KR20010046540A - Method of forming a metal contact in a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치에서 금속 콘택 형성 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 커패시터 형성 후 주변영역의 비아를 형성함과 동시에 셀영역에 커패시터와 콘택하는 금속 콘택플러그를 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a metal contact in a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a metal contact plug contacting a capacitor in a cell region while forming vias in a peripheral region after capacitor formation.
반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라, 높은 저장 용량이 요구되어 저장 커패시터의 하부전극의 높이가 높아지고 있다. 이에 따라, 금속 콘택 형성시 층간 절연막을 식각하는 양이 많아져 금속 콘택 형성시, 보다 안정적인 금속 콘택을 형성하기 위하여 셀영역의 커패시터 위에 형성되는 금속 콘택과 주변영역의 게이트 전극 및 비트라인(bit line) 위에 형성되는 금속 콘택을 따로 형성하는 방법을 사용한다. 그러나, 공정 단순화라는 측면에서는 상기와 같은 방법으로 금속 콘택을 형성하는 것은 효율적이지 못하다.As the degree of integration of semiconductor devices increases, high storage capacities are required and the height of the lower electrode of the storage capacitor is increased. Accordingly, the amount of etching of the interlayer insulating film is increased when forming the metal contact, so that the metal contact formed on the capacitor of the cell region and the gate electrode and bit line of the peripheral region are formed to form a more stable metal contact when forming the metal contact. ) To form a metal contact to be formed separately. However, in terms of process simplification, forming the metal contact in the above manner is not efficient.
그래서, 셀영역과 주변영역에서의 금속 콘택을 동시에 형성하는 방법이 제안되고 있지만 금속 콘택을 위한 층간 절연막 식각시 상대적으로 층간 절연막의 두께가 얇은 셀영역에서는 커패시터가 빨리 노출되어 커패시터의 상부전극이 식각되는 문제가 발생된다. 이러한 문제를 보완하기 위하여 상부전극의 두께를 증가시키는 방법이 있으나 이것은 오히려 셀영역과 주변영역과의 단차를 증가시켜 금속 콘택을 위한 사진 공정에 있어서 오정렬(misalign) 문제를 일으킨다.Therefore, a method of simultaneously forming a metal contact in the cell region and a peripheral region has been proposed, but when the interlayer insulating layer is etched for the metal contact, the capacitor is quickly exposed in the cell region having a relatively thin thickness of the interlayer insulating layer, so that the upper electrode of the capacitor is etched. Problem occurs. In order to compensate for this problem, there is a method of increasing the thickness of the upper electrode, but this causes a misalignment problem in the photographing process for the metal contact by increasing the step difference between the cell region and the peripheral region.
본 발명의 목적은 주변영역의 금속 콘택을 먼저 형성 후 비아 형성시 셀 영역에 금속 콘택을 동시에 형성하는 반도체 장치에서 금속 콘택 형성 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for forming a metal contact in a semiconductor device in which a metal contact in a peripheral region is first formed and then a metal contact is simultaneously formed in a cell region during via formation.
도 1a 및 도 1c는 본 발명에 따른 금속 콘택 형성 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.1A and 1C are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming a metal contact according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
110 : 반도체 기판 112 : 소자격리막110 semiconductor substrate 112 device isolation film
114 : 게이트 전극 116 : 제 1 층간 절연막114: gate electrode 116: first interlayer insulating film
118 : 비트라인 120 : BC 콘택플러그118: bit line 120: BC contact plug
122 : 커패시터의 하부전극 124 : 커패시터의 상부전극122: lower electrode of capacitor 124: upper electrode of capacitor
126 : 제 2 층간 절연막 128 : 제 1 금속 콘택플러그126: second interlayer insulating film 128: first metal contact plug
130 : 제 1 금속배선 132 : 제 3 층간 절연막130: first metal wiring 132: third interlayer insulating film
134a : 제 2 금속 콘택플러그 134b : 비아134a: second metal contact plug 134b: via
136 : 제 2 금속배선 138 : 제 4 층간 절연막136: second metal wiring 138: fourth interlayer insulating film
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 반도체 장치에서 금속 콘택 형성 방법은 셀영역과 주변영역으로 정의된 반도체 기판 상에 제 1 층간 절연막을 증착하되, 상기 제 1 층간 절연막 내에 게이트 전극, 비트라인 및 BC 콘택플러그를 형성한다. 상기 셀영역의 상기 제 1 층간 절연막 상에 커패시터를 형성한다. 상기 기판 전면에 제 2 층간 절연막을 증착한다. 사진 공정을 통해 상기 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 주변영역에 있는 상기 비트라인, 게이트 전극과 콘택되도록 제 1 금속 콘택플러그 및 제 1 금속배선을 형성한다. 상기 기판 전면에 제 3 층간 절연막을 증착한다. 상기 제 3 층간 절연막을 식각하여 상기 셀영역의 상기 커패시터와 콘택하는 제 2 금속 콘택플러그를 형성하면서 동시에 상기 주변영역의 상기 금속배선과 콘택하는 비아를 형성한다.According to the present invention for achieving the above object, a method of forming a metal contact in a semiconductor device is to deposit a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate defined as a cell region and a peripheral region, a gate electrode, a bit in the first interlayer insulating film Lines and BC contact plugs are formed. A capacitor is formed on the first interlayer insulating film of the cell region. A second interlayer insulating film is deposited on the entire surface of the substrate. The second interlayer insulating layer is etched through a photolithography process to form a first metal contact plug and a first metal wiring to contact the bit line and the gate electrode in the peripheral region. A third interlayer insulating film is deposited on the entire surface of the substrate. The third interlayer insulating layer is etched to form a second metal contact plug in contact with the capacitor in the cell region, and a via in contact with the metal wiring in the peripheral region.
(실시예)(Example)
도 1a 내지 도 1c를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A-1C.
본 발명의 신규한 반도체 장치에서 금속 콘택 형성 방법은 주변영역에서 금속 콘택 형성 후 비아 형성시 셀영역의 커패시터에 금속 콘택을 동시에 형성한다.In the novel semiconductor device of the present invention, the metal contact forming method simultaneously forms a metal contact in the capacitor of the cell region when forming a via after forming the metal contact in the peripheral region.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치에서 금속 콘택 형성 방법을 보여주는 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method for forming a metal contact in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 셀영역(C)과 주변영역(P)으로 정의된 반도체 기판(110) 내에 소자격리막(112)이 형성되므로 활성영역과 비활성영역이 정의된다. 상기 반도체 기판(110) 상에 게이트 전극(114)이 형성된다. 상기 반도체 기판(110) 전면에 제 1 층간 절연막(116)이 증착된다. 상기 제 1 층간 절연막(116)은 APCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition) 방식에 의한 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass) 또는 USG(Undoped Silicate Glass)로 형성된다. 상기 제 1 층간 절연막(116) 내에 비트라인(118), DC(Direct Contact) 콘택플러그 및 BC(Buried Contact) 콘택플러그(120)가 형성된다. 싱기 셀영역(C)의 상기 BC 콘택플러그(120) 상에 커패시터의 하부전극(122)이 형성된다. 상기 하부전극(122) 상에 유전체막(도면에 미도시)과 커패시터의 상부전극(124)이 형성되어 커패시터가 완성된다. 상기 기판(110) 전면에 제 2 층간 절연막(126)이 증착된다. 상기 제 2 층간 절연막(126)은 APCVD 방식에 의한 BPSG로 형성된다. 상기 BPSG가 800℃ 내지 900℃ 온도 범위에서 리플로우(reflow)되어 상기 셀영역(C)과 주변영역(P)과의 단차를 줄여준다.Referring to FIG. 1A, since the device isolation layer 112 is formed in the semiconductor substrate 110 defined as the cell region C and the peripheral region P, an active region and an inactive region are defined. The gate electrode 114 is formed on the semiconductor substrate 110. A first interlayer insulating layer 116 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 110. The first interlayer insulating layer 116 is formed of boron phosphorus silicate glass (BPSG) or undoped silicate glass (USG) by an Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition (APCVD) method. A bit line 118, a direct contact (DC) contact plug, and a buried contact (BC) contact plug 120 are formed in the first interlayer insulating layer 116. The lower electrode 122 of the capacitor is formed on the BC contact plug 120 of the thinner cell region C. A dielectric film (not shown) and an upper electrode 124 of the capacitor are formed on the lower electrode 122 to complete the capacitor. A second interlayer insulating layer 126 is deposited on the entire surface of the substrate 110. The second interlayer insulating layer 126 is formed of BPSG by APCVD. The BPSG is reflowed in a temperature range of 800 ° C. to 900 ° C. to reduce the step difference between the cell region C and the peripheral region P. FIG.
도 1b를 참조하면, 사진 공정을 통해 상기 주변영역(P)의 게이트 전극(114), 비트라인(118) 및 활성영역이 노출될 때까지 상기 제 2 및 제 1 층간 절연막(126, 116)이 식각되어 금속 콘택홀(contact hole)이 형성된다. 상기 금속 콘택홀 내벽이 배리어 금속막(barrier metal layer)으로 증착되고 텅스텐(W; tungsten), 텅스텐 실리사이드(silicide)와 같은 금속으로 채워지므로 제 1 금속 콘택플러그(128)가 형성된다. 상기 제 1 금속 콘택플러그(128) 상에 제 1 금속 배선(130)이 형성된다. 상기 기판(110) 전면에 제 3 층간 절연막(132)이 증착된다.Referring to FIG. 1B, the second and first interlayer insulating layers 126 and 116 are formed until the gate electrode 114, the bit line 118 and the active region of the peripheral region P are exposed through a photolithography process. It is etched to form a metal contact hole. Since the inner wall of the metal contact hole is deposited as a barrier metal layer and filled with a metal such as tungsten (W) and tungsten silicide, a first metal contact plug 128 is formed. The first metal wire 130 is formed on the first metal contact plug 128. A third interlayer insulating layer 132 is deposited on the entire surface of the substrate 110.
도 1c를 참조하면, 사진 공정을 통해 상기 셀영역(C)의 상기 커패시터의 상부전극(124)과 상기 주변영역(C)의 상기 제 1 금속 배선(130)이 노출될 때까지 상기 제 3 층간 절연막(132)이 식각되어 상기 셀영역(C)에 금속콘택홀과 상기 주변영역(P)에 비아홀(via hole)이 동시에 형성된다. 이와 같이 함으로써, 상기 셀영역(C)과 상기 주변영역(P)에서의 층간 절연막 식각량이 비슷하여 상기 커패시터 상부전극(124)의 손상이 줄어든다.Referring to FIG. 1C, the third interlayer is exposed until the upper electrode 124 of the capacitor of the cell region C and the first metal wiring 130 of the peripheral region C are exposed through a photographic process. The insulating layer 132 is etched to simultaneously form a metal contact hole in the cell region C and a via hole in the peripheral region P. In this manner, the amount of the interlayer insulating film etched in the cell region C and the peripheral region P is similar, so that the damage of the capacitor upper electrode 124 is reduced.
종래에는 상기 셀영역(C)의 금속 콘택홀이 셀영역(C)의 가장자리 경사면에 형성되어 그 깊이가 상기 주변영역(P)의 비아홀(via hole)보다 깊어질 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 도 1c에 보는 바와 같이 상기 금속 콘택홀이 상기 커패시터의 상부전극(124) 상부에 형성되므로 콘택 깊이를 줄여 금속 콘택에 금속이 안정적으로 채워지게 할 수 있다. 상기 금속콘택홀과 비아홀 내벽이 배리어 금속막으로 증착되고 텅스텐, 텅스텐 실리사이드와 같은 금속으로 채워지므로 상기 셀영역(C)에 제 2 금속 콘택플러그(134a)가, 상기 주변영역(P)에 비아(134b)가 동시에 형성된다. 상기 셀영역(C)의 상기 제 2 금속 콘택플러그(134a)와 상기 주변영역(P)의 비아(134b) 상에 제 2 금속 배선(136)이 형성된다. 상기 기판(110) 전면에 제 4 층간 절연막(138)이 증착된다.In the related art, the metal contact hole of the cell region C may be formed in the edge inclined surface of the cell region C, and the depth thereof may be deeper than the via hole of the peripheral region P. FIG. However, in the present invention, as shown in FIG. 1C, since the metal contact hole is formed on the upper electrode 124 of the capacitor, the contact depth may be reduced to stably fill the metal contact. Since the metal contact hole and the inner wall of the via hole are deposited with a barrier metal film and filled with a metal such as tungsten or tungsten silicide, a second metal contact plug 134a is formed in the cell region C, and a via is formed in the peripheral region P. 134b) is formed at the same time. A second metal wire 136 is formed on the second metal contact plug 134a of the cell region C and the via 134b of the peripheral region P. A fourth interlayer insulating layer 138 is deposited on the entire surface of the substrate 110.
본 발명은 주변영역의 비아 형성시 셀영역의 커패시터 위에 금속 콘택을 동시에 형성하므로써 공정 단순화를 이룰 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of simplifying the process by simultaneously forming a metal contact on the capacitor of the cell region when forming the via of the peripheral region.
그리고, 본 발명은 셀영역의 금속 콘택을 셀영역의 가장자리보다 안쪽에 형성하므로 금속막 증착을 용이하게 하는 효과가 있다.In addition, since the metal contact of the cell region is formed inside the edge of the cell region, the present invention has an effect of facilitating metal film deposition.
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KR1019990050337A KR20010046540A (en) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Method of forming a metal contact in a semiconductor device |
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1999
- 1999-11-12 KR KR1019990050337A patent/KR20010046540A/en not_active Application Discontinuation
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