KR20010011639A - Method for forming self align type contact plug in semiconductor device - Google Patents

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KR20010011639A
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Abstract

PURPOSE: A method for forming a self aligned contact plug is to prevent from over-etching of a hard mask insulating layer and a spacer, thus to avoid shorting of a semiconductor device and the contact plug. CONSTITUTION: A method for forming a self aligned contact plug comprises the steps of: forming a transistor including a gate electrode and a source/drain junction region, the gate electrode formed by depositing a gate oxide layer on a semiconductor substrate(100) having a field oxide layer(102) and depositing a gate conductive layer and a hard mask insulation layer(106) on an active region of the substrate, the gate electrode having an insulation spacer(108); forming an insulating layer on the substrate and etching the same to form an insulating layer pattern; forming a gap filling layer between the spacer; forming an upper spacer on the sidewall of the pattern; selectively removing the gap filling layer to open the junction region of the substrate; and burying a contact hole of the upper spacer with a conductive layer to form a contact plug.

Description

반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법{Method for forming self align type contact plug in semiconductor device}Method for forming self align type contact plug in semiconductor device

본 발명은 반도체장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 고집적 반도체장치에서 자기정렬 콘택 플러그 형성시 마스크 질화막과 스페이서 손실을 줄여 실리콘 기판 내지 콘택면과의 접촉 면적을 증가시키고 소자의 쇼트를 방지하며 정렬 여유도를 높일 수 있는 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device. In particular, in a highly integrated semiconductor device, mask nitride film and spacer loss are reduced when forming a self-aligned contact plug, thereby increasing the contact area with the silicon substrate or the contact surface, preventing shorting of the device, and providing alignment margin A method of forming a self-aligned contact plug of a semiconductor device capable of increasing the degree.

최근의 반도체장치는 디바이스가 고집적화됨에 따라 메모리 셀 크기가 점점 감소되면서 워드 라인과 커패시터 콘택, 비트라인과 커패시터 콘택의 마진이 점점 작아져 커패시터 콘택을 더욱 작게 형성해야만 한다.In recent years, as semiconductor devices become more integrated, memory cell sizes are gradually decreasing, so that margins of word lines, capacitor contacts, bit lines, and capacitor contacts become smaller, resulting in smaller capacitor contacts.

반도체 집적회로가 고집적화됨에 따라 다수의 배선층 또는 콘택홀 사이의 미스얼라인 마진(mis-align margin)이 점점 줄어들고 있다. 더욱이, 반도체 메모리셀과 같이 디자인 룰(design rule)에 여유가 없고 같은 형태의 패턴이 반복되는 경우, 콘택홀을 자기정렬(self-align) 방식으로 형성함으로써 메모리셀의 면적을 축소시키는 방법이 연구/개발되었다. 이는 주변구조물의 단차를 이용하여 콘택홀을 형성하는 것으로, 주변구조물의 높이, 콘택홀이 형성될 절연물질의 두께 및 식각방법등에 의해 다양한 크기의 콘택홀을 마스크 사용없이 얻을 수 있기 때문에 고집적화에 의해 미소화되는 반도체장치의 실현에 적합한 방법으로 사용된다.As semiconductor integrated circuits are highly integrated, mis-align margins between a plurality of wiring layers or contact holes are gradually decreasing. Furthermore, in the case where there is no room in a design rule like a semiconductor memory cell and a pattern of the same pattern is repeated, a method of reducing the area of the memory cell by forming a contact hole in a self-aligned manner is studied. / Developed. The contact hole is formed by using the step of the surrounding structure. The contact hole of various sizes can be obtained without using a mask by the height of the surrounding structure, the thickness of the insulating material on which the contact hole is to be formed, and the etching method. It is used in a method suitable for realizing a semiconductor device to be micronized.

도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 의한 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성 방법을 설명하는 공정 순서도로서, 이를 참조하면 종래 기술의 자기정렬 콘택 플러그 제조 공정은 다음과 같다.1A to 1B are process flowcharts illustrating a method of forming a self-aligned contact plug of a semiconductor device according to the prior art. Referring to this, a process of manufacturing a self-aligned contact plug according to the related art is as follows.

우선, 도 1a에 도시된 바와 같이, 필드산화막(12)이 형성된 반도체기판(12)의 활성 영역에 게이트산화막(도시하지 않음)을 형성하고, 그 위에 도프트 폴리실리콘막(14)과 하드 마스크 절연막(16)이 적층되아 패터닝되며 그 측벽에 절연물질의 스페이서(18)를 갖는 게이트전극(20)을 형성한다. 그리고, 도면에 표시하지는 않았지만 게이트전극(20) 에지와 필드산화막(12) 사이의 기판내에 불순물이 주입된 소스/드레인 접합영역을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, a gate oxide film (not shown) is formed in the active region of the semiconductor substrate 12 on which the field oxide film 12 is formed, and the doped polysilicon film 14 and the hard mask are formed thereon. The insulating film 16 is stacked and patterned to form a gate electrode 20 having a spacer 18 of an insulating material on the sidewall thereof. Although not shown, a source / drain junction region in which impurities are implanted is formed in the substrate between the edge of the gate electrode 20 and the field oxide film 12.

이어서, 기판 전면에 절연막(22)을 형성한 후에 게이트마스크 내지 그보다 작은 폭을 갖는 마스크를 이용한 사진 공정을 진행하여 상기 절연막(22) 상부면에 포토레지스트 패턴(24)을 형성한다.Subsequently, after the insulating film 22 is formed on the entire surface of the substrate, a photo process using a mask having a gate mask or a smaller width is performed to form the photoresist pattern 24 on the upper surface of the insulating film 22.

그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이 식각 공정을 진행하여 상기 포토레지스트 패턴(24)에 맞추어 하부 절연막(22)을 패터닝한 후에 포토레지스트 패턴(24)을 제거한다. 그러면, 상기 게이트전극의 스페이서(18) 사이의 기판 표면(접합 영역)이 개방되는 콘택홀(26)이 형성된다. 이 콘택홀에는 이후 비트라인 내지 스토리지전극과 수직으로 연결된 자기정렬형 콘택 플러그가 형성될 공간이다.As illustrated in FIG. 1B, the etching process is performed to pattern the lower insulating layer 22 in accordance with the photoresist pattern 24, and then the photoresist pattern 24 is removed. Then, a contact hole 26 is formed in which the substrate surface (bonding region) between the spacers 18 of the gate electrode is opened. The contact hole is a space where a self-aligned contact plug is connected to the bit line or the storage electrode.

그러나, 상기와 같은 종래 자기정렬 콘택 플러그 형성 방법은 주로 스페이서(18) 및 하드 마스크 절연막(16)을 질화막으로 형성할 경우 상기 절연막 패터닝 공정시 식각 배리어로 사용되는 질화막이 배리어 역할을 하지 못해서 하드 마스크 절연막 (16) 및 스페이서(18)의 소정 부분이 과도 식각되는 경우(F)가 종종 있었다.However, in the method of forming a conventional self-aligned contact plug as described above, when the spacer 18 and the hard mask insulating film 16 are formed of a nitride film, the nitride film used as an etch barrier during the insulating film patterning process does not act as a barrier and thus a hard mask. There were often cases (F) in which predetermined portions of the insulating film 16 and the spacer 18 were excessively etched.

이러한 과도 식각으로 인한 손실 부위는 이후 비트라인 또는 플러그 콘택과 워드 라인(게이트전극)과의 쇼트를 유발할 뿐만 아니라 스토리지전극 콘택과 비트라인의 쇼트를 유발하는 문제점이 있었다.The loss region due to the excessive etching not only causes a short between the bit line or the plug contact and the word line (gate electrode), but also causes a short between the storage electrode contact and the bit line.

본 발명의 목적은 자기정렬 콘택홀을 갖는 하부 구조물 위에 절연막을 증착한 후에 하드 마스크 절연막 내지 스페이서가 드러나기 전 내지 그 표면이 드러날 때까지만 식각해서 절연막 패턴을 형성하고 그 절연막 측벽에 스페이서를 추가 형성하여 2층의 자기정렬 콘택홀을 형성함으로써 워드라인 내지 비트라인의 하드 마스크 절연막 및 스페이서의 과도 식각을 방지하여 실리콘 기판 내지 콘택면의 접촉 면적을 증가시키고 소자의 쇼트를 방지하며 정렬 여유도를 높일 수 있는 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to form an insulating film pattern by depositing an insulating film on the lower structure having a self-aligned contact hole, and then etching before the hard mask insulating film or the spacer is exposed until the surface is exposed to form an insulating film pattern and additionally forming a spacer on the sidewall of the insulating film By forming two layers of self-aligned contact holes, it is possible to prevent excessive etching of the hard mask insulating film and the spacers of the word lines and the bit lines, thereby increasing the contact area of the silicon substrate and the contact surface, preventing short circuits of the devices, and increasing the alignment margin. There is provided a method of forming a self-aligned contact plug of a semiconductor device.

도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 의한 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성 방법을 설명하는 공정 순서도,1A to 1B are process flowcharts illustrating a method for forming a self-aligned contact plug of a semiconductor device according to the prior art;

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 설명하기 위한 공정 순서도,2A to 2E are flowcharts illustrating a method of forming a self-aligned contact plug in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 설명하기 위한 단면도,3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a self-aligned contact plug of a semiconductor device according to another embodiment of the present disclosure;

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 설명하기 위한 공정 순서도,4A to 4C are flowcharts illustrating a method of forming a self-aligned contact plug in a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 설명하기 위한 단면도.5 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a self-aligned contact plug of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100, 200 : 반도체기판 102, 202 : 필드산화막100, 200: semiconductor substrate 102, 202: field oxide film

104, 214 : 도프트 폴리실리콘막 106, 216 : 하드 마스크 절연막104, 214: doped polysilicon film 106, 216: hard mask insulating film

108 : 하부 스페이서 110, 210 : 게이트전극108: lower spacer 110, 210: gate electrode

112', 113 : 절연막 패턴 114, 120 : 접합 영역 콘택홀112 ', 113: insulating film pattern 114, 120: junction region contact hole

116 : 갭필막 118 : 상부 스페이서116: gap fill film 118: upper spacer

220, 226 : 절연막 224 : 스토리지전극용 콘택 플러그220, 226: insulating film 224: contact plug for storage electrode

226 : 배선용 콘택 플러그 228 : 스토리지전극226 wiring contact plug 228 storage electrode

230 : 플레이트전극 232 : 하부 스페이서230: plate electrode 232: lower spacer

234 : 절연막 패턴 236 : 상부 스페이서234 insulating film pattern 236 upper spacer

238 : 갭필막 240 : 하부 콘택 플러그 콘택홀238: gap fill film 240: lower contact plug contact hole

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체기판의 활성 영역 위에 형성된 반도체소자와 상부의 배선을 수직으로 상호 연결하기 위한 콘택 플러그를 형성함에 있어서, 필드산화막이 형성된 반도체기판 상부에 게이트산화막을 형성하며, 기판의 활성 영역에 게이트 도전층과 하드 마스크 절연막이 적층되며 그 측벽에 절연물질로 된 스페이서를 갖는 게이트전극과, 게이트전극 에지와 필드산화막 사이의 기판내에 소스/드레인 접합영역을 갖는 트랜지스터를 형성하는 단계와, 트랜지스터가 형성된 기판 전면에 절연막을 형성한 후에 콘택 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정을 이용하여 이를 식각해서 게이트전극 상부에 절연막 패턴을 형성하는 단계와, 게이트전극 측벽의 스페이서 사이에 갭필막을 형성하는 단계와, 절연막 패턴 측벽에 상부 스페이서를 형성하는 단계와, 상부 스페이서 및 하부 스페이서를 식각 배리어로 하고 갭필막을 선택적으로 제거하여 기판의 접합 부위를 개방하는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상부 스페이서의 콘택홀까지 도전체를 매립하여 소스/드레인 접합 영역과 이후 형성될 비트라인 내지 스토리지전극이 수직으로 연결되는 콘택 플러그를 형성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is to form a contact oxide for vertically interconnecting a semiconductor device formed on the active region of the semiconductor substrate and the upper wiring, forming a gate oxide film on the semiconductor substrate formed with the field oxide film, A gate conductive layer and a hard mask insulating film are stacked on an active region of a substrate, and a gate electrode having a spacer made of an insulating material on its sidewall and a transistor having a source / drain junction region in a substrate between the gate electrode edge and the field oxide film are formed. Forming an insulating film pattern on the gate electrode and forming a gap fill film between the spacers on the sidewalls of the gate electrode, by forming an insulating film on the entire surface of the substrate on which the transistor is formed, and then etching the same using a photomask and an etching process using a contact mask. And the upper spar on the sidewalls of the insulating film pattern. Forming a contact; forming a contact hole to open the junction region of the substrate by selectively removing the gap fill layer with the upper spacer and the lower spacer as an etch barrier; and filling the source / contact with the contact hole of the upper spacer. And forming a contact plug in which the drain junction region and the bit line or storage electrode to be formed later are vertically connected.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은 반도체기판의 활성 영역 위에 형성된 반도체소자와 상부의 커패시터를 수직으로 상호 연결하기 위한 콘택 플러그를 형성함에 있어서, 필드산화막이 형성된 반도체기판에 반도체소자 및 비트라인을 형성하고, 비트라인 측면에 스페이서를 형성하는 단계와, 비트라인과 정렬되게 절연막 패턴을 형성하는 단계와, 비트라인의 측벽 스페이서 사이에 갭필막을 형성하는 단계와, 절연막 패턴 측벽에 상부 스페이서를 형성하는 단계와, 상부 스페이서 및 하부 스페이서를 식각 배리어로 하고 갭필막을 선택적으로 제거하여 기판의 접합 부위 내지 하부 콘택 플러그를 개방하는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상부 스페이서의 콘택홀까지 도전체를 매립하여 소스/드레인 접합 영역과 이후 형성될 스토리지전극을 수직으로 연결하는 상부 콘택 플러그를 형성하는 단계를 포함한다.Another method of the present invention for achieving the above object is to form a contact plug for vertically interconnecting a semiconductor device and an upper capacitor formed on the active region of the semiconductor substrate, the semiconductor device and the bit Forming a line, forming a spacer on the side of the bit line, forming an insulating film pattern in alignment with the bit line, forming a gap fill film between the sidewall spacers of the bit line, and forming an upper spacer on the sidewall of the insulating film pattern. Forming a contact hole to form an upper barrier and a lower spacer as an etch barrier, and selectively removing a gapfill film to form a contact hole for opening a junction portion or a lower contact plug of the substrate; and filling a conductor to the contact hole of the upper spacer. The source / drain junction region and the storage electrode to be formed later Forming an upper contact plug to connect vertically.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 설명하기 위한 공정 순서도로서, 이 실시예는 게이트전극의 스페이서 사이에서 소스/드레인 접합 영역과 접하는 비트라인 내지 스토리지전극용 콘택 플러그 제조 공정에 관한 것이다.2A through 2E are process flowcharts illustrating a method of forming a self-aligned contact plug in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, which is a bit line contacting a source / drain junction region between spacers of a gate electrode. To a contact plug manufacturing process for a storage electrode.

우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 필드산화막(100)이 형성된 반도체기판(100)의 활성 영역에 게이트산화막을 형성한다. 그 위에 게이트 도전층으로서 도프트 폴리실리콘막(104)과 하드 마스크 절연막(106)인 질화막이 적층되며 그 측벽에 절연물질(예컨대, 질화막)로 된 스페이서(108)를 갖는 게이트전극(110)과, 게이트전극(110) 에지와 필드산화막(102) 사이의 기판내에 소스/드레인 접합영역(도시하지 않음)을 갖는 트랜지스터를 형성한다. 그리고, 트랜지스터가 형성된 기판 전면에 절연막(112)을 형성한 후에 콘택 마스크를 이용한 사진 공정을 이용하여 절연막(112) 상부면에 포토레지스트 패턴(114)을 형성한다. 여기서, 절연막(112)은 산화 물질이 바람직하다.First, as shown in FIG. 2A, a gate oxide film is formed in an active region of the semiconductor substrate 100 on which the field oxide film 100 is formed. A gate electrode 110 having a doped polysilicon film 104 and a nitride film as a hard mask insulating film 106 stacked thereon as a gate conductive layer and having a spacer 108 made of an insulating material (for example, a nitride film) on the sidewall thereof; A transistor having a source / drain junction region (not shown) is formed in the substrate between the edge of the gate electrode 110 and the field oxide film 102. After the insulating film 112 is formed on the entire surface of the substrate on which the transistor is formed, the photoresist pattern 114 is formed on the upper surface of the insulating film 112 using a photolithography process using a contact mask. Here, the insulating film 112 is preferably an oxidizing material.

그 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(114)에 맞추어 절연막(112)을 식각해서 게이트전극(110) 상부면에 절연막 패턴(112')을 형성한다. 이때, 절연막(112)의 식각 공정은 하부의 하드 마스크 절연막(106) 내지 스페이서(108)가 드러나기 전 내지 그 표면이 드러날 때까지만 식각 공정을 진행하여 과도 식각을 방지함으로써, 이후 콘택 플러그 내지 게이트전극 사이의 쇼트를 방지한다.Next, as illustrated in FIG. 2B, the insulating layer 112 is etched to match the photoresist pattern 114 to form an insulating layer pattern 112 ′ on the top surface of the gate electrode 110. In this case, the etching process of the insulating film 112 is performed before the hard mask insulating film 106 to the spacer 108 is exposed to the surface until the surface is exposed to prevent the excessive etching, thereby contact plug to the gate electrode To prevent short between.

그리고, 도 2c에 도시된 바와 같이, 게이트전극(110) 측벽의 스페이서(108) 사이에 드러난 자기정렬형 콘택홀(114)에 갭필막(116)을 형성한다. 여기서, 갭필막(116)은 도프트 폴리실리콘막, 금속 화합물 및 금속 중에서 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.As illustrated in FIG. 2C, a gap fill layer 116 is formed in the self-aligned contact hole 114 exposed between the spacers 108 on the sidewalls of the gate electrode 110. Here, the gap fill film 116 is preferably one of a doped polysilicon film, a metal compound, and a metal.

이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 절연막 패턴(112') 측벽에 상부 스페이서(118)를 형성한다. 이때, 스페이서(118)의 물질은 질화막을 사용하는 것이 바람직하다.Subsequently, as shown in FIG. 2D, the upper spacers 118 are formed on the sidewalls of the insulating film pattern 112 ′. At this time, it is preferable to use a nitride film as the material of the spacer 118.

그리고, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상부 스페이서(118) 및 하부 스페이서(108)를 식각 배리어로 하고 갭필막(116)을 선택적으로 제거하여 기판의 접합 부위를 개방하는 콘택홀(120)을 형성한다.As shown in FIG. 2E, the upper spacer 118 and the lower spacer 108 are used as an etch barrier, and the gap fill layer 116 is selectively removed to form a contact hole 120 for opening a junction portion of the substrate. do.

이후, 도면에 나타나 있지 않지만, 상부 스페이서(118)까지 콘택홀(120)에 도전체를 매립하여 소스/드레인 접합 영역과 이후 형성될 비트라인 내지 스토리지전극이 수직으로 연결되는 콘택 플러그를 형성한다.Subsequently, although not shown in the drawings, a conductor is embedded in the contact hole 120 to the upper spacer 118 to form a contact plug in which the source / drain junction region and the bit line or storage electrode to be formed later are vertically connected.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 설명하기 위한 단면도로서, 본 발명의 다른 실시예는 도 2a 내지 도 2e의 실시예에서 갭필막 제거 공정시 절연막 패턴(112') 상부면이 식각되는 것을 방지하기 위해 절연막 패턴(112') 상부에 보호용 절연막 패턴(113)을 추가한 것을 나타낸 것이다.3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a self-aligned contact plug of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. Another embodiment of the present invention is an insulating film pattern during a gap fill film removing process in the embodiment of FIGS. 2A to 2E. In order to prevent the upper surface of the (112 ') from being etched, a protective insulating film 113 is added to the upper portion of the insulating film pattern 112'.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 설명하기 위한 공정 순서도로서, 이 실시예는 커패시터의 측벽 스페이서 사이에서 소스/드레인 접합 영역과 접하는 수직 배선의 콘택 플러그 제조 공정에 관한 것이다.4A through 4C are process flowcharts illustrating a method of forming a self-aligned contact plug of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, which is a vertical contact with a source / drain junction region between sidewall spacers of a capacitor. A contact plug manufacturing process for wiring.

우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 필드산화막(202)이 형성된 반도체기판(200)의 활성 영역에 게이트산화막을 형성한다. 그 위에 게이트 도전층으로서 도프트 폴리실리콘막(214)을 증착하고, 하드 마스크 절연막(216)인 질화막이 적층되며 그 측벽에 절연물질(예컨대, 질화막)로 된 스페이서(218)를 갖는 게이트전극(210)과, 게이트전극(210) 에지와 필드산화막(202) 사이의 기판내에 소스/드레인 접합영역(도시하지 않음)을 갖는 트랜지스터를 형성한다. 그리고, 트랜지스터가 형성된 게이트전극(210)에 절연막(220)을 정렬되게 적층한 후에 스페이서(218) 사이에 도전체를 매립하여 비트라인 및 스토리지전극용 하부 콘택 플러그(222,224)를 형성한다. 그 다음, 결과물에 층간절연막(226)을 형성한 후에 상기 콘택 플러그(222,224)가 개방되도록 층간절연막(226)을 식각한 후에 상기 비트라인용 하부 콘택 플러그(222)에 연결되는 비트라인을 형성한다. 여기서, 비트라인은 콘택 플러그(222)와 접하는 절연막 패턴(230)과 그 측벽에 절연체 스페이서(232)를 포함한다.First, as shown in FIG. 4A, a gate oxide film is formed in an active region of the semiconductor substrate 200 on which the field oxide film 202 is formed. A gate polysilicon film 214 is deposited thereon as a gate conductive layer, and a nitride film, which is a hard mask insulating film 216, is stacked and a gate electrode having a spacer 218 made of an insulating material (for example, a nitride film) on the sidewall thereof. A transistor having a source / drain junction region (not shown) is formed in the substrate between the 210 and the edge of the gate electrode 210 and the field oxide film 202. In addition, after the insulating film 220 is stacked on the gate electrode 210 where the transistor is formed, a conductor is buried between the spacers 218 to form lower contact plugs 222 and 224 for the bit line and the storage electrode. Next, after forming the interlayer insulating film 226 on the resultant, the interlayer insulating film 226 is etched to open the contact plugs 222 and 224, and then a bit line connected to the lower contact plug 222 for the bit line is formed. . Here, the bit line includes an insulating layer pattern 230 that contacts the contact plug 222 and an insulator spacer 232 on a sidewall thereof.

도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 결과물에 절연막(234)을 증착하고 이를 패터닝하여 상기 비트라인(228)과 정렬되게 절연막 패턴(234)을 형성한다. 그리고, 상기 비트라인의 측벽 스페이서(232) 사이에 갭필막(236)을 형성한다. 그 다음, 절연막 패턴(234) 측벽에 상부 스페이서(238)를 형성한다.As shown in FIG. 4B, an insulating film 234 is deposited on the resultant and patterned to form an insulating film pattern 234 to be aligned with the bit line 228. A gap fill layer 236 is formed between the sidewall spacers 232 of the bit line. Next, an upper spacer 238 is formed on sidewalls of the insulating film pattern 234.

이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 상부 스페이서(238) 및 하부 스페이서(232)를 식각 배리어로 하고 상기 갭필막(236)을 선택적으로 제거하여 스토리지전극용 하부 콘택 플러그(222)를 개방하는 콘택홀(240)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4C, the upper spacer 238 and the lower spacer 232 are used as an etch barrier, and the gap fill layer 236 is selectively removed to open the lower contact plug 222 for the storage electrode. The contact hole 240 is formed.

이후, 도면에 나타나 있지 않지만, 상기 상부 스페이서(238)의 콘택홀(240)까지 도전체를 매립하여 소스/드레인 접합 영역과 이후 형성될 스토리지전극이 수직으로 연결되는 상부 콘택 플러그를 형성한다.Subsequently, although not shown in the drawing, the conductor is filled up to the contact hole 240 of the upper spacer 238 to form an upper contact plug in which the source / drain junction region and the storage electrode to be formed later are vertically connected.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a self-aligned contact plug of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

이를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예는 도 4a 내지 도 4c의 실시예에서 갭필막 제거 공정시 절연막 패턴(234') 상부면이 식각되는 것을 방지하기 위해 절연막 패턴(234') 상부에 보호용 절연막 패턴(235)을 추가한 것을 나타낸 것이다.Referring to this, another embodiment of the present invention is to protect the upper surface of the insulating film pattern 234 'in order to prevent the upper surface of the insulating film pattern 234' during the gap fill film removal process in the embodiment of Figures 4a to 4c. The addition of the insulating film pattern 235 is shown.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법을 이용하게 되면, 자기정렬 방식으로 콘택홀 형성시 실리콘 기판(또는 하부 구조물) 뿐만 상기 워드라인(게이트전극) 내지 비트라인을 둘러싼 절연막(하드마스크 및 스페이서)의 식각 손실이 적어지기 때문에 워드라인 또는 비트라인과 콘택전극사이의 쇼트를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 콘택 전극의 정렬 여유도를 높일 수 있는 장점이 있다.As described above, when the self-aligned contact plug forming method of the semiconductor device according to the present invention is used, the silicon substrate (or lower structure) as well as the word line (gate electrode) or bit line surrounding the contact hole in the self-aligned manner are formed. Since the etching loss of the insulating layer (hard mask and spacer) is reduced, the short between the word line or the bit line and the contact electrode can be prevented, and the alignment margin of the contact electrode can be increased.

또한, 본 발명은 워드 라인 및 비트라인 상부에 추가되는 절연막 패턴과 상부 스페이서를 기존의 워드라인 및 비트라인의 마스크를 사용하여 형성할 수 있기 때문에 추가 마스크 제작에 대한 부담을 줄일 수 있다.In addition, the present invention can reduce the burden on the production of additional mask because the insulating film pattern and the upper spacers to be added on the word line and the bit line can be formed using the mask of the existing word line and bit line.

Claims (7)

반도체기판의 활성 영역 위에 형성된 반도체소자와 상부의 배선을 수직으로 상호 연결하기 위한 콘택 플러그를 형성함에 있어서,In forming a contact plug for vertically interconnecting a semiconductor device formed on the active region of the semiconductor substrate and the wiring thereon, 필드산화막이 형성된 반도체기판 상부에 게이트산화막을 형성하며, 기판의 활성 영역에 게이트 도전층과 하드 마스크 절연막이 적층되며 그 측벽에 절연물질로 된 스페이서를 갖는 게이트전극과, 게이트전극 에지와 필드산화막 사이의 기판내에 소스/드레인 접합영역을 갖는 트랜지스터를 형성하는 단계;A gate oxide film is formed on the semiconductor substrate having the field oxide film formed thereon, and a gate conductive layer and a hard mask insulating film are stacked on an active region of the substrate, and a gate electrode having a spacer made of an insulating material on a sidewall thereof, between the gate electrode edge and the field oxide film. Forming a transistor having a source / drain junction region in the substrate; 상기 트랜지스터가 형성된 기판 전면에 절연막을 형성한 후에 콘택 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정을 이용하여 이를 식각해서 상기 게이트전극 상부에 절연막 패턴을 형성하는 단계;Forming an insulating film pattern on the gate electrode by forming an insulating film on the entire surface of the substrate on which the transistor is formed and then etching the same using a photo mask and an etching process using a contact mask; 상기 게이트전극 측벽의 스페이서 사이에 갭필막을 형성하는 단계;Forming a gap fill layer between the spacers on the sidewalls of the gate electrode; 상기 절연막 패턴 측벽에 상부 스페이서를 형성하는 단계;Forming an upper spacer on sidewalls of the insulating film pattern; 상기 상부 스페이서 및 하부 스페이서를 식각 배리어로 하고 상기 갭필막을 선택적으로 제거하여 기판의 접합 부위를 개방하는 콘택홀을 형성하는 단계; 및Forming a contact hole for opening the junction portion of the substrate by using the upper spacer and the lower spacer as an etch barrier and selectively removing the gap fill layer; And 상기 상부 스페이서의 콘택홀까지 도전체를 매립하여 소스/드레인 접합 영역과 이후 형성될 비트라인 내지 스토리지전극이 수직으로 연결되는 콘택 플러그를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법.Embedding a conductor to the contact hole of the upper spacer to form a contact plug in which a source / drain junction region and a subsequent bit line or storage electrode are vertically connected. Contact plug formation method. 제 1항에 있어서, 상기 게이트전극 상부의 절연막은 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법.The method of claim 1, wherein the insulating film over the gate electrode is an oxide film. 제 1항에 있어서, 상기 절연막 패턴 측벽의 상부 스페이서는 질화막인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법.The method of claim 1, wherein the upper spacers of the sidewalls of the insulating film pattern are nitride films. 제 1항에 있어서, 상기 갭필막은 도프트 폴리실리콘막, 금속 화합물 및 금속 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법.2. The method of claim 1, wherein the gap fill film is any one of a doped polysilicon film, a metal compound, and a metal. 제 1항에 있어서, 상기 절연막 패턴을 식각 공정시 하부의 하드 마스크 절연막 내지 스페이서가 드러나기 전 내지 그 표면이 드러날 때까지만 식각 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법.The method of claim 1, wherein the etching process is performed only before the hard mask insulating layer or the spacer is exposed or until the surface thereof is exposed during the etching process. 제 1항에 있어서, 상기 절연막 패턴 상부에 갭필막 제거시 그 패턴을 보호하기 위한 다른 절연막 패턴을 추가 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법.The method of claim 1, further comprising forming another insulating film pattern on the insulating film pattern to protect the pattern when the gap fill film is removed. 반도체기판의 활성 영역 위에 형성된 반도체소자와 상부의 커패시터를 수직으로 상호 연결하기 위한 콘택 플러그를 형성함에 있어서,In forming a contact plug for vertically interconnecting a semiconductor device and an upper capacitor formed on the active region of the semiconductor substrate, 필드산화막이 형성된 반도체기판에 반도체소자 및 비트라인을 형성하고, 비트라인 측면에 스페이서를 형성하는 단계;Forming a semiconductor device and a bit line on the semiconductor substrate on which the field oxide film is formed, and forming a spacer on the side of the bit line; 상기 비트라인과 정렬되게 절연막 패턴을 형성하는 단계;Forming an insulating layer pattern to be aligned with the bit line; 상기 비트라인의 측벽 스페이서 사이에 갭필막을 형성하는 단계;Forming a gap fill layer between sidewall spacers of the bit line; 상기 절연막 패턴 측벽에 상부 스페이서를 형성하는 단계;Forming an upper spacer on sidewalls of the insulating film pattern; 상기 상부 스페이서 및 하부 스페이서를 식각 배리어로 하고 상기 갭필막을 선택적으로 제거하여 기판의 접합 부위 내지 하부 콘택 플러그를 개방하는 콘택홀을 형성하는 단계; 및Forming a contact hole for opening the junction region or the bottom contact plug of the substrate by using the upper spacer and the lower spacer as an etch barrier and selectively removing the gap fill layer; And 상기 상부 스페이서의 콘택홀까지 도전체를 매립하여 소스/드레인 접합 영역과 이후 형성될 스토리지전극을 수직으로 연결하는 상부 콘택 플러그를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 자기정렬 콘택 플러그 형성방법.Embedding a conductor up to the contact hole of the upper spacer to form an upper contact plug vertically connecting a source / drain junction region and a storage electrode to be formed later, the self-aligned contact plug of the semiconductor device. Formation method.
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