KR20050058118A - Semiconductor devices having shoulder patterns and fabrication methods thereof - Google Patents

Semiconductor devices having shoulder patterns and fabrication methods thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20050058118A
KR20050058118A KR1020030090372A KR20030090372A KR20050058118A KR 20050058118 A KR20050058118 A KR 20050058118A KR 1020030090372 A KR1020030090372 A KR 1020030090372A KR 20030090372 A KR20030090372 A KR 20030090372A KR 20050058118 A KR20050058118 A KR 20050058118A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wiring
patterns
pattern
film
shoulder
Prior art date
Application number
KR1020030090372A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김기철
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020030090372A priority Critical patent/KR20050058118A/en
Publication of KR20050058118A publication Critical patent/KR20050058118A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76897Formation of self-aligned vias or contact plugs, i.e. involving a lithographically uncritical step

Abstract

쇼울더 패턴들을 갖는 반도체 장치들 및 그 제조방법들을 제공한다. 이 장치들 및 제조방법들은 서로 마주보는 측벽들이 쇼울더 패턴들로 덮인 인접한 두 개의 배선 패턴들 사이에 플러그 패턴을 배치해서 플러그 패턴 및 배선 패턴들을 전기적으로 절연시키기 위한 방안을 제시해 준다. 이를 위해서, 상기 장치들 및 그 제조방법들은 반도체 기판의 상부에 배치된 인접한 두 개의 배선 패턴들을 포함한다. 상기 배선 패턴들의 각각은 차례로 적층된 배선막 패턴 및 배선 캐핑막 패턴으로 형성된다. 상기 배선 패턴들의 측벽들에 각각 배선 스페이서들을 형성하고, 상기 배선 스페이서들은 매립 절연막으로 덮인다. 상기 매립 절연막 및 배선 패턴들과 함께 배선 스페이서들에 부분적인 식각공정을 수행해서 배선 캐핑막 패턴을 노출시킨다. 이때에, 상기 식각공정은 배선 패턴들의 측부들에 매립 절연막 패턴들과 아울러서 상기 배선 패턴들의 측벽들에 배선 스페이서 패턴들 및 쇼울더 패턴들을 형성한다. 상기 쇼울더 패턴들은 서로 마주보는 배선 패턴들의 측벽들에 위치된다. 상기 배선 패턴들 사이의 매립 절연막 패턴을 제거하고, 상기 배선 패턴들 사이에 플러그 패턴이 배치된다. 이를 통해서, 상기 쇼울더 패턴들을 갖는 반도체 장치는 배선 패턴들 및 플러그 패턴 사이에 쇼울더 패턴을 개재해서 전기적 단락을 미연에 제거하여 공정 자유도를 증가시킬 수 있다.Provided are semiconductor devices having shoulder patterns and methods of manufacturing the same. These devices and manufacturing methods provide a way to electrically insulate the plug pattern and the wiring patterns by placing the plug pattern between two adjacent wiring patterns whose sidewalls facing each other are covered with shoulder patterns. To this end, the devices and methods of manufacturing the same include two adjacent wiring patterns disposed on the semiconductor substrate. Each of the wiring patterns is formed of a wiring film pattern and a wiring capping film pattern that are sequentially stacked. Wiring spacers are formed on sidewalls of the wiring patterns, respectively, and the wiring spacers are covered with a buried insulating film. A partial etching process is performed on the wiring spacers together with the buried insulating layer and the wiring patterns to expose the wiring capping layer pattern. At this time, the etching process forms wiring spacer patterns and shoulder patterns on sidewalls of the wiring patterns, together with buried insulation patterns on sides of the wiring patterns. The shoulder patterns are located on sidewalls of the wiring patterns facing each other. The buried insulation layer pattern between the wiring patterns is removed, and a plug pattern is disposed between the wiring patterns. As a result, the semiconductor device having the shoulder patterns may increase process freedom by removing an electrical short circuit through the shoulder pattern between the wiring patterns and the plug pattern.

Description

쇼울더 패턴들을 갖는 반도체 장치들 및 그 제조방법들 { Semiconductor Devices Having Shoulder Patterns And Fabrication Methods Thereof }Semiconductor devices having shoulder patterns and fabrication methods therefor {Semiconductor Devices Having Shoulder Patterns And Fabrication Methods Thereof}

본 발명은 반도체 장치들 및 그 제조방법들에 관한 것으로서, 상세하게는 쇼울더 패턴들을 갖는 반도체 장치들 및 그 제조방법들에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices and methods of manufacturing the same, and more particularly, to semiconductor devices having shoulder patterns and methods of manufacturing the same.

일반적으로, 반도체 장치는 인접한 두 개의 배선 패턴들 및 그 패턴들 사이에 배치된 플러그 패턴을 포함할 수 있다. 상기 배선 패턴들은 게이트 패턴들, 비트라인 패턴들 및 금속막 패턴들 등이고, 상기 플러그 패턴은 개별 소자들에 전기적으로 연결되는 노드(Node)이다. 이때에, 상기 배선 패턴 및 플러그 패턴은 그 패턴들 사이에 스페이서 패턴 또는 스페이서 패턴 및 매립 절연막 패턴이 개재되어 반도체 기판 상에 형성될 수 있다. 이를 통해서, 상기 배선 패턴은 스페이서 패턴 또는 스페이서 패턴 및 매립 절연막 패턴을 통해서 플러그 패턴과 전기적으로 절연된다.In general, the semiconductor device may include two adjacent wiring patterns and a plug pattern disposed between the patterns. The wiring patterns may be gate patterns, bit line patterns, metal layer patterns, and the like, and the plug pattern may be a node electrically connected to individual devices. In this case, the wiring pattern and the plug pattern may be formed on the semiconductor substrate with a spacer pattern or a spacer pattern and a buried insulating film pattern interposed therebetween. Through this, the wiring pattern is electrically insulated from the plug pattern through the spacer pattern or the spacer pattern and the buried insulation pattern.

그러나, 상기 배선 패턴들은 반도체 장치의 디자인 룰이 축소됨에 따라 그 패턴들 사이의 폭이 좁아져서 플러그 패턴을 보이드(Void)없이 채우기 힘든 구조를 가지게 된다. 상기 플러그 패턴에 의한 보이드(Void)는 배선 패턴들의 측벽들에 형성된 스페이서 패턴들의 프로파일로 제거할 수 있지만, 상기 스페이서 패턴들을 형성한 후 인접한 플러그 패턴을 형성하기까지의 반도체 제조 공정은 스페이서 패턴들의 두께를 감소시켜서 배선 패턴 및 플러그 패턴 사이의 누설 전류를 증가시킬 수 있다.However, the wiring patterns have a structure in which the width between the patterns becomes narrower as the design rule of the semiconductor device is reduced, thus making it difficult to fill the plug pattern without voids. The void due to the plug pattern may be removed by the profile of the spacer patterns formed on the sidewalls of the wiring patterns. However, the semiconductor manufacturing process from forming the spacer patterns to forming the adjacent plug pattern may be performed by the thickness of the spacer patterns. It is possible to increase the leakage current between the wiring pattern and the plug pattern by reducing the voltage.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 기판의 상부의 인접한 두 개의 배선 패턴들 및 그 패턴들 사이에 배치된 플러그 패턴을 전기적으로 절연하는데 적합한 쇼울더 패턴들을 갖는 반도체 장치들을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide semiconductor devices having shoulder patterns suitable for electrically insulating two adjacent wiring patterns on a semiconductor substrate and a plug pattern disposed between the patterns.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 반도체 기판의 상부의 인접한 두 개의 배선 패턴들 및 그 패턴들 사이에 배치된 플러그 패턴의 전기적 단락을 방지할 수 있는 쇼울더 패턴들을 갖는 반도체 장치들의 제조방법들을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide methods for manufacturing semiconductor devices having shoulder patterns capable of preventing an electrical short circuit between two adjacent wiring patterns on the top of the semiconductor substrate and a plug pattern disposed between the patterns. have.

본 발명의 실시예는 쇼울더 패턴들을 갖는 반도체 장치를 제공한다. An embodiment of the present invention provides a semiconductor device having shoulder patterns.

이 장치는 반도체 기판의 상부에 배치된 인접한 두 개의 배선 패턴들을 포함한다. 상기 배선 패턴들은 차례로 적층된 배선막 패턴 및 배선 캐핑막 패턴으로 구성된다. 상기 배선 패턴들 사이의 서로 마주보는 측벽들에 쇼울더 패턴들이 각각 배치되고, 상기 배선 패턴들의 나머지 측벽들에 배선 스페이서 패턴들이 각각 배치된다. 상기 배선 패턴들 사이에 쇼울더 패턴들에 접촉되는 플러그 패턴이 위치된다. 이때에, 상기 배선 스페이서 패턴들은 그들의 상부측들이 하부측들과 함께 평평한 면들을 갖는다. 또한, 상기 쇼울더 패턴들은 상기 배선막 패턴들의 상면들을 잇는 연장선 상에서 배선 패턴들을 사이에 두고 반대편에 위치한 배선 스페이서 패턴들과 동일한 두께를 갖는다.The device includes two adjacent wiring patterns disposed on top of a semiconductor substrate. The wiring patterns include a wiring film pattern and a wiring capping film pattern that are sequentially stacked. Shoulder patterns are disposed on sidewalls facing each other between the wiring patterns, and wiring spacer patterns are disposed on the remaining sidewalls of the wiring patterns, respectively. A plug pattern in contact with shoulder patterns is positioned between the wiring patterns. At this time, the wiring spacer patterns have upper surfaces thereof with flat surfaces along with the lower sides. In addition, the shoulder patterns have the same thickness as the wiring spacer patterns positioned on opposite sides of the wiring patterns on the extension lines connecting the upper surfaces of the wiring film patterns.

본 발명의 실시예는 쇼울더 패턴들을 갖는 반도체 장치의 제조방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device having shoulder patterns.

이 제조방법은 반도체 기판의 상부에 인접한 두 개의 배선 패턴들을 형성하고, 그 패턴들의 측벽들에 배선 스페이서들을 각각 형성하는 것을 포함한다. 상기 배선 패턴들의 각각은 차례로 적층된 배선막 패턴 및 배선 캐핑막 패턴으로 형성한다. 상기 배선 스페이서들을 갖는 반도체 기판 상에 매립 절연막을 형성하고, 상기 매립 절연막 및 배선 패턴들과 함께 배선 스페이서들에 부분적인 식각 공정을 수행한다. 이때에, 상기 식각 공정은 배선 캐핑막 패턴을 노출시켜서 배선 패턴들의 측부들에 매립 절연막 패턴들을 형성하고 동시에 배선 패턴들의 측벽들에 배선 스페이서 패턴들 및 쇼울더 패턴들을 형성한다. 상기 쇼울더 패턴들은 각각이 서로 마주보는 배선 패턴들의 측벽들에 위치한다. 이어서, 상기 배선 패턴들 사이의 매립 절연막 패턴을 반도체 기판으로부터 제거하고, 상기 배선 패턴들 사이를 채우는 플러그 패턴을 형성한다. 상기 플러그 패턴은 쇼울더 패턴들에 접촉되어서 배선막 패턴들과 전기적으로 절연된다.This manufacturing method includes forming two wiring patterns adjacent to an upper portion of a semiconductor substrate, and forming wiring spacers on sidewalls of the patterns, respectively. Each of the wiring patterns is formed of a wiring film pattern and a wiring capping film pattern which are sequentially stacked. A buried insulating film is formed on the semiconductor substrate having the wiring spacers, and a partial etching process is performed on the wiring spacers together with the buried insulating film and the wiring patterns. In this case, the etching process exposes the wiring capping layer pattern to form buried insulating layer patterns on sides of the wiring patterns, and simultaneously forms wiring spacer patterns and shoulder patterns on sidewalls of the wiring patterns. The shoulder patterns are located on sidewalls of the wiring patterns that face each other. Subsequently, the buried insulating film pattern between the wiring patterns is removed from the semiconductor substrate, and a plug pattern filling the wiring patterns is formed. The plug pattern is in contact with shoulder patterns and electrically insulated from the wiring film patterns.

도 1 은 본 발명에 따른 반도체 장치의 배치도이고, 도 2 는 도 1 의 Ⅰ-Ⅰ' 를 따라서 취한 반도체 장치의 단면도이다.1 is a layout view of a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device taken along the line II ′ of FIG. 1.

도 1 내지 도 2 를 참조하면, 활성영역(15)을 갖는 반도체 기판은 유전막(20)으로 덮이고, 상기 유전막(20) 상에 인접한 두 개의 배선 패턴(60)들이 배치된다. 그리고, 상기 배선 패턴(60)들의 서로 마주보는 측벽들 및 그 패턴(60)들의 나머지 측벽들에 쇼울더 패턴(74)들 및 배선 스페이서 패턴(72)들을 각각 덮는다. 상기 유전막(20)은 열 산화 공정을 통해서 형성한 절연막이고, 상기 배선 패턴(60)들의 각각은 차례로 적층된 배선막 패턴(35) 및 배선 캐핑막 패턴(45)이다. 상기 배선막 패턴(35)은 도핑된 폴리실리콘 막 또는 차례로 적층된 도핑된 폴리실리콘 막 및 금속실리사이드 막인 것이 바람직하다. 상기 배선 캐핑막 패턴(45)은 질화막이고, 상기 쇼울더 패턴(74)들 및 배선 스페이서 패턴(72)들은 배선 캐핑막 패턴(45)과 동일한 식각률을 갖는 절연막인 것이 바람직하다.1 to 2, a semiconductor substrate having an active region 15 is covered with a dielectric film 20, and two wiring patterns 60 adjacent to the dielectric film 20 are disposed. The shoulder patterns 74 and the wiring spacer patterns 72 are respectively covered on sidewalls facing each other of the wiring patterns 60 and the remaining sidewalls of the patterns 60. The dielectric film 20 is an insulating film formed through a thermal oxidation process, and each of the wiring patterns 60 is a wiring film pattern 35 and a wiring capping film pattern 45 that are sequentially stacked. The interconnection film pattern 35 is preferably a doped polysilicon film or a doped polysilicon film and a metal silicide film sequentially stacked. The wiring capping layer pattern 45 may be a nitride layer, and the shoulder patterns 74 and the wiring spacer patterns 72 may be insulating layers having the same etching rate as the wiring capping layer pattern 45.

상기 배선 스페이서 패턴(72)들이 덮인 배선 패턴(45)들의 측부들에 매립 절연막 패턴(83)이 배치되고, 상기 배선 패턴(45)들 사이에 플러그 패턴(115)이 위치된다. 이때에, 상기 플러그 패턴(115)은 쇼울더 패턴(74)들 및 배선 캐핑막 패턴(45)들로 인해서 배선막 패턴(35)들과 전기적으로 절연된다. 또한, 상기 배선 스페이서 패턴(72))들은 그 패턴(72)들의 상부측들이 하부측들과 함께 평평한 면들을 갖으며, 상기 플러그 패턴(115)과 접촉하는 쇼울더 패턴(74)들은 배선막 패턴(35)들의 상면들을 잇는 연장선 상에서 배선 패턴(45)들을 사이에 두고 반대편에 위치한 배선 스페이서 패턴(72)들과 동일한 두께를 갖는다. 상기 매립 절연막 패턴(83)은 배선 스페이서 패턴(72)들과 다른 식각률을 갖는 절연막이고, 상기 플러그 패턴(115)은 도핑된 폴리실리콘 막인 것이 바람직하다.A buried insulation layer pattern 83 is disposed on sides of the wiring patterns 45 covered with the wiring spacer patterns 72, and a plug pattern 115 is positioned between the wiring patterns 45. At this time, the plug pattern 115 is electrically insulated from the wiring film patterns 35 due to the shoulder patterns 74 and the wiring capping film patterns 45. In addition, the wiring spacer patterns 72 may have upper surfaces of the patterns 72 having flat surfaces together with lower surfaces thereof, and the shoulder patterns 74 contacting the plug pattern 115 may have a wiring pattern ( It has the same thickness as the wiring spacer patterns 72 on the opposite side with the wiring patterns 45 therebetween on the extension line connecting the upper surfaces of the 35. The buried insulating layer pattern 83 is an insulating layer having an etching rate different from that of the wiring spacer patterns 72, and the plug pattern 115 is a doped polysilicon layer.

이제, 본 발명의 제조방법은 첨부한 도면을 참조해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.Now, the manufacturing method of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 3 내지 도 11 은 도 1 의 Ⅰ-Ⅰ' 를 따라 취해서 반도체 장치의 제조방법을 설명해주는 단면도들이다.3 through 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device, taken along the line II ′ of FIG. 1.

도 1 내지 도 3 내지 도 11 을 참조하면, 활성영역(15)을 갖는 반도체 기판에 유전막(20)을 형성하고, 상기 유전막(20) 상에 배선막(30) 및 배선 캐핑막(40)을 차례로 형성한다. 상기 배선 캐핑막(40) 상에 활성영역(15)의 상부를 가로질러서 평행하게 달리는 인접한 두 개의 포토레지스트 패턴(50)들을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(50)들 및 유전막(20)을 식각 마스크로 사용해서 배선 캐핑막(40) 및 배선막(30)에 식각공정을 차례로 수행하여 배선 패턴(60)들을 형성한다. 상기 배선 패턴(60)들의 각각은 배선막 패턴(35) 및 배선 캐핑막 패턴(45)으로 형성한다. 상기 배선 캐핑막(40)은 질화막으로 형성하고, 상기 유전막(20)은 배선 캐핑막(40)과 다른 식각률을 갖는 절연막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 배선막(30)은 도핑된 폴리실리콘 막 또는 차례로 적층된 도핑된 폴리실리콘 막 및 금속실리사이드 막으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배선막(30)은 고온 융점을 갖는 금속막으로 형성할 수도 있다. 1 to 3 to 11, a dielectric film 20 is formed on a semiconductor substrate having an active region 15, and a wiring film 30 and a wiring capping film 40 are formed on the dielectric film 20. Form in turn. Two adjacent photoresist patterns 50 are formed on the wiring capping layer 40 and run parallel to the upper portion of the active region 15, and the photoresist patterns 50 and the dielectric layer 20 are etched. Using the mask as a mask, the etching process is sequentially performed on the wiring capping film 40 and the wiring film 30 to form the wiring patterns 60. Each of the wiring patterns 60 is formed of a wiring film pattern 35 and a wiring capping film pattern 45. The wiring capping film 40 may be formed of a nitride film, and the dielectric film 20 may be formed of an insulating film having an etching rate different from that of the wiring capping film 40. The wiring film 30 is preferably formed of a doped polysilicon film or a doped polysilicon film and a metal silicide film sequentially stacked. In addition, the wiring film 30 may be formed of a metal film having a high temperature melting point.

상기 배선 패턴(60)들의 측벽들에 배선 스페이서(70)들을 형성하고, 상기 배선 스페이서(70)들 및 배선 패턴(60)들을 덮는 매립 절연막(80)을 형성한다. 상기 매립 절연막(80)을 갖는 반도체 기판 상에 평탄화 공정을 수행한다. 상기 평탄화 공정은 배선막 패턴(35)들이 노출되도록 매립 절연막(80) 및 배선 패턴(60)들과 함께 배선 스페이서(70)들을 부분적으로 식각한다. 이때에, 상기 평탄화 공정은 배선 패턴(60)들의 측부들에 매립 절연막 패턴(83)들을 형성하고 동시에 배선 패턴(60)들의 측벽들에 쇼울더 패턴(74)들 및 배선 스페이서 패턴(72)들을 형성한다. 상기 쇼울더 패턴(74)들은 배선 패턴(60)들의 서로 마주보는 측벽들에 형성한다. 상기 쇼울더 및 배선 스페이서 패턴들(74, 72)은 그 상부측(A)들이 하부측(B)들과 함께 평평한 면들을 가지며, 그 패턴들(74, 72)의 상부측(A)들은 하부측(B)들보다 작은 폭으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 매립 절연막(80)은 배선 캐핑막 패턴(45)과 다른 식각률을 갖는 절연막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 쇼울더 패턴(74)들 및 배선 스페이서 패턴(72)들을 갖는 반도체 기판 상에 도 7 과 같이 포토레지스트 막(90)을 형성한다.Wiring spacers 70 are formed on sidewalls of the wiring patterns 60, and a buried insulating layer 80 covering the wiring spacers 70 and the wiring patterns 60 is formed. A planarization process is performed on a semiconductor substrate having the buried insulating film 80. The planarization process partially etches the wiring spacers 70 together with the buried insulating layer 80 and the wiring patterns 60 to expose the wiring layer patterns 35. At this time, the planarization process forms buried insulating film patterns 83 on the side portions of the wiring patterns 60 and simultaneously forms shoulder patterns 74 and wiring spacer patterns 72 on sidewalls of the wiring patterns 60. do. The shoulder patterns 74 are formed on sidewalls facing each other of the wiring patterns 60. The shoulder and wiring spacer patterns 74, 72 have upper surfaces A with flat surfaces with the lower sides B, and the upper sides A of the patterns 74, 72 have a lower side. It is preferable to form in width smaller than (B). The buried insulating film 80 may be formed of an insulating film having an etching rate different from that of the wiring capping film pattern 45. A photoresist film 90 is formed on the semiconductor substrate having the shoulder patterns 74 and the wiring spacer patterns 72 as shown in FIG. 7.

상기 쇼울더 및 배선 스페이서 패턴들(72, 74)의 상부측(A)들에 평평한 면들을 갖게하는 이유는 아래에서 좀 더 상세하게 설명한다. 도 6 의 배선 캐핑막 패턴(45)의 상면이 노출되도록 매립 절연막(80)에 평탄화 공정을 수행한 후 포토레지스트 막(90)을 도포하면 도 8 과 같은 결과물을 얻을 수 있다. 상기 평탄화 공정은 배선 패턴(60)들의 측부들에 매립 절연막 패턴(86)들을 형성하는데, 상기 매립 절연막 패턴(86)은 반도체 기판(10)의 상면으로부터 상부를 향하는 두께가 도 7 의 매립 절연막 패턴(83)보다 두껍다. 상기 포토레지스트 막(91)은 배선 패턴(60)들 사이의 매립 절연막 패턴(86)을 노출시키는 패턴 홀(92)을 갖는다. 즉, 상기 패턴홀(92)은 배선 패턴(60)들 사이에 배치되어서 배선 패턴(60)들과 중첩한다. 상기 포토레지스트 막(91)을 식각 마스크로 사용해서 패턴 홀(92)을 통하여 매립 절연막 패턴(86)에 식각공정(94)을 수행한다. 상기 식각공정(94)은 포토레지스트 막(91)과 함께 패턴 홀(92) 내의 배선 캐핑막 패턴(45)들 및 배선 스페이서(70)들에 공정 가스들을 반응시켜서 폴리머(Polymer)를 형성하여 매립 절연막 패턴(86)을 식각한다. The reason for having flat surfaces on the upper sides A of the shoulder and wiring spacer patterns 72 and 74 will be described in more detail below. After the planarization process is performed on the buried insulating film 80 so that the upper surface of the wiring capping layer pattern 45 of FIG. 6 is exposed, the resultant shown in FIG. 8 may be obtained by applying the photoresist film 90. The planarization process forms buried insulating film patterns 86 on sides of the wiring patterns 60, and the buried insulating film pattern 86 has a thickness from the upper surface of the semiconductor substrate 10 to the top thereof. Thicker than (83). The photoresist film 91 has a pattern hole 92 exposing the buried insulating film pattern 86 between the wiring patterns 60. That is, the pattern hole 92 is disposed between the wiring patterns 60 to overlap the wiring patterns 60. An etching process 94 is performed on the buried insulating film pattern 86 through the pattern hole 92 by using the photoresist film 91 as an etching mask. The etching process 94 forms a polymer by reacting process gases with the wiring capping layer patterns 45 and the wiring spacers 70 in the pattern hole 92 together with the photoresist layer 91 to form a buried material. The insulating film pattern 86 is etched.

그러나, 상기 식각공정(94)은 그 공정(94)의 초기에 공정 가스들과 반응할 패턴 홀 (92)내의 배선 캐핑막 패턴(45)들 및 배선 스페이서(70)들의 물질량이 작아서 낮은 폴리머 생성율을 갖는다. 따라서, 상기 패턴 홀(92) 내의 배선 캐핑막 패턴(45)들 및 배선 스페이서(70)들의 상부측들(D, F)은 그들의 일부분이 폴리머로 보호되지 못하고 매립 절연막 패턴(86) 및 유전막(20) 함께 반도체 기판(10)의 상면을 향하는 방향(96)으로 제거된다. 이를 통해서, 상기 식각공정(94)은 배선 패턴(60)들 사이의 측벽들을 덮는 배선 스페이서(70)들을 스페이서 패턴(76)들로 변형시키고, 동시에 스페이서 패턴(76)들과 함께 배선 캐핑막 패턴(45)들의 제거된 일부분은 점선 궤적으로된 플러그 홀(98)을 형성한다. However, the etching process 94 has a low polymer production rate due to the small amount of material of the wiring capping film patterns 45 and the wiring spacers 70 in the pattern hole 92 that will react with the process gases at the beginning of the process 94. Has Accordingly, the upper caps D and F of the wiring capping layer patterns 45 and the wiring spacers 70 in the pattern hole 92 may not be partially protected by a polymer, and the buried insulating layer pattern 86 and the dielectric layer ( 20) together, the semiconductor substrate 10 is removed in a direction 96 toward the upper surface of the semiconductor substrate 10. As a result, the etching process 94 deforms the wiring spacers 70 covering the sidewalls between the wiring patterns 60 into spacer patterns 76, and at the same time, the wiring capping film pattern together with the spacer patterns 76. The removed portion of the 45 forms a plug hole 98 with a dotted line trajectory.

또한, 도 8 의 스페이서 패턴(76)들의 두께(E)는 배선막 패턴(35)들의 상면들을 잇는 연장선 상에서 배선 패턴(60)들을 사이에 두고 반대편의 배선 스페이서(70)들의 두께(C)와 다르다. 이는 배선 패턴(60)들 사이에 도전막 패턴(도면에 미 도시)이 배치되는 경우에 도전막 패턴 및 배선막 패턴(35)들을 스페이서 패턴(76)들을 사용해서 전기적으로 절연시켜주는데 취약한 구조를 나타낸다. 상기 취약한 구조는 스페이서 패턴(76)들을 갖는 반도체 장치가 구동되는 동안 그 패턴(76)들을 통해서 누설전류를 흐르게 해서 배선막 패턴(35)들 및 도전막 패턴들이 전기적으로 단락되게 한다.In addition, the thickness E of the spacer patterns 76 of FIG. 8 may be equal to the thickness C of the opposite wiring spacers 70 with the wiring patterns 60 therebetween on the extension line connecting the upper surfaces of the wiring film patterns 35. different. This is a structure vulnerable to electrically insulating the conductive film pattern and the wiring film patterns 35 using the spacer patterns 76 when the conductive film pattern (not shown in the figure) is disposed between the wiring patterns 60. Indicates. The fragile structure causes leakage current to flow through the patterns 76 while the semiconductor device having the spacer patterns 76 is driven so that the wiring film patterns 35 and the conductive film patterns are electrically shorted.

이에 대한 개선책으로, 도 7 의 포토레지스트 막(90)을 갖는 반도체 기판 상에 공지된 포토 공정을 사용해서 그 막(90)에 패턴 콘택홀(100)을 형성한다. 상기 패턴 콘택홀(100)은 배선 패턴(60)들 사이에 배치하고 동시에 배선 패턴(60)들과 중첩해서 그 콘택홀(100) 내의 배선 캐핑막 패턴들(45) 및 쇼울더 패턴(74)들과 아울러서 매립 절연막 패턴(83)을 노출시킨다. 상기 포토레지스트 막(90)을 식각 마스크로 사용해서 패턴 콘택홀(100)을 통하여 매립 절연막 패턴(83)에 식각공정(102)을 수행하는데, 상기 식각공정(102)은 배선 캐핑막 패턴(45)들 및 쇼울더 패턴(74)들의 상부측들(G, H)의 일부분과 함께 배선 패턴(60)들 사이의 매립 절연막 패턴(83)을 반도체 기판(10)의 상면을 향하는 방향(104)으로 제거한다. 상기 배선 캐핑막 패턴(45)들 및 쇼울더 패턴(74)들의 상부측들(G, H)의 일부분의 제거된 량은 도 8 의 배선 캐핑막 패턴들 및 배선 스페이서들의 상부측들(D, F)의 일부분보다 작은 량이다. 왜냐하면, 상기 식각공정(102)은 그 공정(102)의 초기에 공정 가스들과 반응할 패턴 콘택홀(100) 내의 배선 캐핑막 패턴(45)들 및 쇼울더 패턴(74)들의 물질량이 도 8 의 패턴 홀(92) 내부보다 커서 높은 폴리머 생성율을 갖기 때문이다. 이는 상기 식각공정(102)을 통해서 매립 절연막 패턴(83)을 제거하는 동안 생성된 폴리머가 배선 캐핑막 패턴(45)들의 상면들 및 쇼울더 패턴(74)들의 측벽들을 도 8 대비 많이 보호해 주기 때문이다. 따라서, 상기 식각공정(102)은 배선 패턴(60)들 사이의 매립 절연막 패턴(83) 및 유전막(20)을 제거한 후 점선 궤적으로된 플러그 콘택홀(106)을 형성한다.As a remedy for this, a pattern contact hole 100 is formed in the film 90 by using a known photo process on the semiconductor substrate having the photoresist film 90 in FIG. The pattern contact hole 100 is disposed between the wiring patterns 60 and at the same time overlaps the wiring patterns 60 to form the wiring capping layer patterns 45 and the shoulder patterns 74 in the contact hole 100. In addition, the buried insulating film pattern 83 is exposed. An etching process 102 is performed on the buried insulating film pattern 83 through the pattern contact hole 100 by using the photoresist film 90 as an etching mask, and the etching process 102 includes the wiring capping film pattern 45. ) And the buried insulating film pattern 83 between the wiring patterns 60 together with a portion of the upper sides G and H of the shoulder patterns 74 in the direction 104 toward the upper surface of the semiconductor substrate 10. Remove The removed amounts of the portions of the upper sides G and H of the wiring capping layer patterns 45 and the shoulder patterns 74 may be the upper sides D and F of the wiring capping layer patterns and the wiring spacers of FIG. 8. It is less than a part of). This is because the etching process 102 has a material amount of the wiring capping layer patterns 45 and the shoulder patterns 74 in the pattern contact hole 100 that will react with the process gases at the beginning of the process 102. This is because it is larger than the inside of the pattern hole 92 and has a high polymer production rate. This is because the polymer generated during the removal of the buried insulating layer pattern 83 through the etching process 102 protects the upper surfaces of the wiring capping layer patterns 45 and the sidewalls of the shoulder patterns 74 in comparison with FIG. 8. to be. Accordingly, the etching process 102 removes the buried insulating film pattern 83 and the dielectric film 20 between the wiring patterns 60 to form a plug contact hole 106 having a dotted line trajectory.

상기 플러그 콘택홀(106)을 갖는 반도체 기판 상에 플러그 막(110)을 형성하고, 상기 배선 캐핑막 패턴(45)들 및 쇼울더 패턴(74)을 식각 저지막으로 해서 플러그 막(110)에 평탄화 공정을 실시해서 플러그 패턴(115)을 형성한다. 상기 플러그 패턴(115)은 배선 패턴(60)들 사이를 채운다. 더불어, 상기 플러그 패턴(115)에 접촉된 쇼울더 패턴(74)들은 배선막 패턴(35)들의 상면들을 잇는 연장선 상에서 배선 패턴(60)들을 사이에 두고 반대편에 존재하는 배선 스페이서 패턴(72)들과 동일한 두께(J)를 유지한다. 따라서, 상기 플러그 패턴(115)은 배선 캐핑막 패턴(45)들 및 쇼울더 패턴(74)들에 의해서 도 8 대비 보다 더 배선막 패턴(35)들과 전기적으로 절연되어진다.The plug film 110 is formed on the semiconductor substrate having the plug contact hole 106, and the wiring capping film patterns 45 and the shoulder pattern 74 are etch stoppers, and the plug film 110 is planarized. The process is performed to form the plug pattern 115. The plug pattern 115 fills the wiring patterns 60. In addition, the shoulder patterns 74 in contact with the plug pattern 115 may be formed on the opposite side of the wiring spacer patterns 72 on the extension line connecting the upper surfaces of the wiring layer patterns 35 with the wiring patterns 60 therebetween. Maintain the same thickness J. Accordingly, the plug pattern 115 is electrically insulated from the wiring film patterns 35 by the wiring capping film patterns 45 and the shoulder patterns 74 than in FIG. 8.

상술한 바와 같이, 본 발명은 인접한 두 개의 배선 패턴들 사이의 서로 마주보는 측벽들에 쇼울더 패턴들 및 배선 패턴들 사이에 플러그 패턴을 구비해서 배선 패턴들 및 플러그 패턴의 전기적 단락을 방지한다. 이를 통해서, 쇼울더 패턴을 갖는 반도체 장치는 높은 수율을 가지고 반도체 기판으로부터 확보되어질 수 있다.As described above, the present invention includes a plug pattern between the shoulder patterns and the wiring patterns on sidewalls facing each other between two adjacent wiring patterns to prevent electrical shorting of the wiring patterns and the plug pattern. Through this, the semiconductor device having the shoulder pattern can be secured from the semiconductor substrate with high yield.

도 1 은 본 발명에 따른 반도체 장치의 배치도.1 is a layout view of a semiconductor device according to the present invention.

도 2 는 도 1 의 Ⅰ-Ⅰ' 를 따라서 취한 반도체 장치의 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device taken along the line II ′ of FIG. 1. FIG.

도 3 내지 도 11 은 도 1 의 Ⅰ-Ⅰ' 를 따라 취해서 반도체 장치의 제조방법을 설명해주는 단면도들.3 through 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device, taken along the line II ′ of FIG. 1.

Claims (12)

반도체 기판의 상부에 배치되되, 그들 각각은 배선막 패턴 및 배선 캐핑막 패턴이 차례로 적층된 인접한 두 개의 배선 패턴들;Disposed on the semiconductor substrate, each of which includes two adjacent wiring patterns in which a wiring film pattern and a wiring capping film pattern are sequentially stacked; 상기 배선 패턴들 사이의 서로 마주보는 측벽들 및 그 패턴들의 나머지 측벽들에 각각 배치된 쇼울더 패턴들 및 배선 스페이서 패턴들;Shoulder patterns and wiring spacer patterns disposed on the sidewalls facing each other between the wiring patterns and the remaining sidewalls of the patterns, respectively; 상기 배선 패턴들 사이에 위치되어서 상기 쇼울더 패턴들에 접촉되는 플러그 패턴을 포함하되,A plug pattern positioned between the wiring patterns and contacting the shoulder patterns, 상기 배선 스페이서 패턴들은 그들의 상부측들이 하부측들과 함께 평평한 면들을 가지고, 상기 쇼울더 패턴들은 상기 배선막 패턴들의 상면들을 잇는 연장선 상에서 배선 패턴들을 사이에 두고 반대편에 위치한 배선 스페이서 패턴들과 동일한 두께를 갖는 것이 특징인 반도체 장치.The wiring spacer patterns have flat surfaces at their upper sides along with the lower sides, and the shoulder patterns have the same thickness as the wiring spacer patterns positioned opposite to each other on the extension lines connecting the upper surfaces of the wiring film patterns. A semiconductor device characterized by having. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배선막은 차례로 적층된 도핑된 폴리실리콘 막 및 금속실리사이드 막인 것이 특징인 반도체 장치.And wherein the wiring film is a doped polysilicon film and a metal silicide film which are sequentially stacked. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배선 캐핑막 패턴은 질화막인 것이 특징인 반도체 장치.And the wiring capping film pattern is a nitride film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쇼울더 패턴들 및 상기 배선 스페이서 패턴들은 상기 배선 캐핑막 패턴과 동일한 식각률을 갖는 절연막인 것이 특징인 반도체 장치.And the shoulder patterns and the wiring spacer patterns are insulating layers having the same etching rate as that of the wiring capping layer pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플러그 패턴은 상기 쇼울더 패턴들과 다른 식각률을 갖는 도전막인 것이 특징인 반도체 장치.And the plug pattern is a conductive layer having an etching rate different from that of the shoulder patterns. 반도체 기판의 상부에 차례로 적층된 배선막 패턴 및 배선 캐핑막 패턴으로 된 인접한 두 개의 배선 패턴들을 형성하고, Forming two adjacent wiring patterns of a wiring film pattern and a wiring capping film pattern, which are sequentially stacked on the semiconductor substrate, 상기 배선 패턴들의 측벽들에 각각 배선 스페이서들을 형성하고,Wiring spacers are formed on sidewalls of the wiring patterns, 상기 배선 스페이서들을 덮는 매립 절연막을 형성하고, Forming a buried insulating film covering the wiring spacers, 상기 매립 절연막 및 상기 배선 패턴들과 함께 배선 스페이서들에 부분적인 식각공정을 수행해서 상기 배선막 캐핑막 패턴이 노출되도록 형성하되, 상기 식각공정은 배선 패턴들의 측부들에 매립 절연막 패턴들과 아울러서 상기 배선 패턴들의 측벽들에 배선 스페이서 패턴들 및 쇼울더 패턴들을 형성하고,A partial etching process is performed on the wiring spacers together with the buried insulation layer and the wiring patterns to expose the wiring layer capping layer pattern, wherein the etching process is performed along with the buried insulation layer patterns on the sides of the wiring patterns. Forming wiring spacer patterns and shoulder patterns on sidewalls of the wiring patterns, 상기 배선 패턴들 사이의 매립 절연막 패턴을 반도체 기판으로부터 제거하고,Removing the buried insulating film pattern between the wiring patterns from the semiconductor substrate, 상기 배선 패턴들 사이에 배치하여서 그 사이를 채우는 플러그 패턴을 형성하는 것을 포함하되, It is disposed between the wiring patterns to form a plug pattern to fill therebetween, 상기 쇼울더 패턴들은 각각이 서로 마주보는 배선 패턴들의 측벽들에 형성하고, 상기 플러그 패턴은 상기 쇼울더 패턴들에 접촉되어서 배선막 패턴들과 전기적으로 절연되는 것이 특징인 반도체 장치의 제조방법.And the shoulder patterns are formed on sidewalls of wiring patterns that face each other, and the plug pattern is in contact with the shoulder patterns to electrically insulate the wiring film patterns. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 배선막 패턴은 차례로 적층된 도핑된 폴리실리콘 막 및 금속실리사이드 막으로 형성하는 것이 특징인 반도체 장치의 제조방법.And wherein the wiring film pattern is formed of a doped polysilicon film and a metal silicide film that are sequentially stacked. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 배선 캐핑막 패턴은 질화막으로 형성하는 것이 특징인 반도체 장치의 제조방법.And the wiring capping film pattern is formed of a nitride film. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 쇼울더 패턴들 및 상기 배선 스페이서 패턴들은 상기 배선 스페이서들과 동일한 식각률을 갖는 절연막으로 형성하는 것이 특징인 반도체 장치.And the shoulder patterns and the wiring spacer patterns are formed of an insulating layer having the same etching rate as that of the wiring spacers. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 플러그 패턴은 도핑된 폴리실리콘 막인 것이 특징인 반도체 장치.And said plug pattern is a doped polysilicon film. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 매립 절연막은 상기 쇼울더 패턴들과 다른 식각률을 갖는 절연막으로 형성하는 것이 특징인 반도체 장치의 제조방법.And the buried insulation film is formed of an insulation film having an etching rate different from that of the shoulder patterns. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 식각 공정은 상기 매립 절연막을 갖는 반도체 기판의 상부를 평탄화 시키는 것이 특징인 반도체 장치의 제조방법.And the etching process flattens the upper portion of the semiconductor substrate having the buried insulating film.
KR1020030090372A 2003-12-11 2003-12-11 Semiconductor devices having shoulder patterns and fabrication methods thereof KR20050058118A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030090372A KR20050058118A (en) 2003-12-11 2003-12-11 Semiconductor devices having shoulder patterns and fabrication methods thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030090372A KR20050058118A (en) 2003-12-11 2003-12-11 Semiconductor devices having shoulder patterns and fabrication methods thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050058118A true KR20050058118A (en) 2005-06-16

Family

ID=37251793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030090372A KR20050058118A (en) 2003-12-11 2003-12-11 Semiconductor devices having shoulder patterns and fabrication methods thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050058118A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9536983B2 (en) 2015-02-10 2017-01-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of manufacturing semiconductor devices including gate patterns with sidewall spacers and capping patterns on the sidewall spacers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9536983B2 (en) 2015-02-10 2017-01-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of manufacturing semiconductor devices including gate patterns with sidewall spacers and capping patterns on the sidewall spacers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI249774B (en) Forming method of self-aligned contact for semiconductor device
US7297998B2 (en) Semiconductor devices having a buried and enlarged contact hole and methods of fabricating the same
KR100190105B1 (en) Manufacturing method of gate electrode and the structure of the same
KR100351933B1 (en) Method of forming a contact structure in semiconductor device
US6933229B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device featuring formation of conductive plugs
KR100408414B1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
KR20050058118A (en) Semiconductor devices having shoulder patterns and fabrication methods thereof
US6391745B1 (en) Method for forming overlay verniers for semiconductor devices
KR100351915B1 (en) Method for fabricating of semiconductor memory device
KR100383760B1 (en) Method of forming a inter-dielectric layer in a semiconductor device
KR20050024977A (en) Semicondcutor device having self-alinged contact and method of the same
KR100578117B1 (en) Method for forming interconnection of semiconductor device
KR100602082B1 (en) Method for fabricating a flash memory device
KR950011986B1 (en) Contact structure forming method of semiconductor device
KR100505399B1 (en) Method for forming contact in semiconductor device
KR100361210B1 (en) Method of forming a contact hole in a semiconductor device
KR19990057892A (en) Contact formation method of semiconductor device
KR100267773B1 (en) Method for fabricating semiconductor device
KR100436063B1 (en) Method of forming contact hole of semiconductor device using spacer made of undoped polysilicon layer
KR100324341B1 (en) Manufacturing method for pad on semiconductor device
KR100973280B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR100713926B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR100609523B1 (en) A method for forming a self-aligned contact of a semiconductor device
KR100301810B1 (en) Semiconductor memory device and method for fabricating the same
KR100257711B1 (en) Method for fabricating a semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination