KR20030057862A - Method for etching a storage node contact of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 메모리장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 영역별 다층의 층간 절연막의 식각 불균일을 막을 수 있는 반도체 메모리장치의 스토리지노드 전극용 콘택 식각방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a contact etching method for a storage node electrode of a semiconductor memory device capable of preventing etching irregularities of a multilayer interlayer insulating layer for each wafer region.
반도체 소자는 고집적화를 달성하기 위하여 셀 면적의 감소 및 동작 전압의 저전압화에 관한 연구/개발이 활발하게 진행되고 있다. 더구나, 반도체 소자의 고집적화가 이루어질수록 커패시터의 면적은 급격하게 감소하고 있기 때문에 기억소자의 동작에 필요한 전하 즉, 단위 면적에 확보되는 커패시턴스를 더욱 증가시켜야만 한다.In order to achieve high integration of semiconductor devices, research / development has been actively conducted on reduction of cell area and reduction of operating voltage. In addition, since the area of the capacitor decreases rapidly as the integration of semiconductor devices increases, the charge required for the operation of the memory device, that is, the capacitance secured in the unit area must be further increased.
이를 위해서 커패시터의 유효 면적을 증가시킬 수 있는 3차원 구조의 스토리지노드 전극이 적용되고 있다. 그런데, 고집적화된 반도체 메모리장치에서 높은 에스펙트 비율과 커패시터 사이의 공간 마진이 더욱 작아지기 때문에 3차원 구조로서, 예를 들어 실린더형 커패시터를 제조할 경우 희생 절연막 증착, 개구부 식각, 도전막의 증착 및 식각, 희생 절연막 제거 공정이 필요하다.To this end, a storage node electrode having a three-dimensional structure that can increase an effective area of a capacitor has been applied. However, in the highly integrated semiconductor memory device, since the high aspect ratio and the space margin between the capacitors are smaller, the three-dimensional structure, for example, in the case of manufacturing a cylindrical capacitor, sacrificial insulating film deposition, opening etching, conductive film deposition and etching A sacrificial insulating film removal process is required.
한편, 종래의 실린더 또는 스택형 스토리지노드 전극의 제조 공정은 일반적으로 반도체 기판에 층간 절연막에 콘택홀을 형성하고 콘택홀에 도전막을 매립하여 콘택을 형성하고 그 위에 희생 절연막을 형성하고 사진 및 식각 공정으로 희생 절연막내에 스토리지노드 전극의 패턴 영역을 확보하기 위한 개구부를 형성한다. 그 다음, 개구부가 형성된 희생 절연막 전체에 도전막으로서 도프트 폴리실리콘을 증착하고 이를 화학적기계적 연마 공정으로 희생 절연막 표면에 있는 폴리실리콘을 제거한 후에, 습식 식각 공정으로 희생 절연막을 제거하여 실린더 또는 스택형 스토리지노드 전극을 형성한다.On the other hand, the manufacturing process of the conventional cylindrical or stacked storage node electrode generally forms a contact hole in an interlayer insulating film in a semiconductor substrate, forms a contact by filling a conductive film in the contact hole, forms a sacrificial insulating film thereon, and photographs and etching processes. An opening is formed in the sacrificial insulating film to secure the pattern region of the storage node electrode. Then, a doped polysilicon is deposited as a conductive film over the entire sacrificial insulating film having an opening, and the polysilicon on the surface of the sacrificial insulating film is removed by a chemical mechanical polishing process, followed by a wet etching process to remove the sacrificial insulating film to form a cylinder or a stack. The storage node electrode is formed.
하지만, 종래 기술에 의한 스토리지노드 전극용 콘택은 소자의 고집적화를 이유로 단일 층간 절연막이 아닌 도 2와 같이 제 1층간 절연막, 식각 정지막 및 제 2층간 절연막으로 다층화하고 있다. 도 2에서 도면 부호 10은 반도체 기판, 20은 도전막(22)과 하드 마스크(24) 및 스페이서(26)를 포함한 비트 라인, 30은 제 1층간 절연막, 40은 식각 정지막, 50은 제 2층간 절연막, 60은 포토레지스트 패턴이다.However, the contact for the storage node electrode according to the prior art is multilayered with the first interlayer insulating film, the etch stop film, and the second interlayer insulating film, as shown in FIG. 2, rather than a single interlayer insulating film due to the high integration of the device. In FIG. 2, reference numeral 10 is a semiconductor substrate, 20 is a bit line including a conductive film 22, a hard mask 24, and a spacer 26, 30 is a first interlayer insulating film, 40 is an etch stop film, and 50 is a second. The interlayer insulating film 60 is a photoresist pattern.
좀더 상세하게 도 2를 참조하면, 종래 기술의 스토리지노드 전극용 콘택을 위한 제조 공정은 다음과 같다. 반도체기판(10)에 통상의 배선 공정을 진행하여 비트라인(20)을 형성하고 그 위에 반도체기판의 하부 구조물에 절연 역할을 하는 제 1층간 절연막(30)을 형성하고, 그 위에 질화물로 식각 정지막(40)을 형성한다. 그리고, 상기 식각 정지막(40) 상부에 제 2층간 절연막(50)을 증착한다. 그 다음 콘택 마스크를 사용한 사진 공정을 진행하여 제 2층간절연막(50) 상부에 포토레지스트 패턴(60)을 형성한다.Referring to FIG. 2 in more detail, a manufacturing process for a contact for a storage node electrode of the prior art is as follows. A normal wiring process is performed on the semiconductor substrate 10 to form a bit line 20, and thereon, a first interlayer insulating layer 30 is formed on the lower structure of the semiconductor substrate, and the etch stop is nitrided thereon. The film 40 is formed. In addition, a second interlayer insulating layer 50 is deposited on the etch stop layer 40. Next, a photoresist using a contact mask is performed to form a photoresist pattern 60 on the second interlayer insulating film 50.
그런 다음 도 3a 및 도 3b와 같이 포토레지스트 패턴(60)을 이용한 건식 식각 공정을 진행하여 제 2층간 절연막(50)과 식각 정지막(40) 및 제 1층간 절연막 (30)을 식각해서 콘택홀(70, 80)을 형성한다. 그리고 콘택홀이 형성된 구조물에 도전막으서 도프트 폴리실리콘을 매립하고 이를 평탄화해서 스토리지노드 콘택을 형성한다.3A and 3B, the dry etching process using the photoresist pattern 60 is performed to etch the second interlayer insulating film 50, the etch stop layer 40, and the first interlayer insulating film 30. To form (70, 80). Then, the doped polysilicon is buried in the structure in which the contact hole is formed and planarized to form the storage node contact.
이와 같이 종래 기술은 하나의 식각 장비에서 단일 층간 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 것보다 다층 구조의 제 2층간 절연막, 식각 정지막 및 제 1층간 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 것이 어렵다.As described above, in the prior art, it is more difficult to form the contact hole by etching the second interlayer insulating film, the etch stop film, and the first interlayer insulating film of a multilayer structure than by etching the single interlayer insulating film in one etching apparatus.
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 의한 반도체 메모리장치의 스토리지노드 전극용 콘택 식각방법에 의해 웨이퍼 영역간의 식각 단차를 나타낸 도면들이다. 이를 참조하면 종래 기술의 콘택 식각 방법에 있어서, 웨이퍼 중심 영역(A)과 웨이퍼 에지 영역(B) 사이에 식각 단차가 발생하게 된다. 즉, 제 2층간 절연막(50), 식각 정지막(40) 및 제 1층간 절연막(30)의 다층 구조와 식각 장비의 특성으로 인해 웨이퍼 에지쪽의 식각 속도가 급격히 떨어져서 영역간 불균일한 콘택홀 식각 속도를 유발하게 된다. 결국 웨이퍼 중심 영역(A)과 웨이퍼 에지 영역(B) 사이의 식각 속도 차이로 인하여 웨이퍼 중심 영역(A)의 콘택홀(70)은 제 1층간 절연막(30)까지 모두 식각되지만 웨이퍼 에지 영역(B)의 콘택홀(80)에는 제 1층간 절연막(30)이 식각되지 않고 남아 있게 된다.3A and 3B illustrate etching steps between wafer regions by a contact etching method for a storage node electrode of a semiconductor memory device according to the related art. Referring to this, in the conventional contact etching method, an etching step occurs between the wafer center area A and the wafer edge area B. FIG. That is, due to the multi-layer structure of the second interlayer insulating film 50, the etch stop film 40, and the first interlayer insulating film 30 and the characteristics of the etching equipment, the etching speed on the wafer edge side drops sharply, resulting in uneven contact hole etching speed between regions. Will cause. As a result, due to the difference in etching speed between the wafer center area A and the wafer edge area B, the contact hole 70 of the wafer center area A is etched up to the first interlayer insulating film 30, but the wafer edge area B is etched. ), The first interlayer insulating film 30 is left without being etched.
그러므로 종래 기술에서는 1회 식각 공정으로 제 2층간 절연막(50), 식각 정지막(40) 및 제 1층간 절연막(30)의 콘택홀 식각 공정을 진행하기 때문에 웨이퍼중심 영역(A)과 웨이퍼 에지 영역(B) 사이의 식각 속도 차이로 인하여 웨이퍼 에지 영역(B)의 제 1층간 절연막(30)이 식각되지 않고 스토리지노드 콘택홀내에 잔류하는 경우(도 1a 및 도 1b)가 있었다. 이렇게 스토리지노드 콘택홀에 잔류하는 웨이퍼 에지쪽 절연막은 결국 소자의 전기적 특성을 저해하는 요인으로 작용한다.Therefore, in the related art, since the contact hole etching process of the second interlayer insulating film 50, the etch stop film 40, and the first interlayer insulating film 30 is performed in one etching process, the wafer center region A and the wafer edge region are processed. Due to the difference in etching speed between (B), the first interlayer insulating film 30 in the wafer edge region B remained in the storage node contact hole without being etched (FIGS. 1A and 1B). The wafer edge insulating film remaining in the storage node contact hole eventually acts as a factor that hinders the electrical characteristics of the device.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제 1층간 절연막, 식각 정지막 및 제 2층간 절연막의 다층 구조물에 스토리지노드 전극 콘택홀을 형성할 때 웨이퍼 중심 영역과 에지 영역의 식각 속도 차이를 고려하여 다단계의 식각 공정을 진행함으로써 웨이퍼 에지쪽에서 식각 속도가 느려 발생하는 콘택홀 식각 불량을 미연에 방지할 수 있는 반도체 메모리장치의 스토리지노드 전극용 콘택 식각방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to etch a wafer center region and an edge region when forming a storage node electrode contact hole in a multilayer structure of a first interlayer insulating film, an etch stop film, and a second interlayer insulating film in order to solve the above problems of the prior art. The present invention provides a contact etching method for a storage node electrode of a semiconductor memory device capable of preventing contact hole etching defects caused by a slow etching speed at a wafer edge by considering a speed difference.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 스토리지노드 전극용 콘택 식각시 식각 잔여물이 발생한 것을 나타낸 도면들,1A and 1B illustrate etching residues generated during etching of a contact for a storage node electrode according to the prior art;
도 2는 일반적인 반도체 메모리장치의 스토리지노드 전극용 콘택을 형성하기 위한 구조물의 수직 단면도,2 is a vertical cross-sectional view of a structure for forming a contact for a storage node electrode of a general semiconductor memory device;
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 의한 반도체 메모리장치의 스토리지노드 전극용 콘택 식각방법에 의해 웨이퍼 영역간의 식각 단차를 나타낸 도면들,3A and 3B illustrate etching steps between wafer regions by a contact etching method for a storage node electrode of a semiconductor memory device according to the related art;
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 반도체 메모리장치의 스토리지노드 전극용 콘택 식각방법을 설명하기 위한 도면들,4A to 4C are views for explaining a contact etching method for a storage node electrode of a semiconductor memory device according to the present invention;
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 식각 공정에 의한 스토리지노드 전극용 콘택 형태를 나타낸 도면들.5a to 5c are views showing the contact form for the storage node electrode by the etching process according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 반도체 기판 20 : 비트라인10 semiconductor substrate 20 bit line
30 : 제 1층간 절연막 40 : 식각 정지막30: first interlayer insulating film 40: etch stop film
50 : 제 2층간 절연막 60 : 포토레지스트 패턴50: second interlayer insulating film 60: photoresist pattern
70', 80' : 웨이퍼 중심 및 에지쪽 콘택홀70 ', 80': Wafer center and edge side contact holes
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 메모리장치의 스토리지노드 전극의 콘택 식각 방법에 있어서, 반도체 기판의 하부 구조물에 비트라인과 제 1층간절연막을 형성하는 단계와, 제 1층간 절연막 상부에 식각 정지막을 형성하는 단계와, 식각 정지막 상부에 제 2층간절연막을 형성하는 단계와, 제 2층간 절연막에 콘택 마스크를 이용한 식각 공정을 진행하여 제 2층간 절연막을 식각하는 단계와, 식각 정지막 및 제 1층간 절연막을 소정 깊이로 식각하는 단계와, 비트 라인 패턴에 셀프얼라인되도록 제 1층간 절연막을 식각하는 단계와, 제 2 층간 절연막, 식각 정지막 및 제 1층간 절연막이 식각된 콘택홀에 식각 후처리를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of contact etching an electrode of a storage node of a semiconductor memory device, the method comprising: forming a bit line and a first interlayer dielectric layer on a lower structure of a semiconductor substrate, and stopping the etching on the first interlayer dielectric layer Forming a film, forming a second interlayer insulating film on the etch stop film, etching the second interlayer insulating film by using a contact mask on the second interlayer insulating film, and etching the second interlayer insulating film. Etching the interlayer insulating film to a predetermined depth; etching the first interlayer insulating film so as to self-align to the bit line pattern; and etching the contact hole in which the second interlayer insulating film, the etch stop film, and the first interlayer insulating film are etched. And performing post-treatment.
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 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 반도체 메모리장치의 스토리지노드 전극용 콘택 식각방법을 설명하기 위한 도면들이다.4A to 4C are views for explaining a contact etching method for a storage node electrode of a semiconductor memory device according to the present invention.
우선 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체기판(10)에 통상의 배선 공정을 진행하여 비트라인(20)을 형성하고 그 위에 반도체기판의 하부 구조물에 절연 역할을 하는 제 1층간 절연막(30)을 형성하고, 그 위에 질화물로 식각 정지막(40)을 형성한다. 그리고, 상기 식각 정지막(40) 상부에 제 2층간 절연막(50)을 증착한다. 그 다음 콘택 마스크를 사용한 사진 공정을 진행하여 제 2층간절연막(50) 상부에 포토레지스트 패턴(60)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2, a normal wiring process is performed on the semiconductor substrate 10 to form a bit line 20, and a first interlayer insulating layer 30 serving as an insulating layer on the lower structure of the semiconductor substrate is formed thereon. And an etch stop film 40 is formed thereon from nitride. In addition, a second interlayer insulating layer 50 is deposited on the etch stop layer 40. Next, a photoresist using a contact mask is performed to form a photoresist pattern 60 on the second interlayer insulating film 50.
본 발명은 도면에 미도시되었지만, 제 2층간 절연막(50) 상부에 반사 방지막을 추가 형성할 수도 있다. 이때 포토레지스트 패턴(60)을 이용하여 반사 방지막을 식각할 경우 예를 들어 반응 챔버의 압력은 100mTorr이하에서 진행되어야 하고, 전력은 2000W를 넘지 말고 전극의 온도는 0℃~80℃로 조절한다. 그리고 CF4와 Ar를 약 1:2의 비율로 혼합한 식각 가스를 사용하는데, 전체 식각 가스의 혼합량은 300sccm 이내로 한다. 이때 02가스가 추가 사용할 경우 O2가스는 50sccm 이내로한다.Although the present invention is not shown in the drawings, an anti-reflection film may be further formed on the second interlayer insulating film 50. In this case, when the anti-reflection film is etched using the photoresist pattern 60, for example, the pressure of the reaction chamber should be performed at 100 mTorr or less, the power of the electrode does not exceed 2000W, and the temperature of the electrode is adjusted to 0 ° C. to 80 ° C. In addition, an etching gas obtained by mixing CF 4 and Ar in a ratio of about 1: 2 is used, and the mixing amount of the entire etching gas is within 300 sccm. At this time, if 02 gas is used additionally, O2 gas is within 50sccm.
그런 다음 도 4a에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(60)을 이용한 건식 식각 공정을 진행하여 제 2층간 절연막(50)을 식각하되, 식각 정지막(40)을 식각 타겟으로 삼는다. 그러면 웨이퍼 중심 영역(A)과 웨이퍼 에지 영역(B)에서 제 2층간 절연막(50)의 식각 두께가 거의 같아지게 된다. 예를 들어, 식각 정지막(40)의 식각 공정은 반응 챔버의 압력을 80mTorr이하에서 진행하고, 전력을 2000W를 넘지 않고 전극의 온도를 30~80℃로 조절한다. 그리고 사용하는 식각가스는 C4F8과 CH2F2 사용할 수 있는 데 약 2:1의 비율로 혼합하여 사용한다. 이때 C4F8과 CH2F2 가스의 전체 혼합량은 600sccm 이내로 하고, Ar가스를 추가할 경우 Ar가스는 500sccm 이내로 한다.Then, as shown in FIG. 4A, the dry etching process using the photoresist pattern 60 is performed to etch the second interlayer insulating film 50, and the etch stop layer 40 is used as an etching target. As a result, the etching thickness of the second interlayer insulating layer 50 is substantially the same in the wafer center region A and the wafer edge region B. FIG. For example, in the etching process of the etch stop film 40, the pressure of the reaction chamber proceeds at 80 mTorr or less, and the temperature of the electrode is adjusted to 30 to 80 ° C. without exceeding 2000 W of power. And the etching gas used is C4F8 and CH2F2 can be used in a mixture of about 2: 1 ratio. At this time, the total mixing amount of C4F8 and CH2F2 gas is within 600sccm, and when Ar gas is added, the Ar gas is within 500sccm.
이어서 도 4b에 도시된 바와 같이, 식각 정지막(40) 및 제 1층간 절연막(30)을 소정 깊이로 식각한다. 예를 들어, 식각 공정은 반응 챔버의 압력을 100mTorr이하에서 진행하고, 전력을 2000W를 넘지 않고 전극의 온도를 30℃~80℃로 조절한다. 여기서 사용하는 식각가스는 CF4와 Ar를 사용할 수 있는데, 이때 CF4와 Ar는 약 1:2의 비율로 혼합하여 사용하고 전체 혼합량은 250sccm이내로 한다.Subsequently, as shown in FIG. 4B, the etch stop layer 40 and the first interlayer insulating layer 30 are etched to a predetermined depth. For example, in the etching process, the pressure of the reaction chamber is performed at 100 mTorr or less, and the temperature of the electrode is adjusted to 30 ° C. to 80 ° C. without exceeding 2000 W of power. The etching gas used here may be CF4 and Ar, wherein CF4 and Ar are mixed at a ratio of about 1: 2 and the total mixing amount is less than 250sccm.
그리고 도면에 미도시되었지만, 비트 라인 패턴에 셀프얼라인되도록 제 1층간 절연막(30)을 식각해서 스토리지노드 전극용 콘택홀(70', 80')을 형성한다. 이와 같이, 식각 정지막(40)을 식각한 후에 웨이퍼 중심 영역(A) 및 웨이퍼 에지 영역(B)에서 제 1층간 절연막(30)의 두께가 균일하게 남아있기 때문에 제 1층간 절연막(30)을 비트라인에 셀프얼라인되도록 식각할 경우 웨이퍼 중심 영역(A) 및 웨이퍼 에지 영역(B)의 제 1층간 절연막(30)을 균일하게 식각할 수 있다.Although not shown in the drawing, the first interlayer insulating layer 30 is etched to self-align the bit line pattern to form the contact holes 70 'and 80' for the storage node electrodes. As described above, since the thickness of the first interlayer insulating film 30 remains uniform in the wafer center region A and the wafer edge region B after the etching stop film 40 is etched, the first interlayer insulating film 30 is removed. When etching to self-align the bit line, the first interlayer insulating layer 30 in the wafer center region A and the wafer edge region B may be uniformly etched.
예를 들어, 제 1층간 절연막(30)의 식각 공정은 반응 챔버의 압력을 80mTorr이하에서 진행하고, 전력을 2000W를 넘지 않고 전극의 온도를 30℃~80℃로 조절한다. 그리고 사용하는 식각가스는 C4F8과 CH2F2를 사용할 수 있는데, 약 2:1의 비율로 혼합하여 사용하고 C4F8과 CH2F2 가스의 전체 혼합량은 600sccm 이내로 한다. 이때 Ar가스를 혼합할 경우 500sccm 이내로 한다.For example, in the etching process of the first interlayer insulating film 30, the pressure of the reaction chamber is advanced at 80 mTorr or less, and the temperature of the electrode is adjusted to 30 ° C. to 80 ° C. without exceeding 2000 W of power. In addition, the etching gas used may be C4F8 and CH2F2, and the mixture is used in a ratio of about 2: 1, and the total mixing amount of the C4F8 and CH2F2 gas is within 600 sccm. At this time, when mixing the Ar gas to less than 500sccm.
계속해서 도 4c에 도시된 바와 같이, 제 2 층간 절연막(50), 식각 정지막 (40) 및 제 1층간 절연막(30)이 식각된 콘택홀(70', 80')에 식각 후처리를 실시하여 웨이퍼 중심 영역(A)과 웨이퍼 에지 영역(B) 사이의 식각 속도 차이로 인하여 웨이퍼 에지 영역(B)의 콘택홀(80')에 남아있게 되는 제 1층간 절연막(30)을 식각해서 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 4C, the etching post-treatment is performed on the contact holes 70 'and 80' on which the second interlayer insulating film 50, the etch stop film 40 and the first interlayer insulating film 30 are etched. The first interlayer insulating film 30 remaining in the contact hole 80 'of the wafer edge region B is etched away due to the difference in etching speed between the wafer center region A and the wafer edge region B. .
마지막으로 식각 후처리 공정은 반응 챔버의 압력을 80mTorr이하에서 진행하고, 전력을 1000W를 넘지 않고 전극의 온도를 30℃~80℃로 조절한다. 그리고 사용하는 식각가스는 Ar와 O2를 사용할 수 있는데, 약 1:2의 비율로 혼합하여 사용하고 이때 Ar와 O2가스의 전체 혼합량은 400sccm 이내로 한다.Finally, the etching post-treatment process proceeds at a pressure of the reaction chamber below 80mTorr, and controls the temperature of the electrode to 30 ℃ ~ 80 ℃ without exceeding the power 1000W. In addition, the etching gas used may be Ar and O 2, and the mixture is used in a ratio of about 1: 2. At this time, the total mixing amount of Ar and O 2 gas is within 400 sccm.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 반사 방지막, 제 2층간 절연막(50) 내지 제 1층간 절연막(30)의 콘택홀 식각 공정은 반응 챔버의 압력을 1mTorr∼1000mTorr, RF 전력을 100W∼3000W로 한다.In the manufacturing method of the present invention, in the contact hole etching process of the antireflection film, the second interlayer insulating film 50 to the first interlayer insulating film 30, the pressure of the reaction chamber is 1 mTorr to 1000 mTorr and the RF power is 100 W to 3000 W.
그리고 본 발명에 따라 반사 방지막, 식각 방지막(40) 및 제 1층간 절연막(30)의 식각 공정 및 후처리 식각 공정은 CF4 및 Ar의 식각 가스를 사용하는데, 이때 CF4:Ar의 비율을 1:10∼10:1로 한다. 그리고 이 공정에 O2 가스를 첨가할 경우 O2가스의 비율을 전체 CF4 및 Ar가스에 대해 10%∼100%로 한다.In the etching process and the post-treatment etching process of the anti-reflection film, the anti-etching film 40 and the first interlayer insulating film 30 according to the present invention, an etching gas of CF 4 and Ar is used, wherein the ratio of CF 4: Ar is 1:10. Let it be 10: 1. And when O2 gas is added to this process, the ratio of O2 gas shall be 10%-100% with respect to all CF4 and Ar gas.
또한 본 발명에 따라 제 2층간 절연막(50)과 셀프얼라인되도록 제 1층간 절연막(30)을 식각하는 공정은 CxFy 및 CH2F2의 식각 가스를 사용하는데, 이때, CxFy:CH2F2의 비율을 1:10~10:1로 하고 CxFy의 x/y 비율을 0.5~1로 한다. 그리고 이 공정에 O2 가스를 첨가할 경우 O2가스의 비율을 전체 CxFy 및 CH2F2 식각 가스에 대해 10%∼100%로 한다.In addition, according to the present invention, the process of etching the first interlayer insulating film 30 so as to self-align with the second interlayer insulating film 50 uses an etching gas of CxFy and CH2F2, wherein the ratio of CxFy: CH2F2 is 1:10. Set the ratio to 10: 1 and set the x / y ratio of CxFy to 0.5 to 1. And when O2 gas is added to this process, the ratio of O2 gas shall be 10%-100% with respect to all CxFy and CH2F2 etching gas.
위에서 CxFy는 C4F8, C5F8,C4F6 중 어느 하나 일 수 있다.CxFy may be any one of C4F8, C5F8, and C4F6.
또한 본 발명은 반사 방지막, 제 2층간 절연막(50) 내지 제 1층간 절연막 (30)의 식각 공정 및 후처리 공정시 헬륨(He) 가스를 사용하되, 헬륨 가스는 40Torr이하의 압력으로 한다. 이때, 웨이퍼 중심과 웨이퍼 외각의 헬륨 압력을 다르게 조절한다.In addition, the present invention uses helium (He) gas during the etching process and the post-treatment process of the anti-reflection film, the second interlayer insulating film 50 to the first interlayer insulating film 30, the helium gas is 40 Torr or less. At this time, the helium pressure of the wafer center and the wafer shell are differently adjusted.
이와 같이 여러 단계로 제 2층간 절연막(50), 식각 정지막(40) 및 제 1층간 절연막(30)을 식각하게 되면, 웨이퍼 중심 영역(A)과 웨이퍼 에지 영역(B) 사이의 식각 속도 차이로 인하여 웨이퍼 에지 영역(B)의 콘택홀(80')에 남아있게 되는 제 1층간 절연막(30)을 식각해서 제거할 수 있기 때문에 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 양호한 스토리지노드 콘택홀(70',80') 프로파일을 얻을 수 있다.As described above, when the second interlayer insulating film 50, the etch stop layer 40, and the first interlayer insulating film 30 are etched in various steps, the etching speed difference between the wafer center region A and the wafer edge region B is different. As a result, since the first interlayer insulating film 30 remaining in the contact hole 80 'of the wafer edge region B can be etched and removed, a good storage node contact hole (as shown in FIGS. 5A to 5C) can be removed. 70 ', 80') profiles.
상기한 바와 같이, 본 발명은 장비의 식각 속도 특성에 관계없이 균일한 식각 속도를 갖도록 여러 단계의 식각 조건을 구현함으로써 웨이퍼 중심 영역과 웨이퍼 에지 영역에서 모두 다층의 절연막 및 식각 정지막을 완전히 식각할 수 있다. 즉, 본 발명은 제 1층간 절연막, 식각 정지막 및 제 2층간 절연막의 다층 구조물에 스토리지노드 전극 콘택홀을 형성할 때 웨이퍼 중심 영역과 에지 영역의 식각 속도 차이를 고려하여 다단계의 식각 공정을 진행함으로써 웨이퍼 중심보다 웨이퍼 에지쪽에서 식각 속도가 느려 발생하는 콘택홀 식각 불량을 미연에 방지할 수 있어 반도체 소자의 전기적 특성을 안정화시키고 반도체 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention is capable of fully etching the multilayer insulating film and the etch stop film in both the wafer center region and the wafer edge region by implementing the etching conditions of various steps to have a uniform etching rate regardless of the etching rate characteristic of the equipment. have. That is, the present invention proceeds a multi-step etching process in consideration of the difference in etching speed between the wafer center region and the edge region when forming the storage node electrode contact hole in the multilayer structure of the first interlayer insulating film, the etch stop film and the second interlayer insulating film. As a result, contact hole etching defects caused by a lower etching speed at the wafer edge than the wafer center can be prevented in advance, thereby stabilizing electrical characteristics of the semiconductor device and improving semiconductor yield.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.
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