KR20030058585A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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KR20030058585A
KR20030058585A KR1020010089099A KR20010089099A KR20030058585A KR 20030058585 A KR20030058585 A KR 20030058585A KR 1020010089099 A KR1020010089099 A KR 1020010089099A KR 20010089099 A KR20010089099 A KR 20010089099A KR 20030058585 A KR20030058585 A KR 20030058585A
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이성준
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주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

PURPOSE: A method for fabricating a semiconductor device is provided to make a bitline and an upper electrode contact different metal interconnections and maintain uniform contact resistance regardless of a recessed degree of a tungsten plug, by forming a contact hole for the metal interconnection in contact with the bitline in a peripheral area and forming a contact hole for the metal interconnection in contact with the upper electrode while a metal interconnection contact is formed. CONSTITUTION: A plug is filled in a step between a bitline and a bitline formed in a cell area. A capacitor is electrically connected to the plug. The first interlayer dielectric(73) is formed on a lower structure(51) including the plug and the capacitor. The first interlayer dielectric is etched. The lower structure is selectively etched to form the first contact hole for the metal interconnection in contact with the bitline. The second plug is formed as a filling layer of the first contact hole for the metal interconnection. The first metal layer is formed and etched to form the first metal interconnection. The second interlayer dielectric(83) is formed on the resultant structure. The first and second interlayer dielectrics are etched to form the second contact hole(85) for the metal interconnection in contact with the upper electrode through a photolithography process using a mask for the second metal interconnection contact. The second interlayer dielectric is etched to form the third contact hole(87) for the metal interconnection in contact with the first metal interconnection.

Description

반도체 소자의 제조 방법{Method for manufacturing semiconductor device}Method for manufacturing semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 주변 영역의 비트 라인(Bit line)과 콘택되는 금속 배선용 콘택홀을 형성하고 후속 공정으로 금속 배선 콘택 형성과 함께 캐패시터의 상부전극과 콘택되는 금속 배선용 콘택을 형성하므로 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to forming a metal wiring contact hole in contact with a bit line in a peripheral region, and for metal wiring contacting an upper electrode of a capacitor together with forming a metal wiring contact in a subsequent process. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device that forms a contact, thereby improving the yield and reliability of the device.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도로서,“A”는 셀 영역을 도시한 것이고,“B”는 상부전극과 콘택되는 금속 배선이 형성될 영역인 제 1 주변 영역을 도시한 것이고,“C”는 비트 라인과 콘택되는 금속 배선이 형성될 영역인 제 2 주변 영역을 도시한 것이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art, in which “A” shows a cell region, and “B” shows a first region where a metal wiring contacting the upper electrode is to be formed. The peripheral region is shown, and "C" shows the second peripheral region, which is the region where the metal wiring in contact with the bit line is to be formed.

그리고, 도 2는 종래의 과도 식각된 상부전극과 콘택되는 금속 배선용 콘택홀을 나타낸 사진도이고, 도 3은 종래의 상부전극과 콘택되는 금속 배선용 콘택홀이 과도 식각되어 게이트 전극과 금속 배선이 쇼트되는 현상을 나타낸 사진도이며, 도 4는 종래의 텅스텐 플러그의 리세스 정도에 따른 접촉 저항 값을 도시한 그래프이다.FIG. 2 is a photograph showing a metal wiring contact hole contacting a conventional over-etched upper electrode, and FIG. 3 is a metal wiring contact hole contacting a conventional upper electrode over-etched to short a gate electrode and a metal wiring. Figure 4 is a photograph showing the phenomenon, Figure 4 is a graph showing the contact resistance value according to the degree of recess of the conventional tungsten plug.

도 1a를 참조하면, 상측에 하드 마스크(Hard mask)층(15)이 그리고 양측에 절연막 스페이서(Spacer)(17)가 구비된 비트 라인(13)과 상기 셀 영역(A)에 형성된 비트 라인(13) 사이의 단차를 매립하는 플러그(19)를 포함한 하부 구조물(11) 상에 제 1 산화막(21)을 형성하고, 상기 하드 마스크층(15)을 식각 종말점으로 화학 기계 연마 방법에 의해 상기 제 1 산화막(21)을 평탄 식각한다.Referring to FIG. 1A, a bit line 13 having a hard mask layer 15 on an upper side thereof and an insulating layer spacer 17 on both sides thereof and a bit line formed in the cell region A may be formed. The first oxide film 21 is formed on the lower structure 11 including the plug 19 to fill the step between the 13 and the hard mask layer 15 by the chemical mechanical polishing method. 1 The oxide film 21 is etched flat.

그리고, 상기 제 1 산화막(21)을 포함한 전면에 질화막(23)과 제 2 산화막(25)을 순차적으로 형성한 후, 평탄화 공정을 진행한다.After the nitride film 23 and the second oxide film 25 are sequentially formed on the entire surface including the first oxide film 21, the planarization process is performed.

이어, 하부전극 콘택용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 2 산화막(25)과 질화막(23)을 식각하여 하부전극용 콘택홀을 형성한다.Subsequently, the second oxide layer 25 and the nitride layer 23 are etched by a photolithography process using a lower electrode contact mask to form a lower electrode contact hole.

그리고, 상기 하부전극용 콘택홀에 의해 노출된 플러그층(19)과 제 2 산화막(25)상에 라이너(Liner) TiN층을 형성한다.A liner TiN layer is formed on the plug layer 19 and the second oxide layer 25 exposed by the lower electrode contact hole.

그 후, 상기 제 2 산화막(25)을 식각 종말점으로 화학 기계 연마 방법에 의해 상기 TiN층을 평탄 식각하여 상기 제 2 산화막(25)으로 서로 분리되며 상기 플러그층(19)과 전기적으로 연결되는 하부전극(27)을 형성한다.Thereafter, the TiN layer is flat-etched by a chemical mechanical polishing method using the second oxide film 25 as an etching end point, and a lower portion separated from each other by the second oxide film 25 and electrically connected to the plug layer 19. The electrode 27 is formed.

그리고, 상기 하부전극(27)을 포함한 전면에 유전막(29)을 형성하고, 상기제 1, 제 2 주변 영역(B,C)의 유전막(29)을 선택 식각한다.The dielectric layer 29 is formed on the entire surface including the lower electrode 27, and the dielectric layers 29 of the first and second peripheral regions B and C are selectively etched.

그 후, 상기 유전막(29)을 포함한 전면에 캐패시터의 상부전극(31)을 형성하고, 상기 제 2 주변 영역(C)의 상부전극(31)을 선택 식각한다.Thereafter, the upper electrode 31 of the capacitor is formed on the entire surface including the dielectric layer 29, and the upper electrode 31 of the second peripheral region C is selectively etched.

도 1b를 참조하면, 상기 상부전극(31)상에 층간 절연막(33)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, an interlayer insulating layer 33 is formed on the upper electrode 31.

그리고, 금속 배선 콘택용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 층간 절연막(33)을 식각하여 상기 상부전극(31)과 콘택되는 금속 배선용 제 1 콘택홀(35)을 형성하고, 상기 층간 절연막(33), 제 2 산화막(25), 질화막(23) 및 하드 마스크층(15)을 식각하여 상기 비트 라인(13)과 콘택되는 금속 배선용 제 2 콘택홀(37)을 형성한다. 이때, 도 2에서와 같이, 상기 제 1, 제 2 콘택홀(35,37) 형성 공정 시 비트 라인(13)과 콘택되는 단차를 타겟(Target)으로 한 식각 공정을 진행하기 때문에 상기 제 1 콘택홀(35)은 과도 식각(A)이 진행된다.The interlayer insulating layer 33 is etched by a photolithography process using a metal wiring contact mask to form a first contact hole 35 for metal wiring contacting the upper electrode 31, and the interlayer insulating layer 33 ), The second oxide film 25, the nitride film 23, and the hard mask layer 15 are etched to form a second contact hole 37 for metal wiring contacting the bit line 13. In this case, as shown in FIG. 2, since the etching process is performed using a step that is contacted with the bit line 13 as a target during the first and second contact hole 35 and 37 forming processes, the first contact The hole 35 is subjected to transient etching (A).

도 1c를 참조하면, 상기 제 1, 제 2 콘택홀(35,37)을 포함한 전면에 베리어(Barrier) 금속층(39)과 텅스텐(W)층(41)을 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 1C, a barrier metal layer 39 and a tungsten (W) layer 41 are sequentially formed on the entire surface including the first and second contact holes 35 and 37.

그리고, 상기 층간 절연막(33)을 식각 방지막으로 하는 화학적 기계 연마 공정에 의해 상기 텅스텐층(41)과 베리어 금속층(39)을 평탄 식각하여 텅스텐 플러그를 형성한다. 이때, 상기 제 1 콘택홀(35)이 과도 식각되어 형성되므로 상기 상부전극(31)의 상부 부위가 상기 텅스텐 플러그의 리세스(Recess) 값이 0인 도 4에서와 같이, 상기 텅스텐 플러그의 리세스의 정도에 따라 상기 상부전극(31)과 텅스텐 플러그간의 접촉 저항이 변하게 된다.The tungsten layer 41 and the barrier metal layer 39 are etched flat by a chemical mechanical polishing process using the interlayer insulating layer 33 as an etch stop layer to form a tungsten plug. At this time, since the first contact hole 35 is formed by excessive etching, the upper portion of the upper electrode 31 has a recess value of the tungsten plug as shown in FIG. The contact resistance between the upper electrode 31 and the tungsten plug changes according to the degree of settling.

그 후, 상기 텅스텐층(41)을 포함한 층간 절연막(33) 상에 금속 배선의 알루미늄(Al)층(43)을 형성한다. 이때, 도 3에서와 같이, 상기 과도 식각(A)된 제 1 콘택홀(35)에 의해 게이트 전극(G)과 상기 금속 배선(43)간에 쇼트(Short)(B)가 발생된다.Thereafter, an aluminum (Al) layer 43 of metal wiring is formed on the interlayer insulating film 33 including the tungsten layer 41. In this case, as shown in FIG. 3, a short B is generated between the gate electrode G and the metal wire 43 by the excessively etched first contact hole 35.

그러나 종래의 반도체 소자의 캐패시터 및 그의 제조 방법은 주변 회로의 비트 라인의 콘택과 함께 상부전극 콘택을 형성하여 상기 비트 라인과 상부전극이 동일한 금속 배선과 콘택되므로, 상기 상부전극 콘택이 하부 구조까지 펀치스로우(Punch-through)가 발생하고 배선층인 텅스텐의 리세스 정도에 따라 콘택 저항이 변화되어 소자의 수율 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the conventional semiconductor device capacitor and its manufacturing method, the upper electrode contact is formed with the contact of the bit line of the peripheral circuit so that the bit line and the upper electrode are in contact with the same metal wiring, so that the upper electrode contact is punched to the lower structure. There is a problem in that throw-through occurs and contact resistance changes according to the degree of recess of tungsten, which is a wiring layer, thereby degrading yield and reliability of the device.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 주변 영역의 비트 라인과 콘택되는 금속 배선용 콘택홀을 형성하고 후속 공정으로 금속 배선 콘택 형성과 함께 캐패시터의 상부전극과 콘택되는 금속 배선용 콘택을 형성하므로, 상기 비트 라인과 상부전극이 서로 다른 금속 배선과 콘택되고, 상기 상부전극 콘택 형성 공정 시 하부 구조까지 펀치스로우가 발생하는 것을 방지하고, 텅스텐 플러그의 리세스 정도에 관계없이 콘택 저항을 일정하게 유지하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems to form a metal wiring contact hole that is in contact with the bit line of the peripheral area, and to form a metal wiring contact in contact with the upper electrode of the capacitor as well as forming a metal wiring contact in a subsequent process The bit line and the upper electrode are in contact with different metal wires, and the punch-through is prevented from occurring to the lower structure during the upper electrode contact forming process, and the contact resistance is kept constant regardless of the degree of recess of the tungsten plug. Its purpose is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.

도 2는 종래의 과도 식각된 상부전극과 콘택되는 금속 배선용 콘택홀을 나타낸 사진도.2 is a photograph showing a contact hole for a metal wiring contacted with a conventional over-etched upper electrode.

도 3은 종래의 상부전극과 콘택되는 금속 배선용 콘택홀이 과도 식각되어 게이트 전극과 금속 배선이 쇼트되는 현상을 나타낸 사진도.3 is a photograph showing a phenomenon in which a contact hole for a metal wiring in contact with the conventional upper electrode is excessively etched and the gate electrode and the metal wiring are shorted.

도 4는 종래의 텅스텐 플러그의 리세스 정도에 따른 접촉 저항 값을 도시한 그래프.Figure 4 is a graph showing the contact resistance value according to the degree of recess of the conventional tungsten plug.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도.5A through 5F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

11, 51 : 하부 구조물13, 53 : 비트 라인11, 51: substructure 13, 53: bit line

15, 55 : 하드 마스크층17, 57 : 절연막 스페이서15, 55: hard mask layer 17, 57: insulating film spacer

19 : 플러그21, 61 : 제 1 산화막19: plug 21, 61: first oxide film

23, 63 : 질화막25, 65 : 제 2 산화막23, 63: nitride film 25, 65: second oxide film

27, 67 : 하부전극29, 69 : 유전막27, 67: lower electrode 29, 69: dielectric film

31, 71 : 상부전극33 : 층간 절연막31, 71: upper electrode 33: interlayer insulating film

35, 75 : 금속 배선용 제 1 콘택홀37, 85 : 금속 배선용 제 2 콘택홀35, 75: first contact hole for metal wiring 37, 85: second contact hole for metal wiring

39 : 베리어 금속층41 : 텅스텐층39: barrier metal layer 41: tungsten layer

43 : 알루미늄층59 : 제 1 플러그43: aluminum layer 59: first plug

73 : 제 1 층간 절연막77 : 제 1 베리어 금속층73: first interlayer insulating film 77: first barrier metal layer

79 : 제 1 텅스텐83 : 제 2 층간 절연막79: first tungsten 83: second interlayer insulating film

87 : 금속 배선용 제 3 콘택홀89 : 제 2 베리어 금속층87: third contact hole for metal wiring 89: second barrier metal layer

91 : 제 2 텅스텐93 : 제 2 알루미늄층91: second tungsten 93: second aluminum layer

이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 비트 라인 그리고 셀 영역에 형성된 비트 라인 사이의 단차를 매립하는 플러그와 상기 플러그와 전기적으로 연결된 캐패시터를 포함한 하부 구조물 상에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계, 제 1 금속배선 콘택용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1 층간 절연막을 식각하고 상기 하부 구조물을 선택 식각하여 상기 비트 라인과 콘택되는 제 1 금속 배선용 콘택홀을 형성하는 단계, 상기 제 1 금속 배선용 콘택홀의 매립층인 제 2 플러그를 형성하는 단계, 전면에 제 1 금속층을 형성하고, 금속 배선용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1 금속층을 식각하여 제 1 금속 배선을 형성하는 단계, 상기 제 1 금속 배선을 포함한 전면에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계 및 제 2 금속 배선 콘택용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1, 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 캐패시터의 상부전극과 콘택되는 제 2 금속 배선용 콘택홀을 형성하고, 상기 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 제 1 금속 배선과 콘택되는 제 3 금속 배선용 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것과,The present invention for achieving the above object is a step of forming a first interlayer insulating film on a lower structure including a plug and a plug to fill the step between the bit line and the bit line formed in the cell region and the capacitor electrically connected to the plug, the first Etching the first interlayer insulating film and selectively etching the lower structure by a photolithography process using a metal wiring contact mask to form a first metal wiring contact hole in contact with the bit line, wherein the first metal wiring contact Forming a second plug that is a buried layer of holes, forming a first metal layer on the entire surface, and etching the first metal layer by a photolithography process using a metal wiring mask to form a first metal wire; Forming a second interlayer insulating film on the entire surface including the wiring and the second metal wiring contact The first and second interlayer insulating layers are etched by using a photolithography process to form a second metal wiring contact hole contacting the upper electrode of the capacitor, and the second interlayer insulating layer is etched to etch the first metal wiring. Providing a method for manufacturing a semiconductor device, the method including forming a contact hole for a third metal wiring contacted with

상기 상부전극을 1000 ∼ 2000Å 두께의 TiN층 또는 TiN/텅스텐의 적층 구조물로 형성하는 것과,Forming the upper electrode in a TiN layer or a TiN / tungsten laminated structure having a thickness of 1000 to 2000 占 퐉;

상기 제 1 층간 절연막을 2000 ∼ 4000Å의 두께로 형성하는 것과,Forming the first interlayer insulating film at a thickness of 2000 to 4000 kPa;

상기 제 2 층간 절연막을 8000 ∼ 10000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.The second interlayer insulating film is formed to a thickness of 8000 to 10000 kPa.

본 발명의 원리는 주변 영역의 비트 라인과 콘택되는 금속 배선용 콘택홀을 형성하고 후속 공정으로 금속 배선 콘택 형성과 함께 캐패시터의 상부전극과 콘택되는 금속 배선용 콘택을 형성하므로, 상기 비트 라인과 상부전극이 서로 다른 금속 배선과 콘택되고, 상기 상부전극 콘택 단차를 타겟으로 한 식각 공정을 진행하기 때문에 상부전극 콘택 형성 공정 시 하부 구조까지 펀치스로우가 발생하는 것을 방지하고, 상부전극과 콘택 하부 부위가 접촉하므로 텅스텐 플러그의 리세스 정도에 관계없이 콘택 저항을 일정하게 유지하는 발명이다.The principle of the present invention is to form a metal wiring contact hole that is in contact with the bit line of the peripheral region and to form a metal wiring contact in contact with the upper electrode of the capacitor in a subsequent process, so that the bit line and the upper electrode Since the etching process targets the upper electrode contact step and contacts the different metal wires, the punch-through is prevented from occurring to the lower structure during the upper electrode contact forming process, and the upper electrode and the lower portion of the contact are in contact with each other. The invention maintains a constant contact resistance regardless of the degree of recess of the tungsten plug.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도로서,“A”는 셀 영역을 도시한 것이고,“B”는 상부전극과 콘택되는 금속 배선이 형성될 영역인 제 1 주변 영역을 도시한 것이고,“C”는 비트 라인과 콘택되는 금속 배선이 형성될 영역인 제 2 주변 영역을 도시한 것이다.5A to 5F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention, where “A” shows a cell region, and “B” shows a region where a metal wiring contacting the upper electrode is to be formed. Is a first peripheral region, and “C” shows a second peripheral region, which is a region where a metal wiring in contact with a bit line is to be formed.

도 5a를 참조하면, 상측에 하드 마스크층(55)이 그리고 양측에 절연막 스페이서(57)가 구비된 비트 라인(53)과 상기 셀 영역(A)에 형성된 비트 라인(53) 사이의 단차를 매립하는 제 1 플러그(59)를 포함한 하부 구조물(51) 상에 제 1 산화막(61)을 형성하고, 상기 하드 마스크층(59)을 식각 종말점으로 화학 기계 연마 방법에 의해 상기 제 1 산화막(61)을 평탄 식각한다.Referring to FIG. 5A, the gap between the bit line 53 having the hard mask layer 55 on the upper side and the insulating layer spacer 57 on the both sides and the bit line 53 formed on the cell region A is buried. The first oxide layer 61 is formed on the lower structure 51 including the first plug 59, and the hard mask layer 59 is etched to the end point by the chemical mechanical polishing method. Etch a flat surface.

그리고, 상기 제 1 산화막(61)을 포함한 전면에 질화막(63)과 제 2 산화막(65)을 순차적으로 형성한 후, 평탄화 공정을 진행한다.After the nitride film 63 and the second oxide film 65 are sequentially formed on the entire surface including the first oxide film 61, the planarization process is performed.

이어, 하부 전극 콘택용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 2 산화막(65)과 질화막(63)을 식각하여 하부 전극용 콘택홀을 형성한다.Subsequently, the second oxide layer 65 and the nitride layer 63 are etched by a photolithography process using a mask for lower electrode contact to form a lower electrode contact hole.

그리고, 상기 하부 전극용 콘택홀에 의해 노출된 플러그층(59)과 제 2 산화막(65)상에 라이너 TiN층을 형성한다.A liner TiN layer is formed on the plug layer 59 and the second oxide layer 65 exposed by the lower electrode contact hole.

그 후, 상기 제 2 산화막(65)을 식각 종말점으로 화학 기계 연마 방법에 의해 상기 TiN층을 평탄 식각하여 상기 제 2 산화막(65)으로 서로 분리되며 상기 플러그층(59)과 전기적으로 연결되는 하부 전극(67)을 형성한다.Thereafter, the TiN layer is flat-etched by the chemical mechanical polishing method using the second oxide film 65 as an etching end point, and the lower portion separated from each other by the second oxide film 65 and electrically connected to the plug layer 59. Electrode 67 is formed.

그리고, 상기 하부 전극(67)을 포함한 전면에 유전막(69)을 형성하고, 상기 주변 영역(B)의 유전막(69)을 선택 식각한다.In addition, a dielectric film 69 is formed on the entire surface including the lower electrode 67, and the dielectric film 69 of the peripheral region B is selectively etched.

그 후, 상기 유전막(69)을 포함한 전면에 캐패시터의 1000 ∼ 2000Å 두께의 상부 전극(71)을 형성한다. 이때, 상기 상부 전극(71)을 TiN층 또는 TiN/텅스텐의 적층 구조물로 형성한다.Thereafter, an upper electrode 71 having a thickness of 1000 to 2000 Å of a capacitor is formed on the entire surface including the dielectric film 69. In this case, the upper electrode 71 is formed of a TiN layer or a stacked structure of TiN / tungsten.

도 5b에서와 같이, 상기 상부전극(71)상에 2000 ∼ 4000Å 두께의 제 1 층간 절연막(73)을 형성한다.As shown in FIG. 5B, a first interlayer insulating film 73 having a thickness of 2000 to 4000 Å is formed on the upper electrode 71.

그리고, 금속 배선 콘택용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1 층간 절연막(73), 제 2 산화막(65), 질화막(63) 및 하드 마스크층(55)을 식각하여 상기 비트 라인(53)과 콘택되는 제 1 금속 배선용 제 1 콘택홀(75)을 형성한다.The first interlayer insulating film 73, the second oxide film 65, the nitride film 63, and the hard mask layer 55 are etched by a photolithography process using a metal wiring contact mask to form the bit line 53. A first contact hole 75 for first metal wiring contacting the first metal wiring is formed.

도 5c에서와 같이, 상기 제 1 콘택홀(75)을 포함한 전면에 제 1 베리어 금속층(77)과 제 1 텅스텐층(79)을 순차적으로 형성한다.As shown in FIG. 5C, the first barrier metal layer 77 and the first tungsten layer 79 are sequentially formed on the entire surface including the first contact hole 75.

이어, 상기 제 1 층간 절연막(73)을 식각 방지막으로 하는 화학적 기계 연마 공정에 의해 상기 제 1 텅스텐층(79)과 제 1 베리어 금속층(77)을 평탄 식각하여 제 2 플러그를 형성한다. 이때, 상기 화학적 기계 연마 공정 대신에 에치백(Etch back) 공정을 사용하여 상기 제 1 텅스텐층(79)과 제 1 베리어 금속층(77)을 평탄 식각할 수 있다.Subsequently, the first tungsten layer 79 and the first barrier metal layer 77 are etched by a chemical mechanical polishing process using the first interlayer insulating layer 73 as an etch stop layer to form a second plug. In this case, the first tungsten layer 79 and the first barrier metal layer 77 may be flat-etched by using an etch back process instead of the chemical mechanical polishing process.

도 5d에서와 같이, 상기 제 2 플러그를 포함한 제 1 층간 절연막(73) 상에제 1 알루미늄층을 형성한다.As shown in FIG. 5D, a first aluminum layer is formed on the first interlayer insulating layer 73 including the second plug.

그리고, 금속 배선용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1 알루미늄층을 식각하여 상기 비트 라인(53)과 콘택되는 금속 배선(81)을 형성한다.The first aluminum layer is etched by a photolithography process using a metal wiring mask to form a metal wiring 81 in contact with the bit line 53.

도 5e에서와 같이, 상기 비트 라인(53)과 콘택되는 금속 배선(81)을 포함한 제 1 층간 절연막(73) 상에 8000 ∼ 10000Å 두께의 제 2 층간 절연막(83)을 형성한다.As shown in FIG. 5E, a second interlayer insulating film 83 having a thickness of 8000 to 10000 kPa is formed on the first interlayer insulating film 73 including the metal wiring 81 in contact with the bit line 53.

그리고, 상기 상부전극(71)과 콘택되는 금속 배선 콘택용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1, 제 2 층간 절연막(73,83)을 식각하여 상기 상부전극(71)과 콘택되는 금속 배선용 제 2 콘택홀(85)을 형성하고, 상기 제 2 층간 절연막(83)을 식각하여 상기 비트 라인(53)과 콘택되는 금속 배선(81)과 콘택되는 금속 배선용 제 3 콘택홀(87)을 형성한다.In addition, the first and second interlayer insulating layers 73 and 83 are etched by a photolithography process using a metal wiring contact mask contacting the upper electrode 71 for metal wiring contacting the upper electrode 71. A second contact hole 85 is formed, and the second interlayer insulating layer 83 is etched to form a third contact hole 87 for metal wiring, which is in contact with the metal wiring 81 that is in contact with the bit line 53. do.

도 5f에서와 같이, 전면에 제 2 베리어 금속층(89)과 제 2 텅스텐층(91)을 순차적으로 형성한다.As shown in FIG. 5F, the second barrier metal layer 89 and the second tungsten layer 91 are sequentially formed on the entire surface.

그리고, 상기 제 2 층간 절연막(83)을 식각 방지막으로 하는 화학적 기계 연마 공정에 의해 상기 제 2 텅스텐층(91)과 제 2 베리어 금속층(89)을 평탄 식각하여 제 3 플러그를 형성한다. 이때, 상기 화학적 기계 연마 공정 대신에 에치백 공정을 사용하여 상기 제 2 텅스텐층(91)과 제 2 베리어 금속층(89)을 평탄 식각할 수 있다.Then, the second tungsten layer 91 and the second barrier metal layer 89 are etched flat by a chemical mechanical polishing process using the second interlayer insulating layer 83 as an etch stop layer to form a third plug. In this case, the second tungsten layer 91 and the second barrier metal layer 89 may be flat-etched by using an etch back process instead of the chemical mechanical polishing process.

이어, 상기 제 3 플러그를 포함한 제 2 층간 절연막(83) 상에 상기 상부전극(71)과 콘택되는 배선의 제 2 알루미늄층(93)을 형성한다.Subsequently, a second aluminum layer 93 having a wiring contacting the upper electrode 71 is formed on the second interlayer insulating layer 83 including the third plug.

본 발명의 반도체 소자의 제조 방법은 주변 영역의 비트 라인과 콘택되는 금속 배선용 콘택홀을 형성하고 후속 공정으로 금속 배선 콘택 형성과 함께 캐패시터의 상부전극과 콘택되는 금속 배선용 콘택을 형성하므로, 상기 비트 라인과 상부전극이 서로 다른 금속 배선과 콘택되고, 상기 상부전극 콘택 단차를 타겟으로 한 식각 공정을 진행하기 때문에 상부전극 콘택 형성 공정 시 하부 구조까지 펀치스로우가 발생하는 것을 방지하고, 상부전극과 콘택 하부 부위가 접촉하므로 텅스텐 플러그의 리세스 정도에 관계없이 콘택 저항을 일정하게 유지하므로 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention forms a metal wiring contact hole in contact with a bit line in a peripheral region, and subsequently forms a metal wiring contact and a metal wiring contact in contact with an upper electrode of a capacitor. Since the upper electrode and the upper electrode are in contact with different metal wires, and the etching process is performed to target the upper electrode contact step, the punch throw is prevented from occurring to the lower structure during the upper electrode contact forming process. Since the parts are in contact, the contact resistance is kept constant regardless of the degree of recess of the tungsten plug, thereby improving the yield and reliability of the device.

Claims (4)

비트 라인 그리고 셀 영역에 형성된 비트 라인 사이의 단차를 매립하는 플러그와 상기 플러그와 전기적으로 연결된 캐패시터를 포함한 하부 구조물 상에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming a first interlayer insulating film on a lower structure including a plug filling a step between the bit line and the bit line formed in the cell region and a capacitor electrically connected to the plug; 제 1 금속 배선 콘택용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1 층간 절연막을 식각하고 상기 하부 구조물을 선택 식각하여 상기 비트 라인과 콘택되는 제 1 금속 배선용 콘택홀을 형성하는 단계;Etching the first interlayer insulating layer and selectively etching the lower structure by a photolithography process using a first metal wiring contact mask to form a first metal wiring contact hole in contact with the bit line; 상기 제 1 금속 배선용 콘택홀의 매립층인 제 2 플러그를 형성하는 단계;Forming a second plug that is a buried layer of the first metal wiring contact hole; 전면에 제 1 금속층을 형성하고, 금속 배선용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1 금속층을 식각하여 제 1 금속 배선을 형성하는 단계;Forming a first metal layer by forming a first metal layer on the entire surface and etching the first metal layer by a photolithography process using a mask for metal wiring; 상기 제 1 금속 배선을 포함한 전면에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming a second interlayer insulating film on the entire surface including the first metal wiring; 제 2 금속 배선 콘택용 마스크를 사용한 사진식각 공정에 의해 상기 제 1, 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 캐패시터의 상부전극과 콘택되는 제 2 금속 배선용 콘택홀을 형성하고, 상기 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 제 1 금속 배선과 콘택되는 제 3 금속 배선용 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.The first and second interlayer insulating layers are etched by a photolithography process using a mask for forming a second metal wiring contact to form a second metal wiring contact hole contacting the upper electrode of the capacitor, and the second interlayer insulating layer is etched. Forming a third metal wiring contact hole in contact with the first metal wiring. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부전극을 1000 ∼ 2000Å 두께의 TiN층 또는 TiN/텅스텐의 적층 구조물로 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The upper electrode is formed of a TiN layer having a thickness of 1000 to 2000 GPa or a stacked structure of TiN / tungsten. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 층간 절연막을 2000 ∼ 4000Å의 두께로 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first interlayer insulating film is formed to a thickness of 2000 to 4000 kPa. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 층간 절연막을 8000 ∼ 10000Å의 두께로 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second interlayer insulating film is formed to a thickness of 8000 to 10000 kPa.
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