KR20080063891A - Method for manufacturing storagenode contact in semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 라인타입 자기정렬콘택식각을 이용한 스토리지노드콘택의 형성 방법을 도시한 도면.1A to 1C illustrate a method of forming a storage node contact using a line type self-aligned contact etching according to the prior art.
도 2a 및 도 2b는 종래기술에 따른 비트라인 프로파일(profile)을 도시한 SEM 사진. 2A and 2B are SEM photographs showing a bitline profile according to the prior art.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지노드콘택의 제조 방법을 도시한 도면.3A to 3F illustrate a method of manufacturing a storage node contact according to an embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 비트라인 프로파일을 도시한 SEM사진.4A and 4B are SEM photographs showing a bit line profile according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
30 : 게이트도전층 31 : 게이트하드마스크30: gate conductive layer 31: gate hard mask
32 : 게이트스페이서 33 : 제1층간절연막32: gate spacer 33: first interlayer insulating film
34 : 랜딩플러그콘택 35 : 제2층간절연막34: landing plug contact 35: second interlayer insulating film
36 : 비트라인도전층 37 : 비트라인하드마스크36: bit line conductive layer 37: bit line hard mask
38 : 제3층간절연막 39a : 하드마스크폴리실리콘패턴 38: third interlayer
41 : 1차 개구부 42 : 보호막41: primary opening 42: protective film
43 : 식각정지막 44 : 2차 개구부 43: etching stop film 44: secondary opening
45 : 스토리지노드콘택45: storage node contact
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 적층(double layer) 구조를 갖는 플래시 메모리 소자의 플로팅 게이트(floating gate) 형성방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing techniques, and more particularly to a method of forming a floating gate of a flash memory device having a double layer structure.
최근에는 전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하며, 일정 주기로 데이터(data)를 재작성하는 리프레시(refresh) 기능이 필요 없는 플래시 메모리 소자의 수요가 증가하고 있다. 그리고, 많은 데이터를 저장할 수 있는 대용량 메모리 소자의 개발을 위해서 메모리 소자의 고집적화 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 여기서, 프로그램이라 함은 데이터를 메모리 셀에 기입(write)하는 동작을 가리키며, 소거라 함은 메모리 셀에 기입된 데이터를 제거하는 동작을 가리킨다. Recently, the demand for flash memory devices that can be electrically programmed and erased and that does not require a refresh function to rewrite data at regular intervals is increasing. In order to develop a large-capacity memory device capable of storing a large amount of data, researches on a high integration technology of the memory device have been actively conducted. Here, the program refers to an operation of writing data to a memory cell, and the erasing refers to an operation of removing data written to the memory cell.
메모리 소자의 고집적화를 위해 복수개의 메모리 셀(memory cell)들이 직렬로 접속(즉, 인접한 셀 끼리 드레인 또는 소오스를 서로 공유하는 구조)되어 한 개의 스트링(string)을 구성하는 낸드 플래시 메모리 소자(NAND-type flash memory device)가 개발되었다. 낸드 플래시 메모리 소자는 노어 플래시 메모리 소자(NOR-type flash memory device)와 달리 순차적으로 정보를 독출(read)하는 메모리 소자이다. 이러한 낸드 플래시 메모리 소자의 프로그램 및 소거는 F-N 터널링(tunneling) 방식을 이용하여 플로팅 게이트(floating gate)에 전자를 주입하거나 방출하면서 메모리 셀의 문턱전압(threshold Voltage, Vt)을 제어함으로써 이루어진다. NAND flash memory devices (NAND-) in which a plurality of memory cells are connected in series (ie, structures in which drains or sources are shared with each other) to form a string for high integration of memory devices. type flash memory device) has been developed. Unlike NOR-type flash memory devices, NAND flash memory devices are memory devices that read information sequentially. The NAND flash memory device is programmed and erased by controlling the threshold voltage (Vt) of the memory cell while injecting or emitting electrons into a floating gate using an F-N tunneling method.
현재, 70nm급 낸드 플래시 메모리 소자(NAND flash memory device)에서 소자를 분리시키기 위한 스킴(scheme)은 게이트 절연막(또는, 터널 산화막)의 질을 확보하기 위해서 플로팅 게이트의 하부층으로 기능하는 얇은 폴리 실리콘막을 사용하여 하부 플로팅 게이트의 프로파일(profile)을 먼저 정의한 후 소자 분리 공정을 실시하는 SA-STI(Self Aligned Shallow Trench Isolation) 공정이 널리 사용되고 있다. Currently, a scheme for isolating devices in a 70nm NAND flash memory device uses a thin polysilicon film that functions as a lower layer of the floating gate to ensure the quality of the gate insulating film (or tunnel oxide film). Self-aligned Shallow Trench Isolation (SA-STI) process, which first defines the profile of the lower floating gate, and then performs device isolation, is widely used.
이하, 일반적으로 낸드 플래시 메모리 소자에서 적용하고 있는 SA-STI 공정을 설명하기로 한다. Hereinafter, the SA-STI process generally applied to NAND flash memory devices will be described.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10) 상에 게이트 절연막(11), 플로팅 게이트용 하부층인 폴리 실리콘막(poly silicon layer)(이하, 제1 폴리 실리콘막이라 함)(12) 및 패드 질화막(pad nitride layer, 13)을 순차적으로 형성한다. First, as shown in FIG. 1A, a gate
이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 포토 공정 및 식각공정을 실시하여 패드 질화막(13), 제1 폴리 실리콘막(12), 게이트 절연막(11) 및 기판(10)을 순차적으로 식각한다. 이로써, 기판(10) 내에는 액티브영역(active region)과 필드영역(field region)을 정의하도록 일정한 슬로프(slope)를 갖는 복수의 트렌치(trench, 14)가 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 1B, the
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 트렌치(14)가 매립되도록 HDP(High Density Plasma) 산화막을 증착한 후 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하여 평탄화한다. 이로써, 트렌치(14) 내부에 고립된 소자 분리막(15)이 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 1C, the HDP (High Density Plasma) oxide film is deposited so that the
이어서, 패드 질화막(13)을 제거하여 소자 분리막(15)의 일부를 돌출시킨다. Next, the
이어서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 프리 클리링(pre-cleaning) 공정(16)을 실시하여 제1 폴리 실리콘막(12) 상부에 형성된 자연 산화막(native oxide, 미도시)을 제거한다. Next, as shown in FIG. 1D, a
이어서, 도 1e에 도시된 바와 같이, 제1 폴리 실리콘(12)을 포함하는 전체 구조 상부에 플로팅 게이트의 상부층인 폴리 실리콘막(17)(이하, 제2 폴리 실리콘막이라 함)을 증착한다. Next, as shown in FIG. 1E, a polysilicon film 17 (hereinafter referred to as a second polysilicon film), which is an upper layer of the floating gate, is deposited on the entire structure including the
이어서, 포토공정 및 식각공정을 실시하여 제2 폴리 실리콘막(17)을 식각하여 소자 분리막(15)에 의해 이웃하는 것끼리 서로 분리된 플로팅 게이트(미도시)가 형성된다. Subsequently, the
상기에서 설명한 바와 같이 종래기술에 따른 SA-STI 공정에서는 제1 폴리 실리콘막(12)과 제2 폴리 실리콘막(17) 증착공정이 인-시튜(in-situ)로 연속적으로 진행되는 것이 아니라, 익스-시튜(ex-situ)로 불연속적으로 진행됨에 따라 패드 질 화막(13) 제거 후 노출되는 제1 폴리 실리콘막(12)의 표면에 자연 산화막이 형성되게 된다. 이러한 자연 산화막을 제거하기 위하여 도 1d에 도시된 바와 같이 프리 클리링 공정(16)을 실시하고 있으나, 자연 산화막을 제거하는 데는 한계가 있으며, 클리링 공정시 세정용액에 의해 표면에 케미컬 산화막(chemical oxide)이 형성되게 된다. As described above, in the SA-STI process according to the related art, the deposition process of the
이러한 자연 산화막으로 인해 소자 동작시 전자(electron)들이 트랩(trap)되는 문제가 된다. 전자들이 자연 산화막에 트랩되는 매카니즘(mechanism)은 도 2와 같다. Due to such a natural oxide film, electrons are trapped during device operation. The mechanism by which electrons are trapped in the natural oxide film is shown in FIG. 2.
도 2에 도시된 바와 같이, 자연 산화막에는 전자들이 트랩되고, 트랩된 전자들로 인해 문턱전압(threshold voltage)이 떨어지는 비트 페일(bit fail)이 발생된다. 또한, 자연 산화막은 기생 캐패시터로 작용하여 초기 인가된 전압을 강하시키는 요인이 되기도 한다. 이와 같이 자연 산화막에 의한 악영향은 플래시 메모리 소자의 특성 중 중요한 셀 문턱전압의 분포에 있어 전체적인 균일성을 저하시켜 소자 특성을 악화시킨다. As shown in FIG. 2, electrons are trapped in the natural oxide film, and a bit fail in which a threshold voltage falls due to the trapped electrons is generated. In addition, the natural oxide film may act as a parasitic capacitor to cause a drop in the initial applied voltage. As described above, the adverse effect of the natural oxide film deteriorates the overall uniformity in the distribution of important cell threshold voltages among the characteristics of the flash memory device, thereby deteriorating the device characteristics.
도 3은 플래시 메모리 소자의 소거 동작시 셀 수(number of cell)에 대한 셀 문턱전압을 도시한 도면으로서, 전반적으로 셀 문턱전압이 강하된 셀을 볼 수 있다. FIG. 3 is a diagram illustrating a cell threshold voltage for a number of cells during an erase operation of a flash memory device, and shows a cell in which the cell threshold voltage has dropped.
도 4는 도 1e 공정 후 HR TEM으로 제1 폴리 실리콘막(12)과 제2 폴리 실리콘막(17) 간의 계면을 도시한 결과도로서, 자연 산화막(Oxide Layer)이 18Å 정도가 형성되어 있으며, 도 1d에서 실시하는 프리 클리링 공정(16) 진행 후 제2 폴리 실 리콘막(17) 증착까지 지연시간이 발생하는 경우 자연 산화막의 두께는 더욱 증가하게 된다. 이와 같이,도 1d에서 프리 클리링 공정(16)을 진행함에도 불구하고 자연 산화막이 존재하는 이유는 케미컬 산화막이 ~5Å의 두께로 제거되지 않고 잔류되기 때문이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an interface between the
도 5는 도 1d에서 프리 클리링 공정(16) 실시 유무에 따른 인(P) 도핑 프로파일을 확인하기 위해 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry) 프로파일을 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a secondary ion mass spectrometry (SIMS) profile to confirm a phosphorus (P) doping profile according to whether or not the
도 5를 참조하면, #01는 열 버짓(thermal budget)을 주지 않는 증착공정으로 증착된 웨이퍼로서, 제2 폴리 실리콘(17)의 벌크(bulk) 내의 P 농도는 약 3.2E20atoms/cc를 나타내고 있으며, 제1 폴리 실리콘막(12) 내로의 P 확산은 아직 일어나지 않은 상태이다. 여기서, 제2 폴리 실리콘막(17)은 P 도프트 폴리 실리콘막으로 형성한다. Referring to FIG. 5, # 01 is a wafer deposited by a deposition process without a thermal budget, and the P concentration in the bulk of the
#02는 프리 클리링 공정(16)을 거친 웨이퍼로서, 제1 및 제2 폴리 실리콘막(12, 17) 간의 계면의 자연 산화막 두께가 전술한 바와 같이 18Å인 경우 제1 폴리 실리콘막(12) 내의 P 농도도 제2 폴리 실리콘막(17) 내의 P 농도와 거의 동일한 수준을 나타내고 있다. 자연 산화막의 계면에서 분리되는 P 분포도 거의 유사한 값을 나타낸다. # 02 is a wafer which has undergone the
#03은 제1 및 제2 폴리 실리콘막(12, 17) 간의 계면에서 자연 산화막이 ~30Å 이상시 P 분포 양상을 나타낸 것으로서, 제1 폴리 실리콘막(12) 내의 P 농도는 약 5.6E19atoms/cc로 제2 폴리 실리콘막(17) 내의 1.1E20atoms/cc의 절반 수준밖에 되지 않는다. # 03 shows a P distribution in the interface between the first and
도 5를 통해 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 폴리 실리콘막(12, 17) 간의 계면내에 자연 산화막의 두께가 증가함에 따라 P 도핑 프로파일이 큰 차이를 보이고 있으며, 이러한 차이는 곧 제1 및 제2 폴리 실리콘막(12, 17) 간의 도핑 레벨 차이가 된다. As described with reference to FIG. 5, as the thickness of the natural oxide film increases in the interface between the first and
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다음과 같은 목적들이 있다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and has the following objects.
먼저, 본 발명은 라인타입 스토리지노드컨택 형성공정시 SAC 문제점인 폴리하드마스크를 질화막 계열의 물질로 변경하여 KO 공정을 생략하고, 인-시튜 식각공정이 가능한 반도체소자의 스토리지노드콘택 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. First, the present invention provides a method for forming a storage node contact of a semiconductor device capable of in-situ etching by omitting the KO process by changing the polyhard mask, which is a SAC problem, to a nitride film-based material during the line type storage node contact forming process. Its purpose is to.
또한, 본 발명은 스토리지노드컨택 진행공정 중 비트라인 상부에 보호막(capping layer)을 증착하여 안정적인 비트라인 스페이서 형성공정을 확보할 수 있는 반도체소자의 스토리지노드콘택 형성방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a method for forming a storage node contact of a semiconductor device capable of securing a stable bit line spacer forming process by depositing a capping layer on an upper portion of a bit line during a storage node contact process.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 랜딩플러그콘택이 성된 구조물 상부에 제1절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1절연막의 소정 표면 상 에 비트라인도전층과 비트라인하드마스크의 순서로 적층된 비트라인패턴을 형성하는 단계와, 상기 비트라인패턴 사이를 채울때까지 전면에 제2절연막을 형성하는 단계와, 상기 비트라인패턴의 상부가 드러날때까지 상기 제2절연막을 평탄화시키는 단계와, 상기 제2절연막 상부에 질화막 계열의 물질을 이용하여 하드마스크를 증착하는 단계와, 상기 하드마스크를 식각하여 하드마스크패턴을 형성하는 단계와, 상기 하드마스크패턴을 식각 장벽층으로 상기 하드마스크패턴 형성공정과 인-시튜로 동일 챔버내에서 상기 제2절연막을 1차로 부분식각하여 1차 개구부를 형성하는 단계와, 상기 챔버 내에서 상기 1차 개구부의 너비를 확장시키는 단계와, 상기 1차 개구부에 의해 드러난 비트라인패턴의 상부 프로파일을 직사각형 프로파일로 바꾸어 주는 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막 상에 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 랜딩플러그콘택의 표면이 노출될때까지 상기 스페이서에 대한 스페이서식각을 진행하여 2차 개구부를 형성하는 단계와, 상기 1,2차 개구부로 이루어진 스토리지노드콘택홀에 매립되는 스토리지노드콘택을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 스토리지노드콘택 형성방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a first insulating layer on an upper structure of a landing plug contact, and forming a bit line conductive layer and a bit line hard mask on a predetermined surface of the first insulating layer. Forming a stacked bit line pattern in a sequence; forming a second insulating film on the entire surface until the bit line pattern is filled; and planarizing the second insulating film until an upper portion of the bit line pattern is exposed. Depositing a hard mask using a nitride based material on the second insulating layer, forming a hard mask pattern by etching the hard mask, and forming the hard mask pattern as an etch barrier layer. Forming a first opening by partially etching the second insulating layer in the same chamber in-situ with a mask pattern forming process; Expanding a width of the primary opening in the space, forming a protective film for changing a top profile of the bit line pattern exposed by the primary opening into a rectangular profile, and forming a spacer on the protective film; Forming a secondary opening by performing spacer etching on the spacer until the surface of the landing plug contact is exposed, and forming a storage node contact embedded in a storage node contact hole formed of the first and second openings; It provides a method for forming a storage node contact of a semiconductor device comprising the step.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있 어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 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 may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and if a layer is said to be "on" another layer or substrate it may be formed directly on another layer or substrate. Or a third layer may be interposed therebetween. In addition, the same reference numerals throughout the specification represent the same components.
실시예Example
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 스토리지노드콘택 형성방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도이다. 도면의 좌측은 비트라인패턴과 교차하는 방향으로 절취한 도면이고, 우측은 비트라인패턴과 나란한 방향으로 절취한 도면이다. 이하, 자세한 설명을 위해 두 방향에서의 공정 단면도를 함께 보여준다. 3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of forming a storage node contact of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The left side of the figure is a diagram cut in the direction crossing the bit line pattern, and the right side is a figure cut in the direction parallel to the bit line pattern. Hereinafter, the cross-sectional views of the process in two directions are shown together for detailed description.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 게이트도전층(30), 게이트하드마스크(31) 및 게이트스페이서(32)를 갖는 게이트패턴 상에 제1층간절연막(33)을 형성한 후, 제1층간절연막(33)을 CMP를 통해 평탄화시킨다.First, as shown in FIG. 3A, a first
이어서, 게이트패턴 사이의 제1층간절연막(33)을 선택적으로 식각하고, 여기에 랜딩플러그콘택(34)을 형성한다.Subsequently, the first
이어서, 랜딩플러그콘택(34)을 포함한 전면에 제2층간절연막(35)을 증착한다.Next, a second
이어서, 제2층간절연막(35)의 소정 표면 상에 게이트패턴과 교차하는 형태의 비트라인패턴을 형성한다. 이때, 비트라인패턴은 비트라인도전층(36) 및 비트라인하드마스크(37)의 순서로 적층되며, 비트라인도전층(36)은 W, Ti, WN 또는 WSi 중에서 선택되는 단일물질 또는 복수의 물질로 형성하고, 비트라인하드마스크(37)는 SiON 또는 SiN으로 형성한다.Subsequently, a bit line pattern having a shape intersecting with the gate pattern is formed on a predetermined surface of the second
이어서, 비트라인패턴 사이를 채울때까지 전면에 HDP(High Density Plasma) 산화막을 이용하여 제3층간절연막(38)을 증착한 후, 비트라인패턴의 상부까지 CMP를 통해 평탄화시킨다. Subsequently, the third
이어서, 평탄화된 제3층간절연막(38) 상에 SRON(Silicon Rich Oxinitride) 또는 산화막과의 식각 선택비가 높은 Si3N4 및 SiON와 같은 질화막으로 하드마스크(39)를 형성한 후, 라인타입(Line type)의 콘택마스크(40)를 형성한다.Subsequently, the
도 3b에 도시된 바와 같이, 절연막 식각 챔버(etching chamber for dielectric)를 이용하여 콘택마스크(40)를 식각 장벽층으로 하드마스크(39)를 식각하여 라인타입의 하드마스크패턴(39a)을 형성한 후, 인-시튜로 하드마스크패턴(39a)을 식각 장벽층으로 1차로 부분 식각(Partial etch)을 진행하여 1차 개구부(41)를 형성하고, 연속해서 습식식각(Wet etch)을 진행하여 1차 개구부(41)의 너비를 확장시킨다. As shown in FIG. 3B, the
하드마스크패턴(39a)을 형성하기 위한 식각조건(etch recipe)은 10~100mTorr의 압력과, 100~2000W 전력(power)과, 1~100sccm의 CxFy, 1~100sccm의 CxHyFz와 같은 불소계 소스가스와, 1~100sccm의 O2, 1~100sccm의 N2, 1~1000sccm의 Ar 반응 가 스를 이용한다. 여기서, x, y, z는 자연수 또는 소수점을 포함하는 유리수이다. 또한, 1차 부분식각시에는 질화막과 선택비를 갖는 식각조건으로 진행한다. 1차 개구부(41)의 너비를 확장시키는 습식식각공정시 식각조건은 20:1∼300:1의 불산계 용액, 즉 BOE(Buffered Oxide Etchant) 또는 DHF(Dilute HF)를 이용한다. The etch recipe for forming the
이후, 콘택마스크(40)를 제거한다.Thereafter, the
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 너비가 확장된 1차 개구부(41)를 포함한 전면에 보호막(42)을 형성한다. 여기서, 보호막(42)은 비트라인패턴의 상부에도 적정 두께로 증착되도록 하는데, 바람직하게 보호막(42)은 산화막 또는 질화막으로 형성한다. 바람직하게는 USG(Undoped Silicate Glrass)막을 이용하여 1000Å 이하, 바람직하게는 400~900Å 정도의 두께로 형성한다. USG막은 피복성(Step coverage)이 취약한 산화막으로서, USG막을 증착하면 비트라인패턴의 상부에 많은 두께의 USG막이 증착되어 프로파일을 보정한다. 즉, 비트라인하드마스크(37)의 프로파일은 상부는 얇고 하부는 두꺼운 사다리꼴 모양의 프로파일을 갖는 반면에 보호막(42)을 증착해주면 보호 효과로 인해 직사각형 형태의 프로파일이 된다. 즉, 보호막(42)은 프로파일 보정 목적으로 도입된 것이다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, the
한편, 보호막(42)은 스텝커버리지가 취약한 질화막 물질로 형성할 수도 있다.On the other hand, the
도 3d에 도시된 바와 같이, 보호막(42)을 포함한 전면에 비트라인패턴의 측벽에 스페이서를 보강할 목적의 질화막스페이서(43)를 50∼500Å 두께로 형성한다. 여기서, 질화막스페이서(43)는 SiON 또는 SiN으로 형성한다.As shown in FIG. 3D, a
도 3e에 도시된 바와 같이, SNC 스페이서식각을 진행하여 2차 개구부(44)를 오픈시킨다. 이때, 비트라인패턴의 상부에 증착된 보호막(42)으로 인해 비트라인하드마스크(37)의 손실을 크게 감소시킨다. 즉, 보호막(42)이 희생막으로 기능하게 된다. As shown in FIG. 3E, the SNC spacer is etched to open the
상기 2차 개구부(44)는, 질화막스페이서(43)의 스페이서식각을 진행하면서 1차 개구부(41) 아래의 제3층간절연막(38)과 제2층간절연막(35)을 식각하여 2차 개구부(44)를 형성한다. 여기서, 2차 개구부(44)는 랜딩플러그콘택(34)을 노출시키며, 2차 개구부(44) 형성시 층간절연막들의 식각과 동시에 보호막(42)이 인시튜(Insitu)로 식각이 진행되며, 질화막스페이서(43)는 비트라인하드마스크(37)의 측벽에 콘택스페이서 형태로 잔류하게 된다. The
상기 1차 개구부(41)와 2차 개구부(44)는 스토리지노드콘택홀이 되며, 1차 개구부(41) 형성을 위한 식각공정을 '1차 스토리지노드콘택식각'이라 하고, 2차 개구부(44) 형성을 위한 식각공정을 '2차 스토리지노드콘택식각'이라고 한다.The
상기 2차 스토리지노드콘택식각후의 결과를 보면, 비트라인패턴의 상부 프로파일이 직사각형 프로파일('X' 참조)이 된다. 이처럼, 비트라인하드마스크의 첨탑형 프로파일을 직사각형 프로파일(X)의 안정된 프로파일을 바꾸어주므로써 안정된 산화막스페이서 두께('Y' 참조)를 확보할 수 있다. 산화막스페이서두께(Y)는 캡핑막(42) 두께만큼 더 증가된 것이다. As a result of the secondary storage node contact etching, the upper profile of the bit line pattern is a rectangular profile (see 'X'). As such, the stable oxide film thickness (see 'Y') can be secured by changing the stable profile of the rectangular profile X by changing the spire profile of the bit line hard mask. The oxide spacer thickness Y is further increased by the thickness of the
또한, 보호막(42)에 의해 비트라인하드마스크의 식각손실이 방지되어 1,2차 스토리지노드콘택식각후에 발생하던 요철형() 프로파일이 발생하지 않는다. 이로 써, 후속 CMP 공정시 이웃한 스토리지노드콘택간 분리 CD가 크게 증가한다.In addition, the etch loss of the bit line hard mask is prevented by the
도 3f에 도시된 바와 같이, 1차 개구부(41)와 2차 개구부(44)로 이루어진 스토리지노드콘택홀을 채울때까지 폴리실리콘을 증착한 후 에치백을 진행하여 스토리지노드콘택홀에 매립되는 스토리지노드콘택(45)을 형성한다. 이때, 하드마스크패턴(39a)까지 연마하여 제거한다.As shown in FIG. 3F, polysilicon is deposited until the storage node contact hole including the
상기에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 스토리지노드콘택 형성방법을 적용하는 경우 비트라인 프로파일은 도 4a 및 도 4b와 같다. 여기서, 도 4a는 도 2a에 대응되는 도면으로서, 보호막(42)을 형성한 후의 프로파일이고, 도 4b는 도 2b에 대응되는 도면으로서, SNC 스페이서 식각 후 프로파일을 도시하였다. In the case of applying the storage node contact forming method of the semiconductor device according to the exemplary embodiment described above, the bit line profiles are as shown in FIGS. 4A and 4B. Here, FIG. 4A is a view corresponding to FIG. 2A, which is a profile after forming the
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 도 2a 및 도 2b에 비해 비트라인의 손실이 개선될 뿐만 아니라, 비트라인 양측벽에 충분한 두께로 측벽 스페이서가 확보된 것을 알 수 있다. As shown in FIGS. 4A and 4B, not only the loss of the bit line is improved as compared with FIGS. 2A and 2B, but the sidewall spacers are secured to a sufficient thickness on both sidewalls of the bit line.
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.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과들을 얻을 수 있다. As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
첫째, 본 발명은 폴리실리콘막 대신에 질화막 계열의 하드마스크를 적용함으로써 하드마스크 식각공정과 SNC 식각공정을 절연막 식각챔버 내에서 인-시튜로 진행하는 것이 가능하고, 정렬 키 오픈 마스크(Key open mask) 형성공정 및 식각공정을 생략할 수 있다. First, in the present invention, a hard mask etching process and an SNC etching process can be performed in-situ in an insulating film etching chamber by applying a nitride film-based hard mask instead of a polysilicon film, and a key open mask ) Forming process and etching process can be omitted.
둘째, 본 발명은 비트라인패턴의 상부에 피복성이 취약한 보호막을 적용함으로써 비트라인패턴의 상부를 직사각형 형태의 프로파일로 형성하므로써 산화막스페이서가 안정적으로 구현된다. Second, in the present invention, an oxide film spacer is stably implemented by forming a rectangular profile on an upper portion of the bit line pattern by applying a protective film having a poor coating on the upper portion of the bit line pattern.
또한, 보호막의 효과로 인해 후속 질화막스페이서 및 2차 스토리지노드콘택 식각공정시 비트라인하드마스크의 손실이 크게 감소한다. In addition, due to the effect of the protective film, the loss of the bit line hard mask during the subsequent nitride spacer and the second storage node contact etching process is greatly reduced.
또한, 스토리지노드콘택홀 형성을 위한 식각공정후에 비트라인 상부에 발생하는 요철형 프로파일이 크게 개선되어 후속 CMP 공정 진행시 공정마진이 크게 증가한다. In addition, the uneven profile generated in the upper part of the bit line after the etching process for forming the storage node contact hole is greatly improved, and the process margin is greatly increased during the subsequent CMP process.
또한, 좌우 비대칭 형태의 스페이서로 일부 비트라인패턴에서 발견되었던 스페이서 소실 현상을 개선하였고, 스토리지노드콘택 분리 마진 확보를 위한 비트라인패턴의 비트라인하드마스크의 잔류 두께를 크게 증가시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the left and right asymmetric spacers have improved the spacer disappearance phenomenon found in some bit line patterns, and it is possible to increase the residual thickness of the bit line hard mask of the bit line pattern to secure the storage node contact separation margin. .
또한, 비트라인패턴 상부의 프로파일을 안정적인 직사각형 형태의 프로파일로 확보하므로써 스토리지노드콘택의 CMP 공정시 충분한 분리CD를 확보할 수 있는 효과가 있다. In addition, by securing the profile of the upper part of the bit line pattern in a stable rectangular profile, it is possible to secure a sufficient separation CD during the CMP process of the storage node contact.
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KR1020070000418A KR20080063891A (en) | 2007-01-03 | 2007-01-03 | Method for manufacturing storagenode contact in semiconductor device |
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US9437560B2 (en) | 2014-01-28 | 2016-09-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device including landing pad |
-
2007
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US9437560B2 (en) | 2014-01-28 | 2016-09-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device including landing pad |
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