KR101114292B1 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- KR101114292B1 KR101114292B1 KR1020090134897A KR20090134897A KR101114292B1 KR 101114292 B1 KR101114292 B1 KR 101114292B1 KR 1020090134897 A KR1020090134897 A KR 1020090134897A KR 20090134897 A KR20090134897 A KR 20090134897A KR 101114292 B1 KR101114292 B1 KR 101114292B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- etching
- forming
- substrate
- ferry
- abandoned
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 66
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 25
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 11
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- UUXZFMKOCRKVDG-UHFFFAOYSA-N methane;hydrofluoride Chemical compound C.F UUXZFMKOCRKVDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
- H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
- H01L29/66348—Vertical insulated gate bipolar transistors with a recessed gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/48—Data lines or contacts therefor
- H10B12/482—Bit lines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 매립게이트를 구비한 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로, 셀영역과 페리영역을 갖는 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 페리오픈마스크를 사용하여 상기 절연막 상에 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막패턴을 식각장벽으로 상기 절연막을 식각하는 1차 식각단계; 경사진 측벽 프로파일을 갖도록 상기 감광막패턴을 식각하는 2차 식각단계; 식각된 상기 감광막패턴 및 상기 절연막을 식각장벽으로 상기 기판을 리세스(recess)하는 3차 식각단계; 및 상기 셀영역에 비트라인을 형성함과 동시에 상기 페리영역에 페리게이트를 형성하는 단계를 포함하고 있으며, 상술한 본 발명에 따르면, 1차, 2차 및 3차 식각을 통해 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면이 경사진 프로파일을 가짐에 따라 비트라인 및 페리게이트를 동시에 형성하는 과정에서 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면에 잔류물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate, comprising: forming an insulating film on a substrate having a cell region and a ferry region; Forming a photoresist pattern on the insulating layer using a per-open mask; A first etching step of etching the insulating layer using the photoresist pattern as an etch barrier; Etching the photoresist pattern so as to have an inclined sidewall profile; A third etching step of recessing the substrate using the etched photosensitive film pattern and the insulating film as an etch barrier; And forming a bit line in the cell region and simultaneously forming a ferrite in the ferry region. According to the present invention, the cell region and the recess are formed through primary, secondary and tertiary etching. As the boundary surface of the ferry region in contact with the inclined profile has an inclined profile, residues can be prevented from occurring in the interface between the cell region and the recessed ferry region in the process of simultaneously forming the bit line and the ferry gate. .
셀영역, 페리영역, 잔류물, 리세스, 비트라인, 페리게이트 Cell area, ferry area, residues, recesses, bit lines, ferry gates
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 매립게이트(Buried Gate, BG)를 구비한 반도체 장치의 제조방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to the manufacturing technique of a semiconductor device. Specifically, It is related with the manufacturing method of the semiconductor device provided with the buried gate (BG).
현재 반도체 공정에서 미세화가 진행됨에 따른 여러가지 소자특성과 공정 구현이 힘들어 지고 있다. 특히 40nm 이하로 갈수록 게이트 구조, 비트라인 구조, 콘택 구조 등의 형성이 한계를 보이고 있고, 가령 구조가 형성된다 하더라도 소자특성에 만족할수 있는 저항특성이나 리프레시(refresh), 로우페일(low fail) 확보, 파괴전압(BV) 특성 등의 어려움이 존재하고 있다. 이에 따라 최근에는 게이트를 활성영역에 매립하여 형성하는 매립게이트(Buried Gate, BG) 공정을 도입하여 기생캐패시턴스 저하, 공정마진 증가, 최소화된 셀트랜지스터(smallest cell transistor) 형성 등의 형태로 발전하고 있다.As micronization progresses in the semiconductor process, various device characteristics and process implementations are becoming difficult. In particular, the formation of the gate structure, the bit line structure, and the contact structure is showing a limit as it goes down to 40 nm or less. For example, even if the structure is formed, it is possible to secure a resistance characteristic, a refresh (refresh) or a low fail that can satisfy the device characteristics. And breakdown voltage (BV) characteristics are present. Recently, the buried gate (BG) process, in which the gate is buried in the active region, is introduced to reduce parasitic capacitance, increase process margin, and minimize the formation of a smallest cell transistor. .
도 1은 종래기술에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a buried gate according to the prior art.
도 1을 참조하여 종래기술에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치의 제조방법을 살펴보면, 셀영역과 페리영역을 갖는 기판(11)의 셀영역에 매립게이트(12)를 형성한 후에 페리영역의 기판(11) 상에 페리게이트(13)를 형성한 다음에 셀영역에 비트라인(14)을 형성하는 일련의 공정이 순차적으로 진행된다. 이때, 매립게이트(12), 페리게이트(13) 및 비트라인(14) 사이에는 절연막(15)이 개재된다. Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate according to the related art is described. After forming a buried
이처럼, 종래기술에 따른 셀영역과 페리영역에 배치되는 구조물을 각각 별도의 공정을 통해 형성함에 따라 공정스탭이 증가하는 문제점이 있으며, 이로 인하여, 반도체 장치의 생산비용이 증가하고, 제조수율(Yield)은 저하되는 문제점이 발생한다. As such, there is a problem in that the process steps are increased by forming the structures disposed in the cell region and the ferry region according to the prior art through separate processes, thereby increasing the production cost of the semiconductor device and producing the yield. ) Causes a problem of deterioration.
이를 해결하기 위하여 페리영역의 기판(11)을 소정깊이 리세스한 후에 셀영역의 비트라인(14)과 페리영역의 페리게이트(13)를 동시에 형성하는 기술이 제안되었다. In order to solve this problem, a technique of simultaneously forming the
도 2는 개선된 종래기술에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 개선된 종래기술에 따른 문제점을 나타낸 이미지이다. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device having a buried gate according to the improved prior art, and FIG. 3 is an image illustrating a problem according to the improved prior art.
도 2를 참조하여 개선된 종래기술에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치의 제조방법을 살펴보면, 셀영역에 매립게이트(12)를 형성한 후에 페리영역의 기판(11)을 소정 깊이 리세스(recess)한다. 이어서, 기판(11) 전면에 도전막을 형성한 후에 도전막을 선택적으로 식각하여 셀영역에 비트라인(14)을 형성함과 동시에 페리영역에 페리게이트(13)를 형성한다.Referring to FIG. 2, a method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate according to the improved technology according to the related art is described. After the buried
하지만, 개선된 종래기술에 따른 반도체 장치는 비트라인(14)과 페리게이 트(13)를 동시에 형성하기 위해 페리영역의 기판(11)을 리세스함에 따라 셀영역과 리세스된 페리영역 사이에 단차가 발생하고, 이들이 접하는 경계면이 버티컬한(Vertical) 프로파일을 가짐에 따라 비트라인(14) 및 페리게이트(13)를 형성하는 과정에서 셀여역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면에 다량의 잔류물(Residue, R)이 발생하는 문제점이 있다(도 2 및 도 3의 도면부호 'R' 참조). However, the semiconductor device according to the related art is improved between the cell region and the recessed ferry region by recessing the
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 매립게이트를 구비한 반도체 장치에서 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면에 잔류물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 반도체 장치 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and in the semiconductor device having a buried gate, a semiconductor device can be prevented from generating residues at an interface between a cell region and a recessed ferry region. The purpose is to provide a method.
상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명의 반도체 장치 제조방법은, 셀영역과 페리영역을 갖는 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 페리오픈마스크를 사용하여 상기 절연막 상에 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막패턴을 식각장벽으로 상기 절연막을 식각하는 1차 식각단계; 경사진 측벽 프로파일을 갖도록 상기 감광막패턴을 식각하는 2차 식각단계; 식각된 상기 감광막패턴 및 상기 절연막을 식각장벽으로 상기 기판을 리세스(recess)하는 3차 식각단계; 및 상기 셀영역에 비트라인을 형성함과 동시에 상기 페리영역에 페리게이트를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 절연막을 형성하기 이전에, 상기 셀영역의 기판에 복수의 매립게이트를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes: forming an insulating film on a substrate having a cell region and a ferry region; Forming a photoresist pattern on the insulating layer using a per-open mask; A first etching step of etching the insulating layer using the photoresist pattern as an etch barrier; Etching the photoresist pattern so as to have an inclined sidewall profile; A third etching step of recessing the substrate using the etched photosensitive film pattern and the insulating film as an etch barrier; And forming a ferrite in the ferry region while forming a bit line in the cell region. The method may further include forming a plurality of buried gates in the substrate of the cell region before forming the insulating layer.
상기 1차, 2차 및 3차 식각은 동일한 챔버에서 인시튜로 실시할 수 있으며, 상기 1차, 2차 및 3차 식각은 플라즈마를 이용한 건식식각법으로 실시할 수 있다. The primary, secondary and tertiary etching may be performed in situ in the same chamber, and the primary, secondary and tertiary etching may be performed by dry etching using plasma.
상기 1차 및 3차 식각은 비등방성 식각특성으로 갖도록 진행할 수 있고, 상 기 2차 식각은 등방성 식각특성을 갖도록 진행할 수 있다. The primary and tertiary etching may proceed to have an anisotropic etching characteristic, and the secondary etching may proceed to have an isotropic etching characteristic.
상기 절연막은 산화막을 포함할 수 있으며, 상기 1차 식각은 염소가스와 불화메탄가스가 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시할 수 있다. The insulating layer may include an oxide layer, and the first etching may be performed using a mixed gas in which chlorine gas and methane fluoride gas are mixed.
상기 2차 식각은 염소가스와 비활성가스가 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시할 수 있다. The secondary etching may be performed using a mixed gas of chlorine gas and inert gas.
상기 기판은 실리콘기판을 포함할 수 있으며, 상기 3차 식각은 브롬화수소가스와 육불화황가스가 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시할 수 있다. The substrate may include a silicon substrate, and the third etching may be performed using a mixed gas of hydrogen bromide gas and sulfur hexafluoride gas.
상술한 과제 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은 1차, 2차 및 3차 식각을 통해 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면이 경사진 프로파일을 가짐에 따라 비트라인 및 페리게이트를 동시에 형성하는 과정에서 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면에 잔류물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. Based on the above-described problem solving means, the present invention simultaneously forms a bit line and a ferrigate as the interface between the cell region and the recessed ferry region has an inclined profile through primary, secondary and tertiary etching. In the process, the residue can be prevented from occurring in the interface between the cell region and the recessed ferry region.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT 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.
후술할 본 발명의 실시예에서는 매립게이트(Buried Gate, BG)를 구비한 반도체 장치에서 공정을 단순화시키기 위해 셀영역의 비트라인과 페리영역의 페리게이 트를 동시에 형성하는 과정에서 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면에 잔류물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 반도체 장치 제조방법을 제공한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면이 경사진 프로파일을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 한다. In the embodiment of the present invention to be described later, in the semiconductor device having a buried gate (BG) in order to simplify the process, the cell region and the recess in the process of simultaneously forming the bit line of the cell region and the ferrigate of the ferry region Provided is a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing residue from occurring at an interface where the ferry region is in contact. To this end, an embodiment of the present invention is characterized in that the interface between the cell region and the recessed ferry region is formed to have an inclined profile.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일실시예에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치의 제조방법을 도시한 공정단면도이다. 4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate according to an embodiment of the present invention.
도 4a에 도시된 바와 같이, 셀영역과 페리영역을 갖는 기판(21) 예컨대, 실리콘기판 상에 하드마스크패턴(미도시)을 형성한 후, 하드마스크패턴을 식각장벽(etch barrier)으로 셀영역의 기판(21)을 식각하여 복수의 트렌치(22)를 형성한다. As shown in FIG. 4A, after a hard mask pattern (not shown) is formed on a
다음으로, 트렌치(22) 표면에 셀게이트절연막(23)을 형성한 후, 셀게이트절연막(23) 상에 트렌치(22)를 일부 매립하는 셀게이트전극(24)을 형성한다. 이때, 셀게이트절연막(23)은 산화막 예컨대, 실리콘산화막(SiO2)으로 형성할 수 있고, 셀게이트전극(24)은 금속성막 예컨대, 텅스텐(W), 티타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN) 등으로 형성할 수 있다. Next, after forming the cell
상술한 공정과정을 통해 기판(21)에 형성된 복수의 트렌치(22), 트렌치(22) 표면에 형성된 셀게이트절연막(23) 및 셀게이트절연막(23) 상에서 트렌치(22)를 일부 매립하는 셀게이트전극(24)으로 이루어진 매립게이트(25)를 형성할 수 있다. Through the above-described process, a plurality of
다음으로, 기판(21) 전면에 절연막(26)을 형성한다. 절연막(26)은 후속 공정간 셀영역의 기판(21) 및 매립게이트(25)를 보호하는 역할을 수행함과 동시에 페리영역의 기판(21)을 리세스하는 과정에서 마스크로 작용한다. Next, an insulating film 26 is formed over the entire surface of the
절연막(26)은 다양한 절연물질로 형성할 수 있다. 예컨대, 산화막, 질화막 및 산화질화막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 단일막 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. The insulating film 26 may be formed of various insulating materials. For example, it may be formed of any single film selected from the group consisting of an oxide film, a nitride film, and an oxynitride film or a laminated film in which these are laminated.
다음으로, 절연막(26) 상에 페리오픈마스크(peri open mask)를 사용하여 감광막패턴(27)을 형성한다.Next, the
도 4b에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(27)을 식각장벽으로 절연막(26)을 식각하여 페리영역의 기판(21)을 노출시키는 1차 식각공정을 실시한다. 이하, 식각된 절연막(26)의 도면부호를 '26A'로 변경하여 표기한다. As shown in FIG. 4B, a first etching process is performed to expose the
1차 식각공정은 건식식각법(dry etch)을 사용하여 실시할 수 있으며, 건식식각법으로는 플라즈마를 이용한 건식식각법을 사용할 수 있다. 이때, 감광막패턴(27) 및 절연막(26A)의 측벽이 버티컬한 프로파일을 갖도록 1차 식각공정은 비등방성 식각특성을 갖도록 진행하는 것이 바람직하다. 예컨대, 챔버내 기판(21) 상부에 위치하는 탑전극(top electrod) 및 기판(21) 하부에 위치하는 바텀전극(bottom electrod)에 각각 바이어스를 인가하면 비등방성 식각특성을 유도할 수 있다. 참고로, 탑전극에 인가되는 바이어스를 통상 소스파워(source power)라 지칭하고, 바텀전극에 인가되는 바이어스를 바이어스파워(bias power)라 지징한다. 소스파워는 플라즈마를 생성하는 역할을 수행하고, 바이어스파워는 플라즈마내 입자를 가속시켜 기판(21)으로 입사시키는 역할을 수행한다. 그리고, 식각가스는 절연막(26A)을 구성하는 물질에 따라 조절(또는 선택)할 수 있다. The first etching process may be performed using a dry etching method, and the dry etching method may be a dry etching method using plasma. In this case, the first etching process may be performed to have an anisotropic etching characteristic so that the sidewalls of the
일례로, 절연막(26A)을 산화막으로 형성한 경우에 1차 식각공정은 염소가스(Cl2)와 불화메탄가스가 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시할 수 있다. 이때, 불화메탄가스로는 CHF3 가스를 사용할 수 있다. 이처럼, 염소가스와 불화메탄가스가 혼합된 혼합가스는 다량의 폴리머(polymer)를 발생시킬 수 있는 가스조합으로 공정간 감광막패턴(27)이 손실되는 것을 최대한 억제할 수 있다. 만약, 1차 식각공정시 감광막패턴(27)이 손실되면 후속 공정에 대한 식각마진이 감소될 우려가 있다. 이는 후속 페리영역의 기판(21)을 리세스하는 과정에서 감광막패턴(27)이 식각장벽으로 작용하기 때문이다. For example, when the
도 4c에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(27)의 측벽이 경사진 프로파일을 갖도록 2차 식각공정을 실시한다. 이는, 후속 페리영역의 기판(21)을 리세스하는 과정에서 셀영역과 리세스된 페리영역의 경계면이 경사진 프로파일을 갖도록 형성하기 위함이다. 이하, 측벽이 경사진 프로파일을 갖는 감광막패턴(27)의 도면부호를 '27A'로 변경하여 표기한다. As shown in FIG. 4C, the secondary etching process is performed such that the sidewall of the
2차 식각공정은 1차 식각공정과 동일한 방법 즉, 건식식각법을 사용하여 실시할 수 있으며, 건식식각법으로는 플라즈마를 이용한 건식식각법을 사용할 수 있다. 아울러, 2차 식각공정은 공정 단순화를 위해 1차 식각공정과 동일 챔버에서 인시튜(in situ)로 진행할 수 있다. 이때, 감광막패턴(27A)의 측벽이 경사진 프로파 일을 갖도록 2차 식각공정은 등방성 식각특성을 갖도록 진행하는 것이 바람직하다. 예컨대, 챔버에 소스파워만을 인가하여 2차 식각공정을 진행하면 등방성 식각특성을 유도할 수 있다.The secondary etching process may be performed using the same method as the primary etching process, that is, dry etching, and dry etching using plasma may be used as the dry etching method. In addition, the secondary etching process may be performed in situ in the same chamber as the primary etching process to simplify the process. In this case, it is preferable that the secondary etching process is performed to have an isotropic etching characteristic so that the sidewall of the
2차 식각공정은 염소가스와 비활성가스가 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시할 수 있으며, 비활성가스로는 아르곤가스(Ar)를 사용할 수 있다. The secondary etching process may be performed using a mixed gas of chlorine gas and inert gas, and argon gas (Ar) may be used as the inert gas.
도 4d에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(27A) 및 절연막(26A)을 식각장벽으로 페리영역의 기판(21)을 리세스하는 3차 식각공정을 실시한다. As shown in FIG. 4D, a third etching process is performed to recess the
3차 식각공정은 1차 및 2차 식각공정과 동일한 방법 즉, 건식식각법을 사용하여 실시할 수 있으며, 건식식각법으로는 플라즈마를 이용한 건식식각법을 사용할 수 있다. 아울러, 3차 식각공정은 공정 단순화를 위해 1차 및 2차 식각공정과 동일 챔버에서 인시튜(in situ)로 진행할 수 있다. 이때, 감광막패턴(27A)의 경사진 측벽 프로파일을 기판(21)으로 전사시키기 위해 3차 식각공정은 비등방성 식각특성을 갖도록 진행하는 것이 바람직하다. The third etching process may be performed using the same method as the first and second etching processes, that is, the dry etching method, and the dry etching method using plasma may be used as the dry etching method. In addition, the third etching process may be performed in situ in the same chamber as the first and second etching processes to simplify the process. In this case, in order to transfer the inclined sidewall profile of the
3차 식각공정은 기판(21)으로 실리콘기판을 사용한 경우에 브롬화수소가스(HBr)와 육불화황가스(SF6)가 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시할 수 있다. When the silicon substrate is used as the
다음으로, 3차 식각공정이 완료된 이후 잔류하는 감광막패턴(27A)을 제거한다. 감광막패턴(27A)은 애싱(ashing)공정을 통해 제거할 수 있다.Next, the
상술한 공정과정 즉, 1차, 2차 및 3차 식각공정을 통해 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면이 경사진 프로파일을 갖도록 형성할 수 있다(도 5 참조 ). 이를 통해, 후속 공정간 이들이 접하는 경계면에 잔류물이 발생하는 것을 방지할 수 있다. Through the above-described process processes, that is, primary, secondary and tertiary etching processes, the interface between the cell region and the recessed ferry region may be formed to have an inclined profile (see FIG. 5). In this way, residues can be prevented from occurring at the interface between the subsequent processes.
도 4e에 도시된 바와 같이, 페리영역의 기판(21) 표면에 페리게이트절연막(34)을 형성하고, 셀영역의 절연막(26A)을 일부 식각하여 비트라인콘택홀(28)을 형성한다.As shown in FIG. 4E, the ferrite
다음으로, 비트라인콘택홀(28)을 매립하도록 기판(21) 전면에 제1도전막(29)을 형성한다. 이때, 제1도전막(29)은 실리콘막으로 형성할 수 있다. Next, the first
다음으로, 제1도전막(29) 상에 제2도전막(30) 및 하드마스크막(31)을 순차적으로 형성한다. 이때, 제2도전막(30)은 티타늄, 텅스텐실리사이드와 같은 금속성막으로 형성할 수 있으며, 하드마스크막(31)은 절연막 예컨대, 산화막, 질화막 및 산화질화막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 단일막 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다.Next, the second
도 4f에 도시된 바와 같이, 하드마스크막(31), 제2도전막(30), 제1도전막(29) 및 페리게이트절연막(34)을 선택적으로 식각한다. 이하, 식각된 하드마스크막(31), 제2도전막(30), 제1도전막(29) 및 페리게이트절연막(34)의 도면부호를 각각 '31A', '30A', '29A' 및 '34A'로 변경하여 표기한다. As shown in FIG. 4F, the
상술한 공정과정을 통해 셀영역에 제1도전막(29A), 제도전막(30A) 및 하드마스크막(31A)이 순차적으로 적층된 구조의 비트라인(32)을 형성함과 동시에 페리영역에 페리게이트절연막(34A), 제1도전막(29A), 제도전막(30A) 및 하드마스크막(31A)이 순차적으로 적층된 구조의 페리게이트(33)를 형성할 수 있다. 이때, 셀 영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면이 경사진 프로파일을 가짐에 따라 비트라인(32) 및 페리게이트(33)를 동시에 형성하는 과정에서 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면에 잔류물(Residue)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. Through the above-described process, a
도 5는 종래기술 및 본 발명의 일실시예에서 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면의 프로파일을 비교하여 나타낸 이미지이다. 5 is an image showing a comparison of the profile of the interface between the cell region and the recessed ferry region in the prior art and the embodiment of the present invention.
도 5에 나타낸 바와 같이, 종래기술에서는 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면이 버티컬한 프로파일을 갖고 있는데 반해, 본 발명의 일실시예에서는 1차, 2차 및 3차 식각공정을 통해 페리영역의 기판을 리세스함으로써, 이들이 접하는 경계면 프로파일이 경사지게 형성된 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 5, in the prior art, the interface between the cell region and the recessed ferry region has a vertical profile, whereas in one embodiment of the present invention, the ferry may be formed through primary, secondary and tertiary etching processes. By recessing the substrate of the region, it can be confirmed that the interface profile that they contact is inclined.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will appreciate that various embodiments within the scope of the technical idea of the present invention are possible.
도 1은 종래기술에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치를 도시한 단면도. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device having a buried gate according to the prior art.
도 2는 개선된 종래기술에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view of a semiconductor device having an embedded gate in accordance with an improved prior art.
도 3은 개선된 종래기술에 따른 문제점을 나타낸 이미지. Figure 3 is an image showing the problem according to the improved prior art.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일실시예에 따른 매립게이트를 구비한 반도체 장치의 제조방법을 도시한 공정단면도. 4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a buried gate according to an embodiment of the present invention.
도 5는 종래기술 및 본 발명의 일실시예에서 셀영역과 리세스된 페리영역이 접하는 경계면의 프로파일을 비교하여 나타낸 이미지. 5 is an image showing a comparison of the profile of the interface between the cell region and the recessed ferry region in the prior art and the embodiment of the present invention.
*도면 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
21 : 기판 22 : 트렌치21
23 : 셀게이트절연막 24 : 셀게이트전극23: cell gate insulating film 24: cell gate electrode
25 : 매립게이트 26, 26A : 절연막25: buried
27, 27A : 감광막패턴 28 : 비트라인콘택홀27, 27A: Photoresist pattern 28: Bit line contact hole
29, 29A : 제1도전막 30, 30A : 제2도전막29, 29A: first
31, 31A : 하드마스크막 32 : 비트라인31, 31A: Hard mask layer 32: Bit line
33 : 페리게이트 34, 34A : 페리게이트절연막33:
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090134897A KR101114292B1 (en) | 2009-12-30 | 2009-12-30 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090134897A KR101114292B1 (en) | 2009-12-30 | 2009-12-30 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110078160A KR20110078160A (en) | 2011-07-07 |
KR101114292B1 true KR101114292B1 (en) | 2012-03-09 |
Family
ID=44917661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090134897A KR101114292B1 (en) | 2009-12-30 | 2009-12-30 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101114292B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100639213B1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-10-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing semiconductor device |
-
2009
- 2009-12-30 KR KR1020090134897A patent/KR101114292B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100639213B1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-10-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110078160A (en) | 2011-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8093125B2 (en) | Manufacturing method of capacitor in semiconductor device | |
US10170362B2 (en) | Semiconductor memory device with bit line contact structure and method of forming the same | |
KR101215952B1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
US8623727B2 (en) | Method for fabricating semiconductor device with buried gate | |
KR20130023993A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US8217449B2 (en) | Semiconductor device and method for forming the same | |
KR100702302B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
KR101131890B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device with buried gate | |
KR20120012222A (en) | Method for fabricating the semiconductor device | |
KR20110119047A (en) | Forming method of semiconductor having buried gate | |
KR20100092241A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR101114292B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR101024771B1 (en) | Semiconductor having buried wordline and method for manufacturing the same | |
KR20110080783A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR101120185B1 (en) | Method for forming semiconductor device | |
KR100894771B1 (en) | Method of manufacturing a flash memory device | |
KR20080099687A (en) | Transistor having multi-plane channel and method for forming the same | |
JP2009032982A (en) | Method for manufacturing semiconductor apparatus and semiconductor apparatus | |
KR100629695B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device wiht recess gate | |
KR101116310B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
KR101067875B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR101075529B1 (en) | Semiconductor device with buried gate and method for manufacturing the same | |
KR101116287B1 (en) | Vertical channel transistor of semiconductor device and method for forming the same | |
KR101133710B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
KR101087782B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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 |