KR101073130B1 - Method for forming self align contact of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 SAC 페일을 방지할 수 있는 반도체소자의 SAC 형성 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 기판 상에 전도성 희생 하드마스크/절연성 하드마스크/전도막의 적층 구조를 갖는 복수의 도전패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 도전패턴을 포함하는 기판 전면에 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 절연성 하드마스크가 노출되는 연마 타겟으로 화학기계적연마 공정을 실시하여 상기 층간절연막과 상기 희생 하드마스크를 제거하는 단계; 상기 절연성 하드마스크와 상기 층간절연막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 층간절연막을 식각하여 상기 도전패턴 사이의 상기 기판을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 자기정렬콘택 형성 방법을 제공한다.
The present invention is to provide a method for forming a SAC of a semiconductor device that can prevent the SAC fail, for this purpose, the present invention, a plurality of conductive patterns having a laminated structure of a conductive sacrificial hard mask / insulating hard mask / conductive film on a substrate Forming a; Forming an interlayer insulating film on an entire surface of the substrate including the plurality of conductive patterns; Performing a chemical mechanical polishing process on the polishing target to which the insulating hard mask is exposed to remove the interlayer dielectric layer and the sacrificial hard mask; Forming a photoresist pattern on the insulating hard mask and the interlayer insulating film; And forming a contact hole exposing the substrate between the conductive patterns by etching the interlayer insulating layer using the photoresist pattern as an etch mask.
콘택 패드, SAC(Self Align Contact), 희생 하드마스크, SAC 페일, 게이트 하드마스크, CMP(Chemical Mechanical Polishing).Contact Pads, Self Align Contact (SAC), Sacrificial Hardmask, SAC Fail, Gate Hardmask, Chemical Mechanical Polishing (CMP).
Description
도 1은 콘택 패드 형성 후 불량을 분석한 웨이퍼의 맵을 도시한 평면도.1 is a plan view showing a map of a wafer analyzed for defects after contact pad formation;
도 2a는 도 1의 SAC 페일이 발생한 부분을 도시한 단면 SEM 사진.Figure 2a is a cross-sectional SEM photograph showing a portion where the SAC fail of Figure 1 occurred.
도 2b는 도 1의 SAC 페일이 발생하지 않은 부분을 도시한 단면 SEM 사진.FIG. 2B is a cross-sectional SEM photograph showing a portion where the SAC fail of FIG. 1 does not occur.
도 3은 화학기계적연마 공정시 웨이퍼의 각 부위에 따른 연마율을 도시한 도면.3 is a view showing the polishing rate according to each part of the wafer in the chemical mechanical polishing process.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체소자의 SAC 형성 공정을 도시한 단면도.
4A through 4C are cross-sectional views illustrating a SAC forming process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
400 : 기판 401 : 필드산화막400: substrate 401: field oxide film
402 : 액티브영역 403 : 게이트 절연막402
404 : 게이트 전도막 405 : 게이트 하드마스크404: gate conductive film 405: gate hard mask
406 : 희생 하드마스크 407 : 식각정지막406: sacrificial hard mask 407: etch stop
408 : 층간절연막408: interlayer insulating film
본 발명은 반도체소자 제조 방법에 관한 것으로 특히, 반도체소자의 콘택홀 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기정렬콘택(Self Align Contact; 이하 SAC 이라 함) 식각 공정에 의한 반도체소자의 콘택홀 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a contact hole in a semiconductor device, and more particularly, to forming a contact hole in a semiconductor device by a self alignment contact (hereinafter referred to as SAC) etching process. It is about a method.
반도체소자의 집적도가 증가함에 따라 단위 소자의 수직 배열 구조가 사용되고 있으며, 이들 단위 소자간의 전기적 연결을 위해 패드(또는 플러그) 형성기술이 채용되었는 바, 현재는 이러한 콘택 패드 형성 기술이 반도체소자 공정 기술에 있어서 일반화되었다.As the degree of integration of semiconductor devices increases, a vertical arrangement of unit devices is used, and a pad (or plug) forming technology is employed for electrical connection between these unit devices. Currently, such a contact pad forming technology is a semiconductor device process technology. Generalized.
아울러, 피치는 감소하고 그 수직 두께는 증가함에 따라 식각 공정 예컨대, 게이트전극 패턴 사이에 콘택홀을 형성하는 식각 공정 등에서 식각 마진이 부족하게 되었고, 이에 따라 식각선택비를 개선하고 원한는 식각 프로파일을 얻기 위해 SAC 식각 공정이 도입되었고, 현재는 통상적인 반도체소자 공정으로 사용되고 있다.In addition, as the pitch decreases and the vertical thickness thereof increases, the etching margin is insufficient in an etching process, for example, an etching process for forming contact holes between gate electrode patterns, thereby improving an etching selectivity and obtaining an etching profile. The SAC etching process has been introduced, and is currently used as a conventional semiconductor device process.
SAC 식각시 주로 피식각층이 층간절연막을 식각할 때 그 하부의 게이트전극 패턴 또는 비트라인 등의 도전패턴의 어택 방지를 위해 도전패턴의 상부에는 주로 질화막 계열의 절연성 하드마스크를 사용하고 있다.In the case of SAC etching, when the etched layer mainly etches the interlayer insulating layer, an insulating hard mask based on a nitride layer is mainly used on the upper portion of the conductive pattern to prevent attack of the conductive pattern such as the gate electrode pattern or the bit line.
이러한 하드마스크의 두께가 증가할수록 도전패턴이 어택 방지에는 효과적이지만 도전패턴의 수직 두께를 증가시켜 층간절연막 증착시 갭-필(Gap-fill) 불량을 야기할 우려가 있어 적정한 두께로 형성한다.As the thickness of the hard mask is increased, the conductive pattern is effective in preventing attack, but the vertical thickness of the conductive pattern is increased to cause a gap-fill defect during deposition of the interlayer insulating film, so that the thickness is formed to an appropriate thickness.
도 1은 콘택 패드 형성 후 불량을 분석한 웨이퍼의 맵을 도시한 평면도이다.1 is a plan view illustrating a map of a wafer in which defects are analyzed after contact pad formation.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 상에 복수의 네트 다이가 구획되어 있음을 확인할 수 있으며, 검정색의 점은 페일이 발생한 비트를 나타낸다.Referring to FIG. 1, it can be seen that a plurality of net dies are partitioned on the wafer, and black dots indicate bits in which a failure occurs.
여기서, 도면부호 'A'는 SAC 페일이 발생한 부분을 나타내며, 도면부호 'B'는 SAC 페일이 발생하지 않고 정상적인 SAC 공정이 이루어진 부분을 나타낸다.Here, reference numeral 'A' denotes a portion in which a SAC fail is generated, and reference numeral 'B' denotes a portion in which a normal SAC process is performed without generating a SAC fail.
도 2a는 도 1의 SAC 페일이 발생한 부분을 도시한 단면 SEM 사진이다.FIG. 2A is a cross-sectional SEM photograph showing a portion where the SAC fail of FIG. 1 occurs.
도 2a를 참조하면, SAC 공정시 하드마스크의 마진이 부족하여 도면부호 'X'와 같이 SAC 페일이 발생했음을 알 수 있다. Referring to FIG. 2A, it can be seen that a SAC fail occurred as indicated by the 'X' due to a lack of a hard mask margin during the SAC process.
한편, 도 2b는 도 1의 SAC 페일이 발생하지 않은 부분을 도시한 단면 SEM 사진으로서, 'Y'와 같이 하드마스크의 어택이 발생하지 않아 양호한 SAC 공정이 이루어졌음을 알 수 있다.On the other hand, Figure 2b is a cross-sectional SEM picture showing a portion of the SAC fail does not occur in Figure 1, it can be seen that the attack of the hard mask does not occur, such as 'Y' that a good SAC process was achieved.
전술한 도 2a와 도 2b를 통해 알 수 있듯이, SAC 식각 공정시 불량 발생 부위는 웨이퍼의 중간보다는 웨이퍼의 가장자리에 위치한 다이에서 발생한다.As can be seen from the above-described Figures 2a and 2b, in the SAC etching process, the defect occurrence site occurs in the die located at the edge of the wafer rather than the middle of the wafer.
도 3은 화학기계적연마(Chemical Mechanical Polishing; 이하 CMP라 함) 공정시 웨이퍼의 각 부위에 따른 연마율을 도시한 도면이다.3 is a view showing the polishing rate according to each part of the wafer during the chemical mechanical polishing (CMP) process.
도 3을 참조하면, 웨이퍼의 중앙(30)에서의 연마율이 웨이퍼의 가장자리(31)에서의 연마율에 비해 현저히 낮아 CMP 공정시 웨이퍼의 가장자리에서 과도 연마가 됨을 알 수 있다.
Referring to FIG. 3, it can be seen that the polishing rate at the
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, SAC 페일을 방지할 수 있는 반도체소자의 SAC 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method for forming an SAC of a semiconductor device capable of preventing SAC failing.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판 상에 전도성 희생 하드마스크/절연성 하드마스크/전도막의 적층 구조를 갖는 복수의 도전패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 도전패턴을 포함하는 기판 전면에 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 절연성 하드마스크가 노출되는 연마 타겟으로 화학기계적연마 공정을 실시하여 상기 층간절연막과 상기 희생 하드마스크를 제거하는 단계; 상기 절연성 하드마스크와 상기 층간절연막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 층간절연막을 식각하여 상기 도전패턴 사이의 상기 기판을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 자기정렬콘택 형성 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a plurality of conductive patterns having a laminated structure of a conductive sacrificial hard mask / insulating hard mask / conductive film on the substrate; Forming an interlayer insulating film on an entire surface of the substrate including the plurality of conductive patterns; Performing a chemical mechanical polishing process on the polishing target to which the insulating hard mask is exposed to remove the interlayer dielectric layer and the sacrificial hard mask; Forming a photoresist pattern on the insulating hard mask and the interlayer insulating film; And forming a contact hole exposing the substrate between the conductive patterns by etching the interlayer insulating layer using the photoresist pattern as an etch mask.
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반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 콘택 개구부의 바닥 면적이 셀 콘택 저항값에 영향을 미치기 때문에 콘택 개구부의 바닥 면적을 확보하는 것은 매우 중요하다. 따라서, 종래의 방식과 같이 셀콘택 형성시 게이트전극 패턴 상부에 층간절연막이 두껍게 증착된 상태에서 SAC 식각 공정을 진행할 경우에는 식각된 콘택홀 측면의 기울기가 85˚이하이므로 SAC 식각 공정 후 콘택홀의 바닥 저면을 확보하는 것이 어렵다. 뿐만아니라, 과도 식각을 진행하여야 하므로 게이트 하드마스크의 오택을 유발할 수 있다.It is very important to secure the bottom area of the contact opening because the bottom area of the contact opening affects the cell contact resistance as the degree of integration of the semiconductor device increases. Therefore, when the SAC etching process is performed while the interlayer insulating layer is thickly deposited on the gate electrode pattern when forming the cell contact, the slope of the side of the etched contact hole is 85 ° or less, so the bottom of the contact hole after the SAC etching process is formed. It is difficult to secure a bottom. In addition, over-etching must be performed, which may cause a gate hard mask to be damaged.
따라서, 본 발명에서는 게이트전극 패턴등의 도전패턴 상부의 층간절연막을 제거하고 SAC 식각마스크인 하드마스크 또는 포토레지스트 패턴이 게이트전극 패턴 상부에 위치하도록 하여 식각 타겟을 줄임으로써, 게이트전극 패턴의 게이트 하드마스크의 어택을 방지하며, 콘택 면적을 충분히 확보할 수 있도록 한다.Accordingly, in the present invention, by removing the interlayer insulating layer on the conductive pattern such as the gate electrode pattern and placing the hard mask or photoresist pattern, which is the SAC etching mask, on the gate electrode pattern, the etching target is reduced, thereby reducing the gate hardness of the gate electrode pattern. Prevents attack of the mask and ensures sufficient contact area.
이를 위해서는 층간절연막 증착 후 게이트전극 패턴 상부가 노출될 때까지 CMP 공정을 실시하여야 하며, 이 때 게이트 하드마스크의 어택을 방지하기 위해 게이트전극 패턴 형성시 미리 기존의 하드마스크 상부에 금속 등과 같은 단단한 물성적 특성을 갖는 하드마스크가 적층된 구조로 게이트전극 패턴을 형성한다. CMP 공정시 전도성 하드마스크가 전부 제거되도록 한다. 따라서, SAC 식각 공정시 식각 타겟을 줄여 게이트 하드마스크의 어택을 방지하고 콘택 개구부를 충분히 확보할 수 있다.For this purpose, CMP process should be performed until the upper part of the gate electrode pattern is exposed after the deposition of the interlayer insulating film.In this case, in order to prevent attack of the gate hard mask, hard water such as metal on the existing hard mask is formed in advance. The gate electrode pattern is formed by stacking hard masks having sexual characteristics. Ensure that all conductive hardmasks are removed during the CMP process. Therefore, during the SAC etching process, the etching target may be reduced to prevent attack of the gate hard mask and sufficient contact openings may be secured.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도 3a 내지 3d를 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 3A to 3D, which are attached to the most preferred embodiments of the present invention, in order to explain in detail enough to enable those skilled in the art to easily implement the technical idea of the present invention. It demonstrates in detail.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체소자의 SAC 형성 공정을 도시한 단면도이다.4A to 4C are cross-sectional views illustrating a SAC forming process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명의 실시예에서는 반도체소자의 콘택홀 패턴 형성 및 플러그 형성 공정을 그 일예로 하여 설명하는 바, 본 발명의 적용 대상이 되는 콘택홀 패턴은 금속배선 콘택과 비트라인 또는 캐패시터의 스토리지 노드 콘택을 위한 소스/드레인 접합 등의 기판 내의 불순물 접합층과의 콘택 및 콘택 패드 형성을 위한 공정 등에 적용이 가능하다.In the embodiment of the present invention described below, the process of forming the contact hole pattern and the plug of the semiconductor device will be described as an example, and the contact hole pattern to which the present invention is applied is a metal node and a storage node of a bit line or a capacitor. The present invention can be applied to a process for forming a contact pad and contact with an impurity bonding layer in a substrate such as a source / drain junction for contact.
먼저 도 4a에 도시된 바와 같이, 반도체 소자를 이루기 위한 여러 요소가 형성된 기판(400)에 필드산화막(401)을 형성하여 액티브영역(402)을 정의한다. 필드산화막(401)은 LOCOS(LOCal Oxidation Of Silicon) 또는 STI(Shallow Trench Isolation) 방식을 적용할 수 있다.First, as shown in FIG. 4A, a
이어서, 기판(400) 상에 전도성의 희생 하드마스크(406)/절연성의 게이트 하드마스크(405)/게이트 전도막(404)/게이트 절연막(403)이 적층된 구조의 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4)을 형성한다.
Subsequently, gate electrode patterns G1 to G4 having a structure in which a conductive sacrificial
게이트 절연막(403)은 실리콘 산화막 등의 통상적인 산화막 계열의 물질막을 이용하고, 게이트 전도막(404)은 폴리실리콘, 텅스텐(W), 텅스텐 질화막(WNx), 텅스텐 실리사이드(WSix) 등의 단독 또는 이들의 조합된 형태를 이용한다. The
게이트 하드마스크(405)는 후속 콘택 형성을 위한 식각 공정 중 층간절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 과정에서 게이트 전도막(404)이 어택받는 것을 방지하기 위한 것으로서, 층간절연막과 식각 속도가 현저하게 차이나는 물질을 사용한다. 예컨대, 층간절연막으로 산화막 계열을 사용할 경우에는 실리콘 질화막(SiN) 또는 실리콘 산화질화막(SiON) 등의 질화막 계열의 물질을 사용하고, 층간절연막으로 폴리머계 저유전율막을 사용할 경우에는 산화막 계열의 물질을 사용한다.The gate
게이트 하드마스크(405)는 1000Å ∼ 5000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The gate
희생 하드마스크(406)는 폴리실리콘막, Al막, W막, WSix(x는 1 ∼ 2)막, WN막, Ti막, TiN막, TiSix(x는 1 ∼ 2)막, TiAlN막, TiSiN막, Pt막, Ir막, IrO2막, Ru막, RuO2막, Ag막, Au막, Co막, Au막, TaN막, CrN막, CoN막, MoN막, MoSix(x는 1 ∼ 2)막, Al2O3막, AlN막, PtSix(x는 1 ∼ 2)막 및 CrSix(x는 1 ∼ 2)막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 박막을 이용한다.The sacrificial
희생 하드마스크(406)는 300Å ∼ 3000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
The sacrificial
게이트전극 패턴(G1 ∼ G4) 사이의 기판(400)에 소스/드레인 접합 등의 불순물 확산영역(도시하지 않음)을 형성한다.An impurity diffusion region (not shown) such as a source / drain junction is formed in the
이온주입을 통해 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4) 사이에 소스/드레인 접합 영역을 형성하는 경우, 통상 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4)에 얼라인되도록 이온주입을 통해 기판(400)에 불순물을 주입시킨 다음, 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4) 측벽에 스페이서를 형성하고 다시 이온주입을 실시하여 LDD 구조가 되도록 하는 바, 여기서는 LDD 구조와 불순물 확산영역 및 스페이서 형성 공정을 생략하였다.When source / drain junction regions are formed between the gate electrode patterns G1 to G4 through ion implantation, impurities are implanted into the
게이트전극 패턴(G1 ∼ G4)이 형성된 전면에 SAC 식각 공정에서 기판(400)의 어택을 방지하기 위해 식각 정지 역할을 하는 식각정지막(407)을 형성한다. 이 때, 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4)의 프로파일을 따라 식각정지막(407)이 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 식각정지막(407)으로는 실리콘질화막 또는 실리콘산화질화막 등의 질화막 계열의 물질막을 이용한다.An
식각정지막(407)으로 질화막 계열의 물질을 주로 사용하고 있으며, 그 이유는 후속 플러그 형성을 위한 SAC 식각 공정시 층간절연막으로 사용되는 산화막과의 식각선택비를 얻을 수 있고, 또한 게이트전극 패턴의 식각 손실을 방지하기 위한 것이다.Nitride-based materials are mainly used as the
한편, 식각정지막(407)을 단일층을 사용할 수도 있고 또한 복수의 층으로 사용할 수 있다. 아울러, 질화막 계열은 기판(400)과 접촉시 스트레스를 유발하므로 기판과 접촉되는 부분에 버퍼 산화막을 형성한 구조를 사용할 수도 있다.On the other hand, the
이어서, 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4) 및 기판 상부를 충분히 덮도록 층간절연 막(408)을 형성한다. 층간절연막(408)으로는 BPSG(Boro Phospho Silicate Glass)막, BSG(Boro Silicate Glass)막, PSG(Phospho Silicate Glass)막, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, HDP(High Density Plasma) 산화막, 저유전율막, SOG(Spin On Glass)막, APL(Advanced Planarization Layer)막 등을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.Subsequently, an
이어서, 게이트 하드마스크(405)가 노출되는 연마 타겟으로 CMP 공정을 실시하여 희생 하드마스크(406)와 층간절면막(408) 및 식각정지막(407)을 연마하여 제거한다. 이 때, 산화막 계열과 질화막 계열의 연마 속도가 거의 같도록 즉, 산화막 계열과 질화막 계열의 연마비가 0.8:1 ∼ 1.2:1 정도로 CMP 공정을 진행한다.Subsequently, the sacrificial
따라서, CMP 공정시 희생 하드마스크(406)에 의해 게이트 하드마스크(405)의 어택이 방지된다.Therefore, the attack of the gate
한편, 희생 하드마스크(406)를 일부 남길 수도 있는 바, 후속 SAC 공정시 제거될 수 있을 정도로 희생 하드마스크(406)를 얇게 남김으로써, SAC 공정시 보다 높은 식각선택비를 얻을 수 있다.Meanwhile, some of the sacrificial
도 4b에서는 희생 하드마스크(406)가 모두 제거되어 평탄화된 공정 단면을 나타낸다.In FIG. 4B, the
이어서, 평판화된 전면에 포토레지스트를 스핀 코팅 등의 방법을 통해 적절한 두께로 도포한 다음, KrF, ArF 또는 F2 등의 노광원과 콘택홀의 폭을 정의하기 위한 소정의 레티클(도시하지 않음)을 이용하여 포토레지스트의 소정 부분을 선택 적으로 노광하고, 현상 공정을 통해 노광 공정에 의해 노광되거나 혹은 노광되지 않은 부분을 잔류시킨 다음, 후세정 공정 등을 통해 식각 잔유물 등을 제거함으로써 SAC 형성을 위한 셀콘택 오픈마스크인 포토레지스트 패턴(409)을 형성한다.Subsequently, the photoresist is applied to an appropriate thickness on the flattened front surface by spin coating or the like, and then a predetermined reticle (not shown) for defining an exposure source such as KrF, ArF or F 2 and the width of the contact hole is used. SAC formation by selectively exposing a predetermined portion of the photoresist, and remaining or unexposed portions of the photoresist through a developing process, and then removing etch residues through a post-cleaning process, etc. A
여기서, 셀콘택 오픈마스크는 홀타입(Hole type), 바타입(Bar type) 또는 티타입(T Type) 등 다양한 형태를 사용할 수 있다.Here, the cell contact open mask may use various types such as hole type, bar type, or tee type.
패턴 형성을 위한 노광시 하부 즉, 층간절연막(408)과 게이트 하드마스크(405)의 광반사도가 높임으로써 난반사가 이루어져 원하지 않는 패턴이 형성되는 것을 방지하며, 하부 구조와 포토레지스트의 접착력을 향상시킬 목적으로 포토레지스트 패턴(409)과 하부 구조사이에 반사방지막(도시하지 않음)을 형성하한다. 반사방지막은 포토레지스트와 그 식각 특성이 유사한 유기 계열의 물질을 주로 사용하며, 공정에 따라서는 이를 생략할 수도 있다.When the exposure to form a pattern, that is, the lower reflectance of the
또한, 하부 구조와 포토레지스트 사이 또는 하부 구조와 반사방지막 사이에 하드마스크를 형성할 수도 있다. 이 때 사용되는 하드마스크 재료로는 질화막 계열의 절연성 물질이나 텅스텐 또는 폴리실리콘 등의 전도성 물질을 이용할 수 있다.In addition, a hard mask may be formed between the lower structure and the photoresist or between the lower structure and the anti-reflection film. In this case, as the hard mask material, a nitride-based insulating material or a conductive material such as tungsten or polysilicon may be used.
계속해서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(409)을 식각마스크로 피식각층인 층간절연막(408)을 식각하여 이웃하는 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4) 사이의 식각정지막(407)을 노출시키는 SAC 식각 공정을 실시하여 콘택홀(410)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4C, the
한편, 전술한 바와 같이 포토레지스트 패턴 형성 전에 하드마스크용 물질막을 형성하는 경우에는 포토레지스트 패턴(409)을 마스크로 하드마스크용 물질막을 식각하여 패턴을 전사한 후, 패터닝된 하드마스크용 물질막을 이용하여 층간절연막(408)을 식각한다.Meanwhile, as described above, when the hard mask material film is formed before the photoresist pattern is formed, the hard mask material film is etched using the
이 때, 층간절연막(408)의 식각은 통상의 SAC 식각 공정의 레시피를 적용하는 바, 불소계플라즈마 예컨대, C3F3, C2F4, C2
F6, C3F8, C4F6, C5F8
또는 C5F10 등의 CxFy(x,y는 1 ∼ 10)를 주식각가스로 하며, 여기에 SAC 공정시 폴리머를 발생시키기 위한 가스 즉, CH2F2, C3HF5 또는 CHF3 등의 가스와 O2를 첨가하며, 이 때 캐리어 가스로 He, Ne, Ar 또는 Xe 등의 비활성 가스를 사용한다.At this time, the etching of the
이어서, 식각정지막(407)을 제거하여 기판(400, 구체적으로는 불순물 확산영역)을 노출시킨다. 식각정지막(407)의 식각은 블랭킷 식각을 주로 이용한다. 이 때 콘택홀(410)이 형성된 게이트전극 패턴(G1 ∼ G4) 측면에서는 식각정지막(407)이 제거되어 스페이서(407a) 형상으로 남는다.Subsequently, the
후속 공정으로는, 통상의 포토레지스트 스트립 공정을 적용하여 포토레지스트 패턴(409)을 제거하고, 콘택홀(410) 저면의 CD를 확보하고 SAC 및 블랭킷 식각 등에 공정 후 잔류하는 식각 부산물을 제거하기 위해 BOE 등의 세정액을 이용하여 습식 세정을 실시한다. 세정 시에는 BOE 또는 불산을 이용하는 바, 불산의 경우 물과 불산의 비가 50:1 ∼ 500:1인 묽은 물산을 이용하는 것이 바람직하다.Subsequently, in order to remove the
또한, 콘택홀(410)이 형성된 기판(400) 전면에 플러그 형성용 전도막을 증착하여 콘택홀(410)을 충분히 매립시킨 후, 아이솔레이션 공정을 실시하여 콘택 패드를 형성한다.
In addition, after the plug forming conductive film is deposited on the entire surface of the
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 게이트 하드마스크의 어택을 방지하기 위해 게이트전극 패턴 형성시 미리 기존의 하드마스크 상부에 금속 등의 전도성의 희생 하드마스크가 적층된 구조로 게이트전극 패턴을 형성하고, 층간절연막 증착 후 게이트전극 패턴 상부가 노출될 때까지 또는 희생 하드마스크가 일부 남도록 CMP 공정을 실시하여 SAC 식각마스크인 하드마스크 또는 포토레지스트 패턴이 게이트전극 패턴 상부에 위치하도록 하여 식각 타겟을 줄임으로써, 게이트전극 패턴의 게이트 하드마스크의 어택을 방지하며, 콘택 면적을 충분히 확보할 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.
According to the present invention made as described above, in order to prevent the attack of the gate hard mask, the gate electrode pattern is formed in a structure in which a sacrificial hard mask of conductive material such as metal is stacked on the existing hard mask in advance when the gate electrode pattern is formed, After the deposition of the interlayer dielectric layer, the CMP process is performed until the upper portion of the gate electrode pattern is exposed or a portion of the sacrificial hard mask remains, thereby reducing the etching target by placing a hard mask or photoresist pattern, which is a SAC etching mask, on the gate electrode pattern. The embodiment has been found to prevent the attack of the gate hard mask of the gate electrode pattern and to sufficiently secure the contact area.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. 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.
예컨대, 전술한 본 발명의 실시예에서는 T 타입의 SAC 공정만을 그 예로 하였으나, 이외에도 라인(Line) 타입이나, 홀(Hole) 타입의 SAC 공정에도 적용이 가능하며, 게이트전극 패턴 사이 뿐만아니라 비트라인 사이를 오픈시키는 공정(즉, 스토리지노드 콘택홀 형성 공정) 또는 비아 콘택 형성 공정 등 다양한 반도체 제조 공정에 적용이 가능하다.
For example, in the above-described embodiment of the present invention, only the T type SAC process is used as an example. In addition, the SAC process may be applied to a line type or hole type SAC process, and not only between the gate electrode patterns but also the bit line. The semiconductor device may be applied to various semiconductor manufacturing processes such as opening a gap (ie, a storage node contact hole forming step) or a via contact forming step.
상술한 바와 같은 본 발명은, 콘택 플러그 형성시 식각선택비의 한계를 극복하여 SAC 페일을 방지할 수 있어, 반도체소자의 공정마진 및 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention can avoid SAC fail by overcoming the limitation of the etching selectivity when forming the contact plug, thereby improving the process margin and yield of the semiconductor device.
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KR1020030085678A KR101073130B1 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Method for forming self align contact of semiconductor device |
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