KR19980077122A - 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

반도체 장치 제조 방법

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

반도체 장치의 콘택홀 형성을 위한 식각 과정에서 발생되는 실리콘 기판의 손상 및 오염 등을 제거하기 위한 종래의 600 ℃ 이상의 고온 산화 방법은 접합을 형성하기 위해 주입된 불순물의 확산을 가져와 접합 누설이 발생하여 반도체 소자의 리프레쉬 타임 특성을 저하시키는 문제점이 있음.

3. 발명의 해결 방법의 요지

콘택홀 식각 후 생성된 실리콘 기판 상의 손상 및 오염을 500 ℃ 이하의 저온에서 O₂플라즈마를 이용하여 산화시킨 후 제거함으로써 반도체 디램 소자의 리프레쉬 타임 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법을 제공하고자 함.

4. 발명의 중요한 용도

반도체 장치의 콘택홀 형성 방법에 이용됨

Description

반도체 장치의 콘택홀 형성 방법

본 발명은 일반적으로 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법에 관한 것으로서, 특히 콘택홀 식각 후 생성된 실리콘 기판 상의 손상 및 오염을 제거하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법에 관한 것이다.

종래의 콘택홀 식각후 생성된 기판상의 손상 및 오염을 제거하는 방법은 다음과 같다. 소자분리막 및 게이트 전극이 형성된 실리콘 기판 상에 불순물로 이온주입 공정을 실시하여 접합을 형성한 후, 층간절연막을 형성하고 콘택홀을 형성하기 위해 상기 층간절연막을 식각하는 과정에서 실리콘 기판에 대한 전기적 및 물리적 손상과 식각 기체 및 불순물 등으로 인한 오염으로 식각 손상층이 형성된다. 상기 손상층을 제거하기 위한 종래의 방법은 600 ℃ 이상의 온도에서 통상의 습식 또는 건식 산화 방법을 이용하거나 급속열산화(Rapid Thermal Oxidation) 방법으로 산화시켜 손상산화막을 형성한 다음, 상기 손상산화막을 묽은 불산 용액으로 습식식각한다. 상기와 같은 소상층을 제거하기 위한 고온 열처리 과정에서, 불순물의 확산이 잘 일어나게 되어 접합에서 불순물의 농도가 낮아지므로, 접합 누설의 원인으로 작용하여 반도체 소자의 리프레쉬 타임의 특성을 저하시키는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 콘택홀 형성을 위한 식각 과정에서 생성된 식각 손상층을 제거함에 있어서, 접합 누설의 원인을 제공하는 불순물의 확산이 일어나지 않도록 식각 손상층을 제거하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1A 내지 도1D는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 콘택홀 형성 공정 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명

11: 실리콘 기판12: 소자분리막

13: 접합층14: 층간절연막

15: 포토레지스트 패턴16: 식각 손상층

17: 손상산화막18: 상부전극

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,접합층이 형성된 반도체 기판 상에 소정의 하부층 및 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 층간절연막 상에 콘택홀을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 하여 상기 하부충을 건식식각하여 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 건식식각 과정에서 형성된 식각 손상층을 O₂플라즈마를 사용하여 산화하는 단계; 및 상기 산화된 식각 손상층을 식각하여 제거하는 단계를 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도1A 내지 도1D는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 콘택홀 형성 공정 단면도이다.

먼저, 도1A에 도시한 바와 같이 실리콘 기판(11) 상에 소자분리막(12)을 형성하고 게이트(도시안됨)를 형성한 다음, 인(P)을 소오스로 이온주입 공정을 실시하여 N-접합(13)을 형성 후 층간절연막(14)을 형성하고, 콘택홀 형성 마스크인 포토레지스트 패턴(15)을 형성한다.

이어서, 도1B에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트 패턴(15)을 식각 방지막으로 하여 층간절연막(14)을 건식식각하고 포토레지스트 패턴(15)을 제거한다. 상기 건식식각의 과정에서 실리콘 기판에 대한 전기적 및 물리적 손상과 식각 기체 및 불순물 등으로 인한 오염으로 어느 정도 두께의 식각 손상층(16)이 형성된다.

다음으로, 도1C에 도시한 바와 같이 200 ℃ ∼ 500 ℃ 의 온도 범위에서 O₂플라즈마를 사용하여 상기 식각 손상층(16)을 산화시켜 손상산화막(17)을 형성한 다.

다음으로, 도1D에 도시한 바와 같이 상기 손상산화막(17)을 묽은 불산 용액으로 습식식각하거나 또는 C 및 F를 함유한 플라즈마로 건식식각하여 제거한 다음 상부전극(18)을 증착한다. 상기 식각 손상층(16) 산화시 200 ℃ ∼ 500 ℃ 의 저온 O₂플라즈마 산화 방식을 사용하게 되면 실리콘 기판상에 접합을 형성하기 위하여 주입된 인(P)의 확산이 일어나지 않으므로 접합 누설이 발생하지 않는다.

상기와 같이 500 ℃ 이하의 저온 O₂플라즈마 산화 방식은 플라즈마 내의 이온 밀도가 높아야하기 때문에 반드시 ECR(Ecltron Cyclotron Resonance), 마이크로웨이브(Microwave), 헬리컬(Helical) 및 ICP(Inductively Coupled Plasma) 등의 고밀도 플라즈마 발생장치에서 진행되어야하며 상기 장치에 인가되는 RF 전력도 1M Hz 이상이어야 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 콘택홀 형성을 위한 식각 과정에서 생성된 실리콘 기판 상의 손상 및 오염을 저온에서 O₂플라즈마로 산화한 후 이를 제거하는 방법으로 실리콘 기판 상에 접합을 형성하기 위해 주입된 불순물의 확산을 막아 접합 누설을 방지할 수 있어서 반도체 소자의 리프레쉬 타임 등의 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 저온 O₂플라즈마 산화 공정은 콘택홀 식각 후 포토레지스트를 건식 식각으로 제거하는 방법과 동일하므로, O₂플라즈마를 이용한 포토레지스트 제거후 한 챔버내에서 실시할 수 있어 반도체 장치를 제조하기 위한 장비 및 공정시간을 단축시키는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,

   접합층이 형성된 반도체 기판 상에 소정의 하부층 및 층간절연막을 형성하는 단계;

   상기 층간절연막 상에 콘택홀을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 하여 상기 하부충을 건식식각하여 콘택홀을 형성하는 단계;

   상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 건식식각 과정에서 형성된 식각 손상층을 O₂플라즈마를 사용하여 산화하는 단계; 및

   상기 산화된 식각 손상층을 식각하여 제거하는 단계를 포함해서 이루어진 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 식각 손상층을 O₂플라즈마를 이용하여 산화하는 단계는 200 ℃ ∼ 500 ℃ 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 O₂플라즈마는 2 내지 3G Hz의 RF 전력을 인가하여 마이크로웨이브 방식 및 ECR 방식 중의 어느 하나의 방식으로 형성된 플라즈마인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 O₂플라즈마는 1M Hz 이상의 RF 전력을 인가하여 헬리칼 방식 및 ICP 방식 중 어느 하나의 방식으로 형성된 플라즈마인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
5. 제1항에 있어서

   상기 포토레지스트 패턴 제거 단계와 식각 손상층 산화 단계를 동일 챔버에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 산화된 식각 손상층의 식각은 불산이 함유된 식각용액을 이용한 습식식각으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 산화된 식각 손상층의 건식식각은 C 및 F가 함유된 플라즈마를 사용한 건식식각으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 식각 손상층 산화 단계 및 산화된 식각 손상층의 제거 단계를 동일 챔버에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
9. 제5항 또는 제9항에 있어서,

   상기 포토레지스트 제거 단계, 식각 손상층 산화 단계 및 산화된 식각 손상층의 제거 단계를 동일 챔버에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 산화된 식각 손상층의 건식식각은 0 ℃ 내지 400 ℃의 온도 범위에서, 2 내지 3G Hz의 RF 전력을 인가하여 마이크로웨이브 방식 및 ECR 방식 중의 어느 하나의 방식으로 형성된 플라즈마를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.
11. 제7항에 있어서,

    상기 산화된 식각 손상층의 건식식각은 0 ℃ 내지 400 ℃의 온도 범위에서, 1M Hz 이상의 RF 전력을 인가하여 헬리칼 방식 및 ICP 방식 중 어느 하나의 방식으로 형성된 플라즈마를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법.