KR20010109370A - 자기 정렬 콘택홀의 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기 정렬 콘택홀의 형성 방법에 관한 것으로, 우선 반도체 기판 상에 복수개의 게이트 패턴들을 형성한다. 게이트 패턴들을 포함하는 반도체 기판 상에 식각저지막을 형성하고 식각저지막 상에 층간절연막을 형성한다. 층간절연막을 평탄화 식각한 후 층간절연막과 식각선택비를 갖는 캡핑절연막을 형성한다. 캡핑절연막과 층간절연막을 식각하여 콘택홀을 형성한 후 콘택홀 내부의 층간절연막 및 캡핑절연막을 선택적으로 습식 식각한다. 이와 같은 공정에 의하면, 소오스/드레인 영역과의 접촉 면적을 증가시키거나 또는 후속 공정시의 오정렬 마진을 증가시킬 수 있게 된다.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 반도체 장치의 자기 정렬 콘택홀의 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 소자가 고집적화됨에 따라 디자인 룰에 의해 단위 소자가 차지할 수있는 면적은 점점 감소하고 있다. 이로 인해, 단위 셀 내에서 하부 도전막과 상부 도전막을 접속시키기 위해 형성되는 콘택의 면적도 감소하고 있으며, 면적의 감소에 비례하여 콘택 저항이 증가하고 오정렬 마진이 감소하는 문제가 야기되고 있다.
이를 해결하기 위해, 고밀도의 DRAM 셀에서는 자기 정렬 콘택(self aligned contact) 형성 공정을 사용하고 있다. 자기 정렬 콘택을 형성함으로써 하부 도전막과의 접촉 면적을 증가시키면서 후속 공정시 좀더 충분한 오정렬 마진을 확보할 수 있게 되었다.
종래 기술에 의한 자기 정렬 콘택홀 형성 방법은 우선, 게이트 패턴과 소오스/드레인 영역을 형성한 후 게이트 패턴을 포함하는 반도체 기판을 덮도록 실리콘 질화막을 형성한다. 그리고, 층간절연막을 형성하고 CMP 공정에 의하여 평탄화한다. 평탄화된 층간절연막 상에 캡핑절연막을 형성한 후 패터닝하여 소오스/드레인 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성한다.
이때, 콘택 저항을 감소시켜 소자의 전기적인 특성을 향상시키기 위해서는 소오스/드레인 영역과의 접촉 면적을 증가시켜야 하며, 후속 공정시의 오정렬 마진을 확보하기 위해서는 콘택홀 상부의 직경이 충분히 커야 한다.
그러나, 이를 구현하기 위해 콘택홀의 크기가 증가하게 되는 경우 콘택홀의 상부면이 넓어지면 인접한 콘택홀들간의 오정렬 마진이 감소하여 브리지(bridge)가 발생하기 쉽다. 또한, 층간절연막이 과도하게 식각되면 층간절연막을 통한 콘택 패드간 브리지가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 제반 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 콘택홀들간의 브리지 및 층간절연막을 통한 콘택 패드간의 브리지는 유발하지 않고 소오스/드레인 영역과의 접촉 면적을 증가시키거나 또는 후속 공정시의 오정렬 마진을 충분히 확보할 수 있는 자기 정렬 콘택홀 형성 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체 기판 11 : 소자분리막
12 : 게이트 산화막 13 : 게이트 전극막
14 : 게이트 캡핑막 15 : 게이트 패턴
16 : 소오스/드레인 18 : 스페이서
20 : 식각저지막 22 : 층간절연막
23 : 캡핑절연막
(구성)
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 자기 정렬 콘택홀 형성 방법은, 반도체 기판에 복수개의 게이트 패턴들을 형성하는 단계; 상기 게이트 패턴들이 형성된 결과물 상에 콘포말한 식각저지막을 형성하는 단계; 상기 식각저지막 상에 상기 게이트 패턴들을 덮는 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 패턴 상부의 상기 식각저지막이 노출될 때까지 상기 층간절연막을 평탄화 식각하는 단계; 상기 식각저지막을 포함하는 상기 층간절연막 상에 상기 층간절연막과 식각선택비를 갖는 캡핑절연막을 형성하는 단계; 상기 캡핑절연막 및 상기 층간절연막을 패터닝하여 상기 게이트 패턴들 사이의 상기 반도체 기판의 소정 영역을 노출시키는 오프닝을 형성하는 단계; 상기 오프닝 내부의 상기 캡핑절연막 및 상기 층간절연막을 선택적으로 습식 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 층간절연막 및 상기 캡핑절연막은 BPSG(borophosphosilicate glass)막, USG(undoped silica glass)막 또는 플라즈마 산화막으로 형성하는 것이 적합하다.
또한, 상기 습식 식각은 불산 용액 또는 완충 산화막 식각 용액을 사용하는것이 바람직하다.
(실시예)
이하, 도 1a 내지 1f를 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1a 내지 1f는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1a를 참조하면, 반도체 기판(10)의 소정 영역을 활성 영역으로 한정하기 위한 소자분리막(11)을 형성한다. 소자분리막(11)을 포함하는 반도체 기판(10) 전면에 게이트 산화막(12), 게이트 전극막(13) 및 게이트 캐핑막(14)을 차례로 증착한 후 패터닝하여 복수개의 게이트 패턴들(15)을 형성한다. 게이트 패턴들(15)의 양옆에 도전형의 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인(16) 영역을 형성한다. 게이트 패턴들(15)을 포함하는 반도체 기판(11) 전면에 실리콘 질화막을 형성한 후 이방성 식각하여 게이트 패턴(15)의 측벽에 스페이서(18)를 형성한다.
도 1b를 참조하면, 게이트 패턴(15) 및 스페이서(18)를 포함하는 반도체 기판(10) 전면에 콘포말한 식각저지막(20)을 형성한다. 식각저지막(20)은 후속 공정으로 진행되는 층간절연막(22)의 평탄화 식각 공정과 콘택홀(25) 형성 공정에서 게이트 패턴(15)이 노출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 식각저지막(20)은 층간절연막(18)과 식각 선택비를 갖는 물질 예를 들어, 실리콘 질화막으로 형성한다.
도 1c 및 도 1d를 참조하면, 식각저지막(20) 상에 층간절연막(22)을 형성한다. 층간절연막(22)은 예를 들어, BPSG막, USG막 또는 플라즈마 산화막으로 형성한다. 게이트 패턴(15) 상부에 형성된 식각저지막(20)이 노출될 때까지 CMP(chemicalmechanical polishing)하여 층간절연막(22)을 평탄화 식각한다.
CMP 공정에 의하여 층간절연막(22)을 평탄화 식각하게 되면, 넓은 리세스 부위의 절연막이 좁은 리세스 부위의 절연막에 비해 더 많이 식각되는 디싱(dishing) 현상이 발생한다. 이러한 디싱 현상이 발생하면, 콘택홀(25) 형성을 위한 후속 사진 공정에서 정확한 패턴을 형성하기가 어려워진다. 따라서, 디싱 현상에 의한 평탄도 불량을 개선하기 위하여 평탄화 식각된 층간절연막(22) 상에 캡핑절연막(23)을 형성한다.
캡핑절연막(23)은 예를 들어, BPSG막, USG막 또는 플라즈마 산화막으로 형성하되 층간절연막(22)에 대해 식각선택비를 갖도록 형성한다. 캡핑절연막(23)은 층간절연막(22)과 다른 종류의 산화막으로 형성할 수도 있고, 또는 동일한 종류의 산화막으로 형성할 수도 있다. 즉, 동일한 종류의 산화막으로 캡핑절연막(23) 및 층간절연막(22)을 형성하고자 한다면, 산화막의 형성 조건을 변화시켜 식각선택비를 갖도록 한다. 예를 들어, BPSG막으로 형성한다면 붕소 또는 인의 함유량을 적절히 변화시키는 방법으로, USG막이나 플라즈마 산화막으로 형성하고자 한다면 형성 온도나 분위기를 변화시키는 방법으로 식각선택비를 조절할 수 있다.
이는 본 발명의 특징적인 요소로, 후속 공정에서 층간절연막(22)과 캡핑절연막(23)과의 식각선택비를 이용하는 습식 식각을 추가로 실시함으로써, 공정의 요구 조건에 따라 층간절연막(22) 및 캡핑절연막(23)을 선택적으로 식각할 수 있게 된다. 인접한 콘택홀간의 정렬 마진이 부족한 경우에는 층간절연막(22)에 비해 식각율이 낮은 물질로 캡핑절연막(23)을 형성한다. 반면, 후속 공정시의 정렬 마진을확보하고자 하는 경우에는 층간절연막(22)에 비해 식각율이 높은 물질로 캡핑절연막(23)을 형성한다.
도 1e를 참조하면, 도면에는 도시하지 않았지만 캡핑절연막(23) 상에 포토레지스트막을 형성한다. 자기 정렬 콘택홀 형성용 마스크를 사용하는 패터닝 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한다. 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 캡핑절연막(23) 및 층간절연막(22)을 차례로 식각하여 활성 영역 상의 소오스/드레인(16) 영역을 노출시키는 콘택홀(25)을 형성한다.
도 1f를 참조하면, 콘택홀(25) 내부의 캡핑절연막(23) 및 층간절연막(22)을 습식 식각하여 변형된 콘택홀(25a)을 형성한다. 습식 식각은 예를 들어, 불산(HF) 용액 또는 완충 산화막 식각 용액(buffered oxide echant)을 사용하여 진행한다. 그러면, 캡핑절연막(23)과 층간절연막(22)의 식각선택비에 따라 콘택홀(25) 내부의 캡핑절연막(23) 또는 층간절연막(22)이 선택적으로 식각되어 콘택홀(25)의 상부 또는 하부의 직경을 확대시킬 수 있으므로 그에 상응하는 효과를 얻을 수 있게 된다.
즉, 층간절연막(22)에 비해 식각율이 높은 물질로 캡핑절연막(23)을 형성한 경우에는, 도 1f에 도시된 바와 같이 콘택홀(25) 상부의 캡핑절연막(23)은 추가 식각되고 층간절연막(22)은 식각되지 않는다. 따라서, 층간절연막(22)을 통한 콘택 패드간의 브리지를 유발하지 않고 후속 공정시의 정렬 마진은 증가시킬 수 있게 된다.
또한, 층간절연막(22)에 비해 식각율이 낮은 물질로 캡핑절연막(23)을 형성한 경우에는, 도면에는 도시하지 않았지만, 콘택홀(25) 하부의 층간절연막(22)은식각되고 상부의 캡핑절연막(23)은 식각되지 않는다. 따라서, 인접한 콘택홀들간의 정렬 마진을 확보하면서 동시에 소오스/드레인(16) 영역과 콘택 패드와의 접촉 면적은 증가시킬 수 있게 된다.
본 발명은 자기 정렬 콘택홀을 형성한 후 콘택홀 내측벽을 이루는 층간절연막및 캡핑절연막을 선택적으로 습식 식각함으로써 콘택 패드간의 브리지를 유발하지 않고 소오스/드레인 영역과의 접촉 면적을 증가시키거나 또는 후속 공정시의 오정렬 마진을 충분히 확보할 수 있게 된다. 이에 따라, 소자 불량이 감소하므로 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (3)
- 반도체 기판에 복수개의 게이트 패턴들을 형성하는 단계;상기 게이트 패턴들이 형성된 결과물 상에 콘포말한 식각저지막을 형성하는 단계;상기 식각저지막 상에 상기 게이트 패턴들을 덮는 층간절연막을 형성하는 단계;상기 게이트 패턴 상부의 상기 식각저지막이 노출될 때까지 상기 층간절연막을 평탄화 식각하는 단계;상기 식각저지막을 포함하는 상기 층간절연막 상에 상기 층간절연막과 식각 선택비를 갖는 캡핑절연막을 형성하는 단계;상기 캡핑절연막 및 상기 층간절연막을 패터닝하여 상기 게이트 패턴들 사이의 상기 반도체 기판의 소정 영역을 노출시키는 오프닝을 형성하는 단계;상기 오프닝 내부의 상기 캡핑절연막 및 상기 층간절연막을 선택적으로 습식 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 정렬 콘택홀의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 층간절연막 및 상기 캡핑절연막은 BPSG(borophosphosilicate glass)막, USG(undoped silica glass)막 또는 플라즈마 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 자기 정렬 콘택홀의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 습식 식각은 불산 용액 또는 완충 산화막 식각 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 자기 정렬 콘택홀의 형성 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100443244B1 (ko) * | 2002-01-07 | 2004-08-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 자기정렬 콘택 형성방법 |
| KR100451990B1 (ko) * | 2002-06-29 | 2004-10-08 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자 제조방법 |
| KR100745070B1 (ko) * | 2005-06-30 | 2007-08-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 랜딩 플러그 형성방법 |
-
2000
- 2000-05-30 KR KR1020000029359A patent/KR20010109370A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100443244B1 (ko) * | 2002-01-07 | 2004-08-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 자기정렬 콘택 형성방법 |
| KR100451990B1 (ko) * | 2002-06-29 | 2004-10-08 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자 제조방법 |
| KR100745070B1 (ko) * | 2005-06-30 | 2007-08-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 랜딩 플러그 형성방법 |
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