KR20070111795A - A contact structure and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 DRAM 장치의 단면도들이다.1A-1B are cross-sectional views of a DRAM device in accordance with one embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 DRAM장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.2A to 9B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a DRAM device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 10은 도 9a 및 9b 단계에서의 평면도이다.10 is a plan view at steps 9a and 9b.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 반도체 기판 102 : 소자 분리 영역100
104 : 게이트 108 : 제1 층간 절연막104: gate 108: first interlayer insulating film
110a, 110b : 제1 콘택 패드 및 제2 콘택 패드110a and 110b: first contact pad and second contact pad
112 : 제2 층간 절연막 122 : 비트 라인 구조물112: second interlayer insulating film 122: bit line structure
124 : 제3 층간 절연막 130 : 식각 방지막 패턴124: third interlayer insulating film 130: etch stop layer pattern
136 : 제4 층간 절연막 138 : 콘택 플러그136: fourth interlayer insulating film 138: contact plug
140 : 스토리지 전극140: storage electrode
본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 스토리지 노드 콘택 플러그를 포함하는 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a semiconductor device including a storage node contact plug and a method of manufacturing the same.
최근의 반도체 장치들은 기능적인 면에 있어 높은 축적 용량을 가지면서 고속 동작이 요구된다. 이를 위하여 상기 반도체 장치들은 집적도, 응답 속도 및 신뢰도를 향상시키기 위한 방향으로 제조 기술들이 개발되고 있다.Recent semiconductor devices require high speed operation while having a high storage capacity in terms of functionality. To this end, the semiconductor devices have been developed with manufacturing techniques in order to improve the degree of integration, response speed and reliability.
상기 반도체 장치로서는 정보의 입력과 출력이 자유롭고, 고용량을 갖는 디램(DRAM) 장치가 범용적으로 이용되고 있다. 상기 디램 장치의 각 메모리 셀(cell)에는 하나의 액서스 트랜지스터(access transistor)와 하나의 축적 커패시터가 구비된다.As the semiconductor device, a DRAM device having free input and output of information and having a high capacity is widely used. Each memory cell of the DRAM device includes one access transistor and one storage capacitor.
상기 메모리 셀의 집적도가 증가됨에 따라, 각 셀이 형성되는 수평 면적은 더욱 감소되고 있다. 때문에, 상기 축소된 면적 내에 높은 커패시턴스(capacitance)를 갖는 커패시터를 형성하는 것이 보다 중요한 문제로 부각되고 있다.As the degree of integration of the memory cells is increased, the horizontal area in which each cell is formed is further reduced. Therefore, the formation of a capacitor having a high capacitance in the reduced area is a more important problem.
상기 커패시터에 포함되는 전극의 유효 면적을 증가시키기 위해서는 초기의 평면 커패시터 구조에서 스택(stack)형 또는 트렌치(trench)형 커패시터 구조로 변화되고 있으며, 스택형 커패시터 구조에서도 실린더형 커패시터 구조로 변화되고 있다.In order to increase the effective area of the electrode included in the capacitor is changed from the initial planar capacitor structure to the stack (stack) or trench (trench) capacitor structure, the stack capacitor structure is also changed to the cylindrical capacitor structure. .
상기 디램 장치의 경우, 상기 실린더형 커패시터들은 좁은 면적 내에서 서로 접촉되지 않으면서 형성되어야 한다. 그런데, 커패시터는 액서스 트랜지스터의 소 스/드레인의 어느 한 영역과 전기적으로 접속하여야 하므로, 상기 커패시터가 형성되는 영역은 하부의 소스/드레인의 위치에 따라 한정된다. 때문에, 이웃하는 커패시터간의 마진이 협소하여 상기 커패시터들 간이 서로 접촉하는 문제가 빈번하게 발생된다.In the case of the DRAM device, the cylindrical capacitors should be formed without being in contact with each other in a narrow area. However, since the capacitor must be electrically connected to any one region of the source / drain of the access transistor, the region in which the capacitor is formed is defined according to the position of the source / drain underneath. As a result, the margin between neighboring capacitors is narrow, and the problem of frequent contact between the capacitors occurs.
최근에는, 상기 커패시터들이 하부의 소스/드레인의 위치에 관계없이 이웃하는 커패시터들 간의 사이가 넓게 배치될 수 있도록 하기 위한 공정이 개발되고 있다.Recently, a process has been developed to allow the capacitors to be widely disposed between neighboring capacitors regardless of the position of the underlying source / drain.
상기 커패시터들 간의 사이를 넓게 배치하기 위한 방법으로, 상기 커패시터와 접속하는 스토리지 노드 콘택을 넓게 형성하는 방법이 있다. 그러나, 상기 스토리지 노드 콘택이 넓게 형성되는 경우, 상기 스토리지 콘택들이 서로 지나치게 가까워지므로 상기 스토리지 노드 콘택들간 브릿지 불량(bridge)이 쉽게 발생될 수 있다.As a method for widening the spaces between the capacitors, there is a method of forming a wide range of storage node contacts connecting to the capacitors. However, when the storage node contacts are formed to be wide, bridge storage between the storage node contacts may easily occur because the storage contacts are too close to each other.
따라서, 이웃하는 스토리지 노드 콘택간 브릿지 불량을 유발하지 않는 콘택 및 이를 형성하는 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a contact that does not cause bridge failure between neighboring storage node contacts and a method of forming the same.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 콘택간 브릿지 불량이 감소된 콘택 구조물을 제공하는데 있다.One object of the present invention for solving the above problems is to provide a contact structure with reduced bridge failure between contacts.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 콘택 구조물의 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention for solving the above problems is to provide a method of manufacturing a contact structure as described above.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 콘택 구조물은, 기판 상에 구비되고, 내부에 콘택 패드들을 포함하는 제1 층간 절연막과, 상기 제1 층간 절연막 상에 구비되고, 내부에 제1 방향으로 연장된 비트 라인 구조물들을 포함하는 제2 층간 절연막과, 상기 제2 층간 절연막 상에 구비되며, 상기 제1 방향과 상기 제1 방향과 수직된 제2 방향으로 연장되고 서로 교차된 식각 방지막 패턴과, 상기 식각 방지막 패턴 사이를 통해 상기 제1 및 제2 층간 절연막을 관통하여 상기 콘택 패드들과 전기적으로 접속하고, 상부가 식각 방지막 패턴과 접하는 형상을 갖는 콘택 플러그를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the contact structure is provided on the first interlayer insulating film and a first interlayer insulating film provided on the substrate, including the contact pads therein, A second interlayer insulating film including bit line structures extending in a first direction, and an etch provided on the second interlayer insulating film and extending in a second direction perpendicular to the first direction and the first direction and intersecting with each other; A contact plug may be electrically connected to the contact pads through the first and second interlayer insulating layers between the barrier layer pattern and the etch barrier layer, and may have a top portion in contact with the etch barrier layer pattern.
상기 식각 방지막 패턴은 실리콘 질화물일 수 있다.The etch stop layer pattern may be silicon nitride.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 콘택 구조물의 제조 방법에 있어서, 기판 상에, 내부에 콘택 패드들을 포함하는 제1 층간 절연막을 형성한다. 상기 제1 층간 절연막 상에 제1 방향으로 연장된 비트 라인 구조물을 형성한다. 상기 비트 라인 구조물상에 상기 비트 라인 구조물을 매몰하며, 상부에 상기 제1 방향과 상기 제1 방향과 수직된 방향으로 연장되고 서로 교차된 트렌치를 갖는 예비 제2 층간 절연막을 형성한다. 상기 트렌치 내부를 메우는 식각 방지막 패턴을 형성한다. 상기 식각 방지막 패턴 사이의 예비 제2 층간 절연막 및 제1 층간 절연막의 일부를 식각하여 상기 콘택 패드들이 노출되는 콘택홀 및 상기 예비 제2 층간 절연막보다 낮은 높이를 갖는 제2 층간 절연막을 형성한다. 상기 콘택홀을 매몰하여, 상부가 상기 식각 방지막 패턴과 접하는 콘택 플러그들을 형성한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above another object, in the method of manufacturing a contact structure, on the substrate, to form a first interlayer insulating film including contact pads therein. A bit line structure extending in a first direction is formed on the first interlayer insulating layer. The bit line structure is buried on the bit line structure, and a preliminary second interlayer insulating film is formed on the bit line structure, the preliminary second interlayer insulating layer having trenches extending in the direction perpendicular to the first direction and perpendicular to the first direction. An etch stop layer pattern filling the inside of the trench is formed. A portion of the preliminary second interlayer insulating layer and the first interlayer insulating layer between the etch stop layer patterns are etched to form a contact hole through which the contact pads are exposed and a second interlayer insulating layer having a lower height than the preliminary second interlayer insulating layer. The contact holes are buried to form contact plugs having upper portions in contact with the etch stop layer pattern.
상기 식각 방지막 패턴은 실리콘 질화물을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 식각 방지막 패턴은, 상기 예비 제2 층간 절연막 상에 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 연장되고 서로 교차되는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 예비 제2 층간 절연막의 상부 일부를 제거하여 개구를 생성하며, 상기 개구 내부를 메움으로써 형성될 수 있다. 상기 콘택홀들은, 상기 식각 방지막 패턴이 형성된 예비 제2 층간 절연막 상에 상기 식각 방지막 패턴 및 예비 제2 층간 절연막의 일부를 마스킹하는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 예비 제2 층간 절연막을 제거하여 상기 콘택 패드 상부면을 노출시키는 예비 콘택홀들을 형성하며, 상기 예비 콘택홀들을 등방 식각함으로써 형성된다.The etch stop layer pattern may be formed using silicon nitride. The etch stop layer pattern may include a photoresist pattern extending in the first and second directions and intersecting with each other on the preliminary second interlayer insulating layer, and using the photoresist pattern as an etching mask. The opening may be formed by removing a portion of the upper portion of the insulating layer, and may be formed by filling the inside of the opening. The contact holes may include a photoresist pattern masking a portion of the etch stop layer pattern and a part of the preliminary second interlayer insulating layer on the preliminary second interlayer insulating layer on which the etch stop layer pattern is formed, and use the photoresist pattern as an etch mask. The preliminary contact holes are formed by removing the preliminary second interlayer insulating layer, and exposing the contact pad upper surface, and isotropically etching the preliminary contact holes.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 수직 교차된 식각 방지막 패턴을 형성함으로서 이웃하는 스토리지 노드 콘택들 상부가 접촉되는 브릿지 불량을 감소시킬 수 있다.According to the present invention as described above, by forming a vertically cross-etched anti-etching layer pattern it is possible to reduce the bridge failure that the upper contact of the neighboring storage node contacts.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 콘택 구조물에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the contact structure according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 DRAM 장치의 단면도들이다.1A-1B are cross-sectional views of a DRAM device in one embodiment of the present invention.
도 1a는 워드 라인 방향으로 절단한 단면도이고, 도 1b는 비트 라인 방향으로 절단한 단면도들이다.1A is a cross-sectional view taken in the word line direction, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken in the bit line direction.
도 1a 및 1b를 참조하면, 고립된 액티브 영역을 갖는 기판(100) 상에 게이트가 구비된다. 상기 고립된 액티브 영역은 제1 방향으로 길게 연장되는 형상을 갖고 상기 게이트(104)는 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는다. 상기 고립된 액티브 영역에는 2개의 게이트(104)가 구비될 수 있다.1A and 1B, a gate is provided on a
상기 게이트(104)는 구체적으로, 게이트 절연막 패턴, 게이트 전극 패턴 및 하드 마스크 패턴이 적층된 형상을 갖는다. 즉, 상기 게이트(104)는 디램 장치의 워드 라인으로 제공될 수 있다.Specifically, the
상기 게이트(104)의 양측벽에는 실리콘 질화물로 이루어지는 제1 스페이서(106)가 구비된다. 또한, 상기 게이트(104)의 양측의 기판(100) 표면 아래에는 소스 및 드레인으로 제공되기 위한 불순물 영역들이 구비된다. 상기 고립된 액티브 영역의 중심 부위에 해당하는 제1 불순물 영역은 비트 라인 구조물(122)과 접속하기 위한 영역이 되고, 상기 액티브 영역의 양측이 해당하는 제2 불순물 영역은 커패시터와 접촉하는 영역이 된다.Both side walls of the
상기 게이트(104)를 매립하는 제1 층간 절연막(108)이 구비된다. 상기 제1 층간 절연막(108) 내에서는 상기 제1 불순물 영역 및 제2 불순물 영역과 각각 접속하는 콘택 패드들(110a, 110b)이 구비된다.A first
상기 콘택 패드들(110a, 110b)을 포함하는 상기 제1 층간 절연막(108) 상에 제2 층간 절연막(112)이 더 구비된다. 상기 제2 층간 절연막(112) 내부에는 상기 제1 불순물 영역과 접속하는 제1 콘택 패드(100a)와 연결되는 비트 라인 콘택이 구비된다. 상기 비트 라인 콘택 상에는 비트 라인 구조물(122)이 형성된다. 상기 비트 라인 구조물은 예컨대, 베리어막 패턴(114) 및 텅스텐 패턴(116)으로 이루어질 수 있다.A second
상기 제1 및 제2 층간 절연막(108, 112)은 실리콘 산화물로 이루어진다.The first and second interlayer
상기 제2 층간 절연막(112) 상에 상기 제1 방향으로 연장되는 비트 라인 구조물(122)들을 포함하는 제3 층간 절연막(124)이 구비된다. 상기 비트 라인 구조물(122)은 라인 형태의 도전막 패턴 및 캐핑막 패턴이 적층된 형상을 갖는다. 이때, 상기 도전막 패턴은 금속 패턴, 폴리실리콘 패턴, 금속 실리사이드 패턴 또는 상기 패턴들이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대 상기 도전막 패턴은 도시된 것과 같이 베리어막 패턴(114) 및 텅스텐 패턴(116)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 도전막 패턴의 하부면의 일부분은 상기 비트 라인 콘택과 접해있다. 따라서, 상기 도전막 패턴은 상기 비트 라인 콘택을 통해 상기 제1 불순물 영역과 전기적으로 접속된다.A third
상기 비트 라인 구조물(122)들 상부에 양측벽을 감싸는 제2 스페이서(120)가 구비될 수 있다.A
한편, 상기 제3 층간 절연막(124)은 상기 제2 층간 절연막(112) 상에 상기 비트 라인 구조물(122)을 완전하게 덮을 정도로 두껍게 구비된다. 또한, 상기 제3 층간 절연막(124)은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the third
식각 방지막 패턴(130)은 상기 제3 층간 절연막(124) 상에 구비되며, 상기 제1 방향과 상기 제1 방향과 수직된 제2 방향으로 연장되고 서로 교차되는 라인 형상을 갖는다. 즉, 상기 식각 방지막 패턴(130)은 그물 구조를 갖는다.An etch
또한, 상기 식각 방지막 패턴(130)은 스토리지 노드 콘택 플러그가 형성될 부위에는 위치하지 않으면서, 상기 식각 방지막 패턴(130)에 의해 상기 스토리지 노드 콘택 플러그 영역을 한정한다.In addition, the
여기서, 식각 방지막 패턴(130)은 이후 스토리지 노드 콘택홀을 확장하는 공정에서 상기 제3 층간 절연막(124)이 과도하게 식각되어 이웃하는 콘택들이 서로 연결되는 것을 방지하기 위하여 제공된다. 그러므로, 상기 층간 절연막과의 식각 선택비가 높은 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 식각 방지막 패턴(130)은 실리콘 질화물로 형성될 수 있다.Here, the etch
상기 제3 층간 절연막(124) 및 상기 제2 층간 절연막(112)을 관통하면서 상기 제2 불순물 영역과 접속하는 제2 콘택 패드(100b)와 연결되는 스토리지 노드 콘택 플러그들(138)이 구비된다.Storage node contact plugs 138 are provided to penetrate through the third
또한, 상기 스토리지 노드 콘택 플러그(138)들의 높이는 상기 식각 방지막 패턴(130)과 동일하며, 상기 스토리지 노드 콘택 플러그(138)들의 상부가 상기 식각 방지막 패턴(130) 사이에서 상기 식각 방지막 패턴(130)과 접하고 있다.In addition, the height of the storage node contact plugs 138 is the same as the
이러한 상기 스토리지 노드 콘택 플러그(138)는 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다.The storage
상기 스토리지 노드 콘택 플러그(138)들 상부면에는 스토리지 전극(140), 유전막(도시되지 않음) 및 플레이트 전극(도시되지 않음)으로 이루어지는 커패시터(도시되지 않음)들이 구비된다.Upper surfaces of the storage node contact plugs 138 include capacitors (not shown) including a
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치는 상기 스토리지 노드 콘택 플러그(138)들 상부에 제1 방향 및 제2 방향으로 연장되고 교차되어 형성된 식각 방지막 패턴(130)이 배치됨으로써 인접하는 스토리지 노드 콘택 플러그들(138) 상부의 브릿지 불량을 감소시킬 수 있다.In the semiconductor device according to an exemplary embodiment, an etch
이하에서는 상기에서 설명한 DRAM 장치를 제조하기에 적합한 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method suitable for manufacturing the DRAM device described above will be described.
도 2a 내지 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 DRAM장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이고, 도 10은 도 9a 및 9b 단계에서의 평면도이다.2A to 9B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a DRAM device in accordance with an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a plan view at steps 9A and 9B.
도 2a 내지 도 9b에서 각 a도는 DRAM 장치를 워드 라인 방향으로 절단한 단면도이고, 각 b도는 비트 라인 방향으로 절단한 단면도들이다.2A to 9B, each a diagram is a cross-sectional view of the DRAM device in the word line direction, and each b diagram is a cross-sectional view of the DRAM device in the bit line direction.
도 2a 및 도 2b는, 반도체 기판(100)에 셸로우 트렌치 소자 분리 공정(Shallow Trench Isolation; STI)을 수행하여 제1 방향을 길이 방향으로 하는 고립된 액티브 영역 및 소자 분리 영역(102)을 구분한다.2A and 2B illustrate a shallow trench isolation process (STI) on a
구체적으로, 반도체 기판(100) 상에 버퍼 산화막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 버퍼 산화막은 이후 실리콘 질화막(도시되지 않음)을 형성할 때 스트레스를 완화시키기 위한 막이다. 이어서, 상기 버퍼 산화막 상에 실리콘 질화막을 형성한다. 상기 실리콘 질화막의 일부를 사진 공정에 의해 제거하여 실리콘 질화막 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 실리콘 질화막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 버퍼 산화막을 건식 식각하여 버퍼 산화막 패턴을 형성한다, 계속해서 상기 실리콘 질화막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 노출된 기판(100)을 소정 깊이로 식각하여 트렌치(도시되지 않음)를 형성한다. 여기서, 상기 액티브 패턴용 사진 식각 공정의 마진을 높이기 위하여 상기 질화막 상에 반사 방지층을 형성할 수도 있 다. 상기 트렌치 내에 실리콘 산화막을 매립하고 이를 평탄화하여 상기 실리콘 질화막 패턴(도시되지 않음)을 노출시킨다. 상기 실리콘 질화막 패턴 및 버퍼 산화막 패턴을 습식 식각 공정에 의해 제거함으로서 소자 분리 영역(102) 및 액티브 영역을 구분한다.Specifically, a buffer oxide film (not shown) is formed on the
상기 액티브 영역의 표면에 열산화법으로 얇은 게이트 산화막(도시되지 않음)을 성장시킨 후, 도전 물질로 이루어지는 게이트 전극막(도시되지 않음) 및 하드 마스크막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 하드 마스크막 및 게이트 전극막을 패터닝하여 게이트 전극 패턴 및 하드 마스크 패턴이 적층된 형태의 게이트(104)를 형성한다.After a thin gate oxide film (not shown) is grown on the surface of the active region by thermal oxidation, a gate electrode film (not shown) and a hard mask film (not shown) made of a conductive material are formed. The hard mask layer and the gate electrode layer are patterned to form a
상기 게이트(104)는 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는다. 상기 게이트(104)는 워드 라인과 공통으로 사용된다. 상기 고립된 액티브 영역에는 2개의 게이트(104)가 나란하게 배치되도록 형성한다.The
상기 게이트(104) 양측에는 실리콘 질화물로 이루어지는 제1 스페이서(106)를 형성한다. 상기 게이트(104) 및 제1 스페이서(106)를 마스크로 이용하여 불순물을 이온 주입함으로서, 상기 게이트(104) 양측의 기판(100) 아래로 소스/드레인으로 제공되기 위한 제1 불순물 영역(도시되지 않음) 및 제2 불순물 영역(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 고립된 액티브 영역의 중심 부위의 형성되는 불순물 영역은 비트 라인과 접속하는 제1 불순물 영역이고, 상기 고립된 액티브 영역의 양측 가장자리에 형성되는 불순물 영역은 커패시터의 스토리지 전극과 접속하는 제2 불순물 영역이다.
상기 게이트(104)를 충분히 매립하는 제1 층간 절연막(108)을 형성하고 사진 식각 공정에 의해 상기 제1 층간 절연막(108)을 부분적으로 식각하여 제1 및 제2 불순물 영역을 각각 노출시키는 셀프 얼라인 콘택홀(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 제1 층간 절연막(108)은 실리콘 산화물을 사용하여 형성할 수 있다.Forming a first
상기 콘택홀 내에 도핑된 폴리실리콘을 증착한 후 평탄화 공정을 수행하여 상기 제1 및 제2 불순물 영역과 접속하는 제1 및 제2 콘택 패드(100a, 100b)들을 형성한다. 이하에서는, 상기 제1 불순물 영역과 접속하는 콘택 패드를 제1 콘택 패드(100a)라 하고, 상기 제2 불순물 영역과 접속하는 제2 콘택 패드(100b)라 한다.After the doped polysilicon is deposited in the contact hole, the planarization process is performed to form first and second contact pads 100a and 100b that are connected to the first and second impurity regions. In the following description, a contact pad connected to the first impurity region is referred to as a first contact pad 100a and a second contact pad 100b connected to the second impurity region.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 제1 및 제2 콘택 패드(100a, 100b)들을 포함하는 제1 층간 절연막(108) 상에 제2 층간 절연막(112)을 형성한다.3A and 3B, a second
상기 제2 층간 절연막(112)의 소정 부위를 식각하여 상기 제1 콘택 패드(100a)만을 선택적으로 노출시키는 비트 라인 콘택홀(도시되지 않음)을 형성한다. 이어서, 상기 비트 라인 콘택홀 및 상기 제2 층간 절연막(112) 상에 베리어 금속막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 베리어 금속막은 티타늄, 티타늄 질화막, 탄탈륨, 탄탈륨 질화막 또는 이들 중 적어도 두 개의 막이 적층된 막으로 형성한다. 이어서, 상기 베리어 금속막 상에 텅스텐막(도시되지 않음)을 형성한다.A predetermined portion of the second
상기 텅스텐 막 상에 캡핑막으로서 실리콘 질화막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 캡핑막은 상기 텅스텐막을 식각할 때 하드 마스크로서 제공되며, 이후 셀프 얼라인 콘택 형성 공정 시에 텅스텐막을 보호하는 역할도 한다. 때문에 이후 상기 텅스텐막의 패터닝 공정 및 콘택 형성 공정을 완전히 수행할 때까지 상기 캡핑 막이 일정 두께 이상으로 남아있도록 충분히 두꺼워야 한다.A silicon nitride film (not shown) is formed on the tungsten film as a capping film. The capping film serves as a hard mask when etching the tungsten film, and also serves to protect the tungsten film during the self-aligned contact forming process. Therefore, the capping film must be thick enough to remain above a predetermined thickness until the patterning process and the contact forming process of the tungsten film are completely performed.
상기 캡핑막 상에 비트 라인 구조물(122)을 형성하기 위한 제1 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 캡핑막을 식각하여 캡핑막 패턴(118)을 형성한다. 상기 제1 포토레지스트 패턴은 에싱(ashing) 및 스트립(strip) 공정에 의해 제거된다.A first photoresist pattern (not shown) is formed on the capping layer to form the
상기 캡핑막 패턴(118)을 식각 마스크로 이용하여 상기 텅스텐막 및 베리어막을 이방성으로 식각한다. 상기 식각 공정을 통해, 베리어막 패턴(114), 텅스텐 패턴(116) 및 캡핑막 패턴(118)으로 이루어지는 비트 라인 구조물(122) 및 비트 라인 콘택을 동시에 형성한다. 상기 비트 라인 구조물(122)은 상기 제1 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖도록 형성한다. 그리고, 상기 비트 라인 구조물(122)은 상기 비트 라인 콘택을 통하여 제1 콘택 패드(100a)와 연결됨으로서, 상기 제1 불순물 영역과 전기적으로 접속한다.The tungsten film and the barrier film are etched anisotropically using the
이어서, 상기 비트 라인 구조물(122)의 측벽에 제2 스페이서(120)를 형성한다.Subsequently, a
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 비트 라인 구조물(122)을 완전히 매몰하도록 제3 층간 절연막(124)을 형성한다. 상기 제3 층간 절연막(124)은 실리콘 산화물을 화학 기상 증착법에 의해 증착시켜 형성할 수 있다.4A and 4B, a third
이어서, 상기 제3 층간 절연막(124) 상에 장방형의 식각 마스크 패턴(126)을 형성한다. 상기 식각 마스크 패턴(126)은 사진 공정에 의해 형성된 포토레지스트 패턴을 포함한다.Subsequently, a rectangular
상기 식각 마스크 패턴(126)은 스토리지 노드 콘택 플러그가 형성되는 부위를 마스킹하고, 상기 스토리지 노드 콘택 플러그가 형성되지 않는 부위를 노출한다. 이때, 상기 식각 마스크 패턴(126)에 노출되는 부위는 제1 방향 및 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 가지며, 상기 식각 마스크 패턴(126)에 의해 한정되는 라인들은 서로 교차되는 교차 지점들을 갖는다. 즉, 그물 형상을 가지며 노출되어 있다.The
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 식각 마스크 패턴(126)을 식각 마스크로 사용하여 상기 노출된 제3 층간 절연막(124)의 상부를 부분적으로 식각함으로서 트렌치(128)들을 형성한다.5A and 5B,
상기 트렌치(128)는 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 가지며, 상기 트렌치(128)는 서로 교차되는 교차 공간을 갖는다.The
이어서, 상기 식각 마스크 패턴(126)을 제거한다. 이때, 상기 식각 마스크 패턴(126)이 포토레지스트 패턴일 경우, 스트립 및 에싱 공정을 통해 제거할 수 있다.Next, the
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 트렌치(128) 내부를 메우도록 상기 제3 층간 절연막(124) 상에 식각 방지막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 식각 방지막은 후속 공정에서 상기 제3 층간 절연막(124)을 부분적으로 식각하여 스토리지 콘택홀을 형성할 시에 상기 스토리지 콘택홀들이 측방으로 과도하게 식각되는 것을 방지하기 위하여 제공된다. 그러므로, 상기 식각 방지막은 상기 제3 층간 절연막(124)을 식각하는 조건에서 거의 식각이 이루어지지 않는 물질을 사용하여 형성하는 것 이 바람직하다. 구체적으로 상기 식각 방지막은 실리콘 질화물을 사용하여 형성할 수 있다.6A and 6B, an etch stop layer (not shown) is formed on the third
이어서, 상기 제3 층간 절연막(124)의 상부면이 노출되도록 상기 식각 방지막을 연마함으로써 상기 트렌치(128) 내부에 식각 방지막 패턴(130)을 형성한다.Next, the etch
도 10을 참조하면, 상기와 같은 공정을 수행함으로서 형성된 식각 방지막 패턴(130)은 상기 제3 층간 절연막(124) 상측 내부에 이후 스토리지 노드 콘택 플러그가 형성된 부위를 한정하도록 제1 방향 및 제2 방향으로 연장되도록 형성된다. 또한, 상기 식각 방지막 패턴(130)은 제1 방향 및 제2 방향으로 연장되기 때문에 교차점을 갖는다. 상기 식각 방지막 패턴(130)이 상기와 같은 형상을 가짐으로써 이후 형성되는 스토리지 노드 콘택 플러그가 인접하는 스토리지 노드 콘택 플러그와 어느 방향으로도 접하지 않아 브릿지 불량은 방지할 수 있다.Referring to FIG. 10, the etch
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 식각 방지막 패턴(130)이 형성된 제3 층간 절연막(124) 상에 상기 식각 방지막 패턴(130) 및 제3 층간 절연막(124)의 일부를 마스킹하는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 노출된 제3 층간 절연막(124)을 제거하여 상기 제2 콘택 패드(100b)의 상부면을 노출시키는 예비 스토리지 노드 콘택홀(132)을 형성한다.7A and 7B, a photoresist pattern masking portions of the etch
상기 예비 스토리지 노드 콘택홀(132)들을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴은 에싱 또는 스트립 공정에 의해 제거한다.After forming the preliminary storage node contact holes 132, the photoresist pattern is removed by an ashing or strip process.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 제3 층간 절연막(124)을 등방성 식각하여 상기 예비 스토리지 노드 콘택홀(132)들보다 넓은 폭을 갖는 스토리지 노드 콘택 홀(134)을 생성한다. 이때, 상기 식각 방지막 패턴(130)의 측벽에 잔류하는 제3 층간 절연막(124) 상부가 제거되어 상기 제3 층간 절연막(124)보다 낮은 높이를 갖는 제4 층간 절연막(136)을 형성한다.8A and 8B, the third
또한, 상기 예비 스토리지 노드 콘택홀(132) 상부에 상기 식각 방지막 패턴(130)이 형성되어 있으므로, 상기 예비 스토리지 노드 콘택홀(132)의 내부를 확장시키는 과정에서 과도 식각에 의해 이웃하는 스토리지 노드 콘택홀(134)들이 서로 연결되는 등의 문제가 발생되지 않는다.In addition, since the etch
도 9a 및 9b를 참조하면, 상기 스토리지 노드 콘택홀(134) 내에 도전 물질을 매립하고 상기 캡핑막 패턴(118)의 상부면이 노출되도록 상기 도전 물질 및 하드 마스크 패턴을 연마하여 스토리지 노드 콘택 플러그(138)들을 형성한다.9A and 9B, the conductive material and the hard mask pattern may be polished so as to fill a conductive material in the storage
상기 스토리지 노드 콘택 플러그(138)는 상기 비트 라인 구조물(122)들 사이에 구비되어 상기 제2 콘택 패드(100b)와 전기적으로 접속한다. 또한, 상기 스토리지 노드 콘택 플러그(138) 상부는 상기 식각 방지막 패턴(130) 사이에 구비되며, 상기 식각 방지막 패턴(130)과 접한다. 즉, 도 10에서 도시된 바와 같이 상기 식각 방지막 패턴(130)이 상기 스토리지 노드 콘택 플러그(138) 상부 외벽을 감싸도록 형성된 그물 구조를 갖는다.The storage
이로써, 인접한 스토리지 노드 콘택 플러그(138) 사이의 브릿지 현상을 미연에 방지할 수 있다.As a result, a bridge phenomenon between adjacent storage node contact plugs 138 may be prevented.
다시 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 스토리지 노드 콘택 플러그(138)들 상에 실린더형의 스토리지 전극(140)들을 형성한다.Referring again to FIGS. 1A and 1B,
상기 스토리지 전극(140)을 형성하는 방법에 대하여 간단하게 설명하기로 한다. 우선, 스토리지 노드 콘택 플러그(138)가 형성되어 있는 제4 층간 절연막(136) 상에 BPSG, TEOS 또는 이들이 적층된 형태의 몰드막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 몰드막의 소정 영역을 식각하여 상기 스토리지 노드 콘택 플러그 상부면을 노출시키는 개구부(도시되지 않음)를 형성한다. 다음에, 상기 개구부의 표면 및 상기 몰드막 표면상에 도핑된 폴리실리콘막을 증착하고, 상기 폴리실리콘막이 증착되어 있는 개구부를 매몰하도록 USG와 같은 물질로서 희생막(도시되지 않음)을 형성한다. 다음에, 상기 몰드막 상에 형성되어 있는 폴리실리콘막이 제거되어 각 노드가 분리되도록 화학 기계적 연마 공정을 수행한다. 다음에, 상기 희생막 및 몰드막을 등방성 식각 공정으로 제거하여, 상기 실린더형의 스토리지 전극(140)이 형성된다.A method of forming the
이어서, 상기 스토리지 전극(140) 내부면 및 외부면에 유전막을 증착하고 계속해서 유전막(도시되지 않음) 상에 플레이트 전극(도시되지 않음)을 형성한다.Subsequently, a dielectric film is deposited on the inner and outer surfaces of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스토리지 노드 콘택 플러그를 감싸도록 식각 방지막 패턴이 형성되어 인접하는 스토리지 노드 콘택 플러그들이 접촉하는 브릿지 불량을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the preferred embodiment of the present invention, an etch barrier layer pattern is formed to surround the storage node contact plug, thereby reducing bridge failures between adjacent storage node contact plugs.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
Claims (6)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2006
- 2006-05-19 KR KR1020060045067A patent/KR20070111795A/en not_active Application Discontinuation
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