KR20110001136A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 고집적 반도체 소자를 제조함에 있어 활성 영역과 스토리지노드 콘택 간의 오버랩 CD(Critical Dimension)를 증가시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관련된 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device capable of increasing an overlap CD (critical dimension) between an active region and a storage node contact in manufacturing a highly integrated semiconductor device.
반도체는 전기 전도도에 따른 물질의 분류 가운데 하나로 도체와 부도체의 중간 영역에 속하는 물질로서, 반도체에 불순물을 첨가하고 도체를 연결하여 트랜지스터와 같은 반도체 소자를 생성하는데 사용된다. 이러한 반도체 소자를 이용하여 데이터 저장 등의 여러 가지 기능을 수행하는 장치를 반도체 장치라 한다.A semiconductor is a class of materials according to electrical conductivity, and is a material belonging to an intermediate region of a conductor and a non-conductor. The semiconductor is used to add semiconductor impurities and connect conductors to create semiconductor devices such as transistors. A device that performs various functions such as data storage using such a semiconductor device is called a semiconductor device.
이러한 반도체 장치가 점점 고집적화되면서 반도체 칩 크기가 감소하고, 이에 따라 칩 내에 형성되는 다수의 반도체 소자의 크기도 감소하게 되었다.As the semiconductor devices are increasingly integrated, semiconductor chip sizes are reduced, and thus, the size of a plurality of semiconductor devices formed in the chip is also reduced.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
도 1을 참조하면, 반도체 기판상에 활성 영역(110)을 정의하는 소자분리막(120)을 형성한다. 이때, 소자분리막(120)은 SOD(Silicon on dielectric)막으로 형성된다. 상기 활성 영역(110)을 포함한 전면에 하드마스크층(미도시)은 질화막(Nitride)으로 형성된다.Referring to FIG. 1, an
이후, 상기 하드마스크층 상에 감광막을 형성한 후, 리세스 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크를 사용하여 하드마스크층, 활성 영역(110) 및 소자분리막(120)을 식각하여 리세스(미도시)를 형성한다. 이후, 감광막 패턴은 제거한다.Subsequently, after the photoresist film is formed on the hard mask layer, a photoresist pattern (not shown) is formed by an exposure and development process using a recess mask. The hard mask layer, the
상기 리세스를 포함한 전면에 도전층(130)을 형성한다. 이때, 도전층(130)은 TIN, TIN/W 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성한다. 이후, 상기 도전층(130)을 에치백(Etchback)하여 상기 리세스 내에 일부 남아 있도록 한다.The
다음에는, 리세스를 포함한 전면에 매립 게이트용 질화막(140)을 형성한다. 이후, 상기 활성영역(110) 및 소자분리막(120)이 노출될 때까지 매립 게이트용 질화막(140)을 매립하여 매립 게이트(150)를 형성한다.Next, the buried
다음에는 매립 게이트(150)을 포함한 전면에 실링(Sealing) 질화막(160)을 형성한다. 이후, 실링 질화막(160) 상에 제 1 층간 절연막(170)을 형성한다.Next, a sealing
다음에는, 제 1 층간 절연막(170) 상에 감광막을 형성한 후, 비트 라인 콘택 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 제 1 층간 절연막(170) 및 실링 질화막(160)을 식각하여 비트 라인 콘택 영역(미도시)을 형성한다. 이후, 비트 라인 콘택 영역에 도전 물질을 매립하여 비트 라인 콘택(180)을 형성한다.Next, after the photosensitive film is formed on the first
다음에는, 비트 라인 콘택(180) 상에 비트라인 도전층(185) 및 하드마스층(195)을 증착하여 비트 라인(196)을 형성한다. 이때, 하드 마스크층(195)은 질화막으로 형성된다.Next, the bit line
다음에는, 제 1 층간 절연막(190)을 포함한 전면에 제 2 층간 절연막(197)을 형성한다.Next, a second
다음에는, 스토리지 노드 콘택 마스크로 이용하여 활성 영역이 노출될 때까지 제 2 층간 절연막(197), 제 1 층간 절연막(170) 및 실링 질화막(160)을 식각하여 스토리지노드 콘택 영역(미도시)을 형성한다. 이후, 스토리지노드 콘택 영역에 도전 물질을 매립하여 스토리지 노드 콘택(198)을 완성한다.Next, the second
여기서, 스토리지노드 콘택 영역을 형성하기 위하여 층간 절연막(197, 170) 및 질화막(160)을 제거할 때 문제가 발생한다. 먼저, 층간 절연막과 질화막의 선택비가 다르기 때문에 식각 타겟(target)이 낮으면 하부의 활성 영역(110)까지 노출되지 않는 불량이 발생하며, 활성 영역(110)이 노출되더라도 오버랩되는 CD(Critical Dimension)가 작아 계면 저항이 상승하는 문제점이 있다. 반면에, 식각 타겟이 높으면 인접한 비트 라인 콘택과 SAC(Self-aligned contact) 불량이 발생하는 문제점이 있다.Here, a problem occurs when the
전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 활성 영역과 스토리지노드 콘택 사이에 폴리실리콘층을 증착함으로써, 상기 활성 영역과 상기 스토리지노드 콘택 간의 오버랩 CD(Critical Dimension)를 증가시켜 계면 저항을 감소시키고, 절연막을 식각하여 스토리지노드 콘택 형성 시, 하부의 폴리실리콘층이 노출될 때까지 식각하기 때문에 식각 타겟(target)을 설정하기에 용이하며, 과도 식각으로 인하여 발생하는 인접한 비트라인 콘택과의 SAC(Self-aligned Contact) 페일을 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention deposits a polysilicon layer between an active region and a storage node contact, thereby increasing an overlap CD (Critical Dimension) between the active region and the storage node contact to reduce the interface resistance. When etching the insulating layer and forming the storage node contact, the etching target is etched until the lower polysilicon layer is exposed, so it is easy to set an etching target, and the SAC with adjacent bit line contacts generated due to overetching (Self-aligned contact) Provides a method of manufacturing a semiconductor device that can prevent a fail.
본 발명은 반도체 기판상에 활성 영역을 정의하는 소자분리막을 형성하는 단계, 상기 소자분리막을 포함한 전면에 하드마스크층을 형성하는 단계, 리세스 구조의 매립 게이트를 형성하는 단계, 상기 하드마스크층을 제거하는 단계, 노출된 상기 활성 영역을 포함한 전면에 폴리실리콘층을 형성한 후, 평탄화시키는 단계, 상기 폴리실리콘층 상부에 콘택을 포함하는 비트라인을 형성하는 단계 및 상기 폴리실리콘층과 접속되는 스토리지 노드 콘택을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method of forming an isolation region defining an active region on a semiconductor substrate, forming a hard mask layer on an entire surface including the device isolation layer, forming a buried gate having a recess structure, and forming the hard mask layer. Removing, forming a polysilicon layer on the entire surface including the exposed active region, and then planarizing, forming a bitline including a contact on the polysilicon layer, and storage connected to the polysilicon layer. It provides a method for manufacturing a semiconductor device comprising forming a node contact.
바람직하게는, 상기 하드마스크층은 산화막(Oxide)으로 형성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the hard mask layer is formed of an oxide film.
바람직하게는, 상기 비트라인을 형성하는 단계는 상기 폴리실리콘층을 포함 한 전면에 제 1 절연막을 형성하는 단계, 상기 제 1 절연막을 식각하여 비트라인 콘택 영역을 형성하는 단계, 상기 비트라인 콘택 영역에 도전 물질을 매립하여 비트라인 콘택을 형성하는 단계 및 상기 비트라인 콘택 상에 비트라인을 형성하는 단계를 포함한다.Preferably, the forming of the bit line may include forming a first insulating film on the entire surface including the polysilicon layer, etching the first insulating film to form a bit line contact region, and forming the bit line contact region. Embedding a conductive material in to form a bitline contact, and forming a bitline on the bitline contact.
바람직하게는, 상기 비트라인 콘택 상에 비트라인을 형성하는 단계는 상기 비트라인 콘택을 포함한 전면에 비트라인 도전층 및 하드마스크층을 적층하는 단계를 포함한다.Advantageously, forming the bit line on the bit line contact comprises depositing a bit line conductive layer and a hard mask layer on the entire surface including the bit line contact.
바람직하게는, 상기 스토리지 노드 콘택을 형성하는 단계는 상기 비트라인을 포함한 전면에 제 2 절연막을 형성하는 단계, 상기 폴리실리콘층이 노출될 때까지 상기 제 2 절연막 및 상기 제 1 절연막을 식각하여 스토리지 노드 콘택 영역을 형성하는 단계 및 상기 스토리지 노드 콘택 영역에 도전 물질을 매립하는 단계를 포함한다.Preferably, the forming of the storage node contact comprises forming a second insulating film on the entire surface including the bit line, and etching the second insulating film and the first insulating film until the polysilicon layer is exposed. Forming a node contact region and embedding a conductive material in the storage node contact region.
바람직하게는, 상기 매립 게이트를 형성하는 단계는 상기 하드마스크층, 상기 활성 영역 및 상기 소자분리막을 식각하여 리세스를 형성하는 단계, 상기 리세스에 도전층을 매립하는 단계, 상기 도전층을 에치백하여 상기 리세스 내에 일부만 남기는 단계, 상기 리세스에 질화막을 형성하는 단계 및 상기 하드마스크층이 노출될 때까지 상기 질화막을 평탄화 식각하는 단계를 포함한다.The forming of the buried gate may include forming a recess by etching the hard mask layer, the active region and the device isolation layer, filling a conductive layer in the recess, and forming the recess in the recess layer. Leaving a portion in the recess, forming a nitride film in the recess, and planarizing etching the nitride film until the hard mask layer is exposed.
본 발명은 활성 영역과 스토리지노드 콘택 사이에 폴리실리콘층을 증착함으로써, 상기 활성 영역과 상기 스토리지노드 콘택 간의 오버랩 CD(Critical Dimension)를 증가시켜 계면 저항을 감소시키고, 절연막을 식각하여 스토리지노드 콘택 형성 시, 하부의 폴리실리콘층이 노출될 때까지 식각하기 때문에 식각 타겟(target)을 설정하기에 용이하며, 과도 식각으로 인하여 발생하는 인접한 비트라인 콘택과의 SAC(Self-aligned Contact) 페일을 방지할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, by depositing a polysilicon layer between an active region and a storage node contact, an overlap CD (critical dimension) between the active region and the storage node contact is increased to reduce an interfacial resistance, and an insulating layer is etched to form a storage node contact. It is easy to set an etch target because it is etched until the lower polysilicon layer is exposed, and it is possible to prevent self-aligned contact (SAC) fail with adjacent bit line contacts caused by excessive etching. There are advantages to it.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
도 2를 참조하면, 반도체 기판(200) 상에 6F2 구조의 바(Bar) 형의 활성 영역(미도시)이 사선 방향의 아일랜드(Island) 타입으로 배열되어 정의되고, 활성 영역 사이의 영역에는 소자분리막(220)이 형성된다. Referring to FIG. 2, a bar-type active region (not shown) having a 6F2 structure is arranged and arranged in an island type in an oblique direction on a
다음에는, 활성 영역의 길이 방향에 대하여 교차하는 매립 게이트(260)가 형성된다. 이때, 매립 게이트(260) 주위의 절연막을 제거한 후, 폴리실리콘층(270)을 증착함으로써, 후속 공정 중 형성되는 스토리지 노드 콘택(340)과 폴리실리콘층(270)과의 오버랩 마진(Margin)이 증가한다.Next, the buried
여기서, 복수의 매립 게이트(260)는 하나의 활성 영역을 3등분 하되, 매립 게이트(260) 사이에 노출되는 활성 영역의 양 외곽 영역에는 각각 스토리지 노드 콘택(260)이 형성되고 중심부에는 비트라인 콘택(290)이 형성된다. Here, the plurality of buried
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도들로서, 도 2의 A-A' 절단면을 도시한 것이다.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with the present invention, and illustrate a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2.
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(200)상에 활성 영역(210)을 정의하는 소자분리막(220)을 형성한다. 이때, 소자분리막(220)은 SOD(Silicon on dielectric)막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 활성 영역(210)을 포함한 전면에 하드마스크층(230)을 형성한다. 이때, 하드마스크층(230)은 산화막(Oxide)이 바람직하다. 상기 하드마스크층(230)은 후속 공정에서 딥 아웃 제거 시, 매립 게이트 질화막과의 식각 선택비 차이로 인하여 쉽게 제거가 가능하다.Referring to FIG. 3A, an
도 3b를 참조하면, 상기 하드마스크층(230) 상에 감광막을 형성한 후, 리세스 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크를 사용하여 하드마스크층(230), 소자분리막(220) 및 활성 영역(210)을 식각하여 리세스(미도시)를 형성한다. 이후, 감광막 패턴은 제거한다.Referring to FIG. 3B, after the photoresist film is formed on the
다음에는, 상기 리세스 내에 도전층(240)을 매립한다. 이때, 도전층(240)은 TIN, TIN/W 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이후, 상기 도전층(240)을 에치백(Etchback)하여 상기 리세스 내에 일부만 형성되어 있다.Next, the
다음에는, 상기 리세스를 포함한 전면에 매립 게이트 질화막(250)을 증착한다. 이후, 상기 하드마스크층(230)이 노출될 때까지 상기 매립 게이트 질화막(250)을 평탄화 식각(Chemical Mechanical Polishing)하여 상기 도전층(240) 및 상기 매립 게이트 질화막(250)으로 구성된 매립 게이트(260)를 형성한다. Next, the buried
도 3c 및 도 3d를 참조하면, 상기 매립 게이트(260)를 포함한 전면에 활성 영역(210)을 노출하는 라인(Line) 형태의 마스크를 이용하여 상기 활성 영역(210) 이 노출될 때까지 상기 하드마스크층(230)을 딥 아웃(Dip out) 공정을 실시하여 제거한다. 이때, 딥 아웃 공정은 습식(Wet) 딥 아웃 공정이 바람직하다. 3C and 3D, the hard until the
여기서, 상기 하드마스크층(230)은 매립 게이트 질화막(250)과 식각 선택비 차이가 있는 물질이므로 쉽게 제거된다.Here, the
이후, 노출된 상기 활성 영역(210)을 포함한 전면에 폴리실리콘층(270)을 증착한다. 이후, 상기 매립 게이트 질화막(250)이 노출될 때까지 상기 폴리실리콘층(270)을 평탄화 식각한다.Thereafter, a
여기서, 폴리실리콘층(270)은 후속 공정 중에 형성되는 스토리지노드 콘택과 오버랩되는 CD(Critical Dimension)를 증가시키고, 하부의 활성 영역(210)과의 CD를 증가시켜 계면 저항을 감소시키는 역할을 한다.Here, the
도 3e를 참조하면, 상기 폴리실리콘층(270)을 포함한 전면에 제 1 절연막(280)을 형성한다. 상기 제 1 절연막(280) 상에 감광막을 형성한 후, 비트 라인 콘택 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 이후, 감광막 패턴을 마스크로 상기 제 1 절연막(280)을 식각하여 비트 라인 콘택 영역(미도시)을 형성한다. 상기 비트 라인 콘택 영역에 도전 물질을 매립하여 비트 라인 콘택(290)을 형성한다.Referring to FIG. 3E, the first insulating
다음에는, 비트 라인 콘택(290)과 접속되는 비트 라인 도전층(300) 및 하드마스크층(310)을 증착하여 적층 구조의 비트 라인(320)을 형성한다. 이때, 비트 라인(320)은 라인(Line) 타입으로 형성하고, 하드마스크층(310)은 질화막(Nitride)으로 형성하는 것이 바람직하다.Next, the bit line
도 3f를 참조하면, 상기 제 1 절연막(280) 및 비트 라인(320)을 포함한 전면에 제 2 절연막(330)을 형성한다. 상기 제 2 절연막(330) 상에 감광막을 형성한 후, 스토리지 노드 콘택 마스크를 이용한 노광 및 현상으로 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 이후, 감광막 패턴을 마스크로 하부의 폴리실리콘층(270)이 노출될 때까지 상기 제 2 절연막(330) 및 상기 제 1 절연막(280)을 식각하여 스토리지 노드 콘택 영역(미도시)을 형성한다. 상기 스토리지 노드 콘택 영역에 도전 물질을 매립하여 스토리지 노드 콘택(340)을 완성한다.Referring to FIG. 3F, a second insulating
여기서, 스토리지노드 콘택 영역을 형성하기 위하여 식각 공정 시, 식각 용액에 같은 반응을 갖는 제 2 및 제 1 절연막(330, 280)을 식각하기 때문에 식각 타겟(target)을 설정하기가 쉽고, 상기 스토리지 노드 콘택(340)과 하부의 폴리실리콘층(270)의 오버랩 마진(Margin)이 증가한다.Here, in the etching process, the second and first insulating
전술한 바와 같이, 본 발명은 활성 영역과 스토리지노드 콘택 사이에 폴리실리콘층을 증착함으로써, 상기 활성 영역과 상기 스토리지노드 콘택 간의 오버랩 CD(Critical Dimension)를 증가시켜 계면 저항을 감소시키고, 절연막을 식각하여 스토리지노드 콘택 형성 시, 하부의 폴리실리콘층이 노출될 때까지 식각하기 때문에 식각 타겟(target)을 설정하기에 용이하며, 과도 식각으로 인하여 발생하는 인접한 비트라인 콘택과의 SAC(Self-aligned Contact) 페일을 방지할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, by depositing a polysilicon layer between an active region and a storage node contact, an overlap CD (critical dimension) between the active region and the storage node contact is increased to reduce interfacial resistance, and the insulating layer is etched. When the storage node contacts are formed, etching is performed until the lower polysilicon layer is exposed, so it is easy to set an etching target, and self-aligned contact with adjacent bit line contacts generated due to excessive etching. ) There is an advantage to prevent the fail.
아울러 본 발명의 바람직한 실시 예는 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, the preferred embodiment of the present invention 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.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 평면도.2 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도들.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with the present invention.
Claims (6)
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ID=43609739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090058537A KR20110001136A (en) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20110001136A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140061072A (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-21 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
US8860226B2 (en) | 2011-05-17 | 2014-10-14 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of manufacturing semiconductor device |
US9230612B2 (en) | 2012-10-18 | 2016-01-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices and methods of fabricating the same |
-
2009
- 2009-06-29 KR KR1020090058537A patent/KR20110001136A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8860226B2 (en) | 2011-05-17 | 2014-10-14 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of manufacturing semiconductor device |
US9230612B2 (en) | 2012-10-18 | 2016-01-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices and methods of fabricating the same |
KR20140061072A (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-21 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |