KR20070089525A - Method for forming semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술의 문제점을 도시한 사진.1 is a photograph showing the problems of the prior art.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 제조 방법을 도시한 단면도. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사진.3 is a photograph according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21 : 반도체 기판 22 : 제1층간절연막21
23 : 비트라인 텅스텐 24 : 비트라인 하드마스크23: bit line tungsten 24: bit line hard mask
25 : 비트라인 스페이서 26 : 제2층간절연막25
27 : 플레이트 전극 28 : 비정질 실리콘막27
29 : 식각정지막 30 : 제3층간절연막29: etching stop film 30: third interlayer insulating film
31 : 마스크 32a, 32b : 오픈 영역 31:
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 제1메탈콘택 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a method of manufacturing a first metal contact of a semiconductor device.
일반적으로 DRAM 소자는 전하의 형태로 정보 데이터를 저장하는 메모리 셀 영역과 그 정보 데이터의 입력 및 출력을 위한 주변 영역으로 구성된다. 또한 DRAM 소자는 하나의 액세스 트랜지스터(Access Transistor)와 하나의 축적 캐패시터를 포함한다.In general, a DRAM device is composed of a memory cell area storing information data in the form of charge and a peripheral area for input and output of the information data. The DRAM device also includes one access transistor and one accumulation capacitor.
캐패시터는 집적도의 증가가 요구되는 반도체 소자에 부응하기 위해 그 크기가 더욱 감소되어야 한다. 그러나, 캐패시터의 크기가 축소됨에 따라 요구되는 축적 용량을 확보하는 것이 점점 어려워지고 있다. 따라서, 최근에는 요구되는 축적 용량을 확보하기 위해 캐패시터 형성을 위해 형성되는 캐패시터 절연막의 높이를 증가시키게 되었다. 이에 따라 캐패시터의 플레이트 전극, 주변영역의 비트라인 및 트랜지스터 소스/드레인에 신호를 인가하기 위한 메탈배선의 높이 또한 증가하게 되었다.Capacitors must be further reduced in size to meet semiconductor devices that require increased integration. However, as the size of the capacitor is reduced, it becomes increasingly difficult to secure the required accumulation capacity. Therefore, in recent years, the height of the capacitor insulating film formed for forming the capacitor has been increased to secure the required storage capacity. As a result, the height of the metal wiring for applying a signal to the plate electrode of the capacitor, the bit line of the peripheral region, and the transistor source / drain also increases.
도 1은 종래 기술의 문제점을 도시한 사진이다.1 is a photograph showing the problems of the prior art.
도 1을 참조하면, 반도체 기판의 셀영역 및 주변영역 상부에 비트라인(11)을 형성되고, 비트라인(11)과 제1메탈 배선(16)을 연결하기 위한 제1메탈콘택(15)이 된다. 이 때, 비트라인(11)은 절취 단면의 방향에 따라 주변영역의 비트라인(11)만 나타난다.Referring to FIG. 1, a
계속해서, 셀영역의 반도체 기판 상부에 스토리지노드(13)를 형성하고, 스토리지노드(13) 상부에 플레이트 전극(14)을 형성한다. 이 때, 스토리지노드(13)와 플레이트 전극 사이에 절연층으로 유전막(Dielectric layer)이 형성된다. 한편, 미설명 부호 '12'는 스토리지노드를 형성할 때, 스토리지노드 산화막의 식각 정지용으로 사용하는 식각 정지막(Etch Stop layer)이다.Subsequently, the
그러나, 상술한 종래 기술은 스토리지노드와 플레이트 전극으로 TiN을 사용하는데, 디바이스의 크기가 작아짐에 따라 플레이트 전극의 두께를 1000Å 이상으로 하였을 경우 크랙(Crack)이 발생하여 제1메탈콘택(M1C) 형성시 플레이트 전극을 관통하게 된다. 이 때, 제1메탈콘택과 플레이트 전극 간의 저항 및 저항 분포가 증가하는 문제가 있다.However, the above-described conventional technique uses TiN as the storage node and the plate electrode, and as the size of the device decreases, cracks occur when the thickness of the plate electrode is 1000 Å or more to form the first metal contact M1C. Penetrates the plate electrode. In this case, there is a problem in that resistance and resistance distribution between the first metal contact and the plate electrode are increased.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 제1메탈 콘택과 플레이트 전극 간의 저항 및 저항 분포 증가를 방지하는데 적합한 반도체 소자 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor device suitable for preventing the increase in resistance and resistance distribution between the first metal contact and the plate electrode.
상기 목적을 달성하기 위한 특징적인 본 발명의 반도체 소자 제조 방법은 셀영역과 주변영역이 정의된 반도체 기판을 준비하는 단계, 상기 반도체 기판의 주변 영역 상부에 비트라인을 형성하는 단계, 상기 비트라인을 포함하는 상기 반도체 기판 전면에 제1층간절연막을 형성하는 단계, 상기 층간절연막 상에 플레이트 전극 및 캡핑막을 차례로 형성하는 단계, 상기 캡핑막을 포함하는 상기 반도체 기판 전면에 제2층간절연막을 형성하는 단계, 상기 셀영역 및 상기 주변영역의 상기 제2층간절연막의 소정 영역 상에 마스크를 형성하되, 상기 셀영역에 형성하는 마스크 너비는 상기 주변영역에 형성하는 마스크 너비보다 넓게 형성하는 단계, 상기 마스크를 사용하여 상기 플레이트 전극의 소정 영역을 개방시키는 제1오픈 영역을 형성하는 단계, 및 상기 마스크를 사용하여 상기 비트라인 상부를 개방시키는 제2오픈 영역을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a semiconductor device, the method including: preparing a semiconductor substrate having a cell region and a peripheral region defined therein, forming a bit line on the peripheral region of the semiconductor substrate; Forming a first interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate, sequentially forming a plate electrode and a capping film on the interlayer insulating film, and forming a second interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate including the capping film; Forming a mask on the cell region and a predetermined region of the second interlayer insulating layer in the peripheral region, wherein the mask width formed in the cell region is wider than the mask width formed in the peripheral region, using the mask Forming a first open region to open a predetermined region of the plate electrode, and Using a mask to form a second open region that opens the top of the bit line.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 제조 방법을 도시한 단면도이다.2A through 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 셀영역과 주변영역이 정의된 반도체 기판(21) 상부에 제1층간절연막(22)을 형성한다. 제1층간절연막(22) 형성 전 소자 분리(STI), 게이트 라인, 소스/드레인 이온 주입 공정 및 랜딩 플러그(Landing Plug) 공정 등이 진행된다.As shown in FIG. 2A, the first
계속해서, 주변영역 상에 비트라인 텅스텐(23) 및 비트라인 하드마스크(24) 가 차례로 적층된 비트라인(Bit Line, BL)을 형성한다. 이 때, 비트라인(BL) 양측벽엔 비트라인 스페이서(35)를 형성한다. 한편, 주변영역에 비트라인(BL)을 형성할 때 셀영역 상에도 비트라인이 형성되는데 절취 방향에 따라 도면에 도시되지는 않는다.Subsequently,
비트라인(BL)을 포함하는 전면에 제2층간절연막(26)을 형성한다. 그리고 나서, 셀영역의 제2층간절연막(26) 상부에 500Å 두께의 TiN막을 플레이트 전극(27)으로 형성한다. 플레이트 전극(27) 형성 전, 스토리지노드콘택플러그(Storage Node Contact Plug), 스토리지노드 및 유전막이 형성되며 도면에는 도시하지 않는다.A second
계속해서, 플레이트 전극(27) 상에 캡핑막을 형성한다. 캡핑막은 800Å 두께의 비정질 실리콘막(28) 및 300Å 두께의 식각 정지막(29)이 차례로 적층된 구조로 형성한다. 여기서 식각 정지막(29)은 후속, 제1메탈콘택 공정시 플레이트 전극(27) 상에서 식각 정지 되게 하기 위한 막이다. Subsequently, a capping film is formed on the
다음으로 플레이트 전극(27) 및 캡핑막을 포함하는 반도체 기판(21) 전면에 제3층간절연막(30)을 형성한다. 그리고 나서, 제3층간절연막(30)의 소정 영역 상에 마스크(31)를 형성한다. 여기서, 셀영역을 오픈하기 위한 마스크(31) 너비(W1)는 주변영역을 오픈하여 제1메탈콘택을 정의하기 위한 마스크 너비(W2)보다 1.5배 넓게 형성한다. Next, a third
셀영역에 형성되는 마스크 너비를 주변영역에 형성되는 마스크 너비 보다 넓게 형성하므로서, 제1메탈 콘택 식각시 콘택 레시피(Contact Recipe)에 의한 로딩 효과(Loading Effect)를 이용해서, 플레이트 전극 상부에서 제1메탈콘택 식각을 정 지시킬 수 있다. 즉, 플라즈마를 사용하여 건식 식각할 때 식각 대상층의 면적이 좁을 때보다 넓게 되면 플라즈마 간의 접촉이 적게 되므로, 식각되는 양도 적어져 종래 기술에서 제1메탈콘택 식각시 플레이트 전극을 관통하는 현상을 방지할 수 있다. The mask width formed in the cell region is formed to be wider than the mask width formed in the peripheral region, so that the loading effect of the contact recipe during the etching of the first metal contact is applied to the first electrode on the plate electrode. Metal contact etch can be stopped. That is, when dry etching using plasma, if the area of the etching target layer becomes wider than when the area of the etching target layer is narrower, contact between the plasmas is less, so that the amount of etching is reduced, thereby preventing the phenomenon of penetrating the plate electrode during the first metal contact etching in the prior art. Can be.
도 2b에 도시된 바와 같이, 마스크(31)를 사용하여 제3층간절연막(30)을 선택적으로 식각하여 셀영역의 식각 정지막(29) 표면에서 식각 정지 되는 오픈 영역(32a)을 형성한다. 이 때, 주변영역에서도 같은 깊이의 오픈 영역(32b)이 형성된다. 이 때, 오픈 영역(32a, 32b)은 제1메탈콘택이 형성될 예정 영역이다.As shown in FIG. 2B, the third
제3층간절연막(30)을 선택적으로 식각할 때, 식각 정지막(29)과 고선택비를 가지는 클로린계 성분과 플로린계 성분을 함유하는 C4F6 플라즈마와 O2 플라즈마를 혼합 사용하여 식각 정지막(29)까지 식각한다.When the third interlayer
도 2c에 도시된 바와 같이, 질화막에 대한 식각 선택비는 없지만, 실리콘막과는 선택비를 가지는 클로린계 플라즈마와 플로린계 플라즈마 및 비활성 가스가 혼합된 플라즈마를 사용하여 플레이트 전극(27) 표면에서 식각 정지되는 오픈 영역(32a)을 형성한다. 자세히는, C4F6/CH3F3/O2/Ar을 사용한다.As shown in FIG. 2C, there is no etching selectivity with respect to the nitride film, but etching is performed on the surface of the
주변영역에서는 비트라인 텅스텐(23)이 드러날 때까지 식각을 진행하여 오픈 영역(32b)을 형성한다. 주변영역의 오픈 영역(32b)은 제1메탈콘택이 형성되는 영역이다. 한편, 셀영역의 오픈 영역(32a)을 형성할 때 식각 정지막(29)을 제1식각하여 식각 정지시킨 후 비정질 실리콘막(28)에서 식각 정지(점선으로 표시한 부분) 될 수 있지만, 식각이 과도한 경우 비정질 실리콘막(28)도 식각하고, 플레이트 전극(27)에서 식각 정지할 수 있다.In the peripheral area, etching is performed until the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사진이다.3 is a photograph according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 플레이트 전극(27) 표면에서 식각 정지된 오픈 영역(32a)을 볼 수 있다.Referring to FIG. 3, the etched stop
상술한 바와 같이, 플레이트 전극 상에 형성하는 제1메탈콘택 마스크의 크기를 비트라인 상에 형성되는 제1메탈콘택 패턴보다 약 1.5배 크게 형성시켜, 제1메탈콘택 식각시 콘택 레시피에 의한 로딩 효과(Loading Effect)를 이용해서 플레이트 전극 상에 제1메탈 콘택을 식각 정지시킬 수 있으므로, 제1메탈콘택과 플레이트 전극 강늬 저항 및 저항 분포를 방지하여 소자의 동작 특성을 개선할 수 있다.As described above, the size of the first metal contact mask formed on the plate electrode is formed to be about 1.5 times larger than the first metal contact pattern formed on the bit line, so that the loading effect by the contact recipe when etching the first metal contact is formed. Since the first metal contact is etched off on the plate electrode by using a loading effect, the resistance and resistance distribution of the first metal contact and the plate electrode can be prevented to improve the operating characteristics of the device.
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.
상술한 본 발명은 제1메탈콘택 형성시 플레이트 전극 상에서 식각 정지 시킴으로서, 플레이트 전극 및 저항 분포를 감소시켜 수율 증대 효과를 얻을 수 있다.In the present invention described above, by stopping the etching on the plate electrode when forming the first metal contact, the plate electrode and the resistance distribution can be reduced to obtain a yield increasing effect.
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Applications Claiming Priority (1)
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