KR19980043610A - Contact hole cleaning method of semiconductor device - Google Patents

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KR19980043610A
KR19980043610A KR1019960061540A KR19960061540A KR19980043610A KR 19980043610 A KR19980043610 A KR 19980043610A KR 1019960061540 A KR1019960061540 A KR 1019960061540A KR 19960061540 A KR19960061540 A KR 19960061540A KR 19980043610 A KR19980043610 A KR 19980043610A
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contact hole
semiconductor device
cleaning
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KR1019960061540A
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Inventor
이경복
홍미란
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김영환
현대전자산업 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법에 관한 것으로, 콘택홀 측벽의 변형 및 접합부의 손상을 방지하기 위하여 고주파 스퍼터링 장비에서 아르곤(Ar)플라즈마를 이용한 세정을 실시하므로써 접합부의 손상이 최소화된다. 그러므로 후속으로 진행되는 금속 증착시 층덮힘이 향상되어 소자의 수율이 증대되며 금속층과 접합부간의 접촉 저항이 감소되어 소자의 전기적 특성이 향상될 수 있는 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning a contact hole of a semiconductor device. In order to prevent deformation of a contact hole sidewall and damage to a junction, damage to a junction is minimized by performing cleaning using argon (Ar) plasma in a high frequency sputtering apparatus. Therefore, the present invention relates to a method of cleaning a contact hole of a semiconductor device in which the layer covering is improved during subsequent metal deposition, so that the yield of the device is increased and the contact resistance between the metal layer and the junction is reduced, thereby improving the electrical characteristics of the device.

Description

반도체 소자의 콘택홀 세정 방법Contact hole cleaning method of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법에 관한 것으로, 특히 콘택홀 측벽의 변형 및 접합부의 손상을 방지할 수 있도록 한 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법에 관한것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning contact holes in semiconductor devices, and more particularly, to a method for cleaning contact holes in semiconductor devices to prevent deformation of contact hole sidewalls and damage to junctions.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 실리콘 기판에 형성된 접합부와 도전층 또는 도전층간의 접속은 콘택홀(Contact Hole)을 통해 이루어진다. 콘택홀은 사진 및 식각 공정으로 절연막을 패터닝하여 형성하는데, 상기 식각 공정후 실리콘 기판상에는 식각 공정시 사용된 반응 가스 또는 식각제(Etchant)에 의해 생성된 반응 부산물 및 여러가지의 결함(Particle) 등이 존재하게 된다. 그러므로 콘택홀을 형성한 후에는 실리콘 기판상에 존재하는 반응 부산물 및 결함 등을 제거하기 위한 세정공정을 실시해야 한다. 그러면 종래 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법을 도 1A 및 도 1B를 통해 설명하면 다음과 같다.In general, a connection between a junction formed on a silicon substrate and a conductive layer or conductive layer in a semiconductor device manufacturing process is made through a contact hole. The contact hole is formed by patterning an insulating layer by a photo and etching process, and after the etching process, reaction by-products generated by the etching gas or etchant used in the etching process and various defects are formed on the silicon substrate. It exists. Therefore, after the contact hole is formed, a cleaning process for removing reaction by-products and defects existing on the silicon substrate should be performed. A method of cleaning a contact hole of a conventional semiconductor device will now be described with reference to FIGS. 1A and 1B.

종래에는 도 1A에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(1)상에 형성된 절연막(3)을 패터닝하여 접합부(2)가 노출되도록 콘택홀(4)을 형성한 후 BOE(Buffered Oxide Etchant) 용액을 이용한 습식 세정 또는 CF4/O2, NF3 등의 가스를 이용하는 플라즈마(Plasma) 건식 세정을 실시하여 노출된 상기 실리콘 기판(1)상에 잔류되는 반응 부산물(5)을 제거한다. 그런데 상기 습식 세정을 실시하는 경우 등방성 식각 특성에 의해 노출된 절연막(3)이 손실되어 도 1A에 도시된 바와 같이 상기 콘택홀(4)측벽의 형태가 변형되며, 상기 건식 세정을 실시하는 경우 상기 플라즈마 이온에 의해 도 1B에 도시된 바와 같이 노출된 접합부(2) 표면(A부분)의 손상이 발생된다. 그러므로 상기와 같은 문제점에 의해 상기 콘택홀(4)내에서 금속의 층덮힘이 불량해지거나 금속층과 상기 접합부(2)간의 접촉 저항이 증가되어 소자의 전기적 특성이 저하된다.Conventionally, as shown in FIG. 1A, the insulating layer 3 formed on the silicon substrate 1 is patterned to form a contact hole 4 to expose the junction 2, and then wet with a buffered oxide etchant (BOE) solution. Cleaning or plasma dry cleaning using a gas such as CF 4 / O 2 or NF 3 is performed to remove the reaction by-products 5 remaining on the exposed silicon substrate 1. However, when the wet cleaning is performed, the insulating film 3 exposed by the isotropic etching characteristic is lost, and thus the shape of the sidewall of the contact hole 4 is deformed as shown in FIG. 1A, and the dry cleaning is performed. Damage to the surface (part A) of the exposed junction portion 2 as shown in FIG. 1B is caused by the plasma ions. Therefore, due to the above problems, the layer covering of the metal in the contact hole 4 is poor or the contact resistance between the metal layer and the junction 2 is increased, thereby deteriorating the electrical characteristics of the device.

따라서 본 발명은 절연막의 손실로 인한 콘택홀 측벽의 변형이 발생되지 않는 건식 세정 방법을 이용하되, 접합부의 손상이 최소화되도록 하므로써 상기한 단점을 해소할 수 있는 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a method for cleaning a contact hole of a semiconductor device which can solve the above disadvantages by using a dry cleaning method that does not cause deformation of contact hole sidewalls due to loss of an insulating film, and minimizes damage to a junction. The purpose is.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 콘택홀이 형성된 실리콘 기판을 고주파 스퍼터링 장비내로 로드한 후 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용하여 상기 실리콘 기판의 표면을 세정시키는 단계와, 상기 단계로부터 소정 시간 동안 대기 상태를 유지한 후 상기 실리콘 기판을 상기 고주파 스퍼터링 장비 외부로 언로드시키는 것을 특징으로 하며 상기 세정 공정은 400 내지 550℃의 온도에서 실시되고 상기 세정공정시 상기 고주파 스퍼터링 장비에는 100 내지 200와트(W)의 고주파 전력이 공급되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a silicon substrate having a contact hole is loaded into a high frequency sputtering apparatus, and the surface of the silicon substrate is cleaned using argon (Ar) plasma, and the air is waited for a predetermined time from the step. The silicon substrate is unloaded to the outside of the high frequency sputtering apparatus after maintaining the state, and the cleaning process is performed at a temperature of 400 to 550 ° C. and 100 to 200 watts (W) to the high frequency sputtering equipment during the cleaning process. It is characterized in that the high frequency power is supplied.

도 1A 및 도 1B는 종래 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1A and 1B are cross-sectional views of a device for explaining a contact hole cleaning method of a conventional semiconductor device.

도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.2A and 2B are cross-sectional views of a device for explaining a contact hole cleaning method of a semiconductor device according to the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*Explanation of symbols for main parts of drawings *

1 및 11:실리콘 기판2 및 12:접합부1 and 11: silicon substrates 2 and 12: junction

3 및 13:절연막4 및 14:콘택홀3 and 13: insulating film 4 and 14: contact hole

5 및 15:반응 부산물5 and 15: reaction byproducts

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도로서, 도 2A는 실리콘 기판(11)상에 형성된 제1절연막(13)을 패터닝하여 접합부(12)가 노출되도록 콘택홀(14)을 형성한 상태의 단면도로서, 상기 절연막(13)을 패터닝하는 과정에서 생성된 반응 부산물(15)이 상기 실리콘 기판(1)상에 잔류된다.2A and 2B are cross-sectional views of a device for explaining a contact hole cleaning method of a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2A shows a junction portion 12 by patterning a first insulating film 13 formed on a silicon substrate 11. Is a cross-sectional view of the contact hole 14 formed so that the reaction hole 15 is exposed, and the reaction by-product 15 generated during the patterning of the insulating layer 13 remains on the silicon substrate 1.

도 2B는 상기 실리콘 기판(11)을 400 내지 550℃ 온도의 고주파 스퍼터링(RF Sputtering) 장비내로 로드(Load)한 후 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용한 건식 세정을 실시하여 상기 반응 부산물(15)을 제거한 상태의 단면도로서, 이때 상기 고주파 스퍼터링 장비에는 상기 접합부(12)의 손상을 최소화시키기 위해 100 내지 200와트(W) 정도의 낮은 고주파 전력(RF Power)이 공급되도록 하며, 상기 접합부(12)가 손상되는 경우 복구가 가능하도록 상기 실리콘 기판(11)을 400 내지 500℃의 온도로 가열시킨다. 이후 상기 세정이 완료되면 상기와 동일한 온도 분위기하에서 10 내지 60초 동안 대기 상태를 유지한 후 상기 실리콘 기판(11)을 상기 고주파 스퍼터링 장비 외부로 언로드(Unload)시킨다.2B shows that the reaction byproduct 15 is removed by dry cleaning using an argon (Ar) plasma after loading the silicon substrate 11 into a high frequency sputtering apparatus at a temperature of 400 to 550 ° C. As a cross-sectional view of the state, the high-frequency sputtering equipment is supplied with a low frequency RF power of about 100 to 200 watts (W) to minimize the damage of the junction 12, the junction 12 is damaged If so, the silicon substrate 11 is heated to a temperature of 400 to 500 ° C to enable recovery. After the cleaning is completed, the silicon substrate 11 is unloaded to the outside of the high frequency sputtering equipment after maintaining the standby state for 10 to 60 seconds under the same temperature atmosphere.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 절연막의 손실로 인한 콘택홀 측벽의 변형이 발생되지 않는 건식 세정 방법을 이용하되, 접합부의 손상이 최소화되도록 하므로써 후속으로 진행되는 금속 증착시 층덮힘이 향상되어 소자의 수율이 증대되며 금속층과 접합부간의 접촉 저항이 감소되어 소자의 전기적 특성이 향상될 수 있는 탁월한 효과가 있다.As described above, the present invention uses a dry cleaning method that does not cause deformation of the contact hole sidewall due to the loss of the insulating layer, thereby minimizing damage to the junction, thereby improving layer coverage during subsequent metal deposition. The yield is increased and the contact resistance between the metal layer and the junction is reduced, there is an excellent effect that can improve the electrical properties of the device.

Claims (5)

반도체 소자의 콘택홀 세정 방법에 있어서,In the contact hole cleaning method of a semiconductor device, 콘택홀이 형성된 실리콘 기판을 고주파 스퍼터링 장비내로 로드한 후 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용하여 상기 실리콘 기판의 표면을 세정시키는 단계와,Cleaning the surface of the silicon substrate using an argon (Ar) plasma after loading the silicon substrate having the contact hole into the high frequency sputtering apparatus; 상기 단계로부터 소정 시간 동안 대기 상태를 유지한 후 상기 실리콘 기판을 상기 고주파 스퍼터링 장비 외부로 언로드시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법.And maintaining the standby state for a predetermined time from the step, and then unloading the silicon substrate to the outside of the high frequency sputtering equipment. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세정 공정은 400 내지 550℃의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법.The cleaning process is a contact hole cleaning method of a semiconductor device, characterized in that carried out at a temperature of 400 to 550 ℃. 제1항에 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 세정 공정시 상기 고주파 스퍼터링 장비에는 100 내지 200와트(W)의 고주파 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법.The high frequency power of 100 to 200 watts (W) is supplied to the high frequency sputtering equipment during the cleaning process. 제1 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 세정 공정시 상기 실리콘 기판은 400 내지 500℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법.The silicon substrate is heated in a temperature of 400 to 500 ℃ during the cleaning process, the contact hole cleaning method of a semiconductor device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 대기 상태는 10 내지 60초 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 세정 방법.The standby state is maintained for 10 to 60 seconds, the contact hole cleaning method of a semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100369354B1 (en) * 1999-06-30 2003-01-24 주식회사 하이닉스반도체 Method for reducing contact resistance by using low energy dry cleaning and rapid thermal annealing
KR100403130B1 (en) * 2001-12-27 2003-10-30 동부전자 주식회사 cleaning method of metal line for semiconductor device

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