KR20060038585A - Method for fabrication of deep contact hole in semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 깊은 콘택홀 형성 시 CD의 감소를 억제하고 충분한 저면 CD를 확보할 수 있는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 도전층 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 상기 절연막의 일부를 식각하는 단계; 상기 식각 과정 중 발생한 폴리머성 잔류 가스를 제거하기 위해 상기 식각 단계에 비해 챔버의 압력을 낮추고 상기 폴리머성 잔류 가스를 배기시키는 단계; 및 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 남아 있는 상기 절연막의 다른 일부를 식각하여 상기 도전층을 노출시키는 오픈부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법을 제공한다.
The present invention is to provide a method for forming a deep contact hole of a semiconductor device capable of suppressing the reduction of CD and ensuring a sufficient bottom CD when forming a deep contact hole. To this end, the present invention provides an insulating film on a conductive layer. Making; Forming a mask pattern on the insulating film; Etching a portion of the insulating layer using the mask pattern as an etching mask; Lowering the pressure of the chamber and evacuating the polymeric residual gas to remove the polymeric residual gas generated during the etching process; And forming an open portion for exposing the conductive layer by etching another portion of the insulating layer which remains the mask pattern as an etch mask, thereby forming a deep contact hole in the semiconductor device.

깊은 콘택홀, 비트라인, 하드마스크, 폴리머성 잔류 가스, 금속 배선, 배기.Deep contact holes, bit lines, hard masks, polymeric residual gases, metal wiring and exhaust.

Description

반도체소자의 깊은 콘택홀 형성 방법{METHOD FOR FABRICATION OF DEEP CONTACT HOLE IN SEMICONDUCTOR DEVICE} Method for forming deep contact hole in semiconductor device {METHOD FOR FABRICATION OF DEEP CONTACT HOLE IN SEMICONDUCTOR DEVICE}             

도 1은 하드마스크를 이용하여 깊은 콘택홀이 형성된 반도체 메모리 소자를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device in which deep contact holes are formed using a hard mask.

도 2는 이종 물질층이 없는 경우의 깊은 콘택홀 형성 후 금속막을 증착하여 콘택홀을 갭-필한 후의 단면을 도시한 SEM 사진.FIG. 2 is a SEM photograph showing a cross section after gap-filling a contact hole by depositing a metal film after forming a deep contact hole in the absence of a heterogeneous material layer. FIG.

도 3은 이종 물질층이 있는 경우의 깊은 콘택홀 형성 후 금속막을 증착하여 콘택홀을 갭-필한 후의 단면을 도시한 SEM 사진.FIG. 3 is a SEM photograph showing a cross section after gap-filling a contact hole by depositing a metal film after forming a deep contact hole in the case where there is a dissimilar material layer. FIG.

도 4는 도 2의 평면을 도시한 SEM 사진.4 is a SEM photograph showing the plane of FIG.

도 5는 도 3의 평면을 도시한 SEM 사진.FIG. 5 is a SEM photograph showing the plane of FIG. 3. FIG.

도 6은 본 발명의 깊은 콘택홀 형성 공정 플로우를 도시한 플로우챠트.6 is a flowchart illustrating a deep contact hole forming process flow of the present invention.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 주변영역에서의 비트라인 금속 배선 형성을 위한 콘택홀 공정을 도시한 단면도.
7A to 7D are cross-sectional views illustrating a contact hole process for forming a bit line metal wiring in a peripheral region of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로 특히, 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a deep contact hole in a semiconductor device.

일반적으로, 반도체 소자는 그 내부에 다수의 단위 소자들을 포함하여 이루어진다. 반도체 소자가 고집적화되면서 일정한 셀(Cell) 면적 상에 고밀도로 여러 요소들을 형성하여야 하며, 이로 인하여 단위 소자, 예를 들면 트랜지스터, 캐패시터들의 크기는 점차 줄어들고 있다. 특히 DRAM(Dynamic Random Access Memory)과 같은 반도체 메모리 장치에서 디자인 룰(Design rule)이 감소하면서 셀의 내부에 형성되는 단위 소자들의 크기가 점차 작아지지만, 캐패시터의 용량을 확보하기 위해서는 그 종횡비의 증가가 불가피하며, 이로 인해 특히 깊은 콘택홀 형성시 공정상의 어려움이 발생한다.In general, a semiconductor device includes a plurality of unit devices therein. As semiconductor devices are highly integrated, various elements must be formed at a high density on a certain cell area, thereby decreasing the size of unit devices such as transistors and capacitors. In particular, in semiconductor memory devices such as DRAM (Dynamic Random Access Memory), as the design rule decreases, the size of unit elements formed inside the cell gradually decreases, but in order to secure the capacity of the capacitor, the aspect ratio increases. This is unavoidable, which causes difficulties in the process of forming deep contact holes.

80nm 이하의 선폭을 갖는 반도체 소자에서 193nm의 파장을 갖는 ArF(불화아르곤) 노광을 이용하여 포토리소그라피 공정을 적용할 경우, 기존의 식각 공정시 필요 요건(정확한 패턴 형성과 수직한 식각 프로파일 등)에 식각 도중 발생되는 포토레지스트의 변형(Deformation)을 방지해야 하는 요건이 더 필요하게 된다. 이에 따라 80nm 이하의 반도체 소자 제조시에는, 식각의 관점에서 기존의 요구조건과 패턴 변형 방지라는 새로운 요구 조건을 동시에 만족하기 위한 공정 조건의 개발이 주요한 과제가 되었다.When applying the photolithography process using ArF (argon fluoride) exposure having a wavelength of 193 nm in a semiconductor device having a line width of 80 nm or less, the requirements for the conventional etching process (exact pattern formation and vertical etching profile, etc.) There is a further need for preventing the deformation of photoresist generated during etching. Accordingly, when manufacturing a semiconductor device of 80 nm or less, the development of process conditions for simultaneously satisfying the existing requirements and the new requirements of pattern deformation prevention has become a major problem in terms of etching.

한편, 소자의 집적도는 증가하고 디자인 룰은 감소함에 따라 인접한 도전패턴(예컨대, 게이트전극) 사이의 거리가 감소하게 되며, 이와는 반대로 도전패턴의 두께는 증가함에 따라, 도전패턴의 높이와 도전패턴들 사이의 거리의 비를 나타내는 종횡비(Aspect ratio)는 점차 증가하게 된다.Meanwhile, as the degree of integration of the device increases and the design rule decreases, the distance between adjacent conductive patterns (eg, gate electrodes) decreases. In contrast, as the thickness of the conductive pattern increases, the height of the conductive pattern and the conductive patterns decrease. The aspect ratio, which represents the ratio of the distances between, gradually increases.

그 대표적인 예가 반도체 메모리 소자 제조시 비트라인 형성 및 셀영역의 캐패시터 형성 후 주변영역에서 비트라인의 금속 배선 형성을 위한 깊은 콘택홀 형성 공정이다.A representative example is a deep contact hole forming process for forming a metal line of a bit line in a peripheral region after forming a bit line and forming a capacitor of a cell region in manufacturing a semiconductor memory device.

이러한 비트라인 금속 배선 형성을 위해서는 미세 패턴 형성 공정에 부합하도록 ArF 또는 F2 포토리소그라피 등의 공정에 적합하여야 한다. 콘택 사이즈가 150nm 이하(80nm 이하의 디자인 룰)이고 종횡비가 15/1 이상일 경우에는 포토레지스트 패턴 만으로는 마스킹 역할을 할 수가 없을 뿐만아니라, ArF용 포토레지스트의 불소계 가스에 대한 약한 식각 내성 문제 또한 극복하여야 한다.In order to form such a bit line metal wiring, it must be suitable for a process such as ArF or F 2 photolithography to match the fine pattern forming process. When the contact size is 150 nm or less (design rule of 80 nm or less) and the aspect ratio is 15/1 or more, the photoresist pattern alone does not act as a masking, and the problem of weak etching resistance against fluorine-based gas of the ArF photoresist must also be overcome. do.

이러한 ArF 포토리소그라피 공정의 한계를 극복하기 위해 하드마스크가 사용되고 있다.In order to overcome the limitations of the ArF photolithography process, a hard mask is used.

도 1은 반도체 메모리 소자에서 하드마스크를 이용하여 비트라인 금속 배선 형성을 위해 깊은 콘택홀을 형성한 공정 단면을 도시한다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a deep contact hole for forming a bit line metal line using a hard mask in a semiconductor memory device.

도 1을 참조하면, 트랜지스터 등의 여러 소자가 형성된 기판(100) 상에 비트라인(101)이 형성되어 있다. 비트라인은 제1절연막(102)에 의해 둘러싸여 있다.Referring to FIG. 1, a bit line 101 is formed on a substrate 100 on which various devices such as a transistor are formed. The bit line is surrounded by the first insulating film 102.

제1절연막(102) 상에는 제2절연막(103)과 제3절연막(104) 및 제4절연막(105)이 적층되어 있다. 제2절연막(103) 내지 제4절연막(105) 형성 공정 사이에서 셀영역에서는 스토리지노드 콘택 및 캐패시터 형성 공정이 이루어진다. The second insulating film 103, the third insulating film 104, and the fourth insulating film 105 are stacked on the first insulating film 102. The storage node contact and the capacitor forming process are performed in the cell region between the second insulating film 103 and the fourth insulating film 105.                         

따라서, 비트라인 금속 배선 형성을 위해서는 제2절연막(103) 내지 제4절연막(105)을 모두 식각하여야 한다. 이를 위해 제4절연막(105)에는 하드마스크(106)가 형성되어 있다. 하드마스크(106)는 질화막 계열, 실리콘 계열 또는 텅스텐 계열 등의 물질을 사용할 수 있다.Therefore, in order to form the bit line metal wirings, all of the second insulating film 103 to the fourth insulating film 105 must be etched. To this end, a hard mask 106 is formed on the fourth insulating layer 105. The hard mask 106 may use a material such as nitride film, silicon, or tungsten.

하드마스크(106) 상에는 유기 계열의 반사방지막(107)과 비트라인 금속 배선용 콘택홀 형성을 위한 마스크인 포토레지스트 패턴(108)이 형성되어 있다.On the hard mask 106, an organic antireflection film 107 and a photoresist pattern 108, which is a mask for forming contact holes for bit line metal wirings, are formed.

식각 공정시 하드마스크(106)를 형성한 다음, 포토레지스트 패턴(108)을 제거한 후 실시할 수도 있고, 포토레지스트 패턴(108)을 제거하지 않고 포토레지스트 패턴(108)과 하드마스크(106)를 식각마스크로 하여 실시할 수도 있다. 여기서는, 포토레지스트 패턴(108)과 하드마스크(106)를 식각마스크로 하였다.After the hard mask 106 is formed in the etching process, the photoresist pattern 108 may be removed and then the photoresist pattern 108 and the hard mask 106 may be removed without removing the photoresist pattern 108. It may be performed as an etching mask. In this case, the photoresist pattern 108 and the hard mask 106 are used as etching masks.

포토레지스트 패턴(108)과 하드마스크(106)를 식각마스크로 한 식각 공정에 의해 제2절연막(103) 내지 제4절연막(105)이 식각되어 비트라인(101)의 전도막을 노출시키는 깊은 콘택홀(109)이 형성되어 있다.The second contact layer 103 to the fourth insulating layer 105 are etched by an etching process using the photoresist pattern 108 and the hard mask 106 as an etching mask to expose the conductive layer of the bit line 101. 109 is formed.

비트라인(101)은 통상 절연성의 비트라인 하드마스크/비트라인 전도막/배리어막의 적층 구조를 가지며, 금속 배선 형성을 위해서는 비트라인 하드마스크까지 식각이 이루어진다.The bit line 101 generally has a laminated structure of an insulating bit line hard mask / bit line conductive film / barrier film, and etching is performed to the bit line hard mask to form metal wires.

하드마스크(106)를 사용함으로 인해, 포토레지스트 패턴(108)의 식각마스크로서의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있는 반면, 하드마스크(106)의 두께 증가 만큼 후속 금속막 증착시 갭-필 마진을 감소시킨다. 또한, 콘택홀(109)의 상부 개구부에서 폭이 좁아 갭-필 문제는 더욱 심각해 진다. The use of the hard mask 106 has the advantage of overcoming the limitations of the photoresist pattern 108 as an etch mask, while providing a gap-fill margin in subsequent metal film deposition by increasing the thickness of the hard mask 106. Decrease. In addition, the gap in the upper opening of the contact hole 109 is narrower, the gap-fill problem becomes more serious.                         

도 2는 이종 물질층이 없는 경우의 깊은 콘택홀 형성 후 금속막을 증착하여 콘택홀을 갭-필한 후의 단면을 도시한 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이며, 도 3은 이종 물질층이 있는 경우의 깊은 콘택홀 형성 후 금속막을 증착하여 콘택홀을 갭-필한 후의 단면을 도시한 SEM 사진이다.FIG. 2 is a SEM (Scanning Electron Microscopy) photograph showing a cross section after gap-filling a contact hole by depositing a metal film after forming a deep contact hole in the absence of a heterogeneous material layer, and FIG. SEM image showing a cross section after gap-filling a contact hole by depositing a metal film after contact hole formation.

도 2를 참조하면, 금속막(M)이 증착되어 콘택홀(H)을 갭-필하고 있음을 알 수 있다. 예컨대, 셀 주변영역에서의 비트라인 배선 형성을 위한 깊은 콘택홀의 경우 그 식각 깊이가 30000Å 정도로 매우 깊으며, 이로 인해 도시된 바와 같이 하부로 갈수록 임계치수가(CD)가 cd1 --> cd4로 점점 감소하게 된다. Referring to FIG. 2, it can be seen that the metal film M is deposited to gap-fill the contact hole H. For example, in the case of a deep contact hole for forming a bit line interconnection in the cell peripheral region, the etching depth is very deep, such as 30000Å, and as a result, the critical dimension (CD) gradually decreases from cd1 to cd4 as shown below. Done.

도 2에서는 이상적인 경우로서 각 절연막(ILD1 ∼ ILD4)이 거의 비슷한 계열 예컨대, 산화막 계열의 물질로 이루어진 것으로서 식각 깊이의 증가 분에 따라 그 CD가 감소함을 나타내고 있다.In FIG. 2, as an ideal case, each of the insulating films ILD1 to ILD4 is made of a substantially similar series, for example, an oxide-based material, and the CD decreases with increasing etching depth.

도 4는 도 2의 평면을 도시한 SEM 사진이다. 도 4를 참조하면, 콘택홀(H)의 CD가 원래의 의도했던 것보다 감소하였음을 확인할 수 있다.4 is a SEM photograph showing the plane of FIG. 2. Referring to FIG. 4, it can be seen that the CD of the contact hole H is reduced than originally intended.

그러나, 실제의 경우 각 절연막(ILD1 ∼ ILD4) 사이에는 이종의 절연막이 그 사이 사이에 적층되어 있다. 절연막(ILD1 ∼ ILD4)이 산화막 계열일 경우 그 대표적인 예가 도 3에 도시된 바와 같이 질화막 계열의 절연막(Nt1, Nt2)이 적층된 경우이다. 질화막 계열의 절연막(Nt1, Nt2)은 하드마스크 또는 식각정지막으로서의 역할을 하고 남겨 두는 경우가 대부분이다.However, in practice, different types of insulating films are stacked between the insulating films ILD1 to ILD4. In the case where the insulating films ILD1 to ILD4 are oxide film-based examples, a representative example is a case where the nitride film-based insulating films Nt1 and Nt2 are stacked. The nitride films Nt1 and Nt2 serve as hard masks or etch stop films and are often left.

깊은 콘택홀 형성을 위한 식각 공정은 통상 하드마스크 또는 포토레지스트 패턴과 하드마스크를 식각마스크로 하나의 가스 조합으로 진행된다. 하지만, 이종 의 절연막들에 대한 식각선택비를 1:1로 제어하는 것이 매우 어렵기 때문에 도 3의 'X'와 같이 질화막(Nt1, Nt2)에서의 급격한 CD의 감소(cd3 -> cd4, cd5 -> cd6)가 발생한다.An etching process for forming a deep contact hole is usually performed by combining a hard mask or a photoresist pattern and a hard mask into one gas combination. However, since it is very difficult to control the etch selectivity with respect to heterogeneous insulating films 1: 1, as shown by 'X' of FIG. 3, a sudden decrease of CD in the nitride films Nt1 and Nt2 (cd3-> cd4, cd5). -> cd6) occurs.

도 5는 도 3의 평면을 도시한 SEM 사진이다. 도 5를 참조하면, 도 4에 비해 콘택홀(H)의 CD 감소가 현저하게 나타남을 알 수 있다.FIG. 5 is an SEM photograph showing the plane of FIG. 3. Referring to FIG. 5, it can be seen that the CD of the contact hole H is markedly reduced compared to FIG. 4.

한편, 이러한 문제를 해결하기 위해 각 절연막 간의 식각 공정을 달리할 경우 생산성이 저하되어 실제 공정에 사용이 불가능하게 된다.On the other hand, in order to solve this problem, if the etching process between the insulating film is different, the productivity is lowered, it is impossible to use the actual process.

CD의 감소는 금속막(M)의 갭-필 특성의 열화를 초래하며, 이는 금속 배선의 리프팅(Lifting)과 EM(Electro Migration) 등의 문제를 유발한다.The reduction of CD causes deterioration of the gap-fill characteristics of the metal film M, which causes problems such as lifting of the metal wiring and electromigration (EM).

한편, 이러한 갭-필 문제를 해결하기 위해 마스크의 콘택 사이즈를 키울 수도 있으나, 이 경우에는 이웃하는 패턴과의 오버랩 마진 문제를 유발할 수 있다.On the other hand, in order to solve this gap-fill problem, the contact size of the mask may be increased, but in this case, it may cause a problem of overlap margin with neighboring patterns.

CD가 감소함에 따라 콘택 저항이 증가하게 되며, 심할 경우에는 콘택 낫 오픈(Contact not open)을 유발할 수 있다.
As the CD decreases, the contact resistance increases, and in severe cases, it may cause contact not open.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 깊은 콘택홀 형성 시 CD의 감소를 억제하고 충분한 저면 CD를 확보할 수 있는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for forming a deep contact hole in a semiconductor device capable of suppressing a reduction in CD and securing a sufficient bottom CD when forming a deep contact hole. It is done.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 도전층 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 상기 절연막의 일부를 식각하는 단계; 상기 식각 과정 중 발생한 폴리머성 잔류 가스를 제거하기 위해 상기 식각 단계에 비해 챔버의 압력을 낮추고 상기 폴리머성 잔류 가스를 배기시키는 단계; 및 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 남아 있는 상기 절연막의 다른 일부를 식각하여 상기 도전층을 노출시키는 오픈부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법을 제공한다.The present invention to achieve the above object, forming an insulating film on the conductive layer; Forming a mask pattern on the insulating film; Etching a portion of the insulating layer using the mask pattern as an etching mask; Lowering the pressure of the chamber and evacuating the polymeric residual gas to remove the polymeric residual gas generated during the etching process; And forming an open portion for exposing the conductive layer by etching another portion of the insulating layer which remains the mask pattern as an etch mask, thereby forming a deep contact hole in the semiconductor device.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 비트라인 하드마스크/비트라인 전도막의 적층 구조를 갖는 비트라인을 형성하는 단계; 상기 비트라인 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 상기 절연막의 일부를 식각하는 단계; 상기 식각 과정 중 발생한 폴리머성 잔류 가스를 제거하기 위해 상기 식각 단계에 비해 챔버의 압력을 낮추고 상기 폴리머성 잔류 가스를 배기시키는 단계; 및 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 남아 있는 상기 절연막의 다른 일부와 상기 비트라인 하드마스크를 식각하여 상기 비트라인 전도막을 노출시키는 오픈부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법을 제공한다.
In addition, to achieve the above object, the present invention, forming a bit line having a laminated structure of a bit line hard mask / bit line conductive film; Forming an insulating film on the bit line; Forming a mask pattern on the insulating film; Etching a portion of the insulating layer using the mask pattern as an etching mask; Lowering the pressure of the chamber and evacuating the polymeric residual gas to remove the polymeric residual gas generated during the etching process; And forming an open portion for exposing the bit line conductive layer by etching the other portion of the insulating layer and the bit line hard mask, the mask pattern remaining as an etch mask, to form a deep contact hole in the semiconductor device. .

깊은 콘택홀 형성시 콘택 사이즈가 감소하거나 콘택 모양이 변형되는 등의 문제는 식각이 계속 진행될 때에 부산물로 발생되는 폴리머성 가스가 밖으로 배출(Pumping-out)되지 못하고 콘택홀 내부에 계속 쌓여서 이온 충돌(Ion bombardment) 이 계속 진행될 때 한쪽으로 쏠리기 때문이다. 이러한 경향은 식각의 깊이가 깊어져서 식각의 시간이 길어지면서 척(Chuck)이 적당히 낵각된 상태를 유지하기 어렵게 되었을 때 더욱 심화된다. 즉, 웨이퍼 냉각이 불충분하여 온도가 올라가면 폴리머의 발생량은 늘어나게 된다.Problems such as a decrease in contact size or deformation of a contact shape when forming a deep contact hole may cause polymer gas generated as a by-product as the by-product continues to be accumulated in the contact hole without being pumped out. Ion bombardment) keeps pointing to one side as it goes on. This tendency is exacerbated when the depth of etching becomes longer and the time of etching becomes longer, and it becomes difficult to keep the chuck properly. In other words, if the wafer cooling is insufficient and the temperature rises, the amount of polymer generated increases.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 깊은 콘택홀 형성을 위한 식각 공정 중간에 식각 과정 중 발생된 폴리머성 가스를 배기하는 단계를 추가하여 폴리머 발생을 최소화한다. 아울러, 이러한 배기 단계에서 플라즈마 발생을 중단하였을 경우 이 단계 동안 웨이퍼의 냉각 과정도 동시에 이룰 수 있어 폴리머성 식각 가스 발생을 더욱 줄일 수 있다.In order to solve this problem, the present invention minimizes polymer generation by adding a step of evacuating the polymer gas generated during the etching process in the middle of the etching process for forming the deep contact hole. In addition, when the plasma generation is stopped in such an exhausting step, the cooling process of the wafer may be simultaneously achieved during this step, thereby further reducing the generation of polymeric etching gas.

따라서, 깊은 콘택홀 형성시 콘택홀의 모양이 변형되는 것을 방지하며, 콘택 저면의 CD를 증가시킬 수 있다.
Therefore, the shape of the contact hole may be prevented from being deformed when the deep contact hole is formed, and the CD of the contact bottom may be increased.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can more easily implement the present invention.

도 6은 본 발명의 깊은 콘택홀 형성 공정 플로우를 도시한 플로우챠트로서, 이를 참조하여 본 발명의 깊은 콘택홀 형성 공정을 살펴본다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a deep contact hole forming process flow of the present invention, and looks at the deep contact hole forming process of the present invention with reference to the flowchart.

소정 공정이 완료된 기판 상에 절연막을 형성한다(S601). 여기서, 절연막은 산화막 계열의 절연막과 질화막 계열의 절연막이 적층된 구조를 포함한다.An insulating film is formed on the substrate on which the predetermined process is completed (S601). Here, the insulating film includes a structure in which an oxide film-based insulating film and a nitride film-based insulating film are stacked.

절연막 상에 깊은 콘택홀 형성을 위한 마스크 패턴을 형성한다(S602). A mask pattern for forming a deep contact hole is formed on the insulating layer (S602).                     

마스크 패턴은 포토레지스트 패턴의 단독 구조, 포토레지스트 패턴과 희생 하드마스크가 적층된 구조, 포토레지스트 패턴이 제거되고 희생 하드마스크만으로 된 단독 구조, 또 여기에 반사방지막이 추가되거나 추가되지 않은 경우 등의 모든 구조를 포함한다.The mask pattern may include a single structure of the photoresist pattern, a structure in which the photoresist pattern and the sacrificial hard mask are stacked, a single structure in which the photoresist pattern is removed and only the sacrificial hard mask, and an antireflection film is added or not added thereto. Include all structures.

희생 하드마스크로는 폴리실리콘막, 질화막, 비결정성 탄소막 또는 텅스텐막 등이 사용된다.As the sacrificial hard mask, a polysilicon film, a nitride film, an amorphous carbon film or a tungsten film is used.

마스크 패턴을 식각마스크로 절연막을 식각한다. 이 때, 자기정렬콘택(Self Align Contact; 이하 SAC이라 함) 식각 공정을 적용할 수 있으며, 이 경우 F를 포함하는 가스 특히, CF계열의 가스를 식각 가스로 사용한다.The insulating layer is etched using the mask pattern as an etch mask. In this case, a self alignment contact (hereinafter referred to as SAC) etching process may be applied. In this case, a gas including F, in particular, a CF-based gas is used as an etching gas.

식각 과정 중 탄소 및 질소 등의 가스가 발생하게 되고, 이들은 결합하여 폴리머를 생성한다. 따라서, 본 발명에서는 절연막 식각 공정을 일괄적으로 실시하지 않고 일부의 절연막 만을 식각한 후, 식각 공정을 중지한다(S603).During the etching process, gases such as carbon and nitrogen are generated, and they combine to form a polymer. Therefore, in the present invention, the etching process is stopped after etching only a part of the insulating film without performing the insulating film etching process at once (S603).

식각 공정을 중지한 후, 식각 공정에 비해 챔버의 압력을 낮추고 식각 과정에서 발생된 폴리머성 잔류 가스를 배출시킨다.After stopping the etching process, the pressure in the chamber is lowered compared to the etching process and the polymer residual gas generated during the etching process is discharged.

폴리머성 잔류 가스의 배기를 통해 후속 공정에서 폴리머의 발생이 현저하게 감소하게 된다.Exhaust of the polymeric residual gas results in a significant reduction in the generation of polymers in subsequent processes.

이 때, 플라즈마 발생 장치를 가동시키지 않음으로써, 챔버 내의 온도를 낮출 경우, 웨이퍼가 냉각된다. 웨이퍼의 냉각은 후속 식각 공정에서의 폴리머 발생을 감소시키는데 기여한다.At this time, the wafer is cooled when the temperature in the chamber is lowered by not operating the plasma generator. Cooling of the wafer contributes to reducing polymer generation in subsequent etching processes.

이어서, 절연막의 나머지 부분을 식각하여 콘택홀을 형성한다(S605). Subsequently, the remaining portion of the insulating layer is etched to form a contact hole (S605).                     

웨이퍼가 냉각된 상태에서 식각 공정을 진행하므로, 폴리머 가스의 발생이 줄어들다. 아울러, 기존의 폴리머성 잔류 가스가 제거된 상태이므로 폴리머의 생성은 극히 미미하게 일어난다. 이로 인해, 콘택홀의 CD(Critical Dimension) 감소나 콘택홀 모양의 일그러짐이 거의 발생하지 않으며, 콘택 낫 오픈(Contact not open) 현상이 발생하지 않는다.Since the etching process is performed while the wafer is cooled, generation of polymer gas is reduced. In addition, since the existing polymer residual gas is removed, the generation of the polymer occurs extremely insignificantly. As a result, the CD (Critical Dimension) reduction of the contact hole or the distortion of the contact hole shape hardly occurs, and the contact not open phenomenon does not occur.

여기서, 콘택홀의 사이즈는 그 직경이 0.25㎛이하이고, 절연막의 두께 즉, 콘택홀의 깊이는 20,000Å 이상이다.Here, the size of the contact hole is 0.25 mu m or less in diameter, and the thickness of the insulating film, that is, the depth of the contact hole is 20,000 kPa or more.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 주변영역에서의 비트라인 금속 배선 형성을 위한 콘택홀 공정을 도시한 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명의 깊은 콘택홀 형성 공정을 상세히 설명한다.7A to 7D are cross-sectional views illustrating a contact hole process for forming a bit line metal interconnection in a peripheral region of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, with reference to the deep contact hole forming process of the present invention. It explains in detail.

후술하는 본 발명의 실시예에서는 반도체소자의 스페이스 패턴(Space pattern) 예컨대, 콘택홀 패턴 형성 공정을 그 일예로 하여 설명하는 바, 본 발명의 적용 대상이 되는 콘택홀 패턴은 금속배선 콘택과 비트라인 또는 캐패시터의 스토리지 노드 콘택을 위한 소스/드레인 접합 등의 기판 내의 불순물 접합층과의 콘택 및 콘택 패드 형성을 위한 공정 등에 적용이 가능하다.In the embodiment of the present invention described below, a process of forming a space pattern, for example, a contact hole pattern, of a semiconductor device is described as an example. The contact hole pattern to which the present invention is applied is a metal wiring contact and a bit line. Alternatively, the present invention may be applied to a process for forming a contact pad and contact with an impurity bonding layer in a substrate such as a source / drain junction for a storage node contact of a capacitor.

먼저 도 7a에 도시된 바와 같이, 반도체 소자를 이루기 위한 여러 요소가 형성된 기판(700) 상에 비트라인 하드마스크(702)/비트라인 전도막(701)의 적층 구조와 그 측벽의 스페이서(703)를 구비하는 비트라인(B/L)을 형성한다.First, as shown in FIG. 7A, a stack structure of a bit line hard mask 702 / bit line conductive layer 701 and a spacer 703 on a sidewall thereof are formed on a substrate 700 on which various elements for forming a semiconductor device are formed. To form a bit line (B / L) having a.

비트라인 전도막(701)으로는 주로 텅스텐이 사용되고, 비트라인 하드마스크(702)로는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화질화막 등의 질화막 계열의 절연막이 주 로 사용된다.Tungsten is mainly used as the bit line conductive film 701, and an insulating film based on a nitride film such as a silicon nitride film or a silicon oxynitride film is mainly used as the bit line hard mask 702.

비트라인(B/L)은 Ti/TiN 등의 구조를 배리어막을 매개로 하부의 소스/드레인 접합, 셀콘택 플러그 또는 게이트전극과 콘택된다. 여기서는, 반도체 메모리 소자의 주변영역을 그 예로 하였으므로, 비트라인(B/L)은 소스/드레인 접합 또는 게이트전극과 콘택된다.The bit line B / L is contacted with a source / drain junction, a cell contact plug, or a gate electrode below the structure of Ti / TiN via a barrier layer. Here, since the peripheral region of the semiconductor memory device is taken as an example, the bit line B / L is in contact with the source / drain junction or the gate electrode.

비트라인(B/L) 상에 제1절연막(704)과 제2절연막(705)을 형성한다. The first insulating layer 704 and the second insulating layer 705 are formed on the bit lines B / L.

여기서, 제1 및 제2절연막(704, 705)은 산화막 계열의 절연막과 질화막 계열의 절연막이 적층된 구조를 포함한다.Here, the first and second insulating films 704 and 705 include a structure in which an oxide film-based insulating film and a nitride film-based insulating film are stacked.

제2절연막(705) 형성시 셀영역에서는 셀 캐패시터를 형성한다. 또한, 제2절연막(705)은 캐패시터의 수직 높이에 해당하므로 그 수직 두께가 상당히 크다.When the second insulating layer 705 is formed, a cell capacitor is formed in the cell region. In addition, since the second insulating film 705 corresponds to the vertical height of the capacitor, its vertical thickness is quite large.

산화막 계열의 절연막은 예컨대, HDP(High Density Plasma) 산화막, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, BPSG(Boro Phospho Silicate Glass)막, BSG(Boro Silicate Glass)막, PSG(Phospho Silicate Glass)막, SOG(Spin On Glass)막, APL(Advanced Planarization Layer)막 등을 포함하며, 질화막 계열의 절연막은 실리콘산화질화막 또는 실리콘질화막 등을 포함한다. Examples of the oxide-based insulating film include HDP (High Density Plasma) oxide film, TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate) film, BPSG (Boro Phospho Silicate Glass) film, BSG (Boro Silicate Glass) film, PSG (Phospho Silicate Glass) film, SOG (Spin On Glass) film, APL (Advanced Planarization Layer) film, and the like, and the nitride film-based insulating film includes a silicon oxynitride film or a silicon nitride film.

이어서, 제2절연막(705) 상에 피식각층인 제2절연막(704) 및 제1절연막(704) 등과 선택비를 갖는 재료를 이용하여 하드마스크용 물질막(706a)을 형성한다.Subsequently, a material layer 706a for hard mask is formed on the second insulating layer 705 by using a material having a selectivity with the second insulating layer 704 and the first insulating layer 704 as the etching target layer.

하드마스크용 물질막(706a)은 질화막, 폴리실리콘막, Al막, W막, WSix(x는 1 내지 2)막, WN막, Ti막, TiN막, TiSix(x는 1 내지 2)막, TiAlN막, TiSiN막, Pt막, Ir막, IrO2막, Ru막, RuO2막, Ag막, Au막, Co막, Au막, TaN막, CrN막, CoN막, MoN막, MoSix(x는 1 내지 2)막, Al2O3막, AlN막, PtSix(x는 1 내지 2)막 및 CrSix(x는 1 내지 2)막, 비결정성 탄소막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 박막을 포함한다.The hard mask material film 706a includes a nitride film, a polysilicon film, an Al film, a W film, a WSix (x is 1 to 2) film, a WN film, a Ti film, a TiN film, a TiSix (x is 1 to 2) film, TiAlN film, TiSiN film, Pt film, Ir film, IrO 2 film, Ru film, RuO 2 film, Ag film, Au film, Co film, Au film, TaN film, CrN film, CoN film, MoN film, MoSix (x At least one thin film selected from the group consisting of 1 to 2) film, Al 2 O 3 film, AlN film, PtSix (x is 1 to 2) film, CrSix (x is 1 to 2) film, and amorphous carbon film Include.

이어서, 하드마스크용 물질막(706a) 상에 패턴 형성을 위한 노광시 하부 즉, 하드마스크용 물질막(706a)의 광반사도가 높음으로 인해 난반사가 이루어져 원하지 않는 패턴이 형성되는 것을 방지하며, 하드마스크용 물질막(706a)과 후속 포토레지스트의 접착력을 향상시킬 목적으로 반사방지막(도시하지 않음, Anti-Reflective Coating)을 형성한다. 반사방지막은 포토레지스트와 그 식각 특성이 유사하여 포토레지스트 스트립(Photoresist strip) 공정을 통해 동시에 제거가 가능한 유기계열(Organic)의 물질을 주로 사용한다.Subsequently, due to the high light reflectivity of the lower portion, that is, the hard mask material layer 706a during exposure for forming a pattern on the material layer 706a for hard mask, diffuse reflection is prevented from forming an unwanted pattern. An anti-reflective film (not shown, anti-reflective coating) is formed to improve adhesion between the mask material film 706a and the subsequent photoresist. The anti-reflection film mainly uses an organic material that is similar to the photoresist and has an etching property thereof, which can be simultaneously removed through a photoresist strip process.

이어서, 포토레지스트(예컨대, COMA 또는 아크릴레이드를 포함하는 포토레지스트)를 스핀 코팅(Spin coating) 등의 방법을 통해 반사방지막 상에 적절한 두께로 도포한 다음, F2 노광원 또는 ArF 노광원과 비트라인 금속 배선용 깊은 콘택홀의 폭을 정의하기 위한 소정의 레티클(도시하지 않음)을 이용하여 포토레지스트의 소정 부분을 선택적으로 노광하고, 현상 공정을 통해 노광 공정에 의해 노광되거나 혹은 노광되지 않은 부분을 잔류시킨 다음, 후세정 공정 등을 통해 식각 잔유물 등을 제거함으로써 포토레지스트 패턴(707)을 형성한다.Subsequently, a photoresist (e.g., a photoresist including COMA or acrylate) is applied on the antireflective film by a spin coating method or the like to an appropriate thickness, and then the F 2 exposure source or the ArF exposure source and the bit A predetermined portion of the photoresist is selectively exposed using a predetermined reticle (not shown) for defining the width of the deep contact hole for the line metal wiring, and the portion exposed or not exposed by the exposure process through the developing process is left. Next, the photoresist pattern 707 is formed by removing the etching residues through a post-cleaning process or the like.

이어서, 포토레지스트 패턴(707)을 식각 마스크로 하는 선택적 식각 공정을 통해 반사방지막을 선택적으로 식각한다.Subsequently, the antireflection film is selectively etched through a selective etching process using the photoresist pattern 707 as an etching mask.

이 때, 포토레지스트 패턴(707)의 손실을 최소화하기 위해 주로 Cl2, BCl3, CCl4 또는 HCl 등의 염소계 가스를 사용한 플라즈마를 이용하여 식각 공정을 실시하거나, CF 계열의 가스를 사용할 경우 C/F의 비율이 낮은 가스 예컨대, CF4, C2F2 , CHF3 및 CH2F2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 가스에 의한 플라즈마를 이용하여 식각 공정을 실시한다.In this case, in order to minimize the loss of the photoresist pattern 707, the etching process is mainly performed using a plasma using a chlorine gas such as Cl 2 , BCl 3 , CCl 4, or HCl, or C when using a CF gas. The etching process is performed using a plasma having a gas having a low / F ratio, for example, any one selected from the group consisting of CF 4 , C 2 F 2 , CHF 3 and CH 2 F 2 .

반사방지막 식각시에는 CD의 조절이 용이해야 하므로 폴리머를 거의 발생시키지 않도록 하기 위해 상기한 식각 조건을 적용하는 것이 바람직하다.When the antireflection film is etched, the CD should be easily controlled, so it is preferable to apply the above etching conditions to hardly generate polymer.

도 7b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(707)을 식각마스크로 하드마스크용 물질막(706a)을 식각하여 하드마스크(706b)를 형성한다.As shown in FIG. 7B, the hard mask material layer 706a is etched using the photoresist pattern 707 as an etch mask to form a hard mask 706b.

이 과정에서 포토레지스트 패턴(707)과 반사방지막은 공정 진행 과정에서 자연스럽게 제거된다. 한편, 제거되지 않을 경우 별도의 포토레지스트 스트립 공정을 실시할 수도 있다.In this process, the photoresist pattern 707 and the anti-reflection film are naturally removed during the process. If not removed, a separate photoresist strip process may be performed.

이하, 전술한 하드마스크용 물질막(706a)의 식각 공정을 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the etching process of the above-described hard mask material film 706a will be described in detail.

하드마스크용 물질막(706a)이 W막, WSix막 또는 WN막과 같이 텅스텐(W)을 포함하는 박막인 경우, SF6/N2의 혼합 가스를 사용한 플라즈마를 이용하며, 이 때 SF6/N2의 혼합비율이 0.10 ∼ 0.60인 것을 사용하는 것이 바람직하다. When the hard mask material film 706a is a thin film containing tungsten (W) such as a W film, a WSix film, or a WN film, a plasma using a mixed gas of SF 6 / N 2 is used, in which case SF 6 / to use the mixing ratio of N 2 is 0.10 ~ 0.60 are preferred.

하드마스크용 물질막(706a)이 폴리실리콘막 또는 Ti막, TiN막, TiSix막, TiAlN막 또는 TiSiN막과 같이 티타늄(Ti)을 포함하는 박막인 경우, 염소 계열의 가스 특히, Cl2를 주식각가스로 하며, 이 때 식각 프로파일의 제어를 위해 산소(O2) 또는 CF 가스를 적절히 첨가하여 사용한다.When the hard mask material film 706a is a thin film containing titanium (Ti) such as a polysilicon film or a Ti film, a TiN film, a TiSix film, a TiAlN film or a TiSiN film, chlorine-based gas, in particular, Cl 2 In this case, oxygen (O 2 ) or CF gas is appropriately added to control the etching profile.

하드마스크용 물질막(706a)이 Pt, Ir, Ru 등의 귀금속 또는 이들의 산화물 또는 질화막을 포함하는 경우 염소 계열 또는 불소 계열의 가스를 사용한 플라즈마를 이용하며, 이 때 식각 프로파일의 제어를 위해서는 높은 이온에너지(High ion energy)가 필요하므로 이를 위해 저압(Low pressure) 및 고 바이어스 파워(High bias power) 조건을 유지하도록 하는 것이 바람직하다.When the hard mask material layer 706a includes a noble metal such as Pt, Ir, Ru, or an oxide or nitride thereof, plasma using a chlorine-based or fluorine-based gas is used, and in order to control the etching profile, Since high ion energy is required, it is desirable to maintain low pressure and high bias power conditions for this purpose.

도 7b에 도시된 바와 같이, 하드마스크(706b)를 식각마스크로 제2절연막(705)의 일부를 식각한다.As shown in FIG. 7B, a portion of the second insulating layer 705 is etched using the hard mask 706b as an etch mask.

이 때, 플라즈마 식각 방식을 이용하며, CxFy(x,y는 1 내지 10) 및 CaHbFc(a,b,c는 1 내지 10) 등의 가스를 베이스 가스로 사용하며, 여기에 N2 ,O2 ,Ar 등의 가스를 조합하여 사용한다.In this case, a plasma etching method is used, and gases such as C x F y (x and y are 1 to 10) and C a H b F c (a and b and c are 1 to 10) are used as base gases. And a combination of gases such as N 2 , O 2 , and Ar are used here.

CxFy는 통상 피식각층이 산화막 계열일 때 식각시 주로 사용하는 불소계 가스로서 C2F4, C2F6, C3F8, C4 F6, C5F8 또는 C5F10 등을 포함하며, Ca HbFc는 SAC 식각 공정시 폴리머를 발생시키기 위한 가스로서 CH2F2, C3HF5 또는 CHF3 등을 포함한다. N2/O2는 식각 프로파일을 개선하기 위하여 사용하며, Ar은 캐리어 가스로 사용된다. C x F y is a fluorine-based gas that is usually used for etching when the layer to be etched is an oxide-based layer, and C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 6 , C 5 F 8, or C 5 F 10 And C a H b F c is a gas for generating a polymer in the SAC etching process, and includes CH 2 F 2 , C 3 HF 5, or CHF 3 . N 2 / O 2 is used to improve the etching profile, and Ar is used as the carrier gas.

도 7b의 식각 과정 중 탄소 및 질소 등의 가스가 발생하게 되고, 이들은 결합하여 폴리머를 생성한다. In the etching process of FIG. 7B, gases such as carbon and nitrogen are generated, and these combine to form a polymer.

따라서, 본 발명에서는 제2절연막(705) 및 제1절연막(704) 등의 식각 공정을 일괄적으로 실시하지 않고 제2절연막(705)의 일부 만을 식각한 후, 식각 공정을 중지한다.Therefore, in the present invention, the etching process is stopped after only a part of the second insulating film 705 is etched without performing an etching process such as the second insulating film 705 and the first insulating film 704 at once.

이 때, 제1절연막(704)의 일부에서 식각 공정을 중지할 수도 있다.In this case, the etching process may be stopped on a part of the first insulating layer 704.

식각 공정을 중지한 후, 도 7c에 도시된 바와 같이, 식각 공정에 비해 챔버의 압력을 낮추고 식각 과정에서 발생된 폴리머성 잔류 가스를 도며부호 '707'과 같이 배출시킨다. 폴리머성 잔류 가스의 배기를 통해 후속 공정에서 폴리머의 발생이 현저하게 감소하게 된다.After stopping the etching process, as shown in FIG. 7C, the pressure of the chamber is lowered compared to the etching process and the polymer residual gas generated during the etching process is discharged as indicated by reference numeral 707. Exhaust of the polymeric residual gas results in a significant reduction in the generation of polymers in subsequent processes.

이 때, 플라즈마 발생 장치를 가동시키지 않음으로써, 챔버 내의 온도를 낮출 경우, 웨이퍼가 냉각된다. 웨이퍼의 냉각은 후속 식각 공정에서의 폴리머 발생을 감소시키는데 기여한다.At this time, the wafer is cooled when the temperature in the chamber is lowered by not operating the plasma generator. Cooling of the wafer contributes to reducing polymer generation in subsequent etching processes.

이 때, 챔버의 압력을 10mTrr ∼ 200mTorr로 유지하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to maintain the pressure of the chamber at 10 mTrr to 200 mTorr.

도 7d에 도시된 바와 같이, CxFy 및 CaHbFc 가스를 이용한 플라즈마 식각 공정을 실시하여 제2절연막(705)의 남은 부분과 제1절연막(704) 및 비트라인 하드마스크(702)를 식각한다.As shown in FIG. 7D, a plasma etching process using CxFy and CaHbFc gas is performed to etch the remaining portion of the second insulating layer 705, the first insulating layer 704, and the bit line hard mask 702.

따라서, 비트라인 전도막(701)을 노출시키는 오픈부(708) 즉 깊은 콘택홀이 형성된다.Accordingly, an open portion 708, that is, a deep contact hole, is formed to expose the bit line conductive film 701.

도 7c의 공정에서 실시한 폴리머성 잔류 가스의 배출 및 웨이퍼 냉각 공정으 로 인해 도 7d의 최종 단면에서 오픈부(708)의 CD가 폴리머에 의해 좁아지거나 콘택 낫 오픈이 발생하지 않음을 알 수 있다.It can be seen that the CD of the open portion 708 is narrowed by the polymer or the contact sickle does not occur in the final cross section of FIG. 7D due to the discharge of the polymer residual gas and the wafer cooling process performed in the process of FIG. 7C.

한편, 상기한 일실시예에서는 비트라인 전도막(701)을 노출시키는 공정을 그예로 하였으므로 비트라인 전도막(701) 상부가 질화막 계열인 비트라인 하드마스크(702)였다.Meanwhile, in the above-described exemplary embodiment, since the bit line conductive film 701 is exposed, the bit line hard mask 702 is formed on the top of the bit line conductive film 701.

한편, 금속배선이 연결되기 위해 노출되는 부분이 비트라인 전도막(701)이 아닌 소스/드레인 접합인 경우에는 비트라인 하드마스크(702)는 질화막 계열의 다른 식각정지막이 될 것이다.
On the other hand, when the portion exposed to connect the metal wiring is a source / drain junction instead of the bit line conductive layer 701, the bit line hard mask 702 may be another etch stop layer based on the nitride layer.

전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 깊은 콘택홀 형성시 식각의 중간 단계에서 폴리머성 잔류 가스를 배출시키고 웨이퍼를 냉각시킴으로써, 폴리머 형성으로 인한 콘택홀의 형상이 변경되거나 콘택 낫 오픈이 발생하는 현상을 방지할 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.
The present invention made as described above, by discharging the polymer residual gas in the intermediate stage of the etching during the deep contact hole formation and cooling the wafer, thereby preventing the phenomenon that the shape of the contact hole due to polymer formation or contact sick opening occurs It can be seen through the examples that it can be done.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

예컨대, 전술한 본 발명의 실시예에서는 비트라인 금속 배선 공정을 그 예로 하였으나, 게이트전극 패턴, 콘택 패드 또는 금속배선 등과의 콘택홀 형성 공정 등 콘택홀을 형성하는 모든 공정으로 응용이 가능하다.
For example, in the above-described embodiment of the present invention, the bit line metal wiring process is taken as an example. However, the present invention may be applied to any process for forming contact holes, such as forming a contact hole with a gate electrode pattern, a contact pad, or a metal wiring.

상술한 바와 같은 본 발명은, 깊은 콘택홀 형성시 임계치수를 충분히 확보할 수 있어, 반도체 소자 제조시 결함 발생을 줄여 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can sufficiently secure the critical dimension at the time of forming the deep contact hole, thereby reducing the occurrence of defects in manufacturing a semiconductor device and improving the yield.

Claims (11)

도전층 상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the conductive layer; 상기 절연막 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a mask pattern on the insulating film; 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 상기 절연막의 일부를 식각하는 단계;Etching a portion of the insulating layer using the mask pattern as an etching mask; 상기 식각 과정 중 발생한 폴리머성 잔류 가스를 제거하기 위해 상기 식각 단계에 비해 챔버의 압력을 낮추고 상기 폴리머성 잔류 가스를 배기시키는 단계; 및Lowering the pressure of the chamber and evacuating the polymeric residual gas to remove the polymeric residual gas generated during the etching process; And 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 남아 있는 상기 절연막의 다른 일부를 식각하여 상기 도전층을 노출시키는 오픈부를 형성하는 단계Forming an open portion for exposing the conductive layer by etching another portion of the insulating layer having the mask pattern as an etch mask; 를 포함하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.Deep contact hole forming method of a semiconductor device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배기시키는 단계에서, 상기 식각 단계에 비해 챔버의 압력을 10mTorr 내지 200mTorr로 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.In the exhausting step, the deep contact hole forming method of the semiconductor device, characterized in that for maintaining the pressure of the chamber from 10mTorr to 200mTorr compared to the etching step. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 배기시키는 단계에서, 플라즈마 발생을 중지시켜 웨이퍼를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.In the exhausting step, stopping the plasma generation to cool the wafer. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 절연막은 산화막 계열과 질화막 계열의 절연막이 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.The insulating film is a deep contact hole forming method of a semiconductor device, characterized in that the oxide film-based and nitride-based insulating film laminated structure. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 절연막을 식각하는 단계에서,In the etching of the insulating film, CxFy(x,y는 1 내지 10) 및 CaHbFc(a,b,c는 1 내지 10)를 베이스 가스로 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.C x F y (x, y is 1 to 10) and C a H b F c (a, b, c is 1 to 10) as a base gas, the deep contact hole forming method of a semiconductor device. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 도전층은 게이트전극 패턴, 비트라인, 콘택 패드 또는 금속배선 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.And the conductive layer comprises any one of a gate electrode pattern, a bit line, a contact pad, and a metal wiring. 비트라인 하드마스크/비트라인 전도막의 적층 구조를 갖는 비트라인을 형성하는 단계;Forming a bit line having a stacked structure of a bit line hard mask / bit line conductive film; 상기 비트라인 상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the bit line; 상기 절연막 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a mask pattern on the insulating film; 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 상기 절연막의 일부를 식각하는 단계;Etching a portion of the insulating layer using the mask pattern as an etching mask; 상기 식각 과정 중 발생한 폴리머성 잔류 가스를 제거하기 위해 상기 식각 단계에 비해 챔버의 압력을 낮추고 상기 폴리머성 잔류 가스를 배기시키는 단계; 및Lowering the pressure of the chamber and evacuating the polymeric residual gas to remove the polymeric residual gas generated during the etching process; And 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 남아 있는 상기 절연막의 다른 일부와 상기 비트라인 하드마스크를 식각하여 상기 비트라인 전도막을 노출시키는 오픈부를 형성하는 단계Forming an open portion for exposing the bit line conductive layer by etching the other part of the insulating layer having the mask pattern as an etch mask and the bit line hard mask; 를 포함하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.Deep contact hole forming method of a semiconductor device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배기시키는 단계에서, 상기 식각 단계에 비해 챔버의 압력을 10mTorr 내지 200mTorr로 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.In the exhausting step, the deep contact hole forming method of the semiconductor device, characterized in that for maintaining the pressure of the chamber from 10mTorr to 200mTorr compared to the etching step. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 배기시키는 단계에서, 플라즈마 발생을 중지시켜 웨이퍼를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.In the exhausting step, stopping the plasma generation to cool the wafer. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 절연막은 산화막 계열과 질화막 계열의 절연막이 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.The insulating film is a deep contact hole forming method of a semiconductor device, characterized in that the oxide film-based and nitride-based insulating film laminated structure. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 절연막을 식각하는 단계에서,In the etching of the insulating film, CxFy(x,y는 1 내지 10) 및 CaHbFc(a,b,c는 1 내지 10)를 베이스 가스로 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 깊은 콘택홀 형성 방법.C x F y (x, y is 1 to 10) and C a H b F c (a, b, c is 1 to 10) as a base gas, the deep contact hole forming method of a semiconductor device.
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