KR20080085526A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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KR20080085526A
KR20080085526A KR1020070027190A KR20070027190A KR20080085526A KR 20080085526 A KR20080085526 A KR 20080085526A KR 1020070027190 A KR1020070027190 A KR 1020070027190A KR 20070027190 A KR20070027190 A KR 20070027190A KR 20080085526 A KR20080085526 A KR 20080085526A
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이기령
이성구
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주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

A method for manufacturing a semiconductor device is provided to reduce a line width of a bit line contact hole region by performing a resist reflow process after forming a photoresist layer pattern for defining a bit line contact hole region. An interlayer dielectric(140), a hard mask layer, and a barrier layer(150) are formed on an upper portion of a semiconductor substrate(100). An anti-reflective layer and a photoresist layer pattern(160) defining a contact region are formed on an upper portion of the barrier layer. The anti-reflective layer is etched by using the photoresist layer pattern as a mask to form an anti-reflective layer pattern. The anti-reflective layer pattern has a positive slope. The photoresist layer pattern is removed. The barrier layer, the hard mask layer, and the interlayer dielectric are etched by using the anti-reflective layer pattern as an etching mask to form a contact hole. The interlayer dielectric is a BPSG(Boro-Phospho-Silicate-Glass) oxide layer.

Description

반도체 소자의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}Method for manufacturing a semiconductor device {METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 반도체 소자를 도시한 레이아웃. 1 is a layout showing a semiconductor device.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 비트라인 콘택홀 제조 방법을 도시한 단면도.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bit line contact hole in a semiconductor device according to the present invention.

도 3a 내지 도 3c는 반사방지막의 두께에 따른 기판 반사율을 도시한 그래프. 3A to 3C are graphs showing the substrate reflectance according to the thickness of the antireflection film.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 반도체 기판 105 : 활성 영역100 semiconductor substrate 105 active region

110 : 소자분리막 115 : 게이트 폴리실리콘층110 device isolation layer 115 gate polysilicon layer

120 : 게이트 금속층 125 : 게이트 하드마스크층120: gate metal layer 125: gate hard mask layer

127 : 스페이서 130 : 게이트 패턴 127: spacer 130: gate pattern

140 : 층간 절연막 145 : 하드마스크층 140: interlayer insulating film 145: hard mask layer

150 : 배리어막 155 : 반사방지막 150: barrier film 155: antireflection film

160 : 감광막 패턴 170 : 콘택홀 160: photosensitive film pattern 170: contact hole

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 비트라인 콘택홀 영역을 정의하는 감광막 패턴 형성 후 레지스트 리플로우 공정을 수행하여 상기 비트라인 콘택홀 영역의 선폭을 최소한으로 감소시키고, 반사방지막 식각 공정 시 패시베이션 기능을 하는 가스를 첨가함으로써, 상기 반사방지막이 식각되면서 포지티브 슬로프가 형성되도록 한다. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and after forming a photoresist pattern defining a bit line contact hole region, by performing a resist reflow process to reduce the line width of the bit line contact hole region to a minimum, during the anti-reflection film etching process By adding a gas that functions as a passivation, the anti-reflection film is etched to form a positive slope.

다음에, 경사진 반사방지막을 마스크로 하부 구조를 식각함으로써, 해상도 이하의 미세한 선폭을 가지는 비트라인 콘택홀을 형성하여 소자의 특성을 향상시키는 기술을 개시한다. Next, a technique is disclosed in which the underlying structure is etched using the inclined antireflection film as a mask to form a bit line contact hole having a fine line width of resolution or less, thereby improving the characteristics of the device.

최근 반도체 소자의 극미세화 및 고집적화가 진행됨에 따라 메모리 용량의 증가에 비례하여 전체적인 칩(chip) 면적은 증가되고 있지만 실제로 반도체 소자의 패턴이 형성되는 셀(cell) 영역의 면적은 감소되고 있다. In recent years, as the semiconductor device becomes extremely fine and highly integrated, the overall chip area is increased in proportion to the increase in memory capacity, but the area of the cell area where the pattern of the semiconductor device is formed is decreasing.

따라서, 원하는 메모리 용량을 확보하기 위해서는 한정된 셀 영역 내에 보다 많은 패턴이 형성되어야만 하므로, 패턴의 선폭(critical dimension)이 감소된 미세 패턴을 형성하여야 한다.Therefore, in order to secure a desired memory capacity, more patterns must be formed in a limited cell area, and thus a fine pattern having a reduced critical dimension of the pattern must be formed.

이와 같이 선폭이 미세한 패턴을 형성하기 위해서 리소그래피 공정(Lithography Process)의 발전이 요구된다. In order to form a pattern having a fine line width, the development of a lithography process is required.

상기 리소그래피 공정이란, 기판 상부에 포토레지스트(photoresist)를 도포하고, 365㎚, 248㎚(KrF), 193㎚(ArF) 및 153㎚의 파장 길이를 가지는 레이저(laser) 광원을 이용하여 회로 패턴이 그려진 노광 마스크를 사용한 노광(Exposure) 공정을 수행한 다음, 현상(Development) 공정을 수행하여 패턴을 형 성하는 공정이다. In the lithography process, a photoresist is applied on a substrate, and a circuit pattern is formed by using a laser light source having a wavelength length of 365 nm, 248 nm (KrF), 193 nm (ArF), and 153 nm. It is a process of forming a pattern by performing an exposure process using the drawn exposure mask and then a development process.

상기 리소그래피 공정은 R = k1×λ / NA와 같이 광원의 파장(λ)과 개구수 (Numerical Aperture: NA)에 따라 그 해상도(R)가 정해진다.In the lithography process, the resolution R is determined according to the wavelength λ and the numerical aperture NA of the light source, such as R = k1 × λ / NA.

상기 식에서 k1은 공정 상수를 의미하는데, 이는 물리적인 한계를 가지므로, 통상적인 방법으로 그 값을 감소시키는 것을 거의 불가능하며, 이를 극복하기 위해서는 새로운 노광 장비를 도입해야하는 문제가 있다. In the above formula, k1 means a process constant, which has a physical limit, and thus, it is almost impossible to reduce the value by a conventional method, and to overcome this, there is a problem of introducing a new exposure equipment.

또한, 새로운 노광 장비를 사용하지 않고 미세 패턴을 형성하기 위해서 레지스트 플로우 공정(Resist Flow Process)을 도입하는 경우도 있으나, 이는 부가적으로 공정을 추가하여야 하는 문제가 있다. In addition, a resist flow process may be introduced in order to form a fine pattern without using a new exposure equipment, but there is a problem that an additional process must be added.

종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 게이트 패턴 및 랜딩 플러그가 구비된 반도체 기판 상부에 층간 절연막, 하드마스크층, 반사방지막 및 감광막을 순차적으로 형성한다. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the related art, an interlayer insulating film, a hard mask layer, an antireflection film, and a photosensitive film are sequentially formed on a semiconductor substrate provided with a gate pattern and a landing plug.

다음에, 상기 감광막에 노광 및 현상 공정을 수행하여 비트라인 콘택홀 영역을 노출시키는 감광막 패턴을 형성한다. Next, an exposure and development process is performed on the photoresist to form a photoresist pattern that exposes the bit line contact hole region.

이때, 상기 노광 공정은 상기 비트라인 콘택홀 영역을 정의하는 투광 패턴이 구비된 노광 마스크를 사용하여 수행되는데, 투광 패턴 이외의 영역에 형성된 크롬층에 의해 노광 시 빛이 회절이 적게 일어나 라인/스페이스 또는 섬 형 패턴에 비해 해상도가 저하되는 문제가 있다. In this case, the exposure process is performed using an exposure mask having a light transmission pattern defining the bit line contact hole region, and light is diffracted at the time of exposure by a chromium layer formed in a region other than the light transmission pattern, so that the line / space Or there is a problem that the resolution is reduced compared to the island pattern.

그 다음에, 상기 감광막 패턴을 유리전이온도(Tg) 이상의 온도로 가열하여 감광제를 흘러내리게 하는 레지스트 리플로우 공정(Resist Reflow Process)을 수행 하여 상기 감광막 패턴에 의해 노출된 영역의 선폭이 감소되도록 한다. Next, a resist reflow process is performed to heat the photoresist pattern to a temperature above the glass transition temperature (Tg) to allow the photoresist to flow, thereby reducing the line width of the region exposed by the photoresist pattern. .

그리고, 상기 레지스트 리플로우 공정이 수행된 감광막 패턴을 식각 마스크로 하부의 반사방지막, 하드마스크층 및 층간 절연막을 순차적으로 식각하여 비트라인 콘택홀을 형성한다. The anti-reflection film, the hard mask layer, and the interlayer insulating layer are sequentially etched using the photoresist pattern on which the resist reflow process is performed, to form a bit line contact hole.

그 다음, 상기 감광막 패턴 및 반사방지막을 제거하고, 상기 비트라인 콘택홀을 포함하는 전체 상부에 비트라인 물질층을 형성한 후 패터닝하여 비트라인을 형성한다. Next, the photoresist pattern and the anti-reflection film are removed, and a bit line material layer is formed on the entire portion including the bit line contact hole and then patterned to form a bit line.

상술한 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법에서, 비트라인 콘택홀의 선폭을 작게 형성하기 위해 감광막 패턴 형성 후 레지스트 리플로우 공정을 추가적으로 수행하게 되는데, 이는 40nm 소자 이후로 한계가 있다. 이로 인해 이종의 물질을 후속으로 코팅하는 SAFIER(Shrink Assist Film for Enhancement Resolution) 또는 RELACS(Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink) 방법 등이 제안되고 있으나, 실제 공정에 적용하기에는 문제가 있다. In the above-described method of manufacturing a semiconductor device, a resist reflow process is additionally performed after the formation of the photoresist pattern to form a small line width of the bit line contact hole, which is limited since the 40 nm device. For this reason, a method of Shrink Assist Film for Enhancement Resolution (SAFIER) or Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink (RELACS), which subsequently coats heterogeneous materials, has been proposed, but there is a problem in applying it to an actual process.

또한, 상기 비트라인 콘택홀은 랜딩 플러그 콘택 상부에 형성되어야 하므로, 비트라인 콘택홀 식각 공정 시 오버레이 보정이 잘못되는 경우, 상기 랜딩 플러그 콘택 영역의 분리막 역할을 하는 층간 절연막이 손상되어 단락의 가능성이 증가되는 문제가 있다. In addition, since the bit line contact hole is to be formed on the landing plug contact, when the overlay correction is incorrect during the bit line contact hole etching process, an interlayer insulating layer serving as a separator of the landing plug contact region may be damaged and a short circuit may occur. There is an increasing problem.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 비트라인 콘택홀 영역을 정의하는 감광막 패턴 형성 후 레지스트 리플로우 공정을 수행하여 상기 비트라인 콘택홀 영역의 선 폭을 최소한으로 감소시키고, 반사방지막 식각 공정 시 패시베이션 기능을 하는 가스를 첨가함으로써, 상기 반사방지막이 식각되면서 포지티브 경사가 형성되도록 한다. In order to solve the above problem, after forming a photoresist pattern defining a bit line contact hole region, a resist reflow process is performed to reduce the line width of the bit line contact hole region to a minimum and to passivate the anti-reflective layer etching process. By adding a gas, the antireflection film is etched so that a positive slope is formed.

다음에, 경사진 반사방지막을 마스크로 하부 구조를 식각함으로써, 해상도 이하의 미세한 선폭을 가지는 비트라인 콘택홀을 형성하여 소자의 특성을 향상시키는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Next, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device by etching a lower structure by using an inclined antireflection film as a mask to form a bit line contact hole having a fine line width of less than the resolution, thereby improving the characteristics of the device.

본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 Method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention

반도체 기판 상부에 층간 절연막, 하드마스크층 및 배리어막을 형성하는 단계와,Forming an interlayer insulating film, a hard mask layer, and a barrier film on the semiconductor substrate;

상기 배리어막 상부에 반사방지막 및 콘택 영역을 정의하는 감광막 패턴을 형성하는 단계와,Forming a photoresist pattern defining an anti-reflection film and a contact region on the barrier film;

상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 반사방지막을 식각하여 반사방지막 패턴을 형성하되, 상기 반사방지막 패턴은 포지티브 경사를 가지도록 하는 단계와,Forming an antireflection film pattern by etching the antireflection film using the photoresist pattern as a mask, wherein the antireflection film pattern has a positive slope;

상기 감광막 패턴을 제거하고, 상기 반사방지막 패턴을 식각마스크로 상기 배리어막, 하드마스크층 및 층간 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,Removing the photoresist pattern, and etching the barrier layer, the hard mask layer, and the interlayer insulating layer using the anti-reflection layer pattern as an etch mask to form contact holes.

상기 층간 절연막은 BPSG 산화막인 것과, The interlayer insulating film is a BPSG oxide film,

상기 하드마스크층은 500 내지 2000Å 두께의 비정질 탄소층인 것과, The hard mask layer is an amorphous carbon layer of 500 to 2000 500 thickness,

상기 배리어막은 TEOS막, 실리콘 산화질화막 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나인 것과, The barrier film is any one selected from a TEOS film, a silicon oxynitride film, and a combination thereof;

상기 배리어막의 두께는 200 내지 400Å인 것과,The barrier film has a thickness of 200 to 400 GPa;

상기 반사방지막의 두께는 450 내지 600Å인 것과,The thickness of the anti-reflection film is 450 to 600Å,

상기 반사방지막 패턴을 형성하는 단계는 탄소계 또는 브롬계의 가스를 사용하는 것과,Forming the anti-reflection film pattern is to use a carbon-based or bromine-based gas,

상기 반사방지막 패턴을 형성하는 단계는 C2F6, HBr, Br2 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나의 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 것과,The forming of the anti-reflection film pattern may be performed using any one gas selected from C 2 F 6, HBr, Br 2, and a combination thereof.

상기 반사방지막 패턴 형성 시 식각 챔버의 온도는 23 내지 70도인 것과,The temperature of the etching chamber is 23 to 70 degrees when forming the anti-reflection film pattern,

상기 반사방지막 패턴 형성 시 바이어스 파워는 100 내지 1500W의 소스 바이어스 파워와 0 내지 500W의 바텀 바이어스 파워인 것과,When the anti-reflection film pattern is formed, the bias power is that of the source bias power of 100 to 1500W and the bottom bias power of 0 to 500W,

상기 감광막 패턴 형성 후 레지스트 리플로우 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include performing a resist reflow process after forming the photoresist pattern.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자를 도시한 레이아웃(Layout)이다. 1 is a layout illustrating a semiconductor device according to the present invention.

도 1을 참조하면, 소자분리영역 및 활성영역(105)이 구비된 반도체 기판(100) 상에 게이트 패턴(130)이 형성되어 있다. Referring to FIG. 1, a gate pattern 130 is formed on a semiconductor substrate 100 having a device isolation region and an active region 105.

여기서, 게이트 패턴(130) 양측에 스페이서(127)이 구비되어 있으며, 게이트 패턴(130)은 하나의 활성영역(105) 상에 두 개가 지나도록 형성되는 것이 바람직하다.Here, the spacers 127 may be provided on both sides of the gate pattern 130, and two gate patterns 130 may be formed on one active region 105.

그리고, 게이트 패턴(130)과 수직한 방향으로 비트라인(175)이 구비되되, 비트라인은 활성 영역(105)과 중첩되지 않도록 형성되며, 하부 구조와 비트라인 콘택(170)에 의해 접속되도록 구비된다. The bit line 175 is provided in a direction perpendicular to the gate pattern 130, and the bit line is formed so as not to overlap the active region 105, and is connected to the lower structure and the bit line contact 170. do.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 것으로서, 상기 도 1의 X - X'에 따른 절단면을 도시한 단면도이다.2A to 2F illustrate a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and are cross-sectional views illustrating a cutting plane taken along the line X ′ of FIG. 1.

도 2a를 참조하면, 소자분리막(110)이 구비된 반도체 기판(100) 상부에 게이트 절연막(미도시), 게이트 폴리실리콘층(115), 게이트 금속층(120) 및 게이트 하드마스크층(125)의 적층구조를 형성한다. Referring to FIG. 2A, the gate insulating layer (not shown), the gate polysilicon layer 115, the gate metal layer 120, and the gate hard mask layer 125 may be formed on the semiconductor substrate 100 having the device isolation layer 110. A laminate structure is formed.

다음에, 상기 적층구조를 패터닝하여 게이트 패턴(130)을 형성한다. Next, the stacked structure is patterned to form a gate pattern 130.

그 다음, 게이트 패턴(130)을 포함하는 전체 상부에 폴리실리콘층을 형성한다.Next, a polysilicon layer is formed over the entire surface including the gate pattern 130.

그리고, 게이트 패턴(130) 최상단의 게이트 하드마스크층(125)이 노출될때까지 평탄화 공정을 수행하여 게이트 패턴(130) 사이에 랜딩 플러그 콘택(135)을 형성한다.The planarization process is performed until the gate hard mask layer 125 at the top of the gate pattern 130 is exposed to form a landing plug contact 135 between the gate patterns 130.

도 2b를 참조하면, 상기 결과물 상부에 층간 절연막(140), 하드마스크층(145), 배리어막(150), 반사방지막(155) 및 감광막(미도시)을 순차적으로 형성한다. Referring to FIG. 2B, an interlayer insulating layer 140, a hard mask layer 145, a barrier layer 150, an antireflection layer 155, and a photoresist layer (not shown) are sequentially formed on the resultant.

여기서, 층간 절연막(140)은 BPSG 산화막이며, 500 내지 1500Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다 .Here, the interlayer insulating film 140 is a BPSG oxide film, and is preferably formed to a thickness of 500 to 1500 kPa.

또한, 하드마스크층(145)은 비정질 탄소층이며, 500 내지 2000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the hard mask layer 145 is an amorphous carbon layer, and preferably formed with a thickness of 500 to 2000 GPa.

그리고, 배리어막(150)은 TOES막, 실리콘 산화질화막(SiON) 및 이들의 조합 중 어느 하나로 형성하며, 200 내지 400Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. The barrier film 150 is formed of any one of a TOES film, a silicon oxynitride film (SiON), and a combination thereof, and is preferably formed to have a thickness of 200 to 400 GPa.

또한, 반사방지막(155)은 193nm의 파장에서 흡광계수(k, Extinction Coefficient)가 0.2 내지 0.4인 물질로 형성하는 것이 바람직하며, 그 두께는 종래보다 두꺼운 두께인 450 내지 600Å으로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the anti-reflection film 155 is preferably formed of a material having an extinction coefficient (k, Extinction Coefficient) of 0.2 to 0.4 at a wavelength of 193 nm, and the thickness of the anti-reflection film 155 is preferably 450 to 600 kPa, which is thicker than the prior art. .

이는 TEOS 및 비정질 탄소층의 기판 반사율을 낮추고, 후속 공정인 반사방지막(155) 식각 공정 시 콘택홀 선폭 감소의 양을 확보하기 위한 것이다.  This is to lower the substrate reflectance of the TEOS and the amorphous carbon layer, and to secure the amount of reduction in the contact hole line width during the subsequent anti-reflection film 155 etching process.

또한, 반사방지막(155)은 상부에 형성된 감광막(미도시)과의 식각 선택비를 보상하기 위해 높은 식각 속도를 가지도록 하는 것이 바람직하며, 높은 식각 속도를 가지기 위해 산소 비율이 높은 폴리스터 형태의 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the anti-reflection film 155 preferably has a high etching rate to compensate for the etching selectivity with the photoresist film (not shown) formed thereon, and has a high oxygen ratio in the form of a polyester having a high etching rate. Preference is given to using polymers.

다음에, 비트라인 콘택홀을 정의하는 노광 마스크를 사용한 노광 및 현상 공정을 수행하여 비트라인 콘택홀 영역을 노출시키는 감광막 패턴(160)을 형성한다. Next, an exposure and development process using an exposure mask defining a bit line contact hole is performed to form a photosensitive film pattern 160 exposing the bit line contact hole region.

그 다음에, 레지스트 리플로우 공정(Resist Reflow Process) 공정을 수행하여 감광막 패턴(160)에 의해 노출된 비트라인 콘택홀 예정 영역의 선폭을 조절가능한 범위 내에서 감소되도록 한다. Then, a resist reflow process is performed to reduce the line width of the bit line contact hole predetermined region exposed by the photoresist pattern 160 within an adjustable range.

도 2c를 참조하면, 감광막 패턴(160)을 마스크로 반사방지막(155)을 식각하여 반사방지막 패턴(155a)을 형성한다. Referring to FIG. 2C, the anti-reflection film 155 is etched using the photoresist pattern 160 as a mask to form the anti-reflection film pattern 155a.

이때, 반사방지막 패턴(155a) 형성을 위한 식각 공정은 CF4 및 CHF3 가스에 패시베이션(Passivation) 기능을 하는 가스를 첨가하여 진행하는 것이 바람직하다. In this case, the etching process for forming the anti-reflection film pattern 155a may be performed by adding a gas having a passivation function to the CF4 and CHF3 gases.

이때, 상기 패시베이션 기능을 하는 가스는 식각 공정 시 폴리머(Polymer)를 생성시켜 반사방지막 패턴(155a) 상부의 선폭이 하부의 선폭보다 크게 형성되는 포지티브(Positive) 슬로프를 가지도록 하여 반사방지막 패턴(155a)을 식각 마스크로 수행되는 비트라인 콘택홀의 선폭이 작아지도록 한다.In this case, the passivating gas generates a polymer during an etching process so that the line width of the upper portion of the anti-reflection film pattern 155a is larger than the lower line width of the anti-reflection film pattern 155a. ) To decrease the line width of the bit line contact hole performed by the etching mask.

여기서, 상기 첨가되는 가스는 탄소(C) 함량이 높은 C2F6 가스 또는 브롬(Br)이 함유되어 있는 HBr, Br2 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나의 가스인 것이 바람직하다. Here, the gas to be added is preferably a gas selected from any one of HBr, Br2 and a combination thereof containing C2F6 gas having high carbon (C) content or bromine (Br).

또한, 반사방지막 패턴(155a) 형성 시 식각 챔버는 23 내지 70도의 온도에서 수행되며, 100 내지 1500W의 소스 바이어스 파워와 0 내지 500W의 바텀 바이어스 파워로 수행하는 것이 바람직하다. In addition, when the anti-reflection film pattern 155a is formed, the etching chamber is performed at a temperature of 23 to 70 degrees, and it is preferable to perform the source bias power of 100 to 1500W and the bottom bias power of 0 to 500W.

도 2d를 참조하면, 반사방지막 패턴(155a)을 식각 마스크로 배리어막(150)을 식각하여 배리어막 패턴(150a)을 형성한다. Referring to FIG. 2D, the barrier layer 150 is etched using the anti-reflection layer pattern 155a as an etch mask to form the barrier layer pattern 150a.

도 2e를 참조하면, 배리어막 패턴(150a)을 식각 마스크로 하드마스크층(145)을 식각하여 하드마스크층(145) 패턴을 형성한다. Referring to FIG. 2E, the hard mask layer 145 is etched using the barrier layer pattern 150a as an etch mask to form the hard mask layer 145 pattern.

다음에, 감광막 패턴(160) 및 반사방지막 패턴(155a)을 제거한다. Next, the photoresist pattern 160 and the antireflection film pattern 155a are removed.

도 2f를 참조하면, 상기 하드마스크층(145) 패턴을 식각 마스크로 층간 절연막(140)을 식각하여 비트라인 콘택홀(170)을 정의하는 층간 절연막 패턴(140a)을 형성하고, 배리어막 패턴(150a) 및 상기 하드마스크층(145) 패턴을 제거한다. Referring to FIG. 2F, the interlayer insulating layer 140 is etched using the hard mask layer 145 pattern as an etch mask to form an interlayer insulating layer pattern 140a defining the bit line contact hole 170, and the barrier layer pattern ( 150a) and the hard mask layer 145 pattern are removed.

다음에, 도즈량을 보상하기 위한 추가 임플란트(Implant) 공정을 더 수행할 수도 있다. Next, an additional implant process for compensating the dose may be further performed.

그 다음에, 비트라인 콘택홀(170)을 포함하는 전체 상부에 비트라인(175)을 형성한다.Thereafter, the bit line 175 is formed over the entire portion including the bit line contact hole 170.

도 3a 내지 도 3c는 산화막의 두께에 따른 반사방지막의 두께와 기판 반사율의 관계를 도시한 그래프이다. 3A to 3C are graphs showing the relationship between the thickness of the antireflection film and the substrate reflectance according to the thickness of the oxide film.

여기서, 상기 반사방지막은 기판 반사율을 조절하여 난반사를 방지하고, 패턴 선폭의 균일도를 증가시키는 역할을 하며, 상기 반사방지막의 하부에 형성된 물질이 193nm의 파장에서 어떤 굴절율(n) 및 흡광계수(k)를 가지고 있는가에 따라 상기 반사방지막의 굴절율 및 흡광계수가 조절되어야 한다. Here, the anti-reflection film serves to prevent diffuse reflection by adjusting the substrate reflectance and to increase the uniformity of the pattern line width, and the refractive index (n) and the extinction coefficient (k) are formed at a wavelength of 193 nm by the material formed under the anti-reflection film. The refractive index and the extinction coefficient of the anti-reflection film should be adjusted according to the presence or absence of?

또한, 기판 반사율이 최저가 되도록 상기 반사방지막의 두께를 조절해야 한다. In addition, the thickness of the anti-reflection film should be adjusted so that the substrate reflectance becomes the lowest.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 193nm의 파장에서 산화막의 흡광계수가 0.01 이하이므로, 기판 반사율이 조절되지 않게 된다. 이로 인해 산화막의 두께에 따라 반사방지막의 최적 두께가 달라지는 것을 알 수 있다. 3A to 3C, since the absorption coefficient of the oxide film at a wavelength of 193 nm is 0.01 or less, the substrate reflectance is not adjusted. For this reason, it can be seen that the optimum thickness of the antireflection film varies depending on the thickness of the oxide film.

본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 비트라인 콘택홀 영역을 정의하는 감광막 패턴 형성 후 레지스트 리플로우 공정을 수행하여 상기 비트라인 콘택홀 영역의 선폭을 최소한으로 감소시키고, 반사방지막 식각 공정 시 패시베이션 기능을 하는 가스를 첨가함으로써, 상기 반사방지막이 식각되면서 포지티브 슬로프가 형성되도록 한다. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming a photoresist pattern defining a bit line contact hole region, a resist reflow process is performed to reduce the line width of the bit line contact hole region to a minimum, and a passivation function during an anti-reflection film etching process. By adding a gas, the anti-reflection film is etched to form a positive slope.

다음에, 경사진 반사방지막을 마스크로 하부 구조를 식각함으로써, 해상도 이하의 미세한 선폭을 가지는 비트라인 콘택홀을 형성하여 소자의 특성이 향상되는 효과가 있다. Next, the lower structure is etched using the inclined antireflective film as a mask, thereby forming a bit line contact hole having a fine line width of less than the resolution, thereby improving the characteristics of the device.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.

Claims (11)

반도체 기판 상부에 층간 절연막, 하드마스크층 및 배리어막을 형성하는 단계;Forming an interlayer insulating film, a hard mask layer, and a barrier film over the semiconductor substrate; 상기 배리어막 상부에 반사방지막 및 콘택 영역을 정의하는 감광막 패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the barrier layer, the photoresist pattern defining an anti-reflection film and a contact region; 상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 반사방지막을 식각하여 반사방지막 패턴을 형성하되, 상기 반사방지막 패턴은 포지티브 경사를 가지도록 하는 단계; 및Etching the anti-reflection film using the photoresist pattern as a mask to form an anti-reflection film pattern, wherein the anti-reflection film pattern has a positive slope; And 상기 감광막 패턴을 제거하고, 상기 반사방지막 패턴을 식각마스크로 상기 배리어막, 하드마스크층 및 층간 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계Removing the photoresist pattern and etching the barrier layer, hard mask layer, and interlayer insulating layer using the anti-reflection layer pattern as an etch mask to form a contact hole 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Method of manufacturing a semiconductor device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 층간 절연막은 BPSG 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The interlayer insulating film is a manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that the BPSG oxide film. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 하드마스크층은 500 내지 2000Å 두께의 비정질 탄소층인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The hard mask layer is a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the amorphous carbon layer of 500 to 2000Å thickness. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 배리어막은 TEOS막, 실리콘 산화질화막 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The barrier film is a semiconductor device manufacturing method, characterized in that any one selected from TEOS film, silicon oxynitride film and a combination thereof. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 배리어막의 두께는 200 내지 400Å인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법. The barrier film has a thickness of 200 to 400 GPa. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사방지막의 두께는 450 내지 600Å인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The thickness of the anti-reflection film is a manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that 450 to 600Å. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사방지막 패턴을 형성하는 단계는 탄소계 또는 브롬계의 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The forming of the anti-reflection film pattern may include using a carbon-based or bromine-based gas. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사방지막 패턴을 형성하는 단계는 C2F6, HBr, Br2 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나의 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The forming of the anti-reflection film pattern is a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that performed using any one of the gas selected from C2F6, HBr, Br2 and combinations thereof. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사방지막 패턴 형성 시 식각 챔버의 온도는 23 내지 70도인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The temperature of the etching chamber when forming the anti-reflection film pattern is a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that 23 to 70 degrees. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사방지막 패턴 형성 시 바이어스 파워는 100 내지 1500W의 소스(Source) 바이어스 파워와 0 내지 500W의 바텀(Bottom) 바이어스 파워인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.When the anti-reflection film pattern is formed, the bias power is a source bias power of 100 to 1500W and a bottom bias power of 0 to 500W. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감광막 패턴 형성 후 레지스트 리플로우 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.And forming a resist reflow process after forming the photoresist pattern.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112185809A (en) * 2019-07-01 2021-01-05 美光科技公司 Atomic implantation for reducing compressive stress

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