KR101114292B1 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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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

반도체 장치 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}Semiconductor device manufacturing method {METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

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 gate 12 in a cell region of a substrate 11 having a cell region and a ferry region, the substrate of the ferry region is formed. After the ferrite gate 13 is formed on the (11), a series of processes of forming the bit line 14 in the cell region are sequentially performed. In this case, an insulating film 15 is interposed between the buried gate 12, the ferrite gate 13, and the bit line 14.

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 bit line 14 of the cell region and the ferrite 13 of the ferry region has been proposed after recessing the substrate 11 of the ferry region.

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 gate 12 is formed in a cell region, the substrate 11 of the ferry region is recessed to a predetermined depth. )do. Subsequently, after the conductive film is formed over the entire surface of the substrate 11, the conductive film is selectively etched to form the bit line 14 in the cell region and the ferrite 13 is formed in the ferry region.

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 substrate 11 of the ferry region to simultaneously form the bit line 14 and the ferrigate 13. As the step occurs and the interface between them has a vertical profile, a large amount of residue remains at the interface between the cell region and the recessed ferry region in the process of forming the bit line 14 and the ferry gate 13. There is a problem that water (Residue, R) occurs (see reference numeral 'R' in FIGS. 2 and 3).

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 substrate 21 having a cell region and a ferry region, for example, a silicon substrate, the cell region is etched as a etch barrier. The substrate 21 is etched to form a plurality of trenches 22.

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 gate insulating film 23 on the trench 22 surface, a cell gate electrode 24 for partially filling the trench 22 is formed on the cell gate insulating film 23. In this case, the cell gate insulating film 23 may be formed of an oxide film, for example, silicon oxide (SiO 2 ), and the cell gate electrode 24 may be formed of a metallic film such as tungsten (W), titanium nitride (TiN), or tantalum nitride (TaN). ) And the like.

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 trenches 22 formed in the substrate 21, a cell gate insulating film 23 formed on the surface of the trench 22, and a cell gate partially filling the trench 22 on the cell gate insulating film 23 are formed. A buried gate 25 made of an electrode 24 may be formed.

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 substrate 21. The insulating layer 26 serves to protect the substrate 21 and the buried gate 25 of the cell region during the subsequent process and serves as a mask in the process of recessing the substrate 21 of the ferry region.

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 photosensitive film pattern 27 is formed on the insulating film 26 by using a peri open mask.

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 substrate 21 of the ferry region by etching the insulating layer 26 using the photoresist pattern 27 as an etch barrier. Hereinafter, the reference numeral of the etched insulating film 26 is changed to '26A' and described.

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 photoresist pattern 27 and the insulating layer 26A have a vertical profile. For example, when a bias is applied to the top electrode positioned above the substrate 21 in the chamber and the bottom electrode positioned below the substrate 21, anisotropic etching characteristics may be induced. For reference, a bias applied to the top electrode is commonly referred to as source power, and a bias applied to the bottom electrode is referred to as bias power. The source power plays a role of generating plasma, and the bias power plays a role of accelerating particles in the plasma to enter the substrate 21. The etching gas may be adjusted (or selected) depending on the material of the insulating layer 26A.

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 insulating film 26A is formed of an oxide film, the primary etching process may be performed using a mixed gas in which chlorine gas (Cl 2) and methane fluoride gas are mixed. In this case, CHF 3 gas may be used as the methane fluoride gas. As such, the mixed gas in which the chlorine gas and the methane fluoride gas are mixed may be suppressed to the maximum loss of the inter-process photosensitive film pattern 27 as a gas combination capable of generating a large amount of polymer. If the photoresist pattern 27 is lost during the first etching process, the etching margin for the subsequent process may be reduced. This is because the photoresist pattern 27 acts as an etching barrier in the process of recessing the substrate 21 of the subsequent ferry region.

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 photoresist pattern 27 has an inclined profile. This is because the boundary surface of the cell region and the recessed ferry region has an inclined profile in the process of recessing the substrate 21 of the subsequent ferry region. Hereinafter, the reference numeral of the photosensitive film pattern 27 having the profile of which the sidewall is inclined is changed to '27A' and described.

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 photoresist pattern 27A has an inclined profile. For example, when the secondary etching process is performed by applying only source power to the chamber, the isotropic etching characteristic may be induced.

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 substrate 21 in the ferry region with the photoresist pattern 27A and the insulating layer 26A as an etch barrier.

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 photosensitive film pattern 27A to the substrate 21, the third etching process may be performed to have an anisotropic etching characteristic.

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 substrate 21, the third etching process may be performed using a mixed gas in which hydrogen bromide gas (HBr) and sulfur hexafluoride gas (SF 6 ) are mixed.

다음으로, 3차 식각공정이 완료된 이후 잔류하는 감광막패턴(27A)을 제거한다. 감광막패턴(27A)은 애싱(ashing)공정을 통해 제거할 수 있다.Next, the photoresist pattern 27A remaining after the tertiary etching process is completed is removed. The photoresist pattern 27A may be removed through an ashing process.

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 gate insulating film 34 is formed on the surface of the ferrite region substrate 21, and the bit line contact hole 28 is formed by partially etching the insulating layer 26A of the cell region.

다음으로, 비트라인콘택홀(28)을 매립하도록 기판(21) 전면에 제1도전막(29)을 형성한다. 이때, 제1도전막(29)은 실리콘막으로 형성할 수 있다. Next, the first conductive layer 29 is formed on the entire surface of the substrate 21 to fill the bit line contact hole 28. In this case, the first conductive layer 29 may be formed of a silicon layer.

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 conductive film 30 and the hard mask film 31 are sequentially formed on the first conductive film 29. In this case, the second conductive film 30 may be formed of a metallic film such as titanium or tungsten silicide, and the hard mask film 31 may be an insulating film, for example, a single film selected from the group consisting of an oxide film, a nitride film, and an oxynitride film. Or they can be formed by the laminated film by which they were laminated.

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 hard mask layer 31, the second conductive layer 30, the first conductive layer 29, and the ferry gate insulating layer 34 are selectively etched. Hereinafter, the reference numerals of the etched hard mask layer 31, the second conductive layer 30, the first conductive layer 29, and the ferry gate insulating layer 34 are denoted by '31A', '30A', '29A', and Change to '34A' and write down.

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 bit line 32 having a structure in which the first conductive film 29A, the drafting film 30A, and the hard mask film 31A are sequentially stacked in the cell area is formed, and at the same time, the ferry is placed in the ferry area. A ferrogate 33 having a structure in which the gate insulating film 34A, the first conductive film 29A, the drafting film 30A, and the hard mask film 31A are sequentially stacked may be formed. At this time, as the boundary surface between the cell region and the recessed ferry region has an inclined profile, in the process of simultaneously forming the bit line 32 and the ferry gate 33, the boundary region between the cell region and the recessed ferry region is in contact with each other. Residues can be prevented from occurring.

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 substrate 22 trench

23 : 셀게이트절연막 24 : 셀게이트전극23: cell gate insulating film 24: cell gate electrode

25 : 매립게이트 26, 26A : 절연막25: buried gate 26, 26A: insulating film

27, 27A : 감광막패턴 28 : 비트라인콘택홀27, 27A: Photoresist pattern 28: Bit line contact hole

29, 29A : 제1도전막 30, 30A : 제2도전막29, 29A: first conductive film 30, 30A: second conductive film

31, 31A : 하드마스크막 32 : 비트라인31, 31A: Hard mask layer 32: Bit line

33 : 페리게이트 34, 34A : 페리게이트절연막33: Ferrigate 34, 34A: Ferrigate insulating film

Claims (11)

셀영역과 페리영역을 갖는 기판 상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on a substrate having a cell region and a ferry region; 페리오픈마스크를 사용하여 상기 절연막 상에 감광막패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the insulating layer using a per-open mask; 상기 감광막패턴을 식각장벽으로 상기 절연막을 식각하여 상기 페리영역의 기판을 오픈시키는 1차 식각단계;A first etching step of opening the substrate of the ferry region by etching the insulating layer using the photoresist pattern as an etch barrier; 상기 감광막패턴의 측벽이 경사진 프로파일을 갖도록 상기 감광막패턴을 식각하는 2차 식각단계;A second etching step of etching the photoresist pattern so that sidewalls of the photoresist pattern have an inclined profile; 식각된 상기 감광막패턴 및 상기 절연막을 식각장벽으로 상기 기판을 리세스(recess)하는 3차 식각단계; 및 A third etching step of recessing the substrate using the etched photosensitive film pattern and the insulating film as an etch barrier; And 상기 셀영역에 비트라인을 형성함과 동시에 상기 페리영역에 페리게이트를 형성하는 단계Forming a bit line in the cell region and forming a ferrite in the ferry region 를 포함하는 반도체 장치 제조방법. Semiconductor device manufacturing method 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 절연막을 형성하기 이전에, 상기 셀영역의 기판에 복수의 매립게이트를 형성하는 단계; 및Forming a plurality of buried gates in the substrate of the cell region before forming the insulating film; And 상기 셀영역에 비트라인을 형성하기 이전에 상기 셀영역의 절연막을 선택적으로 식각하여 비트라인콘택홀을 형성하는 단계Forming a bit line contact hole by selectively etching the insulating layer of the cell region before forming the bit line in the cell region 를 더 포함하는 반도체 장치 제조방법. A semiconductor device manufacturing method further comprising. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 3 was abandoned when the setup registration fee was paid. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 was abandoned when the registration fee was paid. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 1차, 2차 및 3차 식각은 플라즈마를 이용한 건식식각법으로 실시하는 반도체 장치 제조방법. The first, second and third etching is performed by a dry etching method using a plasma. 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 1차 및 3차 식각은 비등방성 식각특성으로 갖도록 진행하는 반도체 장치 제조방법. And the first and third etchings are performed to have anisotropic etching characteristics. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 6 was abandoned when the registration fee was paid. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 2차 식각은 등방성 식각특성을 갖도록 진행하는 반도체 장치 제조방법.And the second etching proceeds to have isotropic etching characteristics. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 7 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 절연막은 산화막을 포함하는 반도체 장치 제조방법. And the insulating film comprises an oxide film. 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 1차 식각은 염소가스와 불화메탄가스가 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시하는 반도체 장치 제조방법. The first etching is performed using a mixed gas of chlorine gas and methane fluoride gas mixture. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 9 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 2차 식각은 염소가스와 비활성가스가 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시하는 반도체 장치 제조방법. The second etching is performed using a mixed gas of chlorine gas and inert gas mixed. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 10 was abandoned upon payment of a setup registration fee. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판은 실리콘기판을 포함하는 반도체 장치 제조방법. The substrate comprises a silicon substrate manufacturing method. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 11 was abandoned upon payment of a setup registration fee. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 3차 식각은 브롬화수소가스와 육불화황가스가 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시하는 반도체 장치 제조방법. The tertiary etching is performed using a mixed gas of hydrogen bromide gas and sulfur hexafluoride gas.
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