KR20010087491A - Method of fabricating semiconductor device using SOG film - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a semiconductor device is to conveniently performing a gap-fill process on a fine pattern and to suppress generation of a crack, thereby improving reliability of the device. CONSTITUTION: A plurality of conductive layer pattern(14) are formed on a lower layer(12) with a constant space therebetween. The first oxide(16) and an SOG(spin-on glass) layer(18) are formed on the resultant structure in this order, followed by curing them at 500 to 700 deg.C. The second oxide(20) is then formed on the SOG layer. A portion of an interlayer dielectric composed of the first oxide, the SOG layer and the second oxide is etched off to form a contact hole exposing the lower layer between the conductive layer patterns. An annealing process is performed on the resultant structure at 300 to 550 deg.C to remove an out-gassing source. Thereafter, the second conductive layer(24) covering the contact hole is formed on the entire surface.

Description

에스오지(SOG)막을 이용한 반도체소자의 제조방법{Method of fabricating semiconductor device using SOG film}Method of fabricating semiconductor device using SOH film {Method of fabricating semiconductor device using SOG film}

본 발명은 에스오지(Spin-On Glass;SOG)막을 이용한 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 층간절연막으로서 에스오지막을 사용하는 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a spin-on glass (SOG) film, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device using an esot film as an interlayer insulating film.

반도체 집적회로에 있어서 반도체소자가 고집적화될수록 패턴의 크기는 점차 미세화된다. 따라서, 이러한 미세한 패턴을 형성하기 위한 리소그라피공정이 점점 어려워지고 있으며, 미세한 패턴 사이의 공간을 매립하는 갭필(gap-fill)공정도 고난도의 기술을 요하게 된다. 특히, 리소그라피공정은 하부막의 평탄도나 균일도에 크게 영향을 받기 때문에 반도체소자의 제조공정에서 평탄화 문제는 후속되는 리소그라피공정의 안정화에 중요한 요소로 대두되어 왔다.As semiconductor devices become more integrated in semiconductor integrated circuits, the size of the pattern becomes smaller. Therefore, the lithography process for forming such a fine pattern is becoming more and more difficult, and the gap-fill process of filling the space between the fine patterns also requires a very difficult technique. In particular, since the lithography process is greatly influenced by the flatness and uniformity of the lower layer, the planarization problem in the semiconductor device manufacturing process has emerged as an important factor for stabilization of the subsequent lithography process.

반도체소자의 제조과정에서 특정의 하지층상에 형성된 미세한 도전성 패턴 사이를 절연성의 평탄화물질로 매립하여 평탄화시키는 종래의 일반적인 기술은 미세한 패턴이 형성된 기판의 전면에 화학적 기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)법이나 물리적 기상증착(Physical Vapor Deposition;PVD)법에 의해 평탄화 절연막을 형성한 후 식각공정, 예를 들어 화학적 물리적 폴리싱(CMP)공정을 수행하여기판의 표면을 평탄화시켰다.In the fabrication process of a semiconductor device, a conventional general technique for filling and planarizing an insulating planarization material between fine conductive patterns formed on a specific underlayer is performed by chemical vapor deposition (CVD) on the entire surface of a substrate having a fine pattern formed thereon. After the planarization insulating film was formed by physical vapor deposition (PVD), an etching process such as chemical physical polishing (CMP) was performed to planarize the surface of the substrate.

그러나, 고집적화가 진행될수록 패턴을 이루는 라인 및 스페이스의 크기가 감소하면서 종래의 CVD법 또는 PVD법에 의한 갭필공정은 점점 그 한계를 드러내고 있으며, 특히 0.2㎛ 이하의 디자인룰의 적용을 받는 초고집적 반도체소자의 경우더욱더 한계에 다다르고 있어서 새로운 갭필 기술이 요구되어지고 있다.However, as the integration increases, the size of the lines and spaces forming the pattern decreases, and the gap fill process by the conventional CVD method or the PVD method is gradually showing its limitations. In particular, an ultra-high density semiconductor which is subject to a design rule of 0.2 µm or less. For devices, the limits are approaching and new gap fill technologies are required.

본 발명의 목적은 미세 패턴의 갭필공정을 원할히 수행할 수 있는 에스오지막을 이용한 반도체소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using an SOH film that can perform a gap fill process of a fine pattern smoothly.

본 발명의 다른 목적은 미세 패턴의 갭필공정을 원활히 수행하면서도 크랙의 발생을 억제하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can improve the reliability by suppressing the occurrence of cracks while performing the gap fill process of the fine pattern smoothly.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자의 제조과정을 나타내는 공정단면도들이다.1 to 5 are process cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 반도체소자를 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device manufactured in accordance with another embodiment of the present invention.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

10, 30 ; 반도체기판 12 ; 하지층10, 30; Semiconductor substrate 12; Base layer

14 ; 제1 도전층 16, 46 ; 제1 산화막14; First conductive layers 16 and 46; First oxide film

18, 48 ; 에스오지막 20, 50 ; 제2 산화막18, 48; Ezekiel 20, 50; Second oxide film

22 ; 콘택홀 24 ; 제2 도전층22; Contact hole 24; Second conductive layer

31 ; 불순물영역 32 ; 소자분리영역31; Impurity region 32; Device isolation area

34 ; 게이트절연막 36 ; 게이트전극34; Gate insulating film 36; Gate electrode

38 ; 절연막 40 ; 스페이서38; Insulating film 40; Spacer

42 ; 패드층 43 ; 층간절연막42; Pad layer 43; Interlayer insulation film

44 ; 비트라인 54 ; 스토리지전극44; Bitline 54; Storage electrode

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법은, 하지층상에 일정 간격으로 배치된 복수개의 제1 도전층 패턴을 형성하는 단계, 상기 결과물의 전면에 적어도 500℃ 이상의 온도에서 큐어링공정이 수반되는 에스오지(Spin-On Glass;SOG)막을 포함한 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층의 일부를 식각하여 상기 제1 도전층 패턴간의 사이에 상기 하지층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 상기 결과물에 대하여 소정의 진공조건 하에서 열처리하여 디개싱(degassing)을 수행하는 단계 및 상기 콘택홀을 매립하는 제2 도전층을 형성하는 단계를 구비하여 이루어진다.In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention for achieving the object of the present invention, the step of forming a plurality of first conductive layer patterns arranged at regular intervals on the base layer, the temperature of at least 500 ℃ or more on the front surface of the resultant Forming an insulating layer including a spin-on glass (SOG) film accompanied by a curing process, and etching a portion of the insulating layer to expose the underlying layer between the first conductive layer patterns. Forming a hole, performing heat treatment on the resultant under a vacuum condition, degassing, and forming a second conductive layer filling the contact hole.

상기 에스오지(SOG)막을 포함한 절연층은, 에스오지막과 하지층간, 또는 에스오지막과 후속되는 리소그라피공정에 사용되는 레지스트간의 접착성등을 고려하여 CVD방식에 의해 형성된 산화막상에 에스오지막을 형성하거나, 복수개의 도전층 패턴이 형성된 결과물상에 에스오지막을 형성시킨 후 산화막등의 절연막을 형성하거나, 산화막/에스오지막/산화막으로 이루어진 샌드위치구조로 형성할 수 있다.The insulating layer including the SOG film may be formed on the oxide film formed by the CVD method in consideration of the adhesion between the SG film and the underlying layer or between the SG film and the resist used in the subsequent lithography process. After forming the SOH film on the resultant material on which the plurality of conductive layer patterns are formed, an insulating film such as an oxide film or the like may be formed, or may be formed in a sandwich structure composed of an oxide film / Esuji film / oxide film.

한편, 상기 디개싱 공정을 수행하기 전에 상기 콘택홀이 형성된 결과물에 대하여 암모니아 플라즈마 처리를 수행하여 노출된 막질을 견고히 하여 아웃개싱 (Out-gassing)을 방지하고 콘택저항을 향상시킬 수도 있다.Meanwhile, before performing the degassing process, the ammonia plasma treatment may be performed on the resultant in which the contact hole is formed to harden the exposed film to prevent out-gassing and to improve the contact resistance.

본 발명에 따르면, 평탄화 능력이 뛰어난 에스오지막을 갭필공정의 주력 물질로 사용하며, 동시에 에스오지막의 아웃개싱에 따른 문제점을 해결하기 위해 에스오지막이 형성된 초기에 적어도 500℃ 이상의 온도에서 충분한 큐어링공정을 수행하고, 미세 패턴 사이에 콘택홀을 형성 후 암모니아 플라즈마 처리공정 및 디개싱공정등을 수행함으로써 콘택저항을 낮추어 신뢰성 및 소자의 전기적 특성이 향상된 반도체소자를 구현할 수 있다.According to the present invention, an Suji film having excellent planarization capability is used as a main material of the gap fill process, and at the same time, a sufficient curing process at a temperature of at least 500 ° C. or more at the initial stage of the formation of the Suji Film to solve the problems caused by outgassing of the Suji Film. The contact resistance is reduced by performing ammonia plasma treatment process and degassing process after forming contact holes between the fine patterns, thereby realizing a semiconductor device having improved reliability and electrical characteristics of the device.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자의 제조과정을 나타내는 공정단면도들로서, 본 발명의 원리가 구체적으로 적용되는 미세 패턴의 갭필공정과 미세 패턴의 스페이스에 콘택구조를 형성하는 공정에 대하여 집중적으로 도시한 것이다.1 to 5 are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, in which a contact pattern is formed in a gap fill process of a fine pattern and a space of a fine pattern to which the principles of the present invention are specifically applied. The process is shown intensively.

도 1을 참조하면, 반도체기판(10)상에 하지층(12)으로서 층간절연막이 형성되어 있고, 하지층(12)상에 제1 도전층(14)이 일정한 스페이스를 유지한 채 형성되어 있다. 상기 하지층(12)은 산화막 또는 질화막등의 단일막이나 이들의 복합막으로 이루어질 수 있으며, 또한 상기 하지층(12)내에는 다양한 형태의 도전성 또는 절연성 패턴이, 예를 들어 게이트전극 구조가 형성될 수 있으나, 상세한 도시와 설명은 생략한다. 한편, 상기와 같은 제1 도전층(14)은 층간절연막으로서의 하지층(12)의 개입없이 반도체기판(10)상에 직접 형성되는 게이트전극이 될 수도 있다. 이런 경우 제1 도전층 하부의 하지층은 반도체기판이라고 규정할 수도 있다.Referring to FIG. 1, an interlayer insulating film is formed as a base layer 12 on a semiconductor substrate 10, and a first conductive layer 14 is formed on a base layer 12 while maintaining a constant space. . The base layer 12 may be formed of a single layer such as an oxide film or a nitride film or a composite film thereof, and various types of conductive or insulating patterns may be formed in the base layer 12, for example, a gate electrode structure is formed. Although detailed illustration and description are omitted. On the other hand, the first conductive layer 14 as described above may be a gate electrode formed directly on the semiconductor substrate 10 without the intervention of the base layer 12 as an interlayer insulating film. In this case, the underlying layer below the first conductive layer may be defined as a semiconductor substrate.

상기 제1 도전층(14)은 하지층(12)상에 불순물이 도핑된 폴리실리콘, 텅스텐, 텅스텐실리사이드등의 도전물질을 형성한 후 통상의 포토리소그라피공정을 수행하여 형성한다. 제1 도전층(14)간의 스페이스는 반도체소자의 고집적화에 따라 더욱 감소되며, 예를 들어 0.2㎛ 이하가 될 수도 있으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.The first conductive layer 14 is formed by forming a conductive material such as polysilicon, tungsten, or tungsten silicide doped with impurities on the base layer 12 and then performing a conventional photolithography process. The space between the first conductive layers 14 is further reduced according to the high integration of the semiconductor device, and may be, for example, 0.2 μm or less, but the present invention is not limited thereto.

도 2를 참조하면, 미세 패턴 형태의 제1 도전층(14)이 형성된 결과물의 전면에 제1 산화막(16) 및 에스오지막(18)이 차례로 형성되어 있다. 상기 제1 산화막(16)은 스텝커버리지 특성이 우수한 CVD방식에 의해 상기 미세 패턴 형태의 제1 도전층(14) 사이에 브릿지등에 의한 보이드가 형성되지 않도록 얇게 형성한다. 이어서, 상기 제1 산화막(16)상에 HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)나 HSSQ등과 같은 무기 에스오지(SOG)막(18)을 형성한다.Referring to FIG. 2, the first oxide layer 16 and the SOH layer 18 are sequentially formed on the entire surface of the resultant in which the first conductive layer 14 having the fine pattern shape is formed. The first oxide layer 16 is formed thin so that voids by a bridge or the like are not formed between the first conductive layers 14 having a fine pattern form by a CVD method having excellent step coverage characteristics. Subsequently, an inorganic SOG film 18 such as HSQ (Hydrogen Silsesquioxane) or HSSQ is formed on the first oxide film 16.

에스오지막(18)은 보이드의 형성없이 좁은 스페이스를 CVD 방식의 층간절연막보다도 원할하게 매립할 수 있는 평탄화 성질이 뛰어난 물질로서, 우수한 스텝커버리지 특성, 공정의 단순성, 낮은 결함 밀도, 상대적으로 낮은 원가 및 위해가스의 불사용등의 장점이 있다. 에스오지막(18)은 알콜계 용제와 혼합된 실록산(Siloxane)형과 실리케이트(Silicate)형이 있으며, 스피너의 분산노즐을 통하여 액상으로 피작업물상에 공급된 에스오지물질은 후속되는 큐어링공정에 의해용제와 수분이 증발하여 실리콘산화막과 유사한 절연물질로 된다. 본 실시예의 큐어링공정은 진공하에서 500 내지 700℃의 온도하에서 일정 시간 수행하거나, 산소 또는 질소 분위기의 동일온도하에서 수행한다. 상기와 같이 500℃ 이상의 고온에서 큐어링공정을 수행하는 것은 에스오지막내에 함유되어 있는 용제나 수분과 같은 아웃개싱 소오스를 에스오지막 형성 후 초기에 충분히 제거하기 위한 것이다. 이는 에스오지막에 함유된 용제나 수분등이 충분히 제거되지 않는 상태에서 후속되는 열처리 공정등에 의해 이들 성분이 아웃개싱되어 물질의 수축과 더불어 막질내에 스트레스를 유발하여 크랙의 발생원인이 되기 때문이다. 한편, 이러한 고온의 큐어링공정은 반도체소자의 제조과정에서 후속되는 500℃ 이상의 열처리공정에 대하여 에스오지막이 충분히 견고하게 유지될 수 있도록 하기 위함이다.The SOH film 18 is a material having a flattening property capable of filling a narrow space more smoothly than a CVD interlayer insulating film without forming voids, and has excellent step coverage characteristics, simplicity of process, low defect density, relatively low cost, and There are advantages such as no use of harmful gas. The sedge film 18 has a siloxane type and a silicate type mixed with an alcoholic solvent, and the sedge material supplied to the workpiece in the liquid phase through the dispersion nozzle of the spinner is subjected to a subsequent curing process. As a result, the solvent and the water evaporate to form an insulating material similar to the silicon oxide film. Curing process of the present embodiment is carried out at a temperature of 500 to 700 ℃ under vacuum, or at the same temperature of oxygen or nitrogen atmosphere. As described above, the curing process is performed at a high temperature of 500 ° C. or higher to sufficiently remove outgassing sources such as solvents and water contained in the SOH membrane in the initial stage after formation of the SOH membrane. This is because these components are outgassed by a subsequent heat treatment process in a state in which the solvent or moisture contained in the SOH membrane is not sufficiently removed, causing stresses in the membrane quality as well as shrinkage of the material, causing cracks. On the other hand, such a high temperature curing process is to ensure that the SOH film is sufficiently firm for the heat treatment process of 500 ℃ or more subsequent in the manufacturing process of the semiconductor device.

도 2에서 도시된 바와 같이, 에스오지막(18)은 액상으로 공급되어지기 때문에 제1 도전층(14) 사이의 스페이스의 갭필이 충분히 이루어짐을 알 수 있으며, 나아가 에스오지막의 평탄성이 매우 우수하기 때문에 후속하여 화학적 물리적 폴리싱(CMP)등과 같은 평탄화공정이 추가되지 않아도 된다는 장점이 있다. 본 실시예에서는 에스오지막(18)을 형성한 후 전면 에치백공정을 수행하고 있지 않지만, 제1 도전층(14)상에 형성되는 전체 층간절연막의 두께를 고려하여 상기 에스오지막을 형성한 후 상기 제1 도전층(14)상의 제1 산화막(16)의 표면이 노출되도록 전면 에치백공정을 수행하여 층간절연막의 두께를 제어할 수도 있다.As shown in FIG. 2, it can be seen that the gap fill 18 of the space between the first conductive layers 14 is sufficiently formed because the SOH film 18 is supplied in the liquid phase, and further, the flatness of the SOH film is very excellent. Subsequently, there is an advantage that a planarization process such as chemical physical polishing (CMP) does not need to be added. In this embodiment, although the entire etch back process is not performed after the formation of the SOH film 18, the SOH film is formed after considering the thickness of the entire interlayer insulating film formed on the first conductive layer 14. The thickness of the interlayer insulating film may be controlled by performing a front etch back process so that the surface of the first oxide film 16 on the first conductive layer 14 is exposed.

도 3을 참조하면, 상기 에스오지막(18)상에 절연막으로서 제2 산화막(20)을 더 형성한다. 에스오지막(18)을 미세 패턴을 매립하면서 도전층간의 절연을 목적으로하는 층간절연막으로 사용하는 경우, 에스오지막을 단독으로 사용하거나, 도전층 패턴상에 CVD 산화막을 형성한 후 그 위에 에스오지을 형성하거나, 에스오지막을 형성한 후 그 위에 CVD 산화막을 형성하여 사용할 수 있으며, 용제나 수분의 증발에 따른 크랙의 발생가능성이나 에스오지막과 금속막 또는 에스오지막과 레지스트막간의 점착성등을 고려하여, 본 실시예에서 처럼 제1 산화막(16)/에스오지막(18)/제2 산화막(20)으로 이루어진 샌드위치 구조로 형성할 수 있다. 상기 제2 산화막(20)으로서는 예를 들어, 실리콘옥사이드(SiO2) 또는 실리콘옥사이드플로라이드(SiOF) 등이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 3, a second oxide film 20 is further formed on the SOH film 18 as an insulating film. In the case of using the SOH film 18 as an interlayer insulating film for the purpose of insulation between the conductive layers while filling the fine pattern, the SOH film is used alone, or after forming the CVD oxide film on the conductive layer pattern, the SOH film is formed thereon. Alternatively, a CVD oxide film may be formed on the SG film after forming the SG film, and in consideration of the possibility of cracking due to evaporation of a solvent or moisture, or the adhesion between the SG film and the metal film, or the SG film and the resist film, As in the embodiment, it may be formed in a sandwich structure consisting of the first oxide film 16, the esoteric film 18, and the second oxide film 20. As the second oxide film 20, for example, silicon oxide (SiO 2 ) or silicon oxide fluoride (SiOF) may be used.

도 4를 참조하면, 상기 제1 산화막(16), 에스오지막(18) 및 제2 산화막(20)으로 이루어진 층간절연막이 형성된 결과물에 대하여 제1 도전층(14)의 사이의 스페이스에 콘택홀(22)을 형성한다. 즉, 제2 산화막(20)이 형성된 기판의 전면에 콘택홀을 한정하는 포토레지스트 패턴(도시안됨)을 형성한 뒤 식각공정을 수행하여 상기 제2 산화막(20), 에스오지막(18) 및 제1 산화막(16)을 차례로 식각하여 제거한다. 각 식각대상막에 따라 적절한 식각조건을 선택하여 수행하며, 상기 제1 도전층(14)의 하부에 존재하는 하지층(12)의 표면이 노출될 때까지 수행한다. 상기 콘택홀(22)은 상세하게 도시하지 않았지만, 하지층(12)내에 함유되어 있는 도전층과 연결되는 위치에 형성된다. 한편, 상기 콘택홀(22)은 하지층(12)을 관통하여 상기 반도체기판(10)의 불순물영역(도시안됨)의 표면에 직접 연결될 수도 있다.Referring to FIG. 4, a contact hole may be formed in a space between the first conductive layer 14 with respect to a product in which an interlayer insulating film including the first oxide film 16, the SOH film 18, and the second oxide film 20 is formed. 22). That is, after forming a photoresist pattern (not shown) defining a contact hole on the entire surface of the substrate on which the second oxide film 20 is formed, the etching process is performed to form the second oxide film 20, the Suji film 18, and the first oxide film. 1 The oxide film 16 is sequentially removed by etching. An appropriate etching condition is selected according to each etching target layer, and the process is performed until the surface of the underlying layer 12 existing under the first conductive layer 14 is exposed. Although not shown in detail, the contact hole 22 is formed at a position connected to the conductive layer contained in the base layer 12. The contact hole 22 may be directly connected to the surface of the impurity region (not shown) of the semiconductor substrate 10 through the base layer 12.

이어서, 콘택홀(22)이 형성된 기판에 대하여 300 내지 550℃의 온도조건,1.0 X 10-10Torr의 압력조건하에서 60 내지 180초간 디개싱(degassing) 공정을 실시한다. 이러한 디개싱공정은 콘택홀(22)의 내측벽, 특히 에스오지막(18)으로부터의 아웃개싱(out-gassing) 소오스를 제거하여 안정된 콘택을 형성하며, 콘택저항 특성을 향상시키게 된다. 상기 디개싱공정의 온도조건 및 시간조건은 콘택홀(22)내에 노출되는 막질의 종류에 따라 적절히 선택하여 수행한다.Subsequently, a degassing process is performed on the substrate on which the contact hole 22 is formed for 60 to 180 seconds under a temperature condition of 300 to 550 ° C. and a pressure condition of 1.0 × 10 −10 Torr. This degassing process removes the outgassing source from the inner wall of the contact hole 22, in particular, the SOH film 18, to form a stable contact and to improve the contact resistance characteristics. Temperature and time conditions of the degassing process are appropriately selected according to the type of film to be exposed in the contact hole 22.

한편, 콘택홀(22)을 형성한 후 상기 디개싱공정을 수행하기 전에, 콘택저항 특성을 향상시키기 위하여 상기 결과물의 전면에 대하여 암모니아(NH3) 플라즈마 처리를 수행할 수도 있다. 이러한 암모니아 플라즈마 처리공정은 콘택홀에 의해 노출되는 각 막질을 보다 견고하게 하는 기능도 수행한다.Meanwhile, after forming the contact hole 22 and before performing the degassing process, an ammonia (NH 3 ) plasma treatment may be performed on the entire surface of the resultant to improve contact resistance characteristics. The ammonia plasma treatment process also serves to strengthen each film quality exposed by the contact hole.

도 5를 참조하면, 콘택홀(22)이 형성된 기판에 대하여 디개싱공정을 수행한 후, 인-시튜(in-situ)로 제2 도전층(24)을 콘택홀(22)이 매립되도록 전면에 형성한다. 이때 제2 도전층(24)은 불순물이 도핑된 폴리실리콘, 알루미늄 또는 텅스텐 등의 도전물질로 형성하며, 화학적 기상증착법이나 물리적 증착방법등에 의해 형성한다.Referring to FIG. 5, after the degassing process is performed on the substrate on which the contact hole 22 is formed, the front surface of the second conductive layer 24 is filled in-situ so that the contact hole 22 is filled. To form. In this case, the second conductive layer 24 is formed of a conductive material such as polysilicon, aluminum, or tungsten doped with impurities, and is formed by chemical vapor deposition or physical vapor deposition.

이상의 실시예에 의해 형성된 반도체소자의 경우, 미세 패턴간의 스페이스에 평탄성 및 작업성이 우수한 에스오지막을 사용하여 갭필공정을 수행함으로써 평탄화된 층간절연막을 용이하게 형성될 수 있으며, 에스오지막으로부터 발생되는 아웃개싱을 제거하기 위해 에스오지막의 형성 후 초기에 큐어링공정을 적어도 500℃ 이상의 고온에서 충분한 시간을 갖고 수행하며, 콘택홀 형성후에도 콘택홀의 측벽상에 노출된 에스오지막으로부터의 아웃개싱을 제거하기 위해 암모니아 플라즈마 처리 및 디개싱공정을 추가적으로 수행하여 크랙발생이 억제되고 동시에 콘택저항 특성도 향상된다.In the case of the semiconductor device formed by the above embodiment, a planarized interlayer insulating film can be easily formed by performing a gap fill process using an SOH film having excellent flatness and workability in the space between the fine patterns, and outs generated from the SOH film. Curing process is performed initially at a high temperature of at least 500 ° C. or more after the formation of the Suji film to remove the gassing, and to remove the outgassing from the exposed Suji film on the sidewall of the contact hole even after the formation of the contact hole. By additionally performing an ammonia plasma treatment and degassing process, cracking is suppressed and contact resistance characteristics are also improved.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 반도체소자를 나타내는 단면도로서, 반도체 기억소자인 디램(DRAM)에서 비트라인 사이를 매립하고, 이들 사이에 스토리지전극이 형성된 구조를 나타낸다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device manufactured in accordance with another embodiment of the present invention, and illustrates a structure in which a bit line is embedded in a DRAM, which is a semiconductor memory device, and a storage electrode is formed therebetween.

도 6을 참조하면, 반도체기판(30)의 표면상에 활성영역간을 분리해주는 소자분리영역인 필드산화막(32)을 형성하며, 기판의 전면에 게이트절연막, 게이트전극물질 및 캡핑절연막을 차례로 형성시킨 후 통상의 사진식각공정에 의해 형성된 게이트절연막(32), 게이트전극(34) 및 절연막(38)으로 이루어진 게이트구조를 형성한다. 상기 게이트구조를 이온주입마스크로 하여 반도체기판(30)의 표면에 소오스 또는 드레인의 불순물영역(31)을 형성시키며, 기판 전면에 절연막, 예를 들어 산화막을 두껍게 형성한 후 전면 에치백을 실시하여 게이트구조의 측벽에 스페이서(40)를 형성한다.Referring to FIG. 6, a field oxide film 32 is formed on the surface of a semiconductor substrate 30 to form an isolation region for separating active regions, and a gate insulating film, a gate electrode material, and a capping insulating film are sequentially formed on the front surface of the substrate. Thereafter, a gate structure including a gate insulating film 32, a gate electrode 34, and an insulating film 38 formed by a conventional photolithography process is formed. An impurity region 31 of a source or a drain is formed on the surface of the semiconductor substrate 30 using the gate structure as an ion implantation mask. An insulating film, for example, an oxide film is formed on the entire surface of the substrate, and then the entire surface is etched back. The spacer 40 is formed on the sidewall of the gate structure.

이어서, 기판의 전면에 층간절연막(도시안됨)을 형성시킨 후, 반도체기판 (30)의 특정 불순물영역(31)을 노출시키는 콘택홀을 형성한 후 콘택홀을 매립하면서 기판의 전면에 폴리실리콘 등의 도전층을 형성시킨 후 전면 식각공정을 수행하여 패드층(42)을 형성시킨다.Subsequently, an interlayer insulating film (not shown) is formed on the entire surface of the substrate, and then a contact hole for exposing the specific impurity region 31 of the semiconductor substrate 30 is formed. After the conductive layer is formed, the entire surface etching process is performed to form the pad layer 42.

이어서, 기판 전면에 층간절연막(43)을 형성시킨 후, 상기 패드층(42)의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성한 후, 전면에 비트라인용 도전층을 증착하고 패터닝하여 비트라인(44)을 형성시킨다.Subsequently, after the interlayer insulating layer 43 is formed on the entire surface of the substrate, a contact hole for exposing a part of the pad layer 42 is formed, and then a bit line conductive layer is deposited and patterned on the entire surface of the bit line 44. To form.

이후, 전술한 도 1 내지 도 5에서 설명한 방법과 같이, 비트라인(44)이 형성된 기판의 전면에 CVD 방법에 의한 제1 산화막(46)을 소정 두께 형성시킨다. 이어서, 에스오지막(48)을 상기 비트라인(44) 사이의 스페이스가 충분히 매립될 정도로 두껍게 형성하고, 500 내지 700℃의 온도범위 내에서 충분히 큐어링공정을 수행한다. 이어서, 충분히 평탄화된 에스오지막(48)상에 CVD 방법에 의해 제2 산화막(50)을 소정 두께 만큼 형성시킨 후, 상기 비트라인(44) 사이를 통과하며, 상기 패드층(42)의 표면이 노출되도록 콘택홀을 형성한다.Thereafter, as in the method described with reference to FIGS. 1 to 5, the first oxide film 46 by the CVD method is formed on the entire surface of the substrate on which the bit lines 44 are formed. Subsequently, the SOH film 48 is formed so thick that the space between the bit lines 44 is sufficiently filled, and the curing process is sufficiently performed within a temperature range of 500 to 700 ° C. Subsequently, after forming the second oxide film 50 by a CVD method on the sufficiently flattened Suji film 48 by a predetermined thickness, it passes between the bit lines 44, and the surface of the pad layer 42 A contact hole is formed to be exposed.

콘택홀이 형성된 전면에 제2 도전층물질을 형성시킨 후, 패터닝하여 스토리지전극(54)을 형성한다. 상기 스토리지전극의 표면에 유전체막을 형성시킨 후 상부전극물질을 형성하여 반도체 커패시터를 형성하게 된다.The second conductive layer material is formed on the entire surface where the contact hole is formed, and then patterned to form the storage electrode 54. After forming a dielectric film on the surface of the storage electrode, an upper electrode material is formed to form a semiconductor capacitor.

본 실시예에 있어서도, 스토리지전극을 위한 콘택홀이 형성된 후, 콘택저항 특성을 향상시키기 위해 암모니아 플라즈마 처리를 추가로 수행할 수 있으며, 콘택홀의 측벽에 노출된 에스오지막으로부터의 아웃개싱을 제거하기 위한 디개싱공정을 수행한다.Also in this embodiment, after the contact hole for the storage electrode is formed, an ammonia plasma treatment may be additionally performed to improve the contact resistance characteristics, and to remove the outgassing from the SOH film exposed on the sidewall of the contact hole. Perform degassing process.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 에스오지막에 의해 갭필이 이루어지는 제1 도전층 패턴의 하지층은 다양한 형태의 구조가 있을 수 있으며, 또한 제1 도전층 패턴 간의 스페이스에 형성되는 콘택홀 및 콘택홀 내에 매립되는 제2 도전층 이후의 구조도 다양하게 예상할 수 있음은 물론이며, 본 실시예들에서 사용되는 막질의 종류 및 치수등에 대하여도 다양하게 선택하여 적용할 수 있다. 나아가 에스오지막에 대한 큐어링공정, 암모니아 플라즈마 처리공정 및 디개싱공정의 공정조건들도 막질의 특성에 따라 다양하게 선택하여 수행할 수 있음은 물론이다.In the above, a preferred embodiment of the present invention has been described in detail, but the underlying layer of the first conductive layer pattern in which the gap fill is formed by the SOH film may have various structures, and is formed in a space between the first conductive layer patterns. The structure of the contact hole and the structure after the second conductive layer embedded in the contact hole may be variously expected, and various kinds and sizes of the film quality used in the present embodiments may be selected and applied. . Furthermore, the process conditions of the curing process, the ammonia plasma treatment process and the degassing process for the SOH film can also be performed in various ways depending on the characteristics of the film quality.

본 발명에 의하면, 미세 패턴 사이에 매립성 및 평탄화 능력이 뛰어난 에스오지막을 사용하여 갭필공정을 수행하고, 동시에 에스오지막의 아웃개싱에 따른 문제점을 에스오지막 형성 직후 초기에 충분한 큐어링공정을 수행하여 제거하며, 플라즈마 처리공정 및 디개싱공정등을 추가로 수행하여 제거함으로써 크랙 및 결함이 감소되어 신뢰성이 향상된 반도체소자를 구현할 수 있게 되었다.According to the present invention, a gap fill process is performed using an Suji film having excellent embedding and planarization capability between fine patterns, and at the same time, a sufficient curing process is performed at the initial stage immediately after the formation of the Suji film to solve the problems caused by the outgassing of the Suji film. In addition, by removing and further performing a plasma treatment process and a degassing process, cracks and defects can be reduced, thereby realizing a semiconductor device having improved reliability.

Claims (3)

하지층상에 일정 간격으로 배치된 복수개의 제1 도전층 패턴을 형성하는 단계;Forming a plurality of first conductive layer patterns disposed on the underlying layer at regular intervals; 상기 결과물의 전면에 적어도 500 ℃ 이상의 온도에서 큐어링공정이 수반되는 에스오지(Spin-On Glass;SOG)막을 포함한 절연층을 형성하는 단계;Forming an insulating layer including a spin-on glass (SOG) film accompanied by a curing process at a temperature of at least 500 ° C. on the front of the resultant; 상기 절연층의 일부를 식각하여 상기 제1 도전층 패턴간의 사이에 상기 하지층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계;Etching a portion of the insulating layer to form a contact hole exposing the underlying layer between the first conductive layer patterns; 상기 결과물에 대하여 소정의 진공조건 하에서 열처리하여 디개싱 (degassing)을 수행하는 단계; 및Performing degassing on the resultant by heat treatment under a predetermined vacuum condition; And 상기 콘택홀을 매립하는 제2 도전층을 형성하는 단계를 구비하여 이루어진것을 특징으로 하는 에스오지(SOG)막을 이용한 반도체소자의 제조방법.Forming a second conductive layer to fill the contact hole; and manufacturing a semiconductor device using an SOG film. 제1항에 있어서, 상기 에스오지(SOG)막을 포함한 절연층은 산화막/에스오지막/산화막으로 이루어진 샌드위치구조인 것을 특징으로 하는 에스오지(SOG)막을 이용한 반도체소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the insulating layer including the SOG film has a sandwich structure formed of an oxide film, an ESG film, or an oxide film. 제1항에 있어서, 상기 디개싱을 수행하는 단계 전에 상기 콘택홀이 형성된 결과물에 대하여 암모니아 플라즈마 처리를 수행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에스오지(SOG)막을 이용한 반도체소자의 제조방법.The method of claim 1, further comprising performing an ammonia plasma treatment on a resultant product in which the contact hole is formed before performing the degassing.
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