KR20090096801A - Method for fabricating contact hole in semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 콘택홀 제조방법에 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 for manufacturing a contact hole in a semiconductor device.
반도체 소자의 고집적화에 따라 게이트패턴(Gate Pattern) 사이의 공간(Spacing) 역시 좁아지면서 랜딩 플러그 콘택(Landing Plug Contact)의 오픈불량(Not Open) 또는 자기정렬콘택 패일(Self Aligned Contact fail) 등이 발생하는 문제가 있다.Spacing between gate patterns is also narrowed due to the high integration of semiconductor devices, leading to a failure in opening of landing plug contacts or self-aligned contact fail. There is a problem.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(11) 상에 게이트패턴(12)을 형성한다. 게이트패턴(12)은 폴리실리콘전극(12A), 텅스텐전극(12B) 및 게이트하드마스크(12C)의 적층구조일 수 있다. As shown in FIG. 1A, a
이어서, 게이트패턴(12)을 포함하는 전체구조 상에 게이트스페이서(13, Gate Spacer) 및 셀스페이서(14, Cell Spacer)를 적층한다. 게이트스페이서(13)는 게이트패턴(12)의 보호 및 주변영역의 LDD(Lightly Doped Drain) 형성시 스페이서역할을 위한 것이며, 셀스페이서(14)는 후속 랜딩 플러그 콘택홀 형성시 게이트패턴(12)의 보호 및 후속 층간절연막 형성과정에서 불순물이 기판(11)으로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이다. Subsequently, the
이어서, 셀스페이서(14) 상에 게이트패턴(12) 사이를 매립하는 층간절연막(15)을 형성한다. Subsequently, an
이어서, 층간절연막(15) 상에 랜딩 플러그 콘택 영역이 오픈된 하드마스크패턴(16)을 형성한다. Subsequently, a
이어서, 하드마스크패턴(16)을 식각장벽으로 층간절연막(15), 셀스페이서(14) 및 게이트스페이서(13)를 식각하여 게이트패턴(12) 사이에 랜딩 플러그 콘택홀(17)을 형성한다.Subsequently, the
도 1b에 도시된 바와 같이, 랜딩 플러그 콘택홀(17)을 포함하는 전체구조 상에 질화막을 형성하고, 에치백(Etch Back)을 진행하여 측벽보호막(18)을 형성한다. As shown in FIG. 1B, a nitride film is formed on the entire structure including the landing
이어서, 후 식각 처리(Light Etch Treatment)를 진행한다.Subsequently, a light etching process is performed.
위와 같이, 종래 기술은 게이트패턴(12) 형성 후 게이트스페이서(13)와 셀스페이서(14)를 형성하고, 랜딩 플러그 콘택홀(17) 형성 후에 측벽보호막(18)을 추가로 형성하고 있다. As described above, according to the related art, the
그러나, 종래 기술은 게이트패턴(12) 사이의 공간이 좁아짐에 따라 랜딩 플 러그 콘택홀(17)의 오픈불량(Not Open)이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 이를 방지하기 위해 게이트스페이서(13) 또는 셀스페이서(14)를 얇은 두께로 형성하면 자기정렬콘택 패일(Self Aligned Contact Fail)이 발생하는 문제점이 있다. However, the prior art has a problem in that not open of the landing
또한, 게이트패턴(12) 사이의 공간이 좁아짐에 따라 측벽보호막(18) 형성을 위한 에치백공정시 기판(11)이 드러나지 않아서 오픈불량(Not Open)이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 이를 방지하기 위해 질화막을 얇은 두께로 형성하는 경우, 후 식각 처리시 측벽보호막(18)이 손실되어 자기정렬콘택 패일이 발생하는 문제점이 있다.In addition, as the space between the
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 콘택홀을 나타내는 TEM사진이다.2A and 2B are TEM photographs showing contact holes of a semiconductor device according to the related art.
도 2a를 참조하면, 랜딩 플러그 콘택홀에 오픈불량(Not Open, 100)이 발생한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2A, it can be seen that not open (100) has occurred in the landing plug contact hole.
도 2b에 도시된 바와 같이, 랜딩 플러그 콘택홀과 게이트패턴 간에 자기정렬콘택 패일(Self Aligned Contact Fail, 200)이 발생한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2B, it can be seen that a self-aligned
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 후 식각 처리시 측벽보호막이 손실되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 콘택홀 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a contact hole of a semiconductor device which can prevent the sidewall protective film from being lost during the post etching process.
또한, 콘택홀과 게이트패턴 간의 자기정렬콘택 패일을 방지할 수 있는 반도체 소자의 콘택홀 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a contact hole in a semiconductor device capable of preventing a self-aligned contact failing between a contact hole and a gate pattern.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 콘택홀 제조방법은 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 기판을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀의 측벽에 측벽보호막을 형성하는 단계; 상기 측벽보호막은 식각하지 않으면서 상기 기판을 선택적으로 식각할 수 있는 가스를 이용하여 후 식각 처리를 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Contact hole manufacturing method of a semiconductor device of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming an insulating film on the substrate; Selectively etching the insulating film to form a contact hole exposing the substrate; Forming a sidewall protective layer on sidewalls of the contact holes; The sidewall protective layer may include a step of performing a post etching process using a gas capable of selectively etching the substrate without etching the sidewall protective layer.
특히, 상기 측벽보호막은 질화막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In particular, the sidewall protective film is characterized in that it comprises a nitride film.
또한, 상기 후 식각 처리를 진행하는 단계는, 건식식각으로 진행하고, Cl2/He의 혼합가스, SF6/O2/He의 혼합가스 및 Cl2/SF6/O2/He의 혼합가스로 이루어진 그룹 중에 선택된 어느 하나의 혼합가스를 사용하여 진행하는 것을 특징으로 한다. In addition, the post etching process may be performed by dry etching, and the mixed gas of Cl 2 / He, the mixed gas of SF 6 / O 2 / He and the mixed gas of Cl 2 / SF 6 / O 2 / He It characterized in that to proceed using any one of the mixed gas selected from the group consisting of.
또한, 상기 후 식각 처리를 진행하는 단계는, 평판형(Planar Type), RIE(Reactive Ion Beam Etching), MERIE(Magnetically Enhanced RIE), 전원분할방식(Spilt Power Type), TCP(Transformer Coupled Plasma) 및 ICP(Inductively Coupled Plasma)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 장비에서 진행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the post etching process may include a planar type, a reactive ion beam etching (RIE), a magnetically enhanced RIE (MERIE), a split power type, a transformer coupled plasma (TCP), and the like. It is characterized in that it proceeds in any one device selected from the group consisting of Inductively Coupled Plasma (ICP).
또한, 상기 콘택홀은 랜딩 플러그 콘택홀, 스토리지 노드 콘택홀, 스토리지 노드홀 및 메탈 콘택홀로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 콘택홀인 것을 특징으로 한다.The contact hole may be any one contact hole selected from the group consisting of a landing plug contact hole, a storage node contact hole, a storage node hole, and a metal contact hole.
또한, 상기 절연막은 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), HDP(High Density Plasma), TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate), HTO(High Temperature Oxide) 및 SOD(Spin On Dielectric)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성된 산화막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the insulating film is any one selected from the group consisting of BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass), HDP (High Density Plasma), TEOS (Tetra Ethyle Ortho Silicate), HTO (High Temperature Oxide) and SOD (Spin On Dielectric) It characterized in that it comprises an oxide film formed.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 제조방법은 기판 상에 게이트패턴을 형성하는 단계; 상기 게이트패턴을 포함하는 전체 구조 상에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 스페이서 상에 상기 게이트패턴 사이를 매립하는 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 및 스페이서를 식각하여 상기 게이트패턴 사이의 기판을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀의 측벽에 측벽보호막을 형성하는 단계; 상기 측벽보호막은 식각하지 않으면서 상기 기판을 선택적으로 식각할 수 있는 가스를 이용하여 후 식각 처리를 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a contact hole in a semiconductor device, the method including: forming a gate pattern on a substrate; Forming a spacer on the entire structure including the gate pattern; Forming an insulating layer filling the gap between the gate patterns on the spacer; Etching the insulating layer and the spacer to form a contact hole exposing the substrate between the gate patterns; Forming a sidewall protective layer on sidewalls of the contact holes; The sidewall protective layer may include a step of performing a post etching process using a gas capable of selectively etching the substrate without etching the sidewall protective layer.
특히, 상기 스페이서 및 측벽보호막은 질화막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In particular, the spacer and the sidewall protective film is characterized in that it comprises a nitride film.
또한, 상기 후 식각 처리를 진행하는 단계는, 건식식각으로 진행하고, Cl2/He의 혼합가스, SF6/O2/He의 혼합가스 및 Cl2/SF6/O2/He의 혼합가스로 이루어진 그룹 중에 선택된 어느 하나의 혼합가스를 사용하여 진행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the post etching process may be performed by dry etching, and the mixed gas of Cl 2 / He, the mixed gas of SF 6 / O 2 / He and the mixed gas of Cl 2 / SF 6 / O 2 / He It characterized in that to proceed using any one of the mixed gas selected from the group consisting of.
또한, 상기 후 식각 처리를 진행하는 단계는, 평판형(Planar Type), RIE(Reactive Ion Beam Etching), MERIE(Magnetically Enhanced RIE), 전원분할방식(Spilt Power Type), TCP(Transformer Coupled Plasma) 및 ICP(Inductively Coupled Plasma)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 장비에서 진행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the post etching process may include a planar type, a reactive ion beam etching (RIE), a magnetically enhanced RIE (MERIE), a split power type, a transformer coupled plasma (TCP), and the like. It is characterized in that it proceeds in any one device selected from the group consisting of Inductively Coupled Plasma (ICP).
또한, 상기 절연막은 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), HDP(High Density Plasma), TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate), HTO(High Temperature Oxide) 및 SOD(Spin On Dielectric)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성된 산화막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the insulating film is any one selected from the group consisting of BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass), HDP (High Density Plasma), TEOS (Tetra Ethyle Ortho Silicate), HTO (High Temperature Oxide) and SOD (Spin On Dielectric) It characterized in that it comprises an oxide film formed.
상술한 본 발명의 반도체 소자의 콘택홀 제조방법은 측벽보호막은 식각하지 않으면서 기판을 선택적으로 식각할 수 있는 가스를 이용하여 후 식각 처리를 진행함으로써 측벽보호막의 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다. The method for manufacturing a contact hole of the semiconductor device of the present invention described above has the effect of preventing the loss of the sidewall protective film by performing a post-etching process using a gas capable of selectively etching the substrate without etching the sidewall protective film. .
또한, 측벽보호막의 손실이 방지로 랜딩 플러그 콘택홀과 게이트패턴 간의 자기정렬콘택 패일(Self Aligned Contact Fail)을 방지할 수 있는 효과가 있다. In addition, since the loss of the sidewall protective layer is prevented, there is an effect of preventing the self-aligned contact fail between the landing plug contact hole and the gate pattern.
또한, 손실 되지 않는 만큼 측벽보호막을 얇은 두께로 형성함으로써 콘택홀의 콘택불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the sidewall protective film is formed to a thin thickness so as not to be lost, it is possible to prevent contact failure of the contact hole.
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 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a contact hole in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(31) 상에 절연막(32)을 형성한다. 기판(31)은 디램(DRAM) 공정이 적용되는 실리콘 기판일 수 있다. 절연막(32)은 패턴 간의 절연역할 또는 층 간의 절연역할 또는 콘택홀을 형성하기 위한 희생막역할 등으로 사용하기 위한 것으로, 산화막계열로 형성할 수 있다. 예컨대, 절연막(32)은 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), HDP(High Density Plasma), TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate), HTO(High Temperature Oxide) 및 SOD(Spin On Dielectric)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성된 산화막으로 형성할 수 있다.As shown in FIG. 3A, an
이어서, 절연막(32) 상에 하드마스크패턴(33)을 형성한다. 하드마스크패 턴(33)은 절연막(32) 상에 하드마스크층을 형성하고, 하드마스크층 상에 감광막을 코팅(Coating)하고 노광(Exposure) 및 현상(Development)으로 콘택홀 형성지역이 오픈되도록 패터닝하여 감광막패턴을 형성한 후, 감광막패턴을 식각장벽으로 하드마스크층을 식각하여 형성할 수 있다. 하드마스크패턴(33) 형성 후 감광막패턴을 제거함으로써 절연막(32) 상에 하드마스크패턴(33)만 잔류할 수 있다.Next, a
이어서, 하드마스크패턴(33)을 식각장벽으로 절연막(32)을 식각하여 기판(31)을 노출시키는 콘택홀(34)을 형성한다. 콘택홀(34)은 랜딩 플러그 콘택홀, 스토리지 노드 콘택홀, 스토리지 노드홀 및 메탈 콘택홀로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 콘택홀(34)일 수 있다.Subsequently, the
도 3b에 도시된 바와 같이, 콘택홀(34)을 포함하는 전체구조 상에 절연막(35)을 형성한다. 절연막(35)은 콘택홀(34)의 측벽보호역할을 하기 위한 것으로, 예컨대 질화막을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3B, an
도 3c에 도시된 바와 같이, 에치백을 진행하여 절연막(35)을 콘택홀(34)의 측벽에 잔류시킨다. As shown in FIG. 3C, an etch back is performed to leave the
이하, 콘택홀(34)의 측벽의 절연막(35)을 '측벽보호막(35A)'이라고 한다.Hereinafter, the insulating
도 3d에 도시된 바와 같이, 후 식각 처리(Lightly Etch Treatment)를 진행한다. 후 식각 처리는 에치백에 의해 격자가 깨져있는 기판(31)의 계면 처리를 위한 것으로, 건식식각으로 진행할 수 있다.As shown in FIG. 3D, a post etching process is performed. The post etching process is for interfacial treatment of the
후 식각 처리는, 측벽보호막(35A)은 식각하지 않으면서 기판(31)을 선택적으로 식각할 수 있는 가스를 이용하여 진행할 수 있다. 이는, 후 식각 처리시 측벽보 호막(35A)이 과도하게 식각되는 것을 방지하여 콘택홀(34)을 보호하기 위함이다.The post etching process may be performed using a gas capable of selectively etching the
특히, 측벽보호막(35A)이 질화막이고, 기판(31)이 실리콘인 경우 질화막은 식각되지 않으면서 실리콘만 선택적으로 식각해야 하며, 이를 위해 실리콘을 식각하기 위한 가스 예컨대, Cl2/He의 혼합가스, SF6/O2/He의 혼합가스 및 Cl2/SF6/O2/He의 혼합가스로 이루어진 그룹 중에 선택된 어느 하나의 혼합가스를 사용하여 후 처리 식각을 진행할 수 있다. 바람직하게는, 질화막과 실리콘의 선택비를 가장 높게 확보할 수 있도록 Cl2/SF6/O2/He의 혼합가스를 사용하여 진행할 수 있다. In particular, when the sidewall
후 식각 처리는, 평판형(Planar Type), RIE(Reactive Ion Beam Etching), MERIE(Magnetically Enhanced RIE), 전원분할방식(Spilt Power Type), TCP(Transformer Coupled Plasma) 및 ICP(Inductively Coupled Plasma)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 장비에서 진행할 수 있다.The post-etching process includes planar type, reactive ion beam etching (RIE), magnetically enhanced RIE (MERIE), split power type (TCP), transformer coupled plasma (TCP) and inductively coupled plasma (ICP). It can proceed in any one selected from the group consisting of.
통상, 후 처리 식각시 사용되는 CF4/O2의 혼합가스는 질화막:실리콘의 식각속도가 1:1.8이 나오는데 반해, Cl2/SF6/O2/He의 혼합가스를 사용하여 진행하면 질화막:실리콘의 식각속도가 1:30으로 높은 선택비를 확보할 수 있다.In general, the mixed gas of CF 4 / O 2 used in post-treatment etching has a etch rate of 1: 1.8 of the nitride film: silicon, whereas the nitride film is formed by using a mixed gas of Cl 2 / SF 6 / O 2 / He. : Silicon etching speed is 1:30, so high selection ratio can be secured.
후 식각 처리를 진행하는 과정에서 오픈된 기판(31)의 일부가 식각될 수 있으며, 측벽보호막(35A)의 손실을 방지할 수 있다. A portion of the
더욱이, 후 식각 처리시 측벽보호막(35A)의 손실을 방지함으로써 손실방지된 만큼의 측벽보호막(35A) 두께를 감소시킬 수 있다.Furthermore, by preventing the loss of the sidewall
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 랜딩 플러그 콘택홀 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a landing plug contact hole in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(41)에 소자분리막(42)을 형성한다. 기판(41)은 DRAM공정이 진행되는 실리콘 기판일 수 있다. 소자분리막(42)은 기판(41)에 활성영역을 정의하기 위한 것으로, LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon), NSLOCOS(Nitride Spacer LOCOS), PBL(Poly Buffered LOCOS) 및 STI(Shallow Trench Isolation)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.As shown in FIG. 4A, the
이어서, 기판(41) 상에 게이트절연막(43)을 형성한다. 게이트절연막(43)은 게이트패턴과 기판(41) 사이의 절연을 위한 것으로, 산화막계열로 형성할 수 있다. Subsequently, a
이어서, 게이트절연막(43) 상에 게이트패턴(44)을 형성한다. 게이트패턴(44)은 제1게이트전극(44A), 제2게이트전극(44B) 및 게이트하드마스크(44C)의 적층구조로 형성될 수 있다. 제1게이트전극(44A)은 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 제2게이트전극은 폴리실리콘, 텅스텐실리사이드, 텅스텐, 텅스텐실리사이드와 폴리실리콘의 적층구조 및 텅스텐과 폴리실리콘의 적층구조로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 단층구조 또는 적층구조를 포함할 수 있다. 게이트하드마스크(44C)는 후속 자기정렬콘택(Self Aligned Contact) 홀 등의 형성시 게이트패턴(44)을 보호하기 위한 것으로, 질화막계열로 형성할 수 있다. 예컨대, 게이트하드마스크(44C)는 실리콘질화막으로 형성할 수 있다.Subsequently, a
이어서, 게이트패턴(44)을 포함하는 전체구조 상에 게이트 스페이서(45, Gate Spacer)를 형성한다. 게이트 스페이서(45)는 게이트패턴(44)의 보호 및 주변 영역의 LDD(Lightly Doped Drain) 형성시 스페이서 역할을 위한 것으로, 질화막계열로 형성할 수 있다. 예컨대, 게이트 스페이서(45)는 실리콘질화막으로 형성할 수 있다.Subsequently, a
이어서, 게이트 스페이서(45) 상에 셀 스페이서(46)를 형성한다. 셀 스페이서(46)는 후속 랜딩 플러그 콘택홀 형성시 게이트패턴(44)의 보호 및 후속 층간절연막 형성과정에서 불순물이 기판(11)으로 침투되는 것을 방지하기 위한 것으로, 질화막계열로 형성할 수 있다. 예컨대, 셀 스페이서(46)는 실리콘질화막으로 형성할 수 있다. Subsequently, the
게이트 스페이서(45) 및 셀 스페이서(46)는 모두 게이트패턴(44)을 감싸는 형태로 형성되어, 후속 랜딩 플러그 콘택홀 형성시 절연막을 식각하는 과정에서 게이트패턴(44)과의 브릿지(Bridge)를 방지하기 위한 스페이서(Spacer) 역할로 작용한다.The gate spacers 45 and the
이어서, 셀 스페이서(46) 상에 게이트패턴(44) 사이를 매립하는 절연막(47)을 형성한다. 절연막(47)은 게이트패턴(44) 간의 절연 및 상부층과의 층간절연을 위한 것으로, 산화막계열로 형성할 수 있다. 예컨대, 절연막(47)은 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), HDP(High Density Plasma), TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate), HTO(High Temperature Oxide) 및 SOD(Spin On Dielectric)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성된 산화막을 포함할 수 있다.Next, an insulating
이어서, 절연막(47) 상에 하드마스크패턴(48)을 형성한다. 하드마스크패턴(48)을 형성하기 위해 먼저, 절연막(47) 상에 하드마스크층을 형성하고, 하드마 스크층 상에 감광막을 코팅(Coating)하고, 노광(Exposure) 및 현상(Development)으로 랜딩 플러그 콘택홀 형성지역이 오픈되도록 패터닝하여 감광막패턴을 형성한다. 그리고, 감광막패턴을 식각배리어로 하드마스크층을 식각하여 하드마스크패턴(48)을 형성한 후, 감광막패턴을 제거할 수 있다. 또 다른 실시예로, 본 발명에서는 하드마스크패턴(48)만으로 절연막(47)을 식각하였으나, 감광막패턴을 제거하지 않고 감광막패턴 및 하드마스크패턴(48)을 식각장벽으로 절연막(47)을 식각할 수 있다.Subsequently, a
도 4b에 도시된 바와 같이, 하드마스크패턴(48)을 식각장벽으로 절연막(47), 셀 스페이서(46), 게이트 스페이서(45) 및 게이트절연막(43)을 식각하여 기판(41)을 노출시키는 랜딩 플러그 콘택홀(Landing Plug Contact Hole, 49)을 형성한다. As shown in FIG. 4B, the insulating
랜딩 플러그 콘택홀(49)을 형성하기 위해 자기정렬콘택식각(Self Aligned Contact Etch)을 진행할 수 있다. 이는, 반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 노광을 통한 패터닝(Patterning)에 한계가 있기 때문이며 따라서, 산화막과 질화막 간의 선택비를 이용하는 자기정렬콘택식각을 진행하는 것이다. Self-aligned contact etching may be performed to form the landing
자기정렬콘택식각을 진행하는 과정에서 랜딩 플러그 콘택홀(49)에 의해 오픈된 게이트패턴(44) 상부 및 기판(41) 상부에 셀 스페이서(46) 및 게이트 스페이서(45)가 식각되어 게이트패턴(44)의 측벽에 잔류할 수 있다. In the process of self-aligned contact etching, the
도 4c에 도시된 바와 같이, 하드마스크패턴(48)을 제거한다.As shown in FIG. 4C, the
이어서, 랜딩 플러그 콘택홀(49)을 포함하는 전체 구조 상에 질화막(50)을 형성한다. 질화막(50)은 예컨대, 실리콘질화막을 포함할 수 있다. 질화막(50)은 랜딩 플러그 콘택홀(49) 형성시 자기정렬콘택식각에 의해 셀 스페이서(46) 또는 게이 트 스페이서(45)가 손실된 부분을 보완하기 위함이다.Subsequently, the
도 4d에 도시된 바와 같이, 에치백(Etch Back)을 진행하여 질화막(50)을 식각한다. 따라서, 랜딩 플러그 콘택홀(49) 내의 셀 스페이서(46) 상에 측벽보호막(50A)이 형성된다. As shown in FIG. 4D, the
도 4e에 도시된 바와 같이, 후 식각 처리(Lightly Etch Treatment)를 진행한다. 후 식각 처리는 도 4d에서의 에치백 공정으로 인해 격자가 깨져있는 기판(41)의 계면 처리를 위해 진행하는 것으로, 건식식각(Dry Etch)으로 진행할 수 있다.As shown in FIG. 4E, the post etching process (Lightly Etch Treatment) is performed. The post etching process may be performed for interfacial treatment of the
후 식각 처리는, 측벽보호막(50A)은 식각하지 않으면서 기판(41)을 선택적으로 식각할 수 있는 가스를 이용하여 진행할 수 있다. 이는, 후 식각 처리시 측벽보호막(45A)이 과도하게 식각되는 것을 방지하여 랜딩 플러그 콘택홀(49)과 게이트패턴(44) 간에 브릿지(Bridge)가 발생하는 것을 방지하기 위함이다. The post etching process may be performed using a gas capable of selectively etching the
특히, 측벽보호막(50A)이 질화막이고, 기판(41)이 실리콘인 경우, 질화막은 식각하지 않으면서 실리콘만 선택적으로 식각해야 하며, 이를 위해 실리콘을 식각하기 위한 가스 예컨대, Cl2/He의 혼합가스, SF6/O2/He의 혼합가스 및 Cl2/SF6/O2/He의 혼합가스로 이루어진 그룹 중에 선택된 어느 하나의 혼합가스를 사용하여 후 처리 식각을 진행할 수 있다. 바람직하게는, 질화막과 실리콘의 선택비를 가장 높게 확보할 수 있도록 Cl2/SF6/O2/He의 혼합가스를 사용하여 진행할 수 있다. In particular, when the sidewall
후 식각 처리는, 평판형(Planar Type), RIE(Reactive Ion Beam Etching), MERIE(Magnetically Enhanced RIE), 전원분할방식(Spilt Power Type), TCP(Transformer Coupled Plasma) 및 ICP(Inductively Coupled Plasma)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 장비에서 진행할 수 있다.The post-etching process includes planar type, reactive ion beam etching (RIE), magnetically enhanced RIE (MERIE), split power type (TCP), transformer coupled plasma (TCP) and inductively coupled plasma (ICP). It can proceed in any one selected from the group consisting of.
통상, 후 처리 식각시 사용되는 CF4/O2의 혼합가스는 질화막의 식각속도:실리콘의 식각속도가 1:1.8이 나오는데 반해, Cl2/SF6/O2/He의 혼합가스를 사용하여 진행하면 질화막의 식각속도:실리콘의 식각속도가 1:30으로 높은 선택비를 확보할 수 있다.In general, the mixed gas of CF 4 / O 2 used for post-treatment etching has an etching rate of 1: 1.8 of silicon nitride, whereas a mixed gas of Cl 2 / SF 6 / O 2 / He is used. As it progresses, the etching rate of the nitride film: the etching rate of the silicon is 1:30, thereby ensuring a high selectivity.
후 식각 처리를 진행하는 과정에서 오픈된 기판(41)의 일부가 식각될 수 있으며, 측벽보호막(50A)의 손실을 방지할 수 있다. A portion of the
더욱이, 후 식각 처리시 측벽보호막(50A)의 손실을 방지함으로써 손실방지된 만큼의 측벽보호막(50A) 두께 또는 셀 스페이서(46)의 두께 또는 게이트 스페이서(45)의 두께를 감소시킬 수 있다. 따라서, 측벽보호막(50A) 형성을 위한 에치백 진행시 오픈 영역(Open Area)을 확보할 수 있으므로, 랜딩 플러그 콘택홀(49)의 오픈불량(Not Open)을 감소시킬 수 있다.In addition, by preventing the loss of the sidewall
도 4f에 도시된 바와 같이, 랜딩 플러그 콘택홀(49)에 도전물질을 매립하여 랜딩 플러그 콘택(51, Landing Plug Contact)을 형성한다. As shown in FIG. 4F, a conductive material is filled in the landing
도 5a 및 도 5b는 비교예와 본 발명을 비교하기 위한 TEM 사진이다.5A and 5B are TEM photographs for comparing the present invention with a comparative example.
도 5a는 통상 사용되는 CF4/O2의 혼합가스를 이용한 후 식각 처리 후의 사진이며, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 Cl2/SF6/O2/He의 혼합가스를 이용한 후 식 각 처리 후의 사진이다. 도 5a의 측벽보호막(A)의 두께보다 도 5b의 측벽보호막(B)의 두께가 더 두껍게 잔류하는 것을 알 수 있다. Figure 5a is a photograph after the etching process after using a mixed gas of CF 4 / O 2 commonly used, Figure 5b is a formula after using a mixed gas of Cl 2 / SF 6 / O 2 / He according to an embodiment of the present invention It is a photograph after each process. It can be seen that the thickness of the sidewall protective film B of FIG. 5B remains thicker than the thickness of the sidewall protective film A of FIG. 5A.
즉, 동일한 식각조건에서 다른 가스를 사용하여 후 식각 처리를 하였을 때, 본 발명의 실시예에 따른 후 식각 처리시 측벽보호막(B)의 두께는 비교예의 측벽보호막(A)의 두께보다 30Å만큼 더 두껍게 잔류하며, 식각시 손실에 거의 없음을 알 수 있다. That is, when the post etching process is performed using a different gas under the same etching conditions, the thickness of the sidewall protective film B during the post etching process according to the exemplary embodiment of the present invention is 30 kPa higher than that of the sidewall protective film A of the comparative example. It remains thick and shows little loss in etching.
따라서, 랜딩 플러그 콘택홀과 게이트패턴 간의 자기정렬콘택 패일(Self Aligned Contact Fail)이 방지되고, 측벽보호막(B)이 손실이 되지 않는 만큼 식각마진이 증가한다. 또한, 손실 되지 않는 만큼 측벽보호막(B)을 얇은 두께로 형성할 수 있기 때문에 랜딩 플러그 콘택홀의 콘택불량을 방지할 수 있다.Accordingly, self-aligned contact fail between the landing plug contact hole and the gate pattern is prevented, and the etching margin increases as the sidewall protection layer B is not lost. In addition, since the sidewall protective film B can be formed to a thin thickness so as not to be lost, contact failure of the landing plug contact hole can be prevented.
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.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도,1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art;
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 콘택홀을 나타내는 TEM사진,2A and 2B are TEM photographs showing contact holes of a semiconductor device according to the prior art;
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도,3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a contact hole in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 랜딩 플러그 콘택홀 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도,4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a landing plug contact hole in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
도 5a 및 도 5b는 비교예와 본 발명을 비교하기 위한 TEM 사진.5A and 5B are TEM photographs for comparing the present invention with a comparative example.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
31 : 기판 32 : 절연막31
33 : 하드마스크패턴 34 : 콘택홀33: hard mask pattern 34: contact hole
35 : 측벽보호막35 sidewall protective film
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020080021845A KR20090096801A (en) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | Method for fabricating contact hole in semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020080021845A KR20090096801A (en) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | Method for fabricating contact hole in semiconductor device |
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Family
ID=41356344
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KR1020080021845A KR20090096801A (en) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | Method for fabricating contact hole in semiconductor device |
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KR (1) | KR20090096801A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9673303B2 (en) | 2014-08-08 | 2017-06-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
-
2008
- 2008-03-10 KR KR1020080021845A patent/KR20090096801A/en not_active Application Discontinuation
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