KR101083821B1 - Method for fabricating semicondoctor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감광막의 노광마진을 확보할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 하드마스크층을 형성하는 단계; 상기 하드마스크층 상에 감광막패턴을 형성하는 단계; 등방성식각으로 상기 하드마스크층을 식각하여 상기 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크패턴을 식각장벽으로 상기 절연막을 식각하는 단계를 포함하여, 본 발명은 등방성식각으로 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 형성함으로써 감광막의 노광마진을 확보하고, 노광부족에 의한 홀 간의 브릿지(Bridge)를 방지하며, 하드마스크패턴의 상부에 의해 정의되는 선폭을 더욱 증가시키고, 홀의 면적을 증가시킴으로써 하부층과의 면저항을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can ensure the exposure margin of the photosensitive film, the present invention comprises the steps of forming an insulating film on the substrate; Forming a hard mask layer on the insulating film; Forming a photoresist pattern on the hard mask layer; Etching the hard mask layer by isotropic etching to form a hard mask pattern which opens a wider line width than the photoresist pattern; Including the step of etching the insulating film using the hard mask pattern as an etch barrier, the present invention forms a hard mask pattern for opening a wider line width than the photoresist pattern by isotropic etching to secure the exposure margin of the photoresist film, There is an effect of preventing the bridge between the holes, further increasing the line width defined by the upper portion of the hard mask pattern, and reducing the sheet resistance with the lower layer by increasing the area of the holes.

저장용량, 선폭, 캐패시터 Storage capacity, line width, capacitor

Description

반도체 소자의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING SEMICONDOCTOR DEVICE}Manufacturing Method of Semiconductor Device {METHOD FOR FABRICATING SEMICONDOCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 콘택홀 제조방법에 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 contact hole in a semiconductor device.

최근 고집적 메모리 소자에서 패턴(Pattern)의 미세화로 인해 홀의 선폭이 좁아지고, 홀 간의 공간(Hole Spacing)도 좁아지게 되었다. 또한, 고종횡비로 인해 식각마진이 줄어들고, 홀의 선폭 역시 협소해지게 되었다.Recently, due to the miniaturization of patterns in highly integrated memory devices, the line width of holes is narrowed, and the spacing between holes is also narrowed. In addition, the high aspect ratio reduces the etch margin and narrows the line width.

전하저장전극(Capacitor)의 전하용량을 증가시키기 위해서는 홀의 선폭을 증가시켜야 하는데, 이때, 감광막을 이용한 마스크공정으로는 한계가 있다. 즉, 감광막의 노광공정의 한계로 브릿지를 방지하면서 동시에 저장용량을 증가할 수 있을 정도의 최대의 홀 선폭을 형성할 수가 없다.In order to increase the charge capacity of the charge storage electrode (Capacitor), the line width of the hole must be increased. In this case, there is a limit to the mask process using the photosensitive film. That is, due to the limitation of the exposure process of the photoresist film, it is not possible to form the maximum hole line width that can prevent the bridge and increase the storage capacity at the same time.

또한, 감광막의 노광마진을 확보하기 위해 홀(Hole)의 선폭을 줄이면, 캐패시터의 저장용량이 감소하여 전기적 특성 저하를 가져오게 된다. 이러한 전기적 특성 저하는 리프레시(Refresh)저하의 주된 원인이 된다.In addition, if the line width of the hole (Hole) is reduced to secure the exposure margin of the photoresist film, the storage capacity of the capacitor is reduced, resulting in deterioration of electrical characteristics. This electrical deterioration is a major cause of refresh deterioration.

따라서, 홀 간의 브릿지를 방지함과 동시에 홀의 선폭을 증가시킬 수 있는 방법이 필요하다. Therefore, there is a need for a method that can increase the line width of holes while preventing bridges between holes.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 감광막의 노광마진을 확보할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 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 of manufacturing a semiconductor device capable of securing an exposure margin of a photosensitive film.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 하드마스크층을 형성하는 단계; 상기 하드마스크층 상에 감광막패턴을 형성하는 단계; 등방성식각으로 상기 하드마스크층을 식각하여 상기 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크패턴을 식각장벽으로 상기 절연막을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method of manufacturing a semiconductor device of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming an insulating film on the substrate; Forming a hard mask layer on the insulating film; Forming a photoresist pattern on the hard mask layer; Etching the hard mask layer by isotropic etching to form a hard mask pattern which opens a wider line width than the photoresist pattern; And etching the insulating layer using the hard mask pattern as an etch barrier.

특히, 상기 등방성식각은, MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching)방식의 장비에서 진행하는 것을 특징으로 한다.In particular, the isotropic etching is characterized in that the progress in the equipment of MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching) method.

또한, 상기 등방성식각은 식각장비에서 자속(Magnetic Flux)이 없는 조건에서 진행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the isotropic etching is characterized in that the proceeding in the absence of magnetic flux (Magnetic Flux) in the etching equipment.

또한, 상기 등방성식각은 식각장비에서 바이어스파워를 50W∼60W로 인가하고, 압력을 35mTorr∼40mTorr로 인가하여 진행하는 것을 특징으로 한다.The isotropic etching may be performed by applying a bias power of 50 W to 60 W in an etching apparatus and applying a pressure of 35 mTorr to 40 mTorr.

또한, 상기 등방성식각은 식각장비의 전극(Electrode) 온도를 60℃∼80℃로 유지하여 진행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the isotropic etching is characterized in that to proceed by maintaining the electrode (Electrode) temperature of the etching equipment to 60 ℃ ~ 80 ℃.

또한, 상기 하드마스크패턴을 형성하는 단계 후, 상기 하드마스크패턴에 Ar 스퍼터링을 진행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include ar sputtering the hard mask pattern after forming the hard mask pattern.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 캐패시터 제조방법은 기판 상에 스토리지 노드 콘택 플러그가 개재된 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층 상에 하드마스크층을 형성하는 단계; 상기 하드마스크층 상에 감광막패턴을 형성하는 단계; 등방성식각으로 상기 하드마스크층을 식각하여 상기 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크패턴을 식각장벽으로 상기 희생층을 식각하여 상기 스토리지 노드 콘택 플러그를 오픈시키는 스토리지 노드홀을 형성하는 단계; 상기 스토리지 노드홀 내에 상기 스토리지 노드 콘택 플러그와 연결되는 스토리지 노드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device. Forming a sacrificial layer on the insulating film; Forming a hard mask layer on the sacrificial layer; Forming a photoresist pattern on the hard mask layer; Etching the hard mask layer by isotropic etching to form a hard mask pattern which opens a wider line width than the photoresist pattern; Forming a storage node hole for opening the storage node contact plug by etching the sacrificial layer using the hard mask pattern as an etch barrier; And forming a storage node connected to the storage node contact plug in the storage node hole.

특히, 상기 하드마스크층은 폴리실리콘을 포함하는 것을 특징으로 한다.In particular, the hard mask layer is characterized in that it comprises polysilicon.

또한, 상기 등방성식각은 Cl2, HBr 및 O2 의 혼합가스를 사용하여 진행하되, 상기 Cl2는 5sccm∼10sccm의 유량, 상기 HBr은 150sccm∼200sccm의 유량으로 플로우하여 진행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the isotropic etching is performed using a mixed gas of Cl 2 , HBr and O 2 , the Cl 2 is characterized in that the flow proceeds at a flow rate of 5sccm ~ 10sccm, the HBr flows from 150sccm ~ 200sccm.

또한, 상기 스토리지 노드를 형성하는 단계 후, 상기 희생층을 제거하여 실린더형 스토리지 노드를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include forming a cylindrical storage node by removing the sacrificial layer after forming the storage node.

상술한 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은 등방성식각으로 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 형성함으로써 감광막의 노광마진을 확보할 수 있는 효과가 있다. The method of manufacturing the semiconductor device of the present invention described above has the effect of securing the exposure margin of the photosensitive film by forming a hard mask pattern which opens a wider line width than the photosensitive film pattern by isotropic etching.

또한, 본 발명은 감광막의 노광마진을 확보함으로써 노광부족에 의한 홀 간의 브릿지(Bridge)를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can prevent the bridge (Bridge) between the holes due to lack of exposure by securing the exposure margin of the photosensitive film.

또한, 본 발명은 Ar 스퍼터링으로 하드마스크패턴의 상부를 둥글고 경사지게 바꿈으로써 하드마스크패턴의 상부에 의해 정의되는 선폭을 더욱 증가시킬 수 있다.In addition, the present invention can further increase the line width defined by the upper portion of the hard mask pattern by arranging the upper portion of the hard mask pattern rounded and inclined by Ar sputtering.

또한, 본 발명은 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 이용해 홀을 형성함으로써 홀의 면적을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of increasing the area of the hole by forming a hole using a hard mask pattern that opens a wider line width than the photosensitive film pattern.

또한, 본 발명은 홀의 면적을 증가시킴으로써 하부층과의 면저항을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing the sheet resistance with the lower layer by increasing the area of the hole.

또한, 본 발명의 반도체 소자의 캐패시터 제조방법은 스토리지 노드홀의 면적을 증가시킴으로써 후속 캐패시터의 저장용량 증가 및 리프레시를 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, the capacitor manufacturing method of the semiconductor device of the present invention has an effect of increasing the storage capacity and refresh of the subsequent capacitor by increasing the area of the storage node hole.

또한, 본 발명의 반도체 소자의 캐패시터 제조방법은 스토리지 노드홀의 면적을 증가시킴으로써 후속 딥아웃 공정시 스토리지 노드의 쓰러짐 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the method of manufacturing a capacitor of the semiconductor device of the present invention has an effect of preventing the collapse of the storage node during the subsequent deep-out process by increasing the area of the storage node hole.

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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. .

본 발명은 감광막의 노광마진을 확보하기 위해 감광막패턴 형성 후, 등방성식각을 이용하여 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 형성하는 것으로, 이에 대한 설명은 도 1a 내지 도 1d에 도시되어 있다.The present invention is to form a hard mask pattern to open a wider line width than the photoresist pattern by using isotropic etching after the photoresist pattern is formed to secure the exposure margin of the photoresist, the description is shown in Figures 1a to 1d. .

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(11) 상에 절연막(12)을 형성한다. 기판(11)은 실리콘기판일 수 있고, 소자분리막과 웰(Well)을 포함할 수 있다. 기판(11)은 실리콘기판 상에 형성된 일련의 구조물을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1A, an insulating film 12 is formed on the substrate 11. The substrate 11 may be a silicon substrate, and may include an isolation layer and a well. The substrate 11 may include a series of structures formed on a silicon substrate.

절연막(12)은 층간절연을 위한 것으로, 산화막일 수 있다. 산화막은 HDP(High Density Plasma) 산화막, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막, PSG(Phosphorus Silicate Glass)막, BSG(Boron Silicate Glass)막, TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate)막, USG(Un-doped Silicate Glass)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, CDO(Carbon Doped Oxide)막 및 OSG(Organo Silicate Glass)막으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나, 이들이 적어도 2층 이상 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 또는, SOD(Spin On Dielectric)막과 같이 스핀 코팅(Spin Coating)방식으로 도포되는 막으로 형성할 수 있다.The insulating film 12 is for interlayer insulation and may be an oxide film. The oxide film is HDP (High Density Plasma) oxide film, BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass) film, PSG (Phosphorus Silicate Glass) film, BSG (Boron Silicate Glass) film, TEOS (Tetra Ethyle Ortho Silicate) film, USG (Un-doped Silicate) film Glass (FSG), Fluorinated Silicate Glass (FSG) film, Carbon Doped Oxide (CDO) film, and Organic Silicate Glass (OSG) film, or any one selected from the group consisting of a laminated film of at least two or more layers can be formed have. Alternatively, the film may be formed by a spin coating method such as a spin on dielectric (SOD) film.

이어서, 절연막(12) 상에 하드마스크층(13)을 형성한다. 하드마스크층(13)은 절연막(12) 식각시 식각장벽 역할을 하기 위한 것으로, 절연막(12)과 선택비를 갖는 물질로 형성할 수 있다. 하드마스크층(13)은 절연특성을 갖는 물질로 형성할 수 있으며, 절연특성을 갖는 물질로는 카본계 폴리머, 비정질카본, 실리콘계 폴리머, 폴리실리콘, 산화막, 질화막 및 산화질화막(oxynitride)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 절연막(12)이 산화막인 경우 하드마스크층(13)은 절연막과의 선택비를 위해 산화막을 제외한 물질로 형성할 수 있다.Subsequently, a hard mask layer 13 is formed on the insulating film 12. The hard mask layer 13 may serve as an etch barrier when the insulating layer 12 is etched, and may be formed of a material having a selectivity with respect to the insulating layer 12. The hard mask layer 13 may be formed of a material having an insulating property, and the material having the insulating property is a group consisting of a carbon-based polymer, an amorphous carbon, a silicon-based polymer, a polysilicon, an oxide film, a nitride film, and an oxynitride film. Any one selected from can be used. When the insulating film 12 is an oxide film, the hard mask layer 13 may be formed of a material other than the oxide film for the selectivity with respect to the insulating film.

이어서, 하드마스크층(13) 상에 감광막패턴(14)을 형성한다. 감광막패턴(14)은 하드마스크층(13) 상에 감광막을 코팅(Coating)하고, 노광(Exposure)) 및 현상(Development)으로 패터닝하여 형성할 수 있다. Subsequently, the photoresist pattern 14 is formed on the hard mask layer 13. The photoresist layer pattern 14 may be formed by coating a photoresist layer on the hard mask layer 13 and patterning the photoresist layer by exposure and development.

도 1b에 도시된 바와 같이, 등방성식각으로 하드마스크층(13, 도 1a 참조)을 식각하여 감광막패턴(14)보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴(13A)을 형성한다.As shown in FIG. 1B, the hard mask layer 13 (see FIG. 1A) is etched by isotropic etching to form a hard mask pattern 13A that opens a wider line width than the photoresist pattern 14.

등방성식각은 MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching)방식의 장비에서 진행할 수 있다. 또한, 등방성식각은 식각장비에서 자속(Magnetic Flux)이 없는 조건에서 진행할 수 있다. 이는, 비교예로 자속을 50G로 사용할 때와 대비하여 자속을 0G로 사용하게 되면, 입자의 충돌력을 저하시켜 식각율(Etch Rate)을 감소시키고 또한, 등방성식각에 의한 측면식각(Lateral Etch)를 유도할 수 있기 때문이다.Isotropic etching can be performed on equipment of Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching (MERIE). In addition, the isotropic etching may be performed in the absence of magnetic flux in the etching equipment. This means that when the magnetic flux is used as 0 G as compared to when the magnetic flux is used as 50 로 as the comparative example, the impact force of the particles is lowered to reduce the etch rate and laterally etched by isotropic etching. This can be induced.

또한, 등방성식각은 식각장비에서 바이어스파워를 50W∼60W로 인가하고, 압 력을 35mTorr∼40mTorr로 인가하여 진행할 수 있다. 바이어스 파워를 50W∼60W으로 감소시키게 되면 식각 입자의 직진성을 떨어뜨리게 되어 등방성식각 효과를 증대시킬 수 있다. 또한, 압력을 35mTorr∼40mTorr로 증가시키게 되면 식각가스의 자유이동거리(Mean Free path)를 감소시키고, 동시에 입자의 산란(Scattering)효과를 증가시켜 등방성식각을 유도함으로써 오픈면적(Open Area)을 확보할 수 있다.In addition, the isotropic etching may be performed by applying a bias power of 50W ~ 60W, and a pressure of 35mTorr ~ 40mTorr in the etching equipment. When the bias power is reduced to 50W to 60W, the linearity of the etching particles may be degraded, thereby increasing the isotropic etching effect. In addition, increasing the pressure from 35mTorr to 40mTorr reduces the free path of the etching gas and at the same time increases the scattering effect of the particles to induce isotropic etching to secure an open area. can do.

또한, 등방성식각은 식각장비의 전극(Electrode) 온도를 60℃∼80℃로 유지하여 플라즈마의 반응 활성도를 증가시킴으로써 등방성식각을 증폭시킬 수 있다.In addition, isotropic etching may amplify the isotropic etching by maintaining the electrode temperature of the etching equipment at 60 ℃ to 80 ℃ to increase the reaction activity of the plasma.

위와 같이, 등방성식각으로 하드마스크패턴(13A)을 형성함으로써 감광막패턴(14)에 의해 오픈되는 선폭(W1)보다 넓은 선폭(W2)을 오픈시킬 수 있다. 또한, 하드마스크패턴(13A)을 등방성식각하여 선폭을 정의함으로써, 감광막패턴(14)의 노광마진을 확보하여 노광부족에 의한 홀 간의 브릿지(Bridge)를 방지할 수 있다.As described above, by forming the hard mask pattern 13A by isotropic etching, the line width W 2 wider than the line width W 1 opened by the photosensitive film pattern 14 may be opened. In addition, by defining the line width by isotropically etching the hard mask pattern 13A, the exposure margin of the photosensitive film pattern 14 can be ensured to prevent the bridge between holes due to the exposure shortage.

특히, 감광막패턴(14)에 의해 오픈되는 오픈부가 타원형인 경우, 넓은 곳과 좁은 곳의 식각속도가 서로 달라지면서 하드마스크패턴(13A)은 사각형 모양의 오픈부를 가지게 된다. 이러한 식각모양은 후속 도 3a 및 도 3b에서 자세히 설명하기로 한다.In particular, when the open portion opened by the photoresist pattern 14 is elliptical, the etching speeds of the wide and narrow portions are different from each other, and the hard mask pattern 13A has a rectangular open portion. This etching pattern will be described in detail later in FIGS. 3A and 3B.

도 1c에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(14)을 제거한다. 감광막패턴(14)은 건식식각으로 제거할 수 있으며, 건식식각은 산소 스트립공정으로 진행할 수 있다.As shown in FIG. 1C, the photoresist pattern 14 is removed. The photoresist pattern 14 may be removed by dry etching, and the dry etching may be performed by an oxygen strip process.

이어서, 하드마스크패턴(13B)에 Ar 스퍼터링(Sputtering)을 진행한다. Ar 스퍼터링은 하드마스크패턴(13B)의 상부를 둥글게(Rounding) 바꾸고, 경사 프로파일 을 갖도록 함으로써 하드마스크패턴(13B)의 상부에 의해 정의되는 선폭을 더욱 증가시킬 수 있다.Subsequently, Ar sputtering is performed on the hard mask pattern 13B. Ar sputtering may round the top of the hard mask pattern 13B and increase the line width defined by the top of the hard mask pattern 13B by having an inclined profile.

도 1d에 도시된 바와 같이, 하드마스크패턴(13B)을 식각장벽으로 절연막(12)을 식각하여 홀 또는 홈 형태의 오목부(15)를 형성한다. 오목부(15)는 비아, 트렌치 또는 이들의 혼합구조를 갖는 다마신 구조일 수 있다. As shown in FIG. 1D, the insulating layer 12 is etched using the hard mask pattern 13B as an etch barrier to form the recess 15 in the form of a hole or a groove. The recess 15 may be a damascene structure having vias, trenches or a mixture thereof.

오목부(15)는 도 1b에서 등방성식각을 통해 감광막패턴의 선폭보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴(13B)을 이용해 식각함으로써 보다 넓은 선폭을 갖고 형성되며, 도 1c에서 Ar 스퍼터링을 진행하여 하드마스크패턴(13B)의 상부에 의해 정의되는 선폭을 증가시킴으로써 하드마스크패턴(13B)의 프로파일이 전사되어, 오목부(15)의 상부폭 역시 증가시킬 수 있다.  The concave portion 15 is formed with a wider line width by etching using the hard mask pattern 13B which opens the line width wider than the line width of the photoresist pattern through isotropic etching in FIG. 1B, and hardly forms Ar sputtering in FIG. 1C. By increasing the line width defined by the upper portion of the mask pattern 13B, the profile of the hard mask pattern 13B can be transferred, so that the upper width of the concave portion 15 can also be increased.

하드마스크패턴은 오목부(15)의 형성이 완료되는 시점에서 제거되거나, 오목부(15)를 형성한 후, 제거공정을 통해 제거할 수 있다.The hard mask pattern may be removed when the formation of the recess 15 is completed, or may be removed through the removal process after the recess 15 is formed.

위와 같이, 선폭이 증가된 오목부(15)는 감광막패턴의 선폭으로 식각된 오목부에 비하여 20%이상의 공간을 넓힐 수 있다. 또한, 오목부(15)가 후속 콘택 플러그로 사용되는 경우 상부층 및 하부층간의 접촉면적 증가로 면저항(Rs)을 감소시킬 수 있다. 오목부(15)가 후속 스토리지 노드 형성을 위한 스토리지 노드홀인 경우, 캐패시터의 저장용량 증가 및 리프레시를 개선할 수 있다. 또한, 스토리지 노드홀의 면적을 증가시킴으로써 후속 딥아웃 공정시 스토리지 노드의 쓰러짐 현상을 방지할 수 있다.As described above, the concave portion 15 having the increased line width may increase a space of 20% or more as compared with the concave portion etched by the line width of the photoresist pattern. In addition, when the recess 15 is used as a subsequent contact plug, the sheet resistance Rs may be reduced by increasing the contact area between the upper layer and the lower layer. When the recess 15 is a storage node hole for subsequent storage node formation, it is possible to improve the storage capacity and refresh of the capacitor. In addition, by increasing the area of the storage node holes, it is possible to prevent the storage node from falling down during the subsequent deep-out process.

본 발명의 실시예를 적용한 구체적인 실시예로 반도체 소자의 캐패시터 제조방법은 도 2a 내지 도 2f에 도시되어 있다.In a specific embodiment to which the embodiment of the present invention is applied, a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device is illustrated in FIGS. 2A to 2F.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(21) 상에 절연막(22)을 형성한다. 기판(21)은 DRAM공정이 진행되는 실리콘기판일 수 있으며, 소자분리막 및 웰(Well)을 포함할 수 있다. 또한, 절연막(22)이 형성되기 전에 일련의 구조물로 게이트패턴 등을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2A, an insulating film 22 is formed on the substrate 21. The substrate 21 may be a silicon substrate on which a DRAM process is performed, and may include an isolation layer and a well. In addition, before the insulating layer 22 is formed, a series of structures may include a gate pattern and the like.

절연막(22)은 층간절연을 위한 것으로, 절연막(22) 형성 전에 비트라인패턴을 형성할 수 있다. 절연막(22)은 산화막일 수 있다. 산화막은 HDP(High Density Plasma) 산화막, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막, PSG(Phosphorus Silicate Glass)막, BSG(Boron Silicate Glass)막, TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate)막, USG(Un-doped Silicate Glass)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, CDO(Carbon Doped Oxide)막 및 OSG(Organo Silicate Glass)막으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나, 이들이 적어도 2층 이상 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 또는, SOD(Spin On Dielectric)막과 같이 스핀 코팅(Spin Coating)방식으로 도포되는 막으로 형성할 수 있다.The insulating layer 22 is for interlayer insulation, and a bit line pattern may be formed before forming the insulating layer 22. The insulating film 22 may be an oxide film. The oxide film is HDP (High Density Plasma) oxide film, BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass) film, PSG (Phosphorus Silicate Glass) film, BSG (Boron Silicate Glass) film, TEOS (Tetra Ethyle Ortho Silicate) film, USG (Un-doped Silicate) film Glass (FSG), Fluorinated Silicate Glass (FSG) film, Carbon Doped Oxide (CDO) film, and Organic Silicate Glass (OSG) film, or any one selected from the group consisting of a laminated film of at least two or more layers can be formed have. Alternatively, the film may be formed by a spin coating method such as a spin on dielectric (SOD) film.

이어서, 절연막(22)을 관통하여 기판(21)에 연결되는 스토리지 노드 콘택 플러그(23, Storage Node Contact Plug)를 형성한다. 스토리지 노드 콘택 플러그(23)는 절연막(22)을 선택적으로 식각하여 기판(21)을 오픈시키는 콘택홀(Contact Hole)을 형성한 후, 도전물질을 매립하고, 절연막(22)의 표면이 드러나는 타겟으로 평탄화하여 형성할 수 있다. 콘택홀은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 본 발명의 실시예를 통해 형성할 수 있다. 또한, 콘택홀은 자기정렬콘택식각(Self Aligned Contact Etch)으로 형성할 수 있다.Subsequently, a storage node contact plug 23 is formed through the insulating layer 22 and connected to the substrate 21. The storage node contact plug 23 selectively etches the insulating film 22 to form a contact hole for opening the substrate 21, and then fills a conductive material and exposes the surface of the insulating film 22. It can be formed by flattening. The contact hole may be formed through the embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 1A to 1C. In addition, the contact hole may be formed by a self aligned contact etching.

도전성 물질로는 예컨대, 전이금속막, 희토류금속막, 이들의 합금막 또는 이들의 실리사이드막으로 이루어진 그룹 중 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다. 또한, 불순물 이온이 도핑된(doped) 다결정실리콘막으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 도전성 물질들이 적어도 2층 이상 적층된 적층 구조로 형성할 수도 있다.For example, the conductive material may be formed of any one selected from the group consisting of a transition metal film, a rare earth metal film, an alloy film thereof, and a silicide film thereof. Further, it may be formed of a polysilicon film doped with impurity ions. In addition, the conductive materials may be formed in a laminated structure in which at least two layers are stacked.

한편, 콘택 플러그(23)가 금속막(전이금속, 희토류 금속)으로 이루어진 경우 콘택 플러그(23)와 콘택홀 사이에 장벽 금속층(미도시)을 더 형성할 수도 있다. 이때, 장벽 금속층은 접착층(glue layer)과 확산 방지막으로 이루어진 적층막 또는 단층 막으로 형성한다. 여기서, 적층 막(접착층/확산방지막)은 Ti/TiN, Ta/TaN 또는 W/WN으로 이루어진 그룹 중 선택된 어느 하나로 형성한다. 또한, 단층 막은 AlSiTiN, NiTi, TiBN, ZrBN, TiAlN 또는 TiB2 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나로 형성한다. 또한, 후속 공정을 통해 형성될 콘택 플러그(23)의 매립 특성을 저하시키지 않도록 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정으로 형성할 수 있다.On the other hand, when the contact plug 23 is made of a metal film (transition metal, rare earth metal), a barrier metal layer (not shown) may be further formed between the contact plug 23 and the contact hole. In this case, the barrier metal layer is formed of a laminated film or a single layer film composed of an adhesive layer and a diffusion barrier film. Here, the laminated film (adhesive layer / diffusion prevention film) is formed of any one selected from the group consisting of Ti / TiN, Ta / TaN or W / WN. Further, the single layer film is formed of any one selected from the group consisting of AlSiTiN, NiTi, TiBN, ZrBN, TiAlN or TiB 2 . In addition, it may be formed by an atomic layer deposition (ALD) process so as not to degrade the buried characteristics of the contact plug 23 to be formed through a subsequent process.

평탄화는 에치백(Etch Back) 또는 화학적기계적연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 실시할 수 있으나, 평탄화 특성이 우수한 화학적기계적연마 공정으로 실시하는 것이 바람직하다. The planarization may be performed by an etch back or chemical mechanical polishing process, but is preferably performed by a chemical mechanical polishing process having excellent planarization characteristics.

이어서, 절연막(22) 상에 식각정지막(24)을 형성한다. 식각정지막(24)은 후속 희생막 식각시 절연막(22)이 손실되거나, 실린더형 스토리지 노드를 형성하기 위한 딥아웃시 식각용액에 절연막(22)이 어택 받는 것을 방지하기 위한 것이다. 식각정지막(24)은 절연막(22) 및 희생막과 선택비를 갖는 물질로 형성할 수 있다. 절연막(22)이 산화막인 경우, 식각정지막(24)은 질화막으로 형성할 수 있다. 질화막은 실리콘질화막을 포함할 수 있다.Subsequently, an etch stop film 24 is formed on the insulating film 22. The etch stop layer 24 prevents the insulating layer 22 from being lost during subsequent sacrificial layer etching or from being attacked by the etching solution during the dip-out for forming the cylindrical storage node. The etch stop layer 24 may be formed of a material having a selectivity with respect to the insulating layer 22 and the sacrificial layer. When the insulating film 22 is an oxide film, the etch stop film 24 may be formed of a nitride film. The nitride film may include a silicon nitride film.

이어서, 식각정지막(24) 상에 희생층(25)을 형성한다. 희생층(25)은 후속 스토리지 노드홀을 제공하기 위한 것으로, 산화막으로 형성할 수 있다. 산화막은 HDP(High Density Plasma) 산화막, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막, PSG(Phosphorus Silicate Glass)막, BSG(Boron Silicate Glass)막, TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate)막, USG(Un-doped Silicate Glass)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, CDO(Carbon Doped Oxide)막 및 OSG(Organo Silicate Glass)막으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나, 이들이 적어도 2층 이상 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 또는, SOD(Spin On Dielectric)막과 같이 스핀 코팅(Spin Coating)방식으로 도포되는 막으로 형성할 수 있다.Subsequently, a sacrificial layer 25 is formed on the etch stop layer 24. The sacrificial layer 25 is to provide a subsequent storage node hole and may be formed of an oxide layer. The oxide film is HDP (High Density Plasma) oxide film, BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass) film, PSG (Phosphorus Silicate Glass) film, BSG (Boron Silicate Glass) film, TEOS (Tetra Ethyle Ortho Silicate) film, USG (Un-doped Silicate) film Glass (FSG), Fluorinated Silicate Glass (FSG) film, Carbon Doped Oxide (CDO) film, and Organic Silicate Glass (OSG) film, or any one selected from the group consisting of a laminated film of at least two or more layers can be formed have. Alternatively, the film may be formed by a spin coating method such as a spin on dielectric (SOD) film.

이어서, 희생층(25) 상에 하드마스크층(26)을 형성한다. 하드마스크층(26)은 하드마스크층(26)은 희생층(25) 식각시 식각장벽 역할을 하기 위한 것으로, 희생층(25)과 선택비를 갖는 물질로 형성할 수 있다. 하드마스크층(26)은 절연특성을 갖는 물질로 형성할 수 있으며, 절연특성을 갖는 물질로는 카본계 폴리머, 비정질 카본, 실리콘계 폴리머, 폴리실리콘, 산화막, 질화막 및 산화질화막(oxynitride)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 희생층(25)이 산화막인 경우 하드마스크층(26)은 희생층과의 선택비를 위해 산화막을 제외한 물질로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 폴리실리콘(Poly Silicon)으로 형성한다.Subsequently, a hard mask layer 26 is formed on the sacrificial layer 25. The hard mask layer 26 may serve as an etch barrier when the hard mask layer 26 is etched from the sacrificial layer 25, and may be formed of a material having a selectivity with respect to the sacrificial layer 25. The hard mask layer 26 may be formed of a material having an insulating property, and the material having the insulating property is a group consisting of a carbon-based polymer, amorphous carbon, a silicon-based polymer, polysilicon, an oxide film, a nitride film, and an oxynitride film. Any one selected from can be used. When the sacrificial layer 25 is an oxide film, the hard mask layer 26 may be formed of a material other than the oxide film for the selectivity with respect to the sacrificial layer, and is preferably formed of polysilicon.

이어서, 하드마스크층(26) 상에 감광막패턴(27)을 형성한다. 감광막패턴(27)은 하드마스크층(26) 상에 감광막을 코팅(Coating)하고, 노광(Exposure) 및 현상(Development)으로 스토리지 노드홀(Storage Node Hole)이 오픈되도록 패터닝하여 형성할 수 있다. Subsequently, a photosensitive film pattern 27 is formed on the hard mask layer 26. The photoresist layer pattern 27 may be formed by coating a photoresist layer on the hard mask layer 26 and patterning the storage node hole to be opened by exposure and development.

도 2b에 도시된 바와 같이, 등방성식각으로 하드마스크층(26, 도 2a 참조)을 식각하여 감광막패턴(27)보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴(26A)을 형성한다.As shown in FIG. 2B, the hard mask layer 26 (see FIG. 2A) is etched by isotropic etching to form a hard mask pattern 26A that opens a wider line width than the photoresist pattern 27.

등방성식각은 MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching)방식의 장비에서 진행할 수 있다. 또한, 등방성식각은 식각장비에서 자속(Magnetic Flux)이 없는 조건에서 진행할 수 있다. 이는, 비교예로 자속을 50G로 사용할 때와 대비하여 자속을 0G로 사용하게 되면, 입자의 충돌력을 저하시켜 식각율(Etch Rate)을 감소시키고 또한, 등방성식각에 의한 측면식각(Lateral Etch)를 유도할 수 있기 때문이다.Isotropic etching can be performed on equipment of Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching (MERIE). In addition, the isotropic etching may be performed in the absence of magnetic flux in the etching equipment. This means that when the magnetic flux is used as 0 G as compared to when the magnetic flux is used as 50 로 as the comparative example, the impact force of the particles is lowered to reduce the etch rate and laterally etched by isotropic etching. This can be induced.

또한, 등방성식각은 식각장비에서 바이어스파워를 50W∼60W로 인가하고, 압력을 35mTorr∼40mTorr로 인가하여 진행할 수 있다. 바이어스 파워를 50W∼60W으로 감소시키게 되면 식각 입자의 직진성을 떨어뜨리게 되어 등방성식각 효과를 증대시 킬 수 있다. 또한, 압력을 35mTorr∼40mTorr로 증가시키게 되면 식각가스의 자유이동거리(Mean Free path)를 감소시키고, 동시에 입자의 산란(Scattering)효과를 증가시켜 등방성식각을 유도함으로써 오픈면적(Open Area)을 확보할 수 있다.In addition, the isotropic etching may be performed by applying a bias power of 50W to 60W and a pressure of 35mTorr to 40mTorr in the etching equipment. When the bias power is reduced to 50W to 60W, the straightness of the etch particles may be degraded, thereby increasing the isotropic etching effect. In addition, increasing the pressure from 35mTorr to 40mTorr reduces the free path of the etching gas and at the same time increases the scattering effect of the particles to induce isotropic etching to secure an open area. can do.

또한, 등방성식각은 식각장비의 전극(Electrode) 온도를 60℃∼80℃로 유지하여 플라즈마의 반응 활성도를 증가시킴으로써 등방성식각을 증폭시킬 수 있다.In addition, isotropic etching may amplify the isotropic etching by maintaining the electrode temperature of the etching equipment at 60 ℃ to 80 ℃ to increase the reaction activity of the plasma.

또한, 하드마스크층(26)이 폴리실리콘인 경우, Cl2, HBr 및 O2 의 혼합가스를 사용하여 등방성식각을 진행할 수 있다. 이때, Cl2는 5sccm∼10sccm의 유량, 상기 HBr은 150sccm∼200sccm의 유량으로 플로우할 수 있다. 이는, Cl2 대비 HBr에 대한 가스비(Gas Ratio)를 늘림으로써 등방성식각을 유도할 수 있다.In addition, when the hard mask layer 26 is polysilicon, isotropic etching may be performed using a mixed gas of Cl 2 , HBr, and O 2 . In this case, Cl 2 may flow at a flow rate of 5 sccm to 10 sccm, and the HBr may flow at a flow rate of 150 sccm to 200 sccm. This may induce isotropic etching by increasing the gas ratio of HBr to Cl 2 .

위와 같이, 등방성식각으로 하드마스크패턴(26A)을 형성함으로써 감광막패턴(27)에 의해 오픈되는 선폭(W1)보다 넓은 선폭(W2)을 오픈시킬 수 있다. 또한, 하드마스크패턴(26A)을 등방성식각하여 선폭을 정의함으로써, 감광막패턴(27)의 노광마진을 확보하여 노광부족에 의한 스토리지 노드홀 간의 브릿지(Bridge)를 방지할 수 있다.As described above, by forming the hard mask pattern 26A by isotropic etching, the line width W 2 wider than the line width W 1 opened by the photosensitive film pattern 27 may be opened. In addition, by defining the line width by isotropically etching the hard mask pattern 26A, an exposure margin of the photosensitive film pattern 27 can be ensured to prevent a bridge between the storage node holes due to exposure shortage.

특히, 감광막패턴(27)에 의해 오픈되는 스토리지 노드홀이 타원형인 경우, 넓은 곳과 좁은 곳의 식각속도가 서로 달라지면서 하드마스크패턴(26A)은 사각형 모양의 스토리지 노드홀을 가지게 된다. 이러한 식각모양은 후속 도 3a 및 도 3b에서 자세히 설명하기로 한다.In particular, when the storage node hole opened by the photoresist pattern 27 is elliptical, the etching speeds of the wide and narrow portions are different from each other, and the hard mask pattern 26A has a rectangular storage node hole. This etching pattern will be described in detail later in FIGS. 3A and 3B.

도 2c에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(27, 도 2b 참조)을 제거한다. 감광막 패턴(27)은 건식식각으로 제거할 수 있으며, 건식식각은 산소 스트립공정으로 진행할 수 있다.As shown in FIG. 2C, the photoresist pattern 27 (see FIG. 2B) is removed. The photoresist pattern 27 may be removed by dry etching, and the dry etching may be performed by an oxygen strip process.

이어서, 하드마스크패턴(26B)에 Ar 스퍼터링(Sputtering)을 진행한다. Ar 스퍼터링은 하드마스크패턴(26B)의 상부를 둥글게(Rounding) 바꾸고, 경사 프로파일을 갖도록 함으로써 하드마스크패턴(26B)의 상부에 의해 정의되는 선폭을 더욱 증가시킬 수 있다.Subsequently, Ar sputtering is performed on the hard mask pattern 26B. Ar sputtering can round the top of the hard mask pattern 26B and have an inclined profile to further increase the line width defined by the top of the hard mask pattern 26B.

도 2d에 도시된 바와 같이, 하드마스크패턴(26B, 도 2c 참조)을 식각장벽으로 희생층(25A) 및 식각정지막(24A)을 식각하여 스토리지 노드 콘택 플러그(23)를 노출시키는 스토리지 노드홀(28, Storage Node Hole)을 형성한다. As shown in FIG. 2D, the storage node hole exposing the storage node contact plug 23 by etching the sacrificial layer 25A and the etch stop layer 24A using the hard mask pattern 26B (see FIG. 2C) as an etch barrier. (28, Storage Node Hole) is formed.

스토리지 노드홀(28)은 먼저, 산화막을 식각하기 위한 가스로 희생층(25A)을 식각한 후, 질화막을 식각하기 위한 가스로 식각정지막(24A)을 식각한다. 이는, 식각정지막(24A) 하부의 절연막(22)이 희생층(25A) 식각시 손실되는 것을 방지하기 위함이다. The storage node hole 28 first etches the sacrificial layer 25A with a gas for etching an oxide film, and then etches the etch stop layer 24A with a gas for etching a nitride film. This is to prevent the insulating layer 22 under the etch stop layer 24A from being lost during the etching of the sacrificial layer 25A.

스토리지 노드홀(28)은 도 2b에서 등방성식각을 통해 감광막패턴의 선폭보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 이용해 식각함으로써 보다 넓은 선폭을 갖고 형성되며, 도 2c에서 Ar 스퍼터링을 진행하여 하드마스크패턴의 상부에 의해 정의되는 선폭을 증가시킴으로써 하드마스크패턴의 프로파일이 전사되어, 스토리지 노드홀(28)의 상부폭 역시 증가시킬 수 있다. The storage node hole 28 is formed with a wider line width by etching using a hard mask pattern that opens a line width wider than the line width of the photoresist pattern through isotropic etching in FIG. 2B, and hard sputtering by ar sputtering in FIG. 2C. By increasing the line width defined by the top of the hard mask pattern profile can be transferred, the top width of the storage node hole 28 can also be increased.

하드마스크패턴은 스토리지 노드홀(28)의 형성이 완료되는 시점에서 제거되거나, 스토리지 노드홀(28)을 형성한 후, 제거공정을 통해 제거할 수 있다.The hard mask pattern may be removed when the formation of the storage node hole 28 is completed, or after the storage node hole 28 is formed, it may be removed through a removal process.

위와 같이, 선폭이 증가된 스토리지 노드홀(28)은 감광막패턴의 선폭으로 식각된 스토리지 노드홀에 비하여 20%이상의 공간을 넓힐 수 있다. As described above, the storage node hole 28 having an increased line width may increase a space of 20% or more than the storage node hole etched by the line width of the photoresist pattern.

도 2e에 도시된 바와 같이, 스토리지 노드홀(28) 내에 표면을 따라 스토리지 노드(29)를 형성한다. 스토리지 노드(29)는 스토리지 노드홀(28)을 포함하는 전체구조 상에 전극용 물질을 형성한 후, 희생층(25A)의 표면이 드러나는 타겟으로 평탄화하여 형성할 수 있다. As shown in FIG. 2E, the storage node 29 is formed along the surface in the storage node hole 28. The storage node 29 may be formed by forming a material for an electrode on the overall structure including the storage node hole 28 and then planarizing the target to expose the surface of the sacrificial layer 25A.

예컨대, 전극용 물질은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 루테늄(Ru), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 백금(Pt), 이리듐(Ir)과 같은 일군의 금속전극 중 선택된 어느 하나의 금속전극을 사용하거나, 티타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN), 텅스텐질화막(WN), 하프늄질화막(HfN), 지르코늄질화막(ZrN)과 같은 일군의 질화물 전극 중 선택된 어느 하나의 질화물 전극을 사용할 수 있다. 또한, 루테늄/루테늄산화막(Ru/RuO2), 이리듐/이리듐산화막(Ir/IrO2)등과 같이 금속전극과 산화물 전극이 적층된 구조로 형성하거나, 스트론튬루테늄산화막(SrUrO3)와 같은 산화물 전극으로 형성할 수도 있다. 또한, 금속에 실리콘이 결합된 금속 실리사이드 예컨대 코발트실리사이드(CoSi2), 티타늄실리사이드(TiSi2)등으로 형성할 수도 있다.For example, the material for the electrode is aluminum (Al), copper (Cu), ruthenium (Ru), titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), hafnium (Hf), zirconium (Zr), platinum (Pt) Using any one metal electrode selected from a group of metal electrodes such as iridium (Ir), titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tungsten nitride (WN), hafnium nitride (HfN), and zirconium nitride (ZrN). The nitride electrode of any one selected from the group of nitride electrodes, such as) may be used. In addition, a metal electrode and an oxide electrode may be stacked, such as a ruthenium / ruthenium oxide film (Ru / RuO2), an iridium / iridium oxide film (Ir / IrO2), or may be formed of an oxide electrode such as a strontium ruthenium oxide film (SrUrO3). have. In addition, the metal may be formed of metal silicide such as cobalt silicide (CoSi2), titanium silicide (TiSi2), or the like, in which silicon is bonded to the metal.

평탄화는 화학적기계적연마 또는 에치백으로 진행할 수 있다.Planarization can proceed with chemical mechanical polishing or etch back.

위와 같이, 스토리지 노드(29)는 도 2d에서와 같이 20%이상 넓어진 공간을 가짐으로써 스토리지 노드 콘택 플러그(23)와의 접촉면적 증가로 면저항(Rs)을 감소시킬 수 있다. As described above, the storage node 29 may have a 20% or more space as shown in FIG. 2D to decrease the sheet resistance Rs by increasing the contact area with the storage node contact plug 23.

도 2f에 도시된 바와 같이, 희생층(25A, 도 2e 참조)을 제거한다. 희생층은 딥아웃(Dip Out)으로 제거할 수 있다. 딥아웃은 BOE(Buffered Oxide Etchant) 또는 Hf의 식각용액을 사용하여 진행할 수 있다. 또한, 딥아웃시 식각정지막(24A)에 의해 절연막(22)이 식각용액에 의해 어택(Attack)받는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 2F, the sacrificial layer 25A (see FIG. 2E) is removed. The sacrificial layer can be removed by Dip Out. Deep out may be performed using a buffered oxide etchant (BOE) or an etching solution of Hf. In addition, it is possible to prevent the insulating film 22 from being attacked by the etching solution by the etching stop film 24A during the deep out.

스토리지 노드(29)가 감광막패턴의 선폭으로 식각된 스토리지 노드홀에 비하여 20%이상의 늘어난 공간에 형성됨으로써, 바닥면적 역시 증가되어 딥아웃시 쓰러짐(Leaning) 현상이 방지된다.Since the storage node 29 is formed in an increased space of 20% or more compared to the storage node holes etched by the line width of the photoresist pattern, the floor area is also increased to prevent the phenomenon of falling during deep out.

후속 공정으로, 스토리지 노드(29)를 포함하는 전체 구조 상에 유전막 및 플레이트 노드(Plate Node)를 형성하여 캐패시터를 형성할 수 있다. 캐패시터는 비교예보다 10%이상 증가된 저장용량을 가질 수 있으며, 저장용량 증가 및 리프레시를 개선할 수 있다. 저장용량 증가에 대하여는 후속 도 4에서 자세히 설명하기로 한다. In a subsequent process, a dielectric layer and a plate node may be formed on the entire structure including the storage node 29 to form a capacitor. The capacitor can have a storage capacity increased by 10% or more than the comparative example, and can improve storage capacity and refresh. The increase in storage capacity will be described later in detail with reference to FIG. 4.

도 3a 및 도 3b는 비교예와 본 발명의 실시예를 비교하기 위한 레이아웃 사진이다.3A and 3B are layout photographs for comparing a comparative example with an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 감광막패턴에 의해 오픈된 영역을 확인할 수 있다. 이때, 오픈영역은 타원형 구조를 가질 수 있다. 타원형 구조는 상대적으로 넓은 부분과 좁은 부분 간의 식각속도가 서로 다르게 진행된다. Referring to FIG. 3A, the area opened by the photoresist pattern may be confirmed. At this time, the open area may have an elliptical structure. The elliptical structure has different etching speeds between the relatively wide and narrow portions.

따라서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상대적으로 넓은 부분은 식각속도가 빠르고, 좁은 부분은 식각속도가 느려서 사각형 형태를 갖는 오픈영역을 가질 수 있 다. Accordingly, as shown in FIG. 3B, the relatively wide portion may have a fast etching speed, and the narrow portion may have an open area having a rectangular shape due to the slow etching speed.

오픈영역이 사각형 형태를 갖는 경우, 마름모꼴로 정렬된 오픈영역들이 측벽이 아닌 모서리 쪽으로 증가되면서 오픈영역 간의 브릿지(Bridge)를 방지효과가 더욱 증가된다.When the open area has a rectangular shape, the rhombic aligned open areas are increased toward the edges rather than the sidewalls, thereby further preventing the bridge between the open areas.

도 4는 비교예와 본 발명의 실시예의 저장용량을 비교하기 위한 그래프이다.4 is a graph for comparing the storage capacity of the comparative example and the embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 저장용량(Cs)을 확인할 수 있다. 비교예는 감광막패턴에 의해 오픈된 영역으로 식각한 경우이며, 본 발명의 실시예는 등방성식각으로 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴으로 식각한 경우이다. 비교예와 본 발명의 그래프를 비교하면, 저장용량(Cs)이 10% 개선된 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, the storage capacity Cs according to the comparative example and the embodiment of the present invention can be confirmed. The comparative example is a case of etching into an area opened by the photoresist pattern, and the embodiment of the present invention is a case of isotropic etching of a hard mask pattern which opens a wider line width than the photoresist pattern. Comparing the graph of the present invention with a comparative example, it can be seen that the storage capacity (Cs) is improved by 10%.

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.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도,1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention;

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도,2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

도 3a 및 도 3b는 비교예와 본 발명의 실시예를 비교하기 위한 레이아웃 사진,3A and 3B are layout photos for comparing a comparative example with an embodiment of the present invention;

도 4는 비교예와 본 발명의 실시예의 저장용량을 비교하기 위한 그래프.Figure 4 is a graph for comparing the storage capacity of the comparative example and the embodiment of the present invention.

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

11 : 기판 12 : 절연막11 substrate 12 insulating film

13 : 하드마스크층 14 : 감광막패턴13: hard mask layer 14: photoresist pattern

15 : 오목부15: recess

Claims (15)

기판 상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the substrate; 상기 절연막 상에 하드마스크층을 형성하는 단계;Forming a hard mask layer on the insulating film; 상기 하드마스크층 상에 감광막패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the hard mask layer; 등방성식각으로 상기 하드마스크층을 식각하여 상기 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 형성하는 단계;Etching the hard mask layer by isotropic etching to form a hard mask pattern which opens a wider line width than the photoresist pattern; 상기 하드마스크패턴의 측벽이 경사 프로파일을 갖도록 상기 하드마스크패턴을 선택적으로 식각하는 단계; 및 Selectively etching the hard mask pattern such that a sidewall of the hard mask pattern has an inclined profile; And 상기 하드마스크패턴을 식각장벽으로 상기 절연막을 식각하는 단계Etching the insulating layer using the hard mask pattern as an etch barrier 를 포함하는 반도체 소자의 제조방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 2 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 등방성식각은,The isotropic etching is, MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching)방식의 장비에서 진행하는 반도체 소자의 제조방법.A method of manufacturing a semiconductor device that proceeds in MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching) equipment. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 3 was abandoned when the setup registration fee was paid. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 등방성식각은 식각장비에서 자속(Magnetic Flux)이 없는 조건에서 진행하는 반도체 소자의 제조방법.The isotropic etching is a semiconductor device manufacturing method that proceeds in the absence of magnetic flux (Magnetic Flux) in the etching equipment. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 was abandoned when the registration fee was paid. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 등방성식각은 식각장비에서 바이어스파워를 50W∼60W로 인가하고, 압력을 35mTorr∼40mTorr로 인가하여 진행하는 반도체 소자의 제조방법.The isotropic etching is performed by applying a bias power of 50W to 60W in the etching equipment, the pressure is applied to 35mTorr ~ 40mTorr. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 5 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 등방성식각은 식각장비의 전극(Electrode) 온도를 60℃∼80℃로 유지하여 진행하는 반도체 소자의 제조방법.The isotropic etching process is performed by maintaining the electrode (Electrode) temperature of the etching equipment to 60 ℃ ~ 80 ℃. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 6 was abandoned when the registration fee was paid. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크패턴의 측벽이 경사 프로파일을 갖도록 상기 하드마스크패턴을 선택적으로 식각하는 단계는, Selectively etching the hard mask pattern such that a sidewall of the hard mask pattern has an inclined profile, Ar 스퍼터링으로 실시하는 반도체 소자의 제조방법. A method for manufacturing a semiconductor device by Ar sputtering. 기판 상에 스토리지 노드 콘택 플러그가 개재된 절연막을 형성하는 단계; Forming an insulating film interposed between the storage node contact plugs on the substrate; 상기 절연막 상에 희생층을 형성하는 단계;Forming a sacrificial layer on the insulating film; 상기 희생층 상에 하드마스크층을 형성하는 단계;Forming a hard mask layer on the sacrificial layer; 상기 하드마스크층 상에 감광막패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the hard mask layer; 등방성식각으로 상기 하드마스크층을 식각하여 상기 감광막패턴보다 넓은 선폭을 오픈시키는 하드마스크패턴을 형성하는 단계;Etching the hard mask layer by isotropic etching to form a hard mask pattern which opens a wider line width than the photoresist pattern; 상기 하드마스크패턴의 측벽이 경사 프로파일을 갖도록 상기 하드마스크패턴을 선택적으로 식각하는 단계;Selectively etching the hard mask pattern such that a sidewall of the hard mask pattern has an inclined profile; 상기 하드마스크패턴을 식각장벽으로 상기 희생층을 식각하여 상기 스토리지 노드 콘택 플러그를 오픈시키는 스토리지 노드홀을 형성하는 단계; 및Forming a storage node hole for opening the storage node contact plug by etching the sacrificial layer using the hard mask pattern as an etch barrier; And 상기 스토리지 노드홀 내에 상기 스토리지 노드 콘택 플러그와 연결되는 스토리지 노드를 형성하는 단계Forming a storage node connected to the storage node contact plug in the storage node hole; 를 포함하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.Capacitor manufacturing method of a semiconductor device comprising a. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 8 was abandoned when the registration fee was paid. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 등방성식각은,The isotropic etching is, MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching)방식의 장비에서 진행하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device that proceeds in the equipment of MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Beam Etching). 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 9 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 등방성식각은 식각장비에서 자속(Magnetic Flux)이 없는 조건에서 진행하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.The isotropic etching is a capacitor manufacturing method of a semiconductor device that proceeds in the condition that there is no magnetic flux (Magnetic Flux) in the etching equipment. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 10 was abandoned upon payment of a setup registration fee. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 등방성식각은 식각장비에서 바이어스파워를 50W∼60W로 인가하고, 압력을 35mTorr∼40mTorr로 인가하여 진행하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.The isotropic etching is a capacitor manufacturing method of the semiconductor device proceeds by applying a bias power of 50W ~ 60W in the etching equipment, and applying a pressure of 35mTorr ~ 40mTorr. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 11 was abandoned upon payment of a setup registration fee. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 등방성식각은 식각장비의 전극(Electrode) 온도를 60℃∼80℃로 유지하여 진행하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.The isotropic etching is a capacitor manufacturing method of the semiconductor device to proceed by maintaining the electrode (Electrode) temperature of the etching equipment to 60 ℃ ~ 80 ℃. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 12 was abandoned upon payment of a registration fee. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 하드마스크층은 폴리실리콘을 포함하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.The hard mask layer is a capacitor manufacturing method of a semiconductor device containing polysilicon. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 13 was abandoned upon payment of a registration fee. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 등방성식각은 Cl2, HBr 및 O2 의 혼합가스를 사용하여 진행하되, 상기 Cl2는 5sccm∼10sccm의 유량, 상기 HBr은 150sccm∼200sccm의 유량으로 플로우하여 진행하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.The isotropic etching is performed using a mixed gas of Cl 2 , HBr and O 2 , wherein Cl 2 flows at a flow rate of 5 sccm to 10 sccm, and HBr flows at a flow rate of 150 sccm to 200 sccm. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 14 was abandoned when the registration fee was paid. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 하드마스크패턴의 측벽이 경사 프로파일을 갖도록 상기 하드마스크패턴을 선택적으로 식각하는 단계는,Selectively etching the hard mask pattern such that a sidewall of the hard mask pattern has an inclined profile, Ar 스퍼터링으로 실시하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device by Ar sputtering. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 15 was abandoned upon payment of a registration fee. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 스토리지 노드를 형성하는 단계 후,After forming the storage node, 상기 희생층을 제거하여 실린더형 스토리지 노드를 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 캐패시터 제조방법.And removing the sacrificial layer to form a cylindrical storage node.
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