KR101195261B1 - Method for manufacturing semiconductor device using damascene process - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device using damascene process Download PDF

Info

Publication number
KR101195261B1
KR101195261B1 KR1020060025851A KR20060025851A KR101195261B1 KR 101195261 B1 KR101195261 B1 KR 101195261B1 KR 1020060025851 A KR1020060025851 A KR 1020060025851A KR 20060025851 A KR20060025851 A KR 20060025851A KR 101195261 B1 KR101195261 B1 KR 101195261B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bit line
film
forming
interlayer insulating
layer
Prior art date
Application number
KR1020060025851A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20070095566A (en
Inventor
김기원
Original Assignee
에스케이하이닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이하이닉스 주식회사 filed Critical 에스케이하이닉스 주식회사
Priority to KR1020060025851A priority Critical patent/KR101195261B1/en
Publication of KR20070095566A publication Critical patent/KR20070095566A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101195261B1 publication Critical patent/KR101195261B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055Reflecting element, sheet or layer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G02B6/0061Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to provide homogeneous light output intensity

Abstract

본 발명의 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법은, 하부구조가 구비된 반도체 기판상에 제1 층간절연막을 형성하는 단계; 제1 층간절연막 위에 제2 층간절연막을 형성하는 단계; 제2 층간절연막 내에 트렌치를 형성하는 단계; 트렌치 내에 배리어금속막 및 비트라인용 도전막을 순차적으로 적층하는 단계; 비트라인용 도전막을 덮되, 인접하는 제2 층간절연막을 덮게 연장된 캡핑막패턴을 형성하여 캡핑막패턴, 비트라인용 도전막 및 배리어금속막을 포함하는 비트라인 스택을 형성하는 단계; 캡핑막패턴을 마스크로 비트라인 스택 사이에 컨택홀을 형성하되, 배리어 금속막 및 비트라인용 도전막의 측면에 스페이서용 절연막은 남도록 제2 층간절연막을 식각하는 단계; 및 비트라인 스택 및 스페이서용 절연막 측벽에 비트라인용 스페이서막을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor device using the damascene process of the present invention includes forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate provided with a lower structure; Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film; Forming a trench in the second interlayer insulating film; Sequentially depositing a barrier metal film and a bit line conductive film in the trench; Forming a bit line stack including a capping layer pattern, a bit line conductive layer, and a barrier metal layer by forming a capping layer pattern covering the bit line conductive layer and extending to cover the adjacent second interlayer insulating layer; Forming a contact hole between the bit line stacks using the capping layer pattern as a mask, and etching the second interlayer insulating layer so that an insulating layer for spacers remains on sidewalls of the barrier metal layer and the bit line conductive layer; And forming a bit line spacer film on sidewalls of the bit line stack and the spacer insulating film.

다마신, 캡핑막패턴, 스페이서막 Damascene, capping layer pattern, spacer layer

Description

다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법{Method for manufacturing semiconductor device using damascene process}Method for manufacturing semiconductor device using damascene process

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 나타내보인 도면들이다.1 to 7 are views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device using a damascene process according to an embodiment of the present invention.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 나타내보인 도면들이다.8 to 11 are views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device using a damascene process according to another embodiment of the present invention.

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

100 : 반도체 기판 112 : 배리어금속막100 semiconductor substrate 112 barrier metal film

114 : 비트라인용 도전막 122, 136 : 캡핑막패턴114: conductive film for bit line 122, 136: capping film pattern

128, 142 : 스페이서 절연막 130, 144 : 비트라인용 스페이서막128, 142: spacer insulating film 130, 144: bit line spacer film

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 패턴을 구현할 수 있는 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device using a damascene process that can implement a fine pattern.

최근 반도체 메모리 소자로서 고용량을 갖는 디램(DRAM; Dynamic Random Access Memory)소자가 이용되고 있다. 디램소자를 형성하기 위해서는, 먼저 반도체 기판에 워드라인 및 소스/드레인으로 이루어지는 트랜지스터를 형성하고, 층간절연막을 통해 선택적으로 소스와 드레인 상부에 각각 컨택홀을 형성한다. 그리고 이 컨택홀을 통해 소스와 드레인에 각각 연결되는 비트라인과 캐패시터의 스토리지노드전극을 각각 형성한 후, 스토리지노드전극 상에 유전막 및 플레이트전극을 형성하여 캐패시터를 형성한다. 여기서 소스와 비트라인, 그리고 드레인과 스토리지노드전극을 연결시키는 컨택플러그를 형성하기 위해, 자기정렬컨택(SAC; Self Aligned Contact)공정을 주로 사용하고 있다. 자기정렬컨택(SAC)공정은 산화막과 질화막간의 식각 선택비를 이용하여 식각 프로파일을 얻는 방법으로서 미스얼라인(mis-align)이 발생하더라도 질화막이 버퍼막으로 작용하여 도전막과 컨택플러그 사이의 단락(short)을 방지할 수 있다.Recently, a DRAM having a high capacity (DRAM) has been used as a semiconductor memory device. In order to form a DRAM device, first, a transistor including word lines and a source / drain is formed on a semiconductor substrate, and contact holes are formed on the source and the drain, respectively, through an interlayer insulating layer. After forming the storage node electrodes of the bit line and the capacitor respectively connected to the source and the drain through the contact hole, the dielectric film and the plate electrode are formed on the storage node electrode to form the capacitor. A self-aligned contact (SAC) process is mainly used to form a contact plug connecting the source, the bit line, the drain, and the storage node electrode. In the self-aligned contact (SAC) process, an etching profile is obtained by using an etch selectivity between an oxide film and a nitride film. Even if a misalignment occurs, the nitride film acts as a buffer film, causing a short circuit between the conductive film and the contact plug. (short) can be prevented.

그런데 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 종래의 자기정렬컨택(SAC)공정보다 미세 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 방법이 연구되고 있다. 미세 패턴을 용이할 수 있는 방법 가운에 다마신 공정(Damascene process)이 있다. However, as semiconductor devices are highly integrated, a method of forming a fine pattern is being researched more easily than a conventional self-aligned contact (SAC) process. A way to facilitate fine patterns There is a damascene process in the gown.

다마신 공정은 산화막에 대한 식각이 우수하여, 식각에 의한 패터닝이 어려운 도전막 패턴을 용이하게 형성할 수 있다는 이점으로 점점 더 그 사용이 늘어나고 있다. 그러나 다마신 공정은 도전막 패턴 주위를 질화막과 같은 스페이서막으로 둘러싸 컨택플러그와 도전막 패턴간의 단락(short)을 방지할 수 있는 자기정렬컨택(SAC)공정과 같은 방법의 적용이 쉽지 않다.Since the damascene process has excellent etching on the oxide film, the use of the damascene process can be easily formed due to the advantage of easily forming a conductive film pattern that is difficult to pattern by etching. However, the damascene process is not easy to apply a method such as a self-aligned contact (SAC) process to surround the conductive film pattern with a spacer film such as a nitride film to prevent a short between the contact plug and the conductive film pattern.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 컨택플러그와 비트라인 스택 간에 단락이 발생하는 것을 방지함으로써 미세 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a damascene process that can easily form a fine pattern by preventing a short circuit between the contact plug and the bit line stack.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법은, 하부구조가 구비된 반도체 기판상에 제1 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 층간절연막 위에 제2 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 트렌치 내에 배리어금속막 및 비트라인용 도전막을 순차적으로 적층하는 단계; 상기 비트라인용 도전막을 덮되, 인접하는 상기 제2 층간절연막을 덮게 연장된 캡핑막패턴을 형성하여 캡핑막패턴, 비트라인용 도전막 및 배리어금속막을 포함하는 비트라인 스택을 형성하는 단계; 상기 캡핑막패턴을 마스크로 비트라인 스택 사이에 컨택홀을 형성하되, 상기 배리어 금속막 및 비트라인용 도전막의 측면에 스페이서용 절연막은 남도록 제2 층간절연막을 식각하는 단계; 및 상기 비트라인 스택 및 스페이서용 절연막 측벽에 비트라인용 스페이서막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a semiconductor device using a damascene process according to the present invention, forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate having a lower structure; Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film; Sequentially depositing a barrier metal film and a bit line conductive film in the trench; Forming a bit line stack including a capping layer pattern, a bit line conductive layer, and a barrier metal layer by forming a capping layer pattern covering the bit line conductive layer and extending to cover the adjacent second interlayer insulating layer; Forming a contact hole between the bit line stacks using the capping layer pattern as a mask, and etching the second interlayer insulating layer so that a spacer insulating layer remains on sidewalls of the barrier metal layer and the bit line conductive layer; And forming a bit line spacer layer on sidewalls of the bit line stack and the spacer insulating layer.

본 발명에 있어서, 상기 캡핑막패턴은 상기 비트라인용 도전막의 폭보다 넓게 형성하는 것이 바람직하다. In the present invention, the capping film pattern may be formed to be wider than the width of the bit line conductive film.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법은, 하부구조가 구비된 반도체 기판상에 제1 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 층간절연막 위에 제2 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 트렌치 내에 배리어금속막 및 비트라인용 도전막을 순차적으로 적층하되, 상기 비 트라인용 도전막의 표면으로부터 소정 깊이만큼 식각하는 단계; 상기 제2 층간절연막과 비트라인용 도전막 사이에 역경사 형상의 간극을 형성하는 단계; 상기 역경사 형상의 간극을 매립하는 캡핑막패턴을 형성하여 비트라인 스택을 형성하는 단계; 상기 캡핑막패턴을 마스크로 상기 금속막 및 배리어 금속막의 측면에 스페이서용 절연막은 남기도록 제2 층간절연막을 식각하여 컨택홀을 형성하는 단계; 상기 비트라인 스택 및 스페이서용 절연막 측벽에 비트라인용 스페이서막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a semiconductor device using a damascene process according to the present invention, forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate having a lower structure; Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film; Sequentially depositing a barrier metal film and a bit line conductive film in the trench, and etching the barrier metal film and the bit line conductive film by a predetermined depth from the surface of the bit line conductive film; Forming a reverse inclined gap between the second interlayer insulating film and the bit line conductive film; Forming a bit line stack by forming a capping layer pattern filling the gap having an inclined shape; Forming a contact hole by etching a second interlayer insulating layer using the capping layer pattern as a mask to leave an insulating layer for spacers on side surfaces of the metal layer and the barrier metal layer; And forming a bit line spacer layer on sidewalls of the bit line stack and the spacer insulating layer.

본 발명에 있어서, 상기 캡핑막패턴은 상기 비트라인용 도전막의 폭보다 넓게 형성하는 것이 바람직하다. In the present invention, the capping film pattern may be formed to be wider than the width of the bit line conductive film.

상기 역경사 형상의 간극을 형성하는 단계는, 상기 비트라인용 도전막에 인접하는 제2 층간절연막의 가장자리를 식각하여 형성할 수 있으며, 습식세정을 이용할 수 있다. The forming of the reverse inclined gap may be formed by etching an edge of the second interlayer insulating layer adjacent to the bit line conductive layer, and may use wet cleaning.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 나타내보인 도면들이다.1 to 7 are views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device using a damascene process according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 1을 참조하면, 트렌치 소자분리막(102)에 의해 활성영역이 한정되는 반도체 기판(100) 위에 제1 층간절연막(104)을 형성한다. 다음에 제1 층간절연막(104) 위에 제2 층간절연막(106)을 형성한다. 여기서 제1 층간절연막(104)은 하부구조, 예를 들어 워드라인 및 랜딩플러그를 포함할 수 있다. 또한, 제1 층간절연막(104)은 산화막계열의 절연막, 예를 들어 고밀도플라즈마산화막(High Density Plasma-Oxide), PETEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate), LP(Low Pressure)TEOS 또는 USG막을 포함하는 산화막계열의 그룹에서 하나 또는 그 이상을 선택하여 형성할 수 있다. 제2 층간절연막(106)은 후속 진행하는 다마신(Damascene) 공정에서 트렌치 형성층으로 작용한다. 이때, 제1 층간절연막(104) 및 제2 층간절연막(106)은 동일한 물질로 형성할 수 있다. 이 경우 도면에 도시하지는 않았지만, 제1 층간절연막(104)과 제2 층간절연막(106)의 계면에 식각정지층이 삽입되어 트렌치 형성시 식각 종료점으로 이용될 수 있다. 다음에 감광막을 도포한 후 패터닝하여 상기 제2 층간절연막(106)을 노출하는 감광막 패턴(108)을 형성한다.First, referring to FIG. 1, a first interlayer insulating layer 104 is formed on a semiconductor substrate 100 in which an active region is defined by a trench isolation layer 102. Next, a second interlayer insulating film 106 is formed over the first interlayer insulating film 104. The first interlayer insulating film 104 may include a substructure, for example, a word line and a landing plug. In addition, the first interlayer insulating film 104 may include an oxide-based insulating film, for example, a high density plasma oxide (POS) film, a plasma enhanced tetra ethyl ortho silicate (PETOS), a low pressure (LP) teos or a USG film. It may be formed by selecting one or more from the group of the oxide film series. The second interlayer insulating film 106 serves as a trench formation layer in a subsequent damascene process. In this case, the first interlayer insulating film 104 and the second interlayer insulating film 106 may be formed of the same material. In this case, although not shown in the drawing, an etch stop layer may be inserted into an interface between the first interlayer insulating film 104 and the second interlayer insulating film 106 and used as an etch termination point when forming the trench. Next, a photoresist film is coated and then patterned to form a photoresist pattern 108 that exposes the second interlayer insulating film 106.

다음에 도 2를 참조하면, 감광막 패턴(108)을 마스크로 한 식각공정을 진행하여 제2 층간절연막(106) 내에 트렌치(110)를 형성한다. Next, referring to FIG. 2, an etching process using the photosensitive film pattern 108 as a mask is performed to form the trench 110 in the second interlayer insulating film 106.

다음에 도 3을 참조하면, 트렌치(110) 내부에 배리어금속막(112) 및 비트라인용 도전막(114)을 순차적으로 적층한다. 이를 위해 배리어금속막(112) 및 비트라인용 도전막(114)을 증착한 다음에 비트라인용 도전막(114)에 평탄화 공정을 진행하여 제2 층간절연막(106)을 노출시킨다. 여기서 배리어금속막(112)은 티타늄/티타 늄나이트라이드(Ti/TiN)막으로 형성할 수 있고, 비트라인용 도전막(114)은 텅스텐(W)막으로 형성할 수 있다. 이때 티타늄나이트라이드(TiN)막은 티타늄(Ti)막이 비트라인용 도전막(114), 예를 들어 텅스텐(W)막을 증착할 때 소스 물질과 반응하는 것을 방지하는 역할을 하거나, 또는 비트라인용 도전막(114)의 성장이 용이하게 이루어지도록 하는 접착층(glue layer) 역할을 한다.3, the barrier metal film 112 and the bit line conductive film 114 are sequentially stacked in the trench 110. To this end, after the barrier metal film 112 and the bit line conductive film 114 are deposited, the planarization process is performed on the bit line conductive film 114 to expose the second interlayer insulating film 106. The barrier metal film 112 may be formed of a titanium / titanium nitride (Ti / TiN) film, and the bit line conductive film 114 may be formed of a tungsten (W) film. At this time, the titanium nitride (TiN) film serves to prevent the titanium (Ti) film from reacting with the source material when depositing the conductive film 114 for the bit line, for example, the tungsten (W) film, or the conductive material for the bit line. It serves as a glue layer to facilitate the growth of the film 114.

다음에 도 4를 참조하면, 배리어금속막(112) 및 비트라인용 도전막(114)을 포함하는 반도체 기판(100) 전면에 층간절연막과 식각 선택비를 가지는 캡핑막(118)을 형성한다. 여기는 캡핑막(118)은 실리콘질화막을 포함할 수 있다. 계속해서 캡핑막(118) 위에 감광막을 도포한 후 패터닝하여 감광막 패턴(120)을 형성한다. Next, referring to FIG. 4, a capping layer 118 having an interlayer insulating layer and an etching selectivity is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 including the barrier metal layer 112 and the bit line conductive layer 114. Here, the capping layer 118 may include a silicon nitride layer. Subsequently, the photoresist film is coated on the capping film 118 and then patterned to form the photoresist pattern 120.

다음에 도 5를 참조하면, 감광막 패턴(120)을 마스크로 한 식각공정을 진행하여 배리어금속막(112) 및 비트라인용 도전막(114) 및 비트라인용 도전막(114)와 인접하는 제2 층간절연막(106)의 일부를 덮는 캡핑막패턴(122)을 형성하여 배리어금속막(112), 비트라인용 도전막(114) 및 캡핑막패턴(122)이 적층된 구조로 이루어진 비트라인 스택(124)을 형성한다.Next, referring to FIG. 5, an etching process using the photosensitive film pattern 120 as a mask may be performed to form a first material adjacent to the barrier metal film 112, the bit line conductive film 114, and the bit line conductive film 114. A bit line stack having a structure in which a barrier metal layer 112, a bit line conductive layer 114, and a capping layer pattern 122 are stacked by forming a capping layer pattern 122 covering a portion of the two interlayer insulating layer 106. 124 is formed.

여기서 종래의 경우에는 비트라인 스택 주위를 둘러싸도록 스페이서막을 형성하였지만, 본 발명에서는 비트라인용 도전막(114)의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 캡핑막패턴(122)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 비트라인 스택(124)과 비트라인 스택(124) 사이의 공간 마진은 충분히 고려해야 하며, 캡핑막패턴(122)이 정확한 위치에 위치하도록, 예를 들어 비트라인 스택(124) 및 상기 비트라인 스택(124)와 인접하는 제2 층간절연막(106)의 일부를 덮도록 일치시킨다. In the conventional case, although the spacer film is formed to surround the bit line stack, in the present invention, the capping film pattern 122 may be formed to have a width wider than that of the bit line conductive film 114. In addition, the space margin between the bit line stack 124 and the bit line stack 124 should be sufficiently taken into consideration, so that the capping layer pattern 122 is positioned at the correct position, for example, the bit line stack 124 and the bit line. A portion of the second interlayer insulating film 106 adjacent to the stack 124 is covered.

계속해서 비트라인 스택(124)을 포함하는 기판 전면에 감광막을 도포 및 패터닝하여 이후 컨택홀이 형성될 영역을 노출시키는 감광막 패턴(125)을 형성한다.Subsequently, a photoresist film is coated and patterned on the entire surface of the substrate including the bit line stack 124 to form a photoresist pattern 125 that exposes a region where a contact hole is to be formed.

다음에 도 6을 참조하면, 감광막 패턴(125)을 마스크로 제2 층간절연막(106) 및 제1 층간절연막(104)을 식각하여 비트라인 스택(124) 사이에 이후 기판의 활성영역과 연결되는 컨택홀(126)을 형성한다. 여기서 캡핑막패턴(122)은 자기정렬컨택(SAC)공정과 마찬가지로 상기 캡핑막패턴(122)이 버퍼막으로 작용하면서 비트라인 스택(124)이 노출되어 손상을 받아 단락(short) 되는 것을 방지할 수 있다.Next, referring to FIG. 6, the second interlayer insulating film 106 and the first interlayer insulating film 104 are etched using the photoresist pattern 125 as a mask, and then connected between the bit line stack 124 and the active region of the substrate. The contact hole 126 is formed. The capping layer pattern 122 may prevent the capping layer pattern 122 from acting as a buffer layer and exposing the bit line stack 124 to be damaged and shorted as in the self-aligned contact (SAC) process. Can be.

여기서 캡핑막패턴(122)의 하부에 위치하는 제2 층간절연막(106)은 제거되지 않으면서 상기 비트라인 스택(124)의 측면에 스페이서용 절연막(128)이 형성된다. The spacer insulating layer 128 is formed on the side surface of the bit line stack 124 without removing the second interlayer insulating layer 106 under the capping layer pattern 122.

다음에 도 7을 참조하면, 비트라인 스택(124) 및 스페이서용 절연막(128)을 포함하는 반도체 기판(100) 전면에 비트라인용 질화막을 형성한다. 계속해서 비트라인용 질화막에 에치백 공정을 진행하여 비트라인 스택(124) 및 제1 층간절연막 측벽에 비트라인용 스페이서막(130)을 형성한다. Next, referring to FIG. 7, a nitride film for bit lines is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 including the bit line stack 124 and the spacer insulating layer 128. Subsequently, an etch back process is performed on the bit line nitride layer to form the bit line spacer layer 130 on sidewalls of the bit line stack 124 and the first interlayer insulating layer.

다음에 컨택홀을 매립하면서 기판의 활성영역과 연결되는 도전성 물질을 포함하는 컨택플러그(131)를 형성한다. Next, a contact plug 131 including a conductive material connected to the active region of the substrate is formed while filling the contact hole.

본 발명에 따른 다마신 공정을 이용한 반도체 소자는 반도체 기판(100) 상에 형성되어 있는 제1 층간절연막(104)과, 상기 제1 층간절연막(104) 위에 배리어금속막(112), 비트라인용 도전막(114) 및 상기 비트라인용 도전막(114)의 폭보다 넓게 형성되어 있는 캡핑막패턴(122)을 포함하는 비트라인 스택(124)과, 상기 비트라인 스택 측면에 형성되어 있는 스페이서용 절연막(128), 비트라인용 스페이서막(130) 및 컨택플러그(131)을 포함하여 이루어진다. A semiconductor device using a damascene process according to the present invention includes a first interlayer insulating film 104 formed on a semiconductor substrate 100 and a barrier metal film 112 and a bit line on the first interlayer insulating film 104. A bit line stack 124 including a conductive film 114 and a capping film pattern 122 formed wider than the width of the bit line conductive film 114, and for spacers formed on side surfaces of the bit line stack. And an insulating film 128, a bit line spacer film 130, and a contact plug 131.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 경우, 캡핑막패턴(122)을 비트라인용 도전막(114)의 폭보다 넓게 형성함으로써 자기정렬컨택(SAC)공정과 마찬가지로 상기 캡핑막패턴(122)이 버퍼막으로 작용하여 비트라인 스택(124)이 노출되어 손상을 받으면서 단락(short) 되는 것을 방지할 수 있다.As described above, in the case of the semiconductor device using the damascene process according to the present invention, the capping film pattern 122 is formed to be wider than the width of the bit line conductive film 114, so that the self-aligned contact (SAC) process is performed. The capping layer pattern 122 serves as a buffer layer to prevent the bit line stack 124 from being exposed and damaged to short-circuit.

한편, 캡핑막패턴(122)의 위치가 비트라인용 도전막(114)을 벗어나지 않게 오버랩(overlap)하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라 정확한 오버랩을 가능하기 위한 방법에 대해 설명하고자 한다. On the other hand, it is preferable to form the capping film pattern 122 so that the position of the capping film pattern 122 overlaps the bit line conductive film 114. Accordingly, a method for enabling accurate overlap will be described.

도 8 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 나타내보인 도면들이다.8 to 13 are views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device using a damascene process according to another embodiment of the present invention.

먼저 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 다마신 공정을 이용하여 제2 층간절연막(106) 내에 배리어금속막(112) 및 비트라인용 도전막(114)을 배치한다. 이를 간략히 살펴보면, 반도체 기판(100) 상에 제1 층간절연막(104) 및 제2 층간절연막(106)을 형성하고, 제2 층간절연막(106) 위에 상기 제2 층간절연막(106)의 소정영역을 노출하는 감광막패턴(108)을 형성한다. 다음에 감광막패턴(108)을 마스크로 식각공정을 실시하여 제2 층간절연막(106) 내에 트렌치(110)를 형성한다. 다음에 트렌치(110) 내에 배리어금속막(112) 및 비트라인용 도전막(114)을 증착한다. First, as shown in FIGS. 1 to 3, the barrier metal film 112 and the bit line conductive film 114 are disposed in the second interlayer insulating film 106 using a damascene process. Briefly, the first interlayer insulating film 104 and the second interlayer insulating film 106 are formed on the semiconductor substrate 100, and a predetermined region of the second interlayer insulating film 106 is formed on the second interlayer insulating film 106. An exposed photoresist pattern 108 is formed. Next, an etching process is performed using the photoresist pattern 108 as a mask to form the trench 110 in the second interlayer insulating layer 106. Next, a barrier metal film 112 and a bit line conductive film 114 are deposited in the trench 110.

다음에 도 8을 참조하면, 반도체 기판(100)에 제2 층간절연막(106)을 노출시 키는 평탄화 공정, 예를 들어 에치백(etchback)공정을 진행한다. 여기서 에치백 공정은 충분한 시간 동안 진행하여 비트라인용 도전막(114)의 표면으로부터 소정 깊이(d)만큼 과도식각(overetch) 하는 것이 바람직하다. 그러면 제2 층간절연막(106)의 상부 모서리 및 비트라인용 도전막(114)과 인접하는 측벽이 노출된다. 이와 같이 비트라인용 도전막(114) 표면으로부터 소정 깊이(d)만큼 식각되면서 비트라인용 도전막(114) 상부에 형성된 공간에는 이후 캡핑막이 형성된다.Next, referring to FIG. 8, a planarization process, for example, an etchback process, is performed to expose the second interlayer insulating film 106 to the semiconductor substrate 100. In this case, the etch back process may be performed for a sufficient time to overetch the surface of the bit line conductive film 114 by a predetermined depth d. As a result, an upper edge of the second interlayer insulating layer 106 and sidewalls adjacent to the bit line conductive layer 114 are exposed. As described above, a capping film is formed in the space formed on the bit line conductive film 114 while being etched by a predetermined depth d from the surface of the bit line conductive film 114.

다음에 도 9를 참조하면, 비트라인용 도전막(114) 상부에 형성된 공간을 포함하는 반도체 기판(100)에 세정공정을 진행한다. 여기서 세정공정은 산화막의 손실(loss)을 유발할 수 있는 세정용액을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 세정공정을 진행하면, 비트라인용 도전막(114)과 인접한 제2 층간절연막(106)의 일부분이 손실되면서 제2 층간절연막(106)과 비트라인용 도전막(114) 사이에 역경사(negative profile) 형상의 간극이 발생한다. 이렇게 발생한 역경사 형상의 간극은 이후 캡핑막을 형성한 다음 평탄화 공정을 진행함에 따라 자연스럽게 캡핑막이 비트라인용 도전막(114)보다 넓은 폭을 가지도록 유도하는 역할을 한다.Next, referring to FIG. 9, a cleaning process is performed on the semiconductor substrate 100 including a space formed over the bit line conductive film 114. In this case, it is preferable to use a cleaning solution that can cause loss of the oxide film. When the cleaning process is performed in this way, a portion of the second interlayer insulating film 106 adjacent to the bit line conductive film 114 is lost and a reverse slope is formed between the second interlayer insulating film 106 and the bit line conductive film 114. (negative profile) A gap in the shape occurs. The reverse inclination-shaped gap thus formed serves to guide the capping film to have a wider width than the bit line conductive film 114 as the capping film is formed and then the planarization process is performed.

다음에 도 10을 참조하면, 반도체 기판(100) 전면에 캡핑막(134)을 형성한다. 여기서 캡핑막(134)은 상기 비트라인용 도전막(114) 상부에 형성된 공간 및 제2 층간절연막(106)과 비트라인용 도전막(114) 사이에 형성된 역경사 형상의 간극을 매립한다. Next, referring to FIG. 10, a capping layer 134 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100. The capping layer 134 fills a space formed on the bit line conductive layer 114 and a gap having a reverse slope formed between the second interlayer insulating layer 106 and the bit line conductive layer 114.

다음에 도 11을 참조하면, 캡핑막(134)에 평탄화 공정, 예컨대 에치백 공정을 진행하여 제2 층간절연막(106)을 노출시킨다. 그러면, 자연스럽게 비트라인용 도전막(114)보다 넓은 폭을 가지는 캡핑막패턴(136)이 형성되면서, 배리어금속막(112), 비트라인용 도전막(114) 및 캡핑막패턴(136)을 포함하는 비트라인 스택(138)이 형성된다. 여기서 캡핑막패턴(122)은 역경사 형상을 갖는다. Next, referring to FIG. 11, the capping film 134 may be planarized, for example, an etch back process, to expose the second interlayer insulating film 106. Then, the capping film pattern 136 having a width wider than that of the bit line conductive film 114 is naturally formed, and includes the barrier metal film 112, the bit line conductive film 114, and the capping film pattern 136. The bit line stack 138 is formed. Here, the capping layer pattern 122 has a reverse slope shape.

계속해서 비트라인 스택(138)을 포함하는 기판 전면에 감광막을 도포 및 패터닝하여 이후 컨택홀이 형성될 영역을 노출시키는 감광막 패턴(140)을 형성한다.Subsequently, a photoresist film is coated and patterned on the entire surface of the substrate including the bit line stack 138 to form a photoresist pattern 140 that exposes a region where a contact hole is to be formed.

다음에 도 12를 참조하면, 감광막 패턴(140)을 마스크로 제2 층간절연막(106) 및 제1 층간절연막(104)을 식각하여 비트라인 스택(138) 사이에 컨택홀(142)을 형성한다. 여기서 자기정렬컨택(SAC)공정과 마찬가지로 상기 캡핑막패턴(136)이 버퍼막으로 작용하여 비트라인 스택(138)이 노출되어 손상을 받으면서 단락(short) 되는 것을 방지할 수 있다. 여기서 비트라인용 도전막(114)의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 형성된 캡핑막패턴(136)의 하부에 위치하는 제2 층간절연막(106)은 제거되지 않으면서 상기 비트라인 스택(138)의 측면에 스페이서용 절연막(144)이 형성된다. Next, referring to FIG. 12, the second interlayer insulating film 106 and the first interlayer insulating film 104 are etched using the photoresist pattern 140 as a mask to form a contact hole 142 between the bit line stacks 138. . Here, as in the self-aligned contact (SAC) process, the capping layer pattern 136 serves as a buffer layer to prevent the bit line stack 138 from being exposed and damaged to short-circuit. In this case, the second interlayer insulating layer 106 positioned below the capping layer pattern 136 formed to have a width wider than that of the bit line conductive layer 114 may be formed on the side of the bit line stack 138 without being removed. The spacer insulating film 144 is formed.

다음에 도 13을 참조하면, 비트라인 스택(138) 및 스페이서용 절연막(144)을 포함하는 반도체 기판(100) 전면에 비트라인용 질화막을 형성한다. 그리고 비트라인용 질화막에 에치백 공정을 진행하여 비트라인 스택(138) 및 스페이서용 절연막(144) 측벽에 비트라인용 스페이서막(146)을 형성한다. 그리고 컨택홀을 매립하면서 기판의 활성영역과 연결되는 도전성 물질을 포함하는 컨택플러그(148)를 형성한다. Next, referring to FIG. 13, a bit line nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 including the bit line stack 138 and the spacer insulating layer 144. An etch back process is performed on the bit line nitride layer to form the bit line spacer layer 146 on sidewalls of the bit line stack 138 and the spacer insulating layer 144. A contact plug 148 including a conductive material connected to the active region of the substrate is formed while filling the contact hole.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법에 의하면, 비트라인 스택 형성시 캡핑막패턴의 폭을 넓게 형성하여 자기정렬컨택공정과 마찬가지로 상기 캡핑막패턴이 버퍼막으로 작용하여 비트라인 스택이 노출되어 손상을 받으면서 단락 되는 것을 방지하여 미세패턴을 용이하게 형성할 수 있다. As described so far, according to the method of manufacturing a semiconductor device using the damascene process according to the present invention, the capping layer pattern is formed in a wide width of the capping layer pattern when the bit line stack is formed. As a result, the bit line stack may be exposed and damaged to prevent short-circuit, thereby easily forming a fine pattern.

또한, 산화막 손실을 발생하는 세정공정을 진행함으로서 스페이서 형성시 마스크 공정을 생략할 수 있고, 캡핑막패턴이 올바른 위치에 오버랩하여 미스얼라인이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다. In addition, by performing a cleaning process for generating oxide film loss, a mask process may be omitted when forming a spacer, and the occurrence of misalignment may be reduced because the capping film pattern overlaps at the correct position.

Claims (6)

하부구조가 구비된 반도체 기판상에 제1 층간절연막을 형성하는 단계;Forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate having a substructure; 상기 제1 층간절연막 위에 제2 층간절연막을 형성하는 단계;Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film; 상기 제2 층간절연막 내에 트렌치를 형성하는 단계;Forming a trench in the second interlayer insulating film; 상기 트렌치 내에 배리어금속막 및 비트라인용 도전막을 순차적으로 적층하는 단계;Sequentially depositing a barrier metal film and a bit line conductive film in the trench; 상기 비트라인용 도전막을 덮되, 인접하는 상기 제2 층간절연막을 덮게 연장된 캡핑막패턴을 형성하여 캡핑막패턴, 비트라인용 도전막 및 배리어금속막을 포함하는 비트라인 스택을 형성하는 단계;Forming a bit line stack including a capping layer pattern, a bit line conductive layer, and a barrier metal layer by forming a capping layer pattern covering the bit line conductive layer and extending to cover the adjacent second interlayer insulating layer; 상기 캡핑막패턴을 마스크로 비트라인 스택 사이에 컨택홀을 형성하되, 상기 배리어 금속막 및 비트라인용 도전막의 측면에 스페이서용 절연막은 남도록 제2 층간절연막을 식각하는 단계; 및Forming a contact hole between the bit line stacks using the capping layer pattern as a mask, and etching the second interlayer insulating layer so that a spacer insulating layer remains on sidewalls of the barrier metal layer and the bit line conductive layer; And 상기 비트라인 스택 및 스페이서용 절연막 측벽에 비트라인용 스페이서막을 형성하는 단계를 포함하는 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법.And forming a bit line spacer film on the sidewalls of the bit line stack and the spacer insulating film. 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 캡핑막패턴은 상기 비트라인용 도전막의 폭보다 넓게 형성하는 것을 특징으로 하는 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법.The capping film pattern is a semiconductor device manufacturing method using a damascene process, characterized in that formed to be wider than the width of the conductive film for the bit line. 하부구조가 구비된 반도체 기판상에 제1 층간절연막을 형성하는 단계;Forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate having a substructure; 상기 제1 층간절연막 위에 제2 층간절연막을 형성하는 단계;Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film; 상기 제2 층간절연막 내에 트렌치를 형성하는 단계;Forming a trench in the second interlayer insulating film; 상기 트렌치 내에 배리어금속막 및 비트라인용 도전막을 순차적으로 적층하는 단계;Sequentially depositing a barrier metal film and a bit line conductive film in the trench; 상기 제2 층간절연막의 측벽 일부를 노출시키게 상기 비트라인용 도전막을 식각하는 단계;Etching the bit line conductive film to expose a portion of the sidewall of the second interlayer insulating film; 상기 제2 층간절연막과 비트라인용 도전막 사이에 역경사 형상의 간극을 형성하는 단계;Forming a reverse inclined gap between the second interlayer insulating film and the bit line conductive film; 상기 역경사 형상의 간극을 매립하는 캡핑막패턴을 형성하여 비트라인 스택을 형성하는 단계;Forming a bit line stack by forming a capping layer pattern filling the gap having an inclined shape; 상기 캡핑막패턴을 마스크로 상기 금속막 및 배리어 금속막의 측면에 스페이서용 절연막은 남기도록 제2 층간절연막을 식각하여 컨택홀을 형성하는 단계;Forming a contact hole by etching a second interlayer insulating layer using the capping layer pattern as a mask to leave an insulating layer for spacers on side surfaces of the metal layer and the barrier metal layer; 상기 비트라인 스택 및 스페이서용 절연막 측벽에 비트라인용 스페이서막을 형성하는 단계를 포함하는 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법.And forming a bit line spacer film on the sidewalls of the bit line stack and the spacer insulating film. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 has been abandoned due to the setting registration fee. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 캡핑막패턴은 상기 비트라인용 도전막의 폭보다 넓게 형성하는 것을 특징으로 하는 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법.The capping film pattern is a semiconductor device manufacturing method using a damascene process, characterized in that formed to be wider than the width of the conductive film for the bit line. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 5 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 역경사 형상의 간극을 형성하는 단계는, 상기 비트라인용 도전막에 인 접하는 제2 층간절연막의 가장자리를 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법.The forming of the reverse inclined gap may include forming an edge of a second interlayer insulating layer adjacent to the bit line conductive layer by etching the edge line. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 6 has been abandoned due to the setting registration fee. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 역경사 형상의 간극을 형성하는 단계는, 습식세정을 이용하는 것을 특징으로 하는 다마신 공정을 이용한 반도체 소자의 제조방법.The step of forming the reverse inclined gap, the method of manufacturing a semiconductor device using a damascene process, characterized in that the use of wet cleaning.
KR1020060025851A 2006-03-21 2006-03-21 Method for manufacturing semiconductor device using damascene process KR101195261B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060025851A KR101195261B1 (en) 2006-03-21 2006-03-21 Method for manufacturing semiconductor device using damascene process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060025851A KR101195261B1 (en) 2006-03-21 2006-03-21 Method for manufacturing semiconductor device using damascene process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070095566A KR20070095566A (en) 2007-10-01
KR101195261B1 true KR101195261B1 (en) 2012-11-21

Family

ID=38802760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060025851A KR101195261B1 (en) 2006-03-21 2006-03-21 Method for manufacturing semiconductor device using damascene process

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101195261B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170004421U (en) 2016-06-21 2017-12-29 황형철 Lint cleaner

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170004421U (en) 2016-06-21 2017-12-29 황형철 Lint cleaner

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070095566A (en) 2007-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4064674B2 (en) Method for forming metal contact of semiconductor element
KR20100057203A (en) Wiring structure of semiconductor device and method of forming a wiring structure
KR100355236B1 (en) Method for forming self aligned contact and method for semiconductor device using it
KR101168606B1 (en) wiring structure of semiconductor device and Method of forming a wiring structure
US7777265B2 (en) Semiconductor device having contact barrier and method of manufacturing the same
US7122467B2 (en) Method for fabricating semiconductor device
JP5107499B2 (en) Semiconductor device
KR101195261B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device using damascene process
US7910485B2 (en) Method for forming contact hole using dry and wet etching processes in semiconductor device
KR20010077260A (en) The method of forming bit line of semiconductor memory devices
KR100597594B1 (en) Method for forming contact plug in semiconductor device
KR20050106865A (en) Method for forming storage-node contact in semiconductor device
KR101031459B1 (en) Method for manufacturing a semiconductor device
KR100991379B1 (en) Method for fabrication of semiconductor device
KR100859831B1 (en) Method for fabricating semiconductor device with buried-bitline
US7268085B2 (en) Method for fabricating semiconductor device
KR101061171B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR100910868B1 (en) Method for fabrication of semiconductor device
KR101010121B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR20080060385A (en) Method for manufacturing of semiconductor device
KR100942981B1 (en) Method for fabricating semiconductor device
KR20040082149A (en) Fabricating method for a contact pad of a semiconductor device
KR20010083349A (en) Method for fabricating globally planarized semiconductor device
KR20060022995A (en) Method for fabrication of deep contact hole in semiconductor device
KR20090080436A (en) Method for manufacturing semiconductor device using damascene process

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150921

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160923

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170925

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee