KR20110047837A - Method for manufacturing one side contact in semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체장치 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체장치의 단일측벽콘택 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a single sidewall contact of a semiconductor device.
수평채널(Planar channel)을 갖는 MOSFET 소자로는 반도체장치의 극미세화에 의한 누설전류, 온전류(on current), 단채널 효과(Short channel effect) 등에서 물리적 한계에 도달해 더 이상 장치의 소형화가 어려워 지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 수직 채널(Vertical channel)을 사용하는 트랜지스터가 활발히 연구되고 있다.MOSFET devices with horizontal channels have reached physical limits in terms of leakage current, on current, and short channel effects due to the miniaturization of semiconductor devices. ought. In order to solve this problem, transistors using a vertical channel have been actively studied.
수직채널을 사용하는 트랜지스터는 반도체 기판 상에서 수직으로 연장된 활성필라(Active pillar)의 주위를 감싸는 환형(Surround type)의 게이트전극(이를 '수직게이트'라 일컬음)을 형성하고, 게이트 전극을 중심으로 하여 활성필라의 상부와 하부에 각각 소스영역과 드레인 영역을 형성함으로써 채널이 수직방향으로 형성 되는 트랜지스터이다.Transistors using vertical channels form a round type gate electrode (called a 'vertical gate') that surrounds an active pillar extending vertically on a semiconductor substrate, and is formed around the gate electrode. Thus, the source and drain regions are formed on the upper and lower portions of the active pillar, respectively, so that the channel is formed in the vertical direction.
수직채널을 갖는 트랜지스터를 이용하여 셀(Cell)을 형성하는 경우, 매립비트라인(Buried bitline; BBL)을 적용한다.When forming a cell by using a transistor having a vertical channel, a buried bitline BBL is applied.
최근에 수직채널을 구비하는 반도체장치에서 매립비트라인(BBL)을 금속막으로 이용하기 위해 활성영역의 일측 측벽(One side)에 연결되는 단일측벽콘택(One Side Contact) 공정이 제안되었다.Recently, in order to use the buried bit line BBL as a metal film in a semiconductor device having a vertical channel, a one side contact process connected to one side of an active region has been proposed.
도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 반도체장치의 단일측벽 콘택 형성 방법을 도시한 도면이다.1A to 1D illustrate a method of forming a single sidewall contact of a semiconductor device according to the prior art.
도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체기판(11) 상에 패드막(12)을 형성한 후, 패드막(12) 상에 하드마스크막(13)을 형성한다. 라인-스페이스 형태(Line-Space type)로 패터닝된 감광막패턴(미도시)을 이용하여 하드마스크막(13)과 패드막(12)을 식각한다. 감광막스트립 공정을 통해 감광막패턴을 제거한다.As shown in FIG. 1A, after the
이어서, 하드마스크막(13)을 식각장벽으로 하여 반도체기판(11)을 일정 깊이 식각하여 트렌치(16)를 형성한다. 트렌치(16)에 의해 서로 분리되는 복수의 활성영역(101)이 형성된다.Next, the
이어서, 측벽산화(Wall oxidation) 공정을 통해 활성영역(101) 및 반도체기판(11A)의 표면 상에 측벽산화막(Wall oxide, 17)을 형성한다. Subsequently, a
이어서, 측벽산화막(17)이 형성된 구조의 전면에 라이너질화막(Liner nitride, 18)을 증착한다. Subsequently, a
이어서, 라이너질화막(18) 상에 활성영역(101) 사이의 트렌치(16)를 갭필하 도록 희생막(19)을 형성한다. Subsequently, a
이어서, 하드마스크막(13)의 표면이 드러날때까지 희생막(19)을 CMP(Chmiecal Mechanical Polishing) 방법으로 평탄화한 후에 추가로 에치백을 진행하여 일정 높이를 리세스시킨다. Subsequently, the
도 1b에 도시된 바와 같이, 하드마스크막(13)의 돌출부를 덮도록 전면에 식각장벽막(Etch barrier, 20)을 형성한다. As shown in FIG. 1B, an
도 1c에 도시된 바와 같이, 일정 각도로 틸트를 주어 보론(Boron) 등의 도펀트(Dopnat)를 이온주입(Tilt ion implantation process, 21)한다. 이에 따라 식각장벽막(20) 중에서 일부에 도펀트가 주입된다. As shown in FIG. 1C, a dopant such as Boron or the like is implanted at a predetermined angle to implant a dopant such as Boron. Accordingly, a dopant is injected into a portion of the
따라서, 식각장벽막의 일부(20A)는 도핑되지만 나머지(20B)는 언도우프드로 잔류한다. 식각장벽막의 도핑되는 부분이 경화된다. 이하, 도핑된 부분을 경화 식각장벽막(20A)이라 하고, 도핑되지 않은 부분은 미경화 식각장벽막(20B)이라 한다.Thus,
도 1d에 도시된 바와 같이, 습식식각을 통해 미경화 식각장벽막(20B)을 제거한다.As shown in FIG. 1D, the uncured
이에 따라, 경화 식각장벽막(20A)이 잔류하며, 경화 식각장벽막(20A)은 하드마스크막(13)의 왼쪽 측벽과 상부면을 덮으면서, 희생막(19)의 일부 표면을 덮는 형태이다.Accordingly, the cured
이어서, 잔류하는 경화 식각장벽막(20A)을 배리어로 활성영역(101)의 일측 측벽에 인접하는 희생막(19)을 에치백을 통해 일정 깊이 부분 식각(Partial etch)한다. 이때, 희생막(19A)의 식각깊이는 단일측벽콘택이 형성될 위치까지 조절한다.Subsequently, the
위와 같이 희생막을 식각하면 이웃하는 활성영역(101)의 일측 측벽만을 개방시키는 측벽트렌치(21)을 제공하는 희생막(19A)이 잔류한다. When the sacrificial layer is etched as described above, the sacrificial layer 19A that provides the
그러나, 틸트 이온주입에 의한 경화 식각장벽막의 형성 방법은 몇가지 문제가 있다.However, there are some problems in the method of forming the hardened etching barrier film by tilt ion implantation.
첫째, 도핑의 균일도, 식각장벽막의 두께 균일도에 따라 경화되는 정도가 달라지고 결국 식각장벽막의 오픈비율(Open Ratio)이 달라지게 되어 희생막의 부분식각을 위한 에치백을 진행할 때 오픈비율에 따라 측벽트렌치(21)의 깊이가 달라지게 된다.First, the degree of hardening depends on the uniformity of doping and the thickness uniformity of the etch barrier, and the open ratio of the etch barrier is changed. The depth of 21 will be different.
틸트이온주입의 경우 균일한 막을 형성하기 위해 전체 웨이퍼에 균일하게 도핑을 해야한다는 어려움과 식각장벽막의 두께와 형태를 균일하게 컨트롤해야한다는 어려움이 있다.In the case of tilt ion implantation, there is a difficulty in uniformly doping the entire wafer in order to form a uniform film and a difficulty in controlling the thickness and shape of the etch barrier film uniformly.
둘째, 도핑된 식각장벽막의 제거가 어렵고 보론과 같은 불순물이 소자 특성에 어떤 영향을 미칠지 예측할 수 없다.Second, it is difficult to remove the doped etch barrier and it is impossible to predict how impurities such as boron will affect the device characteristics.
보론과 같은 물질은 원자량이 매우 작은 물질로 일정 에너지를 가해주면 원자 격자사이로 확산하하기 쉽다.Materials such as boron are very small in atomic weight and can easily diffuse into the atomic lattice when a certain energy is applied.
이러한 문제로 인해 틸트이온주입을 사용하지 않고도 단일측벽콘택(One Side Contact)을 형성하는 방법이 필요하다.Due to this problem, there is a need for a method of forming one side contact without using tilt ion implantation.
본 발명은 상기한 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 단일측벽콘택을 위한 측벽트렌치를 원하는 위치 및 균일한 깊이로 형성할 수 있는 반도체장치의 단일측벽콘택 형성 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems in the prior art, and provides a method for forming a single sidewall contact of a semiconductor device capable of forming a sidewall trench for a single sidewall contact at a desired position and uniform depth.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체장치 제조 방법은 트렌치에 의해 분리되는 복수의 활성영역을 형성하는 단계; 상기 활성영역의 상부에 돌출부를 형성하도록 상기 트렌치 내부에 리세스된 희생막을 형성하는 단계; 상기 돌출부의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 감광막패턴을 이용하여 상기 스페이서 중 일측 측벽의 스페이서를 제거하는 단계; 잔류하는 상기 스페이서를 배리어로 상기 희생막을 식각하여 상기 활성영역의 일측 측벽을 노출시키는 단계; 및 상기 활성영역의 일측 측벽에 연결되는 측벽콘택을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A semiconductor device manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a plurality of active regions separated by a trench; Forming a sacrificial layer recessed in the trench to form a protrusion on the active region; Forming spacers on both side walls of the protrusion; Removing spacers on one sidewall of the spacers using a photoresist pattern; Etching the sacrificial layer with the remaining spacer as a barrier to expose one sidewall of the active region; And forming a sidewall contact connected to one sidewall of the active region.
상술한 본 발명은 단일측벽콘택 형성을 위한 희생막 식각시 스페이서를 배리어로 사용하므로써 웨이퍼 전체에서 식각 깊이를 균일하게 할 수 있고, 결국 균일한 특성의 반도체장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by using a spacer as a barrier when forming a sacrificial layer for forming a single sidewall contact, the etching depth can be made uniform throughout the wafer, and thus, a semiconductor device having a uniform characteristic can be obtained.
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 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. do.
도 2a 내지 도 2r은 본 발명의 실시예에 따른 반도체장치의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다.2A to 2R are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체기판(31) 상에 패드막(32)을 형성한다. 여기서, 패드막은 산화막을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2A, a
패드막(32) 상에 하드마스크막을 형성한다. 여기서, 하드마스크막은 산화막과 질화막을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 예를 들어, 하드마스크질화막(HM Nitride, 33)과 하드마스크산화막(HM Oxide, 34)의 순서로 적층될 수 있다. 또한, 하드마스크산화막(34) 상에 하드마스크실리콘산화질화막(HM SiON)과 하드마스크카본막(HM Carbon)이 더 적층될 수도 있다.A hard mask film is formed on the
하드마스크산화막(34) 상에 제1감광막패턴(35)을 형성한다. 제1감광막패턴(35)은 라인-스페이스 형태(Line-Space type)로 패터닝되어 있고, BBL 마스크(Buried BitLine Mask)라고도 일컫는다. The first
제1감광막패턴(35)을 식각장벽으로 하여 다층의 하드마스크막을 식각한 후, 패드막(32)을 식각한다. 여기서, 하드마스크막 식각시 제1감광막패턴(35)의 형태가 전사되므로, 라인-스페이스 형태로 패터닝된다.After etching the multi-layered hard mask film using the first
도 2b에 도시된 바와 같이, 감광막스트립 공정을 통해 제1감광막패턴(35)을 제거한다.As shown in FIG. 2B, the first
이어서, 다층의 하드마스크막을 식각장벽으로 하여 트렌치 식각(Trench etch)을 진행한다. 즉, 하드마스크산화막(34)을 식각장벽으로 반도체기판(31)을 일정 깊이 식각하여 트렌치(36)를 형성한다. 트렌치(36)에 의해 서로 분리되는 복수의 활성영역(201)이 형성된다.Next, trench etching is performed using the multilayer hard mask layer as an etch barrier. That is, the
이와 같은 트렌치 식각 공정을 'BBL(Buried BitLine) 트렌치 식각'이라고 약칭한다. BBL 트렌치 식각 후에 잔류하는 하드마스크막은 하드마스크질화막(33)과 하드마스크산화막(34)을 포함한다.This trench etching process is abbreviated as 'BBL (Buried BitLine) trench etching'. The hard mask layer remaining after the BBL trench etching includes a hard
활성영역(201)또한 제1감광막패턴의 형태가 전사된 하드마스크산화막(34)에 의해 형성되므로 라인-스페이스 형태로 패터닝된다. 이에 따라, 활성영역(201)은 라인 형태이며, 이웃하는 활성영역들은 라인형태의 트렌치(36)에 의해 분리된다.The
BBL 트렌치 식각은 비등방성식각(Anisotropic)을 이용한다. 반도체기판(31)이 실리콘기판인 경우, 비등방성식각은 Cl2, CCl2 등의 클로린계 가스와 HBr 등의 브로마이드계 가스 및 산소(O2) 가스를 혼합하여 진행한다.BBL trench etching uses anisotropic etching. In the case where the
상술한 BBL 트렌치 식각 공정에 의해 트렌치(36)에 의해 서로 분리되며 제1방향으로 연장되는 복수의 활성영역(201)이 반도체기판(31A) 상에 구축된다. By the above-described BBL trench etching process, a plurality of
도 2c에 도시된 바와 같이, 측벽산화(Wall oxidation) 공정을 통해 활성영역(201) 및 반도체기판(31A)의 표면 상에 측벽산화막(Wall oxide, 37)을 형성한다. 측벽산화막(37)을 형성하기 위한 측벽산화 공정은 O2 또는 O2/H2 분위기에서 700∼ 900℃의 온도하에서 진행한다. 한편, 측벽산화공정에 의해 측벽산화막(37)을 형성하는 방법 외에 라이너산화막(Liner oxide)을 전면에 증착하여 활성영역(201)의 측벽을 보호할 수도 있다.As shown in FIG. 2C, a
이어서, 측벽산화막(37)이 형성된 구조의 전면에 제1라이너질화막(Liner nitride, 38)을 증착한다. 제1라이너질화막(38)은 DCS(Dichlorosilane)와 NH3의 분위기에서 600∼800℃의 온도와 0.1∼6Torr의 압력하에서 형성할 수 있다.Subsequently, a first
이어서, 제1라이너질화막(38) 상에 활성영역(201) 사이의 트렌치(36)를 갭필하도록 제1희생막(39)을 형성한다. 여기서, 제1희생막(39)은 후속 공정이 진행된 후에 제거되는 물질로서, 예를 들어, 폴리실리콘막(Polysilicon)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 언도우프드(Undoped) 폴리실리콘막을 포함할 수 있다.Subsequently, a first
도 2d에 도시된 바와 같이, 하드마스크질화막(33)의 표면이 드러날때까지 제1희생막을 CMP(Chmiecal Mechanical Polishing) 방법으로 평탄화한 후에 추가로 에치백을 진행하여 일정 높이를 리세스시킨다. 이때, 리세스되어 잔류하는 제1희생막(39A)의 높이는 패드막(32)과 활성영역(201)의 접촉면보다 더 높을 수도 있다. 제1희생막(39A)의 리세스량은 100∼300Å의 범위가 될 수 있다. 제1희생막(39A)의 에치백공정은 Cl2, CCl2 등의 클로린계 가스와 HBr 등의 브로마이드계 가스 및 산소(O2) 가스를 혼합하여 진행한다.As shown in FIG. 2D, the first sacrificial film is planarized by CMP (Chmiecal Mechanical Polishing) method until the surface of the hard
위와 같이, 에치백까지 진행하여 제1희생막(39A)을 형성하면, 돌출부의 형태로 하드마스크질화막(33)이 돌출(Protrude)된다. 하드마스크산화막(34)은 CMP 공정 시에 제거되고, 하드마스크산화막의 상부면 및 측벽의 제1라이너질화막도 연마된다. 이에 따라, 잔류하는 제1라이너질화막(38A)은 하드마스크질화막(33)의 측벽을 덮는 높이를 갖는다.As described above, when the first
도 2e에 도시된 바와 같이, 하드마스크질화막(33)의 돌출부를 덮도록 전면에 식각정지막(Etch stop layer, 40)을 형성한다. 여기서, 식각정지막(40)은 질화막을 포함할 수 있다. 식각정지막(40)은 후속의 스페이서식각 공정시 제1희생막의 어택을 방지하는 역할을 한다.As shown in FIG. 2E, an
이어서, 식각정지막(40) 상에 스페이서막(41)을 형성한다. 여기서, 스페이서막(41)은 산화막을 포함할 수 있고, 50∼300Å 두께로 형성한다. 스페이서막(41)의 두께는 후속 포토공정의 오버레이 마진을 고려하여 조절한다.Subsequently, a
도 2f에 도시된 바와 같이, 스페이서식각, 즉 에치백을 실시하여 스페이서(41A, 41B)를 형성한다. 스페이서(41A, 41B)는 하드마스크질화막(33)의 돌출부의 양쪽 측벽을 덮는 형태가 된다. 설명의 편의상 돌출부의 왼쪽 측벽을 덮는 제1스페이서(41A)와 오른쪽 측벽을 덮는 제2스페이서(41B)로 구분하기로 한다.As shown in Fig. 2F, spacer etching, that is, etch back, is performed to form the
도 2g에 도시된 바와 같이, 제2감광막패턴(42)을 형성한다. 제2감광막패턴(42)을 형성하기 전에 포토공정을 용이하게 진행하기 위하여 반사방지막을 미리 형성할 수도 있다.As shown in FIG. 2G, a second
제2감광막패턴(42)은 어느 한쪽의 스페이서를 덮는 형태가 된다. 예를 들어, 제1스페이서(41A)는 덮고 제2스페이서(41B)를 노출시키는 형태가 된다.The
도 2h에 도시된 바와 같이, 제2감광막패턴(42)을 배리어로 하여 노출되어 있 는 제2스페이서를 제거한다. 제2스페이서를 제거할 때 식각정지막(40)이 제1희생막(39A)의 어택을 방지한다. 제2스페이서를 제거하는 공정은 식각정지막(40)과 선택비를 갖는 가스를 이용하여 진행한다. 예를 들어, 식각정지막(40)이 질화막이고, 제2스페이서가 산화막인 경우, 플로린(Fluorine) 계열의 가스, 헬륨(He) 가스, 산소(O2) 가스 및 아르곤(Ar) 가스의 혼합가스를 이용한다. 플로린계열 가스는 CHF3와 같은 CxHyFz 가스, C4F8와 같은 CxFy 가스를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2H, the exposed second spacer is removed using the
도 2i에 도시된 바와 같이, 감광막스트립공정과 세정공정을 순차적으로 실시하여 제2감광막패턴(42)을 제거한다. 반사방지막이 형성된 경우 스트립공정시에 제2감광막패턴과 함께 반사방지막이 제거된다.As shown in FIG. 2I, the photosensitive film strip process and the cleaning process are sequentially performed to remove the second
이에 따라, 하드마스크질화막(33)의 돌출부의 일측 측벽에만 제1스페이서(41A)가 잔류하는 구조가 된다. 제1스페이서(41A)와 하드마스크질화막(33) 사이에는 식각정지막(40)이 잔류하고 있다.As a result, the
도 2j에 도시된 바와 같이, 제1스페이서(41A)를 배리어로 하여 제1희생막(39A)을 에치백을 통해 일정 깊이 부분식각(partial etch)한다. 이때, 제1희생막(39A)의 식각깊이는 후속의 측벽콘택이 형성될 위치까지 조절하며, 제1희생막(39A)의 식각은 제1스페이서(41A)에 자기정렬되어 식각된다. 제1희생막(39A)의 부분식각 공정은 Cl2, CCl2 등의 클로린계 가스와 HBr 등의 브로마이드계 가스 및 산소(O2) 가스를 혼합하여 진행한다.As shown in FIG. 2J, the first
위와 같이 제1희생막을 식각하면 각각의 활성영역(201)의 일측 측벽을 노출 시키는 측벽트렌치(39C)를 제공하는 제1희생막(39B)만 잔류한다.As described above, when the first sacrificial layer is etched, only the first
그리고, 제1스페이서(41A)를 이용하여 활성영역(201)의 일측 측벽을 노출되도록 자기정렬 식각(Self aligned etch)하므로써 식각 깊이의 균일도가 우수하다. 이에 따라, 후속 단일측벽콘택의 형성 위치가 균일하다.In addition, the uniformity of the etching depth is excellent by self-aligned etching to expose one sidewall of the
상술한 실시예에서는 제1희생막을 식각하기 위한 식각장벽막을 틸트 이온주입에 의한 경화 공정을 통해 형성하는 것이 아니라, 스페이서막 증착 및 스페이서식각을 통해 제1스페이서(41A)를 형성하고 있다. 이처럼, 제1스페이서(41A)를 위한 스페이서막을 증착에 의해 형성하므로 두께 균일도가 높고, 이에 따라 제1스페이서(41A)를 이용하여 제1희생막(39A)을 식각하면 웨이퍼 전체에서 식각깊이를 균일하게 할 수 있고, 결국 균일한 특성의 반도체장치를 얻을 수 있다.In the above-described embodiment, the etch barrier film for etching the first sacrificial film is not formed through the curing process by tilt ion implantation, but the
도 2k에 도시된 바와 같이, 제1스페이서(41A)을 제거한 후 제1라이너질화막을 세정공정을 통해 제거한다. 이에 따라, 제1희생막(39B)에 의해 노출되어 있던 제1라이너질화막이 제거된다. 이에 따라, 잔류하는 제1라이너질화막(38B)은 제1희생막(39B)과 접촉하는 형태로만 잔류한다. 활성영역(201)의 측벽에 측벽산화막(37)을 잔류시키기 위해 제1라이너질화막을 제거할 때 습식세정을 적용하거나 산화막에 대해 선택비를 갖는 건식세정을 적용할 수 있다.As shown in FIG. 2K, after removing the
도 2l에 도시된 바와 같이, 제1희생막을 제거한 이후에, 전면에 제2희생막(43)을 갭필한다. 여기서, 제2희생막(43)은 언도우프드 폴리실리콘막을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2L, after the first sacrificial film is removed, the second sacrificial film 43 is gap-filled on the entire surface. Here, the second sacrificial layer 43 may include an undoped polysilicon layer.
도 2m에 도시된 바와 같이, CMP 등의 방법을 이용하여 하드마스크질화막(33) 의 표면이 노출될때까지 제2희생막(43)을 평탄화하고, 연속해서 일정 높이가 잔류하도록 에치백한다. 그 결과, 제2희생막(43A)이 일정 높이를 갖고 잔류하며, 특히 제2희생막(43A)의 잔류 높이는 후속의 측벽콘택이 형성될 공간을 한정하는 높이가 된다. 즉, 제2희생막을 에치백하면, 하드마스크질화막(33)과 활성영역(201)의 양쪽 측벽 부분이 노출된다. 물론, 활성영역(201)의 측벽에는 여전히 측벽산화막(37)이 잔류한다.As shown in FIG. 2M, the second sacrificial film 43 is planarized until the surface of the hard
도 2n에 도시된 바와 같이, 전면에 제2라이너질화막(44)을 형성한 후, 제2희생막(43A)의 표면이 노출되도록 선택적으로 식각한다. 이에 따라, 활성영역(201)의 측벽에는 측벽산화막(37)과 제2라이너질화막(44)의 이중 절연막 구조가 형성된다. 제2희생막(43A)이 위치하는 측벽콘택 예정지역에서는 활성영역(201)과 제2희생막(43A) 사이에 측벽산화막(37)만 존재한다. 하드마스크질화막(33)의 측벽에서는 제2라이너질화막(44)의 단일 절연막 구조가 형성된다. 제2라이너질화막(44)은 DCS(Dichlorosilane)와 NH3의 분위기에서 600∼800℃의 온도와 0.1∼6Torr의 압력하에서 형성한다.As shown in FIG. 2N, the second
도 2o에 도시된 바와 같이, 제2희생막을 제거한다. 이에 따라, 활성영역(201)의 일측 측벽(One side)의 일부에 라인형태의 오프닝(Line type opening, 45)이 개방된다.As shown in FIG. 2O, the second sacrificial film is removed. Accordingly, a line type opening 45 is opened to a part of one side of the
여기서, 오프닝(45)은 제1라이너질화막(38B)과 제2라이너질화막(44) 사이의 제2희생막이 제거된 공간이다.Here, the
도 2p에 도시된 바와 같이, 오프닝에 의해 노출되어 있는 측벽산화막(37)을 선택적으로 제거한다. 이에 따라, 활성영역(201)의 일측 측벽 일부를 라인형태로 노출시키는 콘택영역(45A)이 형성된다. 콘택영역(45A)을 형성하기 위해 측벽산화막은 세정을 통해 제거될 수 있다. 예를 들어, HF, BOE 등을 이용하여 습식세정하면 주변의 라이너질화막들을 손상시키지 않고 측벽산화막을 선택적으로 제거할 수 있다. 콘택영역(45A) 형성후에 측벽산화막(37A)은 활성영역(201)의 일측측벽을 노출시키는 형태가 된다. As shown in Fig. 2P, the
도 2q에 도시된 바와 같이, 콘택영역(45A)에 측벽콘택(202)을 매립한다. 여기서, 단일측벽콘택(202)은 금속실리사이드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속실리사이드는 티타늄실리사이드(TiSi2), 코발트실리사이드(CoSi2), 니켈실리사이드(NiSi) 등이 있다. 고온의 후속 열공정에 의한 열화를 방지하기 위해서는 열적 안정성이 더 강한 코발트실리사이드(CoSi2)를 선택하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2Q, the
상술한 바에 따르면, 측벽콘택(202)은 활성영역(201)의 일측 측벽에서만 형성되는 단일 측벽콘택(One side contact) 구조이다. 측벽콘택(202)은 금속실리사이드를 포함하므로써 오믹성콘택을 형성할 수 있다.As described above, the
도 2r에 도시된 바와 같이, 측벽콘택(202)이 형성된 구조의 전면에 비트라인도전막을 증착한다. 이때, 비트라인도전막은 활성영역(201) 사이의 트렌치를 갭필하도록 전면에 증착한다. 비트라인도전막은 티타늄질화막(TiN), 텅스텐막(W) 등의 금속막을 포함한다. 예를 들어, 비트라인도전막은 티타늄질화막과 텅스텐막을 적 층(TiN/W)하여 형성할 수 있다.As shown in FIG. 2R, a bit line conductive film is deposited on the entire surface of the structure in which the
이어서, 측벽콘택(202)에 접하는 높이까지 비트라인도전막을 제거한다. 이에 따라, 측벽콘택(202)에 접촉하는 금속비트라인(203)이 형성된다. 여기서, 금속비트라인(203)은 활성영역(201)과 나란히 배열되며, 활성영역(201)과 금속비트라인(203)은 측벽콘택(202)을 통해 전기적으로 연결된다. 활성영역(201)과 금속비트라인(203)은 제1방향(first direction)으로 연장(extend)된다고 가정한다.Next, the bit line conductive film is removed to a height in contact with the
위와 같이, 금속비트라인(203)이 금속막으로 형성되므로 저항이 낮고, 또한 활성영역(201) 사이의 트렌치(36) 내부를 일부 매립하는 형태가 되므로 매립비트라인이 된다. 그리고, 본 발명은 금속비트라인(103)을 분리시키기 위한 트렌치 공정이 필요없다.As described above, since the
상술한 실시예는 제1스페이서(41A)를 이용하여 활성영역(201)의 일측 측벽을 노출되도록 자기정렬 식각(Self aligned etch)하므로써 식각 깊이의 균일도가 우수하다. 이에 따라, 제1실시예보다 후속 콘택영역의 형성 위치가 균일하다.In the above-described embodiment, the uniformity of the etching depth is excellent by self-aligned etching so as to expose one sidewall of the
매립비트라인을 금속막으로 형성하므로써 저항을 낮추어 반도체장치가 소형화되더라도 동작특성 저하 없는 장치를 구현할 수 있다.Since the buried bit line is formed of a metal film, it is possible to realize a device without deteriorating operation characteristics even if the semiconductor device is miniaturized by lowering the resistance.
또한, 본 발명은 금속막으로 형성된 매립비트라인과 활성영역이 접촉하는 콘택영역에서 단일측벽콘택(One side contact)을 적용하므로써 오믹성콘택(ohmic-like contact)을 형성할 수 있다.In addition, the present invention may form an ohmic-like contact by applying one side contact in the contact region where the buried bit line formed of the metal film and the active region contact each other.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었 으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been specifically recorded in accordance with the above-described preferred embodiments, 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 내지 도 1d는 종래기술에 따른 반도체장치의 단일측벽 콘택 형성 방법을 도시한 도면.1A to 1D illustrate a method of forming a single sidewall contact of a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2r은 본 발명의 실시예에 따른 반도체장치의 제조 방법을 도시한 공정 단면도.2A to 2R are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
31A : 반도체기판 32 : 패드막31A: semiconductor substrate 32: pad film
33 : 하드마스크질화막 36 : 트렌치33: hard mask nitride film 36: trench
37 : 측벽산화막 38, 38A, 38B : 제1라이너질화막37:
39, 39A, 39B : 제1희생막 40 : 식각장벽막39, 39A, 39B: first sacrificial membrane 40: etching barrier
41A, 41B : 스페이서 42 : 제2감광막패턴41A, 41B: spacer 42: second photosensitive film pattern
44 : 제2라이너질화막 45A : 콘택영역44: second
101 : 활성영역 102 : 측벽콘택101: active area 102: sidewall contact
103 : 금속비트라인103: metal bit line
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