스크층 상부로 일정 높이 이상 올라오는 랜딩 플러그 콘택(Landing Plug Contact)을 형성하고, 상기 게이트 하드마스크층 상부에 형성된 상기 랜딩 플러그 콘택을 식각 타겟(Target)으로 하여 후속 공정인 비트라인 콘택홀과 저장전극 콘택홀을 형성함으로써, 게이트 하드마스크층이 로스(Loss)되는 것을 방지하고, 비트라인 콘택 및 저장전극 콘택과 게이트 간에 SAC 페일(Self Aligned Contact Fail)이 발생하는 것을 방지하여 소자의 특성을 향상시키는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problem, a landing plug contact that rises above a predetermined height is formed on the gate hard mask layer, and the landing plug contact formed on the gate hard mask layer is used as an etch target. By forming the bit line contact hole and the storage electrode contact hole, which are subsequent processes, the gate hard mask layer is prevented from being lost and a SAC fail occurs between the bit line contact and the storage electrode contact and the gate. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which prevents the semiconductor device from improving.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 Method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention
게이트 패턴이 형성된 반도체 기판 상부에 평탄화된 랜딩 플러그 폴리층을 형성하는 단계와,
비트라인 콘택영역 및 저장전극 콘택영역 상의 상기 랜딩 플러그 폴리층 상부에 감광막 패턴을 형성하는 단계와,Forming a planarized landing plug poly layer on the semiconductor substrate on which the gate pattern is formed;
Forming a photoresist pattern on the landing plug poly layer on the bit line contact region and the storage electrode contact region;
상기 감광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 랜딩 플러그 폴리층을 식각하여 상기 비트라인 콘택영역 및 상기 저장전극 콘택영역 상에 상기 게이트 패턴 상측으로 돌출된 형태의 랜딩 플러그 콘택을 형성하는 단계와,Etching the landing plug poly layer using the photoresist pattern as an etch mask to form a landing plug contact protruding above the gate pattern on the bit line contact region and the storage electrode contact region;
상기 랜딩 플러그 콘택을 포함하는 전체 상부에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계와,Forming a first interlayer insulating film over the entirety of the landing plug contact;
상기 제 1 층간 절연막을 식각하여 상기 비트라인 콘택영역의 랜딩 플러그 콘택을 노출시키는 비트라인 콘택홀을 형성하는 단계와,Etching the first interlayer insulating film to form a bit line contact hole exposing a landing plug contact of the bit line contact region;
상기 비트라인 콘택홀을 포함하는 전체 상부에 비트라인 물질층을 형성하고, 패터닝하여 비트라인을 형성하는 단계와,Forming a bit line material layer on the whole including the bit line contact hole and patterning the bit line material layer to form a bit line;
상기 전체 상부에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와,Forming a second interlayer insulating film on the whole;
상기 제 2 층간 절연막 및 제 1 층간 절연막을 식각하여 상기 저장전극 콘택영역의 랜딩 플러그 콘택을 노출시키는 저장전극 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,Etching the second interlayer insulating film and the first interlayer insulating film to form a storage electrode contact hole exposing a landing plug contact of the storage electrode contact region;
상기 게이트 패턴은 게이트 폴리실리콘층, 게이트 금속층 및 게이트 하드마스크층의 적층 구조인 것과, The gate pattern is a laminated structure of a gate polysilicon layer, a gate metal layer and a gate hard mask layer,
상기 비트라인 콘택홀 및 저장전극 콘택홀 형성 공정은 상기 랜딩 플러그 콘택을 식각 타겟으로 하여 진행하는 것을 특징으로 한다.The bit line contact hole and the storage electrode contact hole forming process may be performed using the landing plug contact as an etch target.
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이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도 및 평면도이다. 2A to 2F are cross-sectional views and plan views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
도 2a를 참조하면, 활성 영역을 정의하는 소자분리막(205)이 구비된 반도체 기판(200) 상부에 게이트 패턴(210) 및 랜딩 플러그 콘택홀(미도시)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, a
여기서, 게이트 패턴(210)은 게이트 폴리실리콘층(210a), 게이트 금속층(210b) 및 게이트 하드마스크층(210c)의 적층 구조로 형성하며, 게이트 패턴(210) 양측에 질화막 스페이서(215)가 구비된다.The
또한, 상기 랜딩 플러그 콘택홀(미도시)은 SAC(Self Aligned Contact) 공정으로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the landing plug contact hole (not shown) is preferably formed by a Self Aligned Contact (SAC) process.
다음에, 상기 랜딩 플러그 콘택홀(미도시)을 포함하는 전체 상부에 랜딩 플러그 폴리층(220)을 형성한다.Next, the landing
그 다음, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하여 랜딩 플러그 폴리층(220)을 평탄화시킨다.Next, the landing
이때, 상기 CMP 공정은 랜딩 플러그 폴리층(220)이 게이트 패턴(210) 상부로부터 일정 두께를 가지도록 진행하는 것이 바람직하다.In this case, the CMP process may be performed such that the landing
도 2b (ⅰ)은 감광막 패턴이 형성된 모습을 도시한 평면도로서, 활성 영역(203)이 구비되고, 활성 영역(203)과 수직한 방향으로 라인 형태의 게이트 패턴(210)이 형성된다.FIG. 2B (i) is a plan view showing a photoresist pattern formed thereon, and includes an
여기서, 활성 영역(203) 상을 지나는 두 개의 게이트 패턴(210)을 기준으로 중앙부를 비트라인 콘택영역(207b)으로 정의하고, 활성 영역(203) 에지부 양측을 저장전극 콘택영역(207a)으로 정의한다.Here, the center portion is defined as a bit
그리고, 비트라인 콘택영역(207b) 및 저장전극 콘택영역(207a) 상부에 감광막 패턴(223)이 형성된 모습을 나타낸다.The
도 2b (ⅱ)는 도 2b (ⅰ)의 A - A'에 따른 절단면을 도시한 것으로, 비트라인 콘택영역(207b) 및 저장전극 콘택영역(207a) 상의 랜딩 플러그 폴리층(220) 상부에 감광막 패턴(223)을 형성한다.FIG. 2B (ii) shows a cut plane taken along the line AA ′ of FIG. 2B (i), wherein the photoresist film is formed over the landing
도 2c를 참조하면, 감광막 패턴(223)을 마스크로 랜딩 플러그 폴리층(220)을 식각하여 게이트 하드마스크층(210c)을 노출시키는 랜딩 플러그 콘택(220a)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, the landing
여기서, 랜딩 플러그 콘택(220a)은 비트라인 콘택 영역(207b) 및 저장전극 콘택 영역(207a) 상에 게이트 패턴(210) 상측으로 돌출된 형태로 형성된다. Here, the
다음에, 감광막 패턴(223)을 제거한다.Next, the
도 2d 및 도 2e를 참조하면, 비트라인 콘택영역(207b) 및 저장전극 콘택 영 역(207a)을 포함하는 전체 상부에 제 1 층간 절연막(225)을 형성한 후 비트라인 콘택홀이 형성될 수 있는 높이가 될 때까지 CMP 공정을 수행한다.2D and 2E, after forming the first
다음에, 제 1 층간 절연막(225)을 식각하여 비트라인 콘택홀(230)을 형성한다. Next, the first
이때, 비트라인 콘택홀(230)은 랜딩 플러그 콘택(220a)을 식각 타겟(Etch Target)으로 하여 게이트 패턴(210) 상부로부터 일정 두께만큼 이격된 부분까지만 식각되도록 하는 것이 바람직하다.In this case, the bit
도 2f를 참조하면, 비트라인 콘택홀(230)을 포함하는 반도체 기판(200) 상부에 비트라인 물질층을 형성한 후 패터닝하여 비트라인(235)을 형성한다.Referring to FIG. 2F, a bit line material layer is formed on the
다음에, 전체 상부에 제 2 층간 절연막(240)을 형성하고, 제 2 층간 절연막(240) 및 제 1 층간 절연막(225)을 식각하여 저장전극 콘택홀(245)을 형성한다. Next, the second
이때, 저장전극 콘택홀(245)은 랜딩 플러그 콘택(220a)을 식각 타겟으로 하며, 비트라인 콘택홀(230) 형성 공정과 동일하게 게이트 패턴(210) 상부로부터 일정 두께만큼 이격된 부분까지만 식각되도록 하는 것이 바람직하다.In this case, the storage
따라서, 랜딩 플러그 콘택(220a)이 게이트 패턴(210) 상측보다 돌출된 형태로 형성되므로, 게이트 패턴(210) 상부의 게이트 하드마스크층(210c)이 로스되지 않게 되며, 비트라인 콘택 및 저장전극 콘택과 게이트 간에 발생하는 SAC 페일을 방지할 수 있다.Therefore, since the
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 게이트 하드마스크층 상부로 일 정 높이 이상 올라오는 랜딩 플러그 콘택(Landing Plug Contact)을 형성하고, 상기 게이트 하드마스크층 상부에 형성된 상기 랜딩 플러그 콘택을 식각 타겟(Target)으로 하여 후속 공정인 비트라인 콘택홀과 저장전극 콘택홀을 형성함으로써, 게이트 하드마스크층이 로스(Loss)되는 것을 방지하고, 비트라인 콘택 및 저장전극 콘택과 게이트 간에 SAC 페일(Self Aligned Contact Fail)이 발생하는 것을 방지하여 소자의 특성이 향상되는 효과가 있다. The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention forms a landing plug contact that rises above a predetermined height above a gate hard mask layer, and forms the landing plug contact formed on the gate hard mask layer as an etch target ( Target to form a subsequent bit line contact hole and a storage electrode contact hole, thereby preventing the gate hard mask layer from being lost, and SAC fail between the bit line contact and the storage electrode contact and the gate. There is an effect that the characteristics of the device is improved by preventing the occurrence of a failure.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.
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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 | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |