KR100613387B1 - Contact Forming Method in Low Power Semiconductor Devices - Google Patents
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Abstract
저전력 반도체 소자에서의 콘택(contact) 형성 방법을 제시한다. 본 발명에 따르면, 반도체 기판 상에 게이트 전극 및 소스/드레인의 액티브 영역을 포함하는 트랜지스터 소자를 형성하고, 게이트 전극 및 액티브 영역을 덮는 식각정지막을 형성하되, 게이트 전극 상의 식각정지막 제1 부분의 두께가 액티브 영역 상의 식각정지막 제2 부분의 두께보다 두꺼운 식각정지막을 형성한다. 식각정지막을 덮는 층간절연막을 형성하고 이 막을 선택적으로 식각하되 식각정지막을 이용하여 식각 정지하여 게이트 전극을 노출하는 제1 콘택홀 및 액티브 영역을 노출하는 제2 콘택홀을 형성한 후, 제1 및 제2 콘택홀을 채워 게이트 전극 및 액티브 영역에 각각 연결되는 제1 및 제2 콘택을 형성한다. A method of forming a contact in a low power semiconductor device is provided. According to the present invention, a transistor device including a gate electrode and an active region of a source / drain is formed on a semiconductor substrate, and an etch stop layer covering the gate electrode and the active region is formed, wherein the etch stop layer on the gate electrode is formed. An etch stop layer is formed that is thicker than the thickness of the second portion of the etch stop layer on the active region. Forming an interlayer insulating film covering the etch stop film and selectively etching the film, using the etch stop film to etch stop to form a first contact hole exposing the gate electrode and a second contact hole exposing the active region; The second contact hole is filled to form first and second contacts respectively connected to the gate electrode and the active region.
저전력 소자, 실리사이드, 식각정지, 콘택, 액티브 정션 Low Power Devices, Silicides, Etch Stops, Contacts, Active Junctions
Description
도 1 및 도 2는 종래의 반도체 소자에서의 콘택 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다. 1 and 2 are cross-sectional views schematically illustrating a method for forming a contact in a conventional semiconductor device.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자에서의 콘택 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다. 3 to 5 are cross-sectional views schematically illustrating a method for forming a contact in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샐리사이드 공정을 적용하지 않은 완전 비-샐리사이드 공정(fully non-salicided process)을 이용한 저전력(low power) 반도체 소자에서의 콘택(contact)을 형성하는 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to forming a contact in a low power semiconductor device using a fully non-salicided process without applying the salicide process. It is about how to.
반도체 소자를 제조하는 과정 중에 연결 배선을 위한 콘택 형성 과정은 매우 중요하게 인식되고 있는 공정이다. 예컨대, 반도체 기판 상에 트랜지스터 소자를 능동 소자로 형성한 후, 트랜지스터의 게이트(gate of transistor)에 접촉하는 제1 콘택 및 트랜지스터의 드레인 영역(drain region)에 전기적 연결을 위해 액티브 영 역(active region)에 접촉하는 제2 콘택은 하나의 콘택 형성 과정으로 형성되고 있다. 그런데, 게이트와 액티브 영역 사이에는 단차가 존재하므로, 이러한 콘택 형성 과정에서는 이러한 단차를 극복하여 하나의 공정으로 서로 다른 깊이의 두 콘택홀을 동시에 형성하기 위해서 식각정지막(etch stop layer)이 도입되고 있다.The process of forming a contact for connection wiring in the process of manufacturing a semiconductor device is a very important process. For example, after forming a transistor element as an active element on a semiconductor substrate, an active region for electrical connection to the drain region of the transistor and the first contact in contact with the gate of the transistor. The second contact in contact with) is formed by one contact forming process. However, since there is a step between the gate and the active region, an etch stop layer is introduced in the process of forming the contact to overcome the step and simultaneously form two contact holes having different depths in one process. have.
특히, 저전력 반도체 소자에서는 소자의 동작 스피드(speed) 보다는 저전력 동작과 낮은 누설전류(Low Leakage Current)가 주요 관건이기에, 샐리사이드 공정이 적용되지 않고, 완전 비-샐리사이드 공정을 많이 적용하고 있다. 이러한 소자에서 콘택 형성은 게이트의 폴리실리콘이나 기판의 액티브 영역 상에 실리사이드(silicide)층이 형성되고 있지 않으므로, 콘택홀이 직접적으로 액티브 영역이나 게이트 전극층 안에 형성된다. 이에 따라 상대적으로 콘택홀 식각 깊이 및 게이트 전극, 액티브 영역의 도핑(doping) 조건에 따라서 콘택 형성 결과가 민감하게 변화하게 된다. 따라서 실리사이드층이 도입된 상태에서 콘택홀을 형성하는 경우에 비해 콘택홀 형성시 식각 제어가 매우 어렵게 된다. In particular, low power semiconductor devices and low leakage current (Low Leakage Current) rather than the operating speed (speed) of the device is a key issue, the salicide process is not applied, and a completely non-salicide process is applied a lot. In such a device, since a silicide layer is not formed on the polysilicon of the gate or the active region of the substrate, the contact hole is directly formed in the active region or the gate electrode layer. Accordingly, the contact formation result is sensitively changed according to the contact hole etching depth, the doping conditions of the gate electrode and the active region. Therefore, compared to the case where the contact hole is formed in the silicide layer is introduced, the etching control is very difficult when forming the contact hole.
이렇게 완전 비-샐리사이드 공정을 적용할 경우 면저항(Rs)이나 콘택 저항(Rc)은 샐리사이드 공정에 비해 수십 배 증가하지만, 소자의 누설전류가 급격히 감소하는 효과가 있다. 이러한 완전 비-샐리사이드 공정에서의 콘택 형성시, 액티브 영역에서의 콘택이 식각정지막까지 저스트 식각(just etch) 또는 언더 식각(under etch)된 상태에서 식각 정지(etch stop)되면서 수율 및 품질 저하를 자주 발생시키고 있다. In the case of applying the completely non-salicide process, the sheet resistance (Rs) or the contact resistance (Rc) is increased by several orders of magnitude compared with the salicide process, but the leakage current of the device is rapidly reduced. In the formation of a contact in such a completely non-salicide process, yield and quality deterioration while the contact in the active region is etched stop in the just etch or under etch to the etch stop layer. Frequently occurs.
콘택홀이 실리사이드층 없이 바로 액티브 영역 또는 게이트 폴리 상에 형성 되면서, 식각 깊이 및 접촉되는 면의 도핑 조건에 따라 그 저항이 민감하게 변하게 되는데, 게이트 폴리실리콘 상의 콘택홀에 비해 액티브 영역 상의 콘택홀을 열기 위해서는 그 단차 차이에 의한 층간절연막 두께 차이로 인해, 상대적으로 긴 식각 시간이 요구된다. 이때 게이트 폴리 및 액티브 콘택홀 모두 약간의 과도식각(over etch)을 통해 콘택홀이 각각 표면에서 약간씩 들어가도록 형성해야 하고, 이미 설명한대로 이 깊이의 정도가 비-샐리사이드 콘택에서는 대단히 중요하다. 즉, 콘택홀 깊이에 따라 최적의 저항 조건이 찾아지게 되고, 실리사이드층 상에 형성되는 콘택 공정에 비해서 당연히 공정 마진(process margin)이 협소해지게 된다. As the contact hole is formed directly on the active region or the gate poly without the silicide layer, the resistance is sensitively changed according to the etching depth and the doping conditions of the contacted surface. The contact hole on the active region is compared with the contact hole on the gate polysilicon. To open, a relatively long etching time is required due to the difference in interlayer insulating film thickness due to the step difference. Both the gate poly and active contact holes must be formed so that the contact holes enter the surface a little each over a slight overetch, and as described above, this depth is very important for non-salicide contacts. That is, the optimum resistance condition is found according to the contact hole depth, and the process margin is naturally narrowed compared to the contact process formed on the silicide layer.
완전 비-샐리사이드 공정의 콘택홀 형성시 액티브에 대한 콘택 식각을 충분히 하기 위하여, 식각을 크게 과도하게 할 경우 게이트 폴리실리콘층의 식각량(etch amount)이 커지면서 표면층이 실리콘 불화물(SiFx)로 오염되면서 게이트 폴리 실리콘 상의 콘택 저항이 증가하게 되는 문제가 발생된다. 이에 따라 완전 비-샐리사이드 공정에서의 콘택홀 형성시에는 콘택 식각 조건을 적당히 조절하여, 게이트 폴리실리콘과 액티브 영역에 대한 콘택홀 형성이 모두 만족할 수 있는 조건을 찾고자 하고 있다. 그런데, 이 공정 자체가 게이트 폴리실리콘과 메탈-1(metal-1) 사이의 층간절연막에 대한 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 두께나 식각 챔버(etch chamber) 조건이나 후속 세정 공정에 따라 워낙 공정 마진이 없다 보니, 액티브 상의 콘택홀이 식각정지막까지만 식각된 후 원하지 않게 식각 정지되는 경우가 자주 발생하여 저 수율 및 품질저하로 인한 웨이퍼 로스(wafer loss)가 자주 발생하게 된다. In order to fully etch the active contact during the formation of a contact hole in a fully non-salicide process, when the etching is excessively large, the etch amount of the gate polysilicon layer becomes large, and the surface layer becomes silicon fluoride (SiF x ). The contamination causes a problem of increasing the contact resistance on the gate polysilicon. Accordingly, when forming contact holes in a completely non-salicide process, the contact etching conditions are appropriately adjusted to find a condition in which both the gate polysilicon and the contact hole formation for the active region are satisfied. However, this process itself has no process margin depending on the thickness of the CMP (Chemical Mechanical Polishing) for the interlayer insulating film between the gate polysilicon and the metal-1 and the etching chamber conditions or the subsequent cleaning process. As a result, the contact hole of the active phase is etched only up to the etch stop layer, and then the etching stops undesirably, resulting in wafer loss due to low yield and quality deterioration.
식각정지막으로 사용되는 실리콘 질화물(Si3N4)의 경우 콘택홀 식각시 플라즈마(plasma)에 의해 상승하는 웨이퍼 온도에 의해 식각 속도가 떨어져 언더 식각(under etch)이 발생할 수 있고, 이 현상은 특히 웨이퍼 가장자리 영역(wafer edge region)에서 더 심하게 나타나게 되며, 또한, 콘택홀의 집적도가 높은 제품일수록 식각 정지 현상은 급격히 증가하게 된다. 더군다나, 완전 비-샐리사이드 공정에서는 식각정지막(또는 장벽막(barrier layer)으로 이해될 수도 있다)과 액티브 사이에 대략 150Å 정도의 얇은 산화막이 존재하게 되므로, 식각정지막이 언더 식각된 상태에서는 물론이고, 모두 식각된 후 멈추는 저스트 식각된 상태에서도 콘택 저항 불량은 여전히 발생하게 된다. In the case of silicon nitride (Si 3 N 4 ) used as an etch stop layer, under etching may occur due to a drop in etching speed due to a rise in wafer temperature caused by plasma during contact hole etching. In particular, the wafer edge region (wafer edge region) is more severe, and the higher the degree of integration of the contact hole, the more etch stop phenomenon is rapidly increased. Furthermore, in a completely non-saliside process, there is a thin oxide layer of about 150 Å between the etch stop film (or barrier layer) and active, so that the etch stop film is of course underetched. The contact resistance defects still occur even in the just etched state where all of them are etched and stopped.
도 1 및 도 2는 종래의 반도체 소자에서의 콘택 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다. 1 and 2 are cross-sectional views schematically illustrating a method for forming a contact in a conventional semiconductor device.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(10)위에 소자간 소자분리(isolation)를 위한 소자분리막(12)을 얕은 트렌치 소자 분리(STI: Shallow Trench Isolation) 과정으로 형성한다. 이후에, 게이트 전극(14), 측벽 스페이서(sidewall spacer: 16), 소스/드레인(source/drain)의 액티브 영역(18), 식각정지막(20) 및 층간절연막(22)을 순차적으로 형성시킨다. Referring to FIG. 1, an
이때, 측벽 스페이서(16)는 실리콘 질화막을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 식각정지막(20)은 실리콘 질화막(SiN)을 포함하여 형성될 수 있다. 이 식각정 지막(20)은 장벽막으로 이해될 수도 있는 데, 콘택홀 식각 시 과도식각을 막는 식각 정지의 역할을 하는 동시에 게이트 폴리실리콘과 메탈-1 사이에 도입된 층간절연막(22)에 사용되는 BPSG(Boron-Phosphorus Silicate Glass)막의 B,P 도판트(dopant)가 반도체 기판(10)으로 확산되는 것을 막는 장벽(barrier) 역할도 하게 된다. 식각정지막(20)의 두께는 측벽 스페이서(16)의 두께의 반이 채 안 되는 약 350Å 정도의 얇은 두께로 증착된다. 또한, 게이트 전극(14)은 실리사이드층 없이 바로 콘택이 형성되는 점을 고려하여 도핑된 폴리실리콘층(doped polysilicon layer)을 이용할 수 있다. In this case, the
도 2를 참조하면, 콘택홀 식각을 통해 게이트 전극 상에는 제1 콘택(24a)을 형성하고, 액티브 영역(18) 상에 제2 콘택(24b)을 형성한다. 도 2에서는 액티브 영역(18)에 형성된 콘택이 저스트 식각된 경우를 보여주고 있다. 그런데, 이와 같은 종래 기술에 의한 콘택홀 형성 시 액티브 영역(18)에 형성되는 제2 콘택(24b)의 경우, 앞에서 설명한 문제점들로 인해 공정 마진이 없어서 식각 정지막(20) 상에서 식각 정지되는 경우가 많고, 특히 콘택홀 밀도가 높은 제품의 경우 그 확률이 높아지게 된다. 식각 정지막(20)에서의 언더 식각은 물론이고, 도시된 바와 같이 식각 정지막(20)까지는 모두 식각된 후 식각이 멈추는 저스트 식각의 경우에도 콘택 저항은 앞서 설명한 하부의 산화막으로 인해 불량이 발생하게 된다.Referring to FIG. 2, the
따라서, 정상적인 경우 콘택홀은 액티브 표면에서 약간 더 깊이 들어가게 된다. 그러므로, 종래 기술에서는 공정마진 부족으로 인해 저 수율 현상과 품질 문제 및 웨이퍼 로스 등이 항시 문제점으로 인식되고 있다.Thus, in the normal case, the contact hole is slightly deeper into the active surface. Therefore, in the prior art, low yield and quality problems and wafer loss are always recognized as problems due to lack of process margins.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 액티브 영역 위의 콘택에서 빈번히 발생하는 원하지 않는 식각 정지 현상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 콘택 형성 방법을 제시하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method for forming a contact for a semiconductor device capable of preventing an unwanted etch stop phenomenon frequently occurring in a contact on an active region.
상기의 기술적 과제를 위한 본 발명의 일 실시예는, 액티브 영역 상에서의 원하지 않는 식각 정지를 방지하기 위해 식각 정지막의 액티브 상에서의 두께가 게이트 상에서의 두께보다 낮도록 유도하는 과정을 도입한다. One embodiment of the present invention for the above technical problem, introduces a process of inducing the thickness of the etch stop layer on the active phase to be lower than the thickness on the gate to prevent unwanted etching stop on the active region.
상기한 본 발명의 일 실시예는,One embodiment of the present invention described above,
반도체 기판 상에 게이트 전극 및 소스/드레인의 액티브 영역을 포함하는 트랜지스터 소자를 형성하는 단계;Forming a transistor device comprising a gate electrode and an active region of a source / drain on a semiconductor substrate;
상기 게이트 전극 및 상기 액티브 영역을 덮는 식각 정지막을 형성하되, 상기 게이트 전극 상의 식각정지막 제1 부분의 두께가 상기 액티브 영역 상의 식각정지막 제2 부분의 두께보다 두꺼운 식각정지막을 형성하는 단계;Forming an etch stop layer covering the gate electrode and the active region, wherein an etch stop layer having a thickness of a first portion of the etch stop layer on the gate electrode is thicker than a thickness of a second portion of the etch stop layer on the active region;
상기 식각정지막 상을 덮는 층간절연막을 형성하는 단계;Forming an interlayer insulating film overlying the etch stop film;
상기 층간절연막을 선택적으로 식각하되, 상기 식각정지막을 이용하여 식각 정지하여 상기 게이트 전극을 노출하는 제1 콘택홀 및 상기 액티브 영역을 노출하는 제2 콘택홀을 형성하는 단계; 및Selectively etching the interlayer insulating layer, using the etch stop layer to etch stop to form a first contact hole exposing the gate electrode and a second contact hole exposing the active region; And
상기 제1 콘택홀을 채워 상기 게이트 전극에 연결되는 제1 콘택을 형성하고, 상기 제2 콘택홀을 채워 상기 액티브 영역에 연결되는 제2 콘택을 형성하는 단계를 포함하는 저전력 반도체 소자에서의 콘택 형성 방법을 제시한다. Forming a first contact connected to the gate electrode by filling the first contact hole, and forming a second contact connected to the active region by filling the second contact hole; Give a way.
여기서, 상기 식각정지막을 형성하는 단계는,Here, the step of forming the etch stop film,
상기 게이트 전극 및 상기 액티브 영역을 덮되 상기 층간절연막과 식각선택비를 가지는 층을 형성하는 단계;Forming a layer covering the gate electrode and the active region and having an etch selectivity with the interlayer dielectric layer;
상기 층의 상기 액티브 영역을 덮는 부분을 선택적으로 노출하는 식각마스크를 형성하는 단계; 및Forming an etch mask that selectively exposes a portion of the layer covering the active region; And
상기 식각 마스크에 의해 노출된 상기 층 부분을 선택적으로 식각하여 두께를 줄이는 단계를 포함하여 수행될 수 있다. Selectively etching the portion of the layer exposed by the etching mask to reduce the thickness.
이때, 상기 식각마스크를 형성하는 단계는 상기 층간절연막과 식각선택비를 가지는 층을 덮는 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극을 위한 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다. The forming of the etch mask may include forming a photoresist layer covering the interlayer insulating layer and a layer having an etch selectivity, and exposing and developing the photoresist layer by using a mask for the gate electrode. And forming a resist pattern.
상기 두께를 줄이는 선택적 식각은 상기 노출된 층 부분의 두께의 대략 15∼25%를 식각 제거하는 단계로 수행될 수 있다. The selective etching to reduce the thickness may be performed by etching away approximately 15-25% of the thickness of the exposed layer portion.
또는, 상기 두께를 줄이는 선택적 식각은 상기 노출된 층 부분의 초기 두께가 대략 350Å일 때 60 내지 80Å 정도 식각 제거하는 단계로 수행될 수 있다. Alternatively, the selective etching to reduce the thickness may be performed by etching away from 60 to 80 kPa when the initial thickness of the exposed layer portion is about 350 kPa.
상기 식각정지막의 제2 부분은 상기 식각정지막의 제1 부분에 비해 대략 75∼85% 정도 두께로 형성될 수 있다. The second portion of the etch stop layer may be formed to be about 75 to 85% thicker than the first portion of the etch stop layer.
상기 식각정지막은 실리콘 질화물막을 포함하여 형성될 수 있다. The etch stop layer may be formed including a silicon nitride layer.
상기 식각정지막은 상기 게이트 전극 및 상기 액티브 영역에 실리사이드층 도입 없이 직접 접촉하여 형성될 수 있다. The etch stop layer may be formed by directly contacting the gate electrode and the active region without introducing a silicide layer.
상기 게이트 전극은 도전성 폴리 실리콘막을 포함하여 형성될 수 있다. The gate electrode may be formed including a conductive polysilicon layer.
상기 게이트 전극은 측벽에 측벽 스페이서를 실리콘 질화물을 포함하여 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The gate electrode may further include forming sidewall spacers including silicon nitride on sidewalls.
본 발명에 따르면, 액티브 영역 위의 콘택에서 빈번히 발생하는 원하지 않는 식각 정지 현상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 콘택 형성 방법을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a method for forming a contact of a semiconductor device capable of preventing an unwanted etch stop phenomenon frequently occurring in a contact on an active region.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서는 식각정지막으로 실리콘 질화물막을 증착한 뒤에 게이트 마스크(gate mask)를 사용한 사진 및 식각공정을 이용하여 액티브 영역 상의 식각정지막 부분의 두께를 게이트 폴리 실리콘막 상에 증착된 식각정지막의 두께 보다 약간 얇게 하는 기술을 제시한다. 이에 따라, 콘택홀 형성 시 공정 마진을 확보할 수 있어, 액티브 영역에 대한 콘택에서 발생하던 식각 정지 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 완전 비-샐리사이드 공정을 채용하는 소자에서 콘택 불량 발생을 방지할 수 있는 콘택 형성 방법을 제공할 수 있다. In the present invention, the thickness of the etch stop layer deposited on the gate polysilicon layer is obtained by depositing the silicon nitride layer as an etch stop layer and then using a photo-etching process using an gate mask and an etching process. Suggests a slightly thinner technique. Accordingly, the process margin can be secured when forming the contact hole, and the etch stop phenomenon occurring in the contact with the active region can be prevented. Therefore, it is possible to provide a contact formation method capable of preventing contact failure from occurring in a device employing a completely non-salicide process.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자에서의 콘택 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다. 3 to 5 are cross-sectional views schematically illustrating a method for forming a contact in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예는 완전 비-샐리사이드 공정을 채용하여 트랜지스터 소자를 형성한다. 구체적으로, 반도체 기판(100) 상에 소자 분리를 위한 소자분리막(102)을 얕은 트렌치 소자 분리(STI) 과정으로 형성한다. 예컨대, 트 렌치를 반도체 기판(100)에 형성한 후, 트렌치를 채우는 실리콘 산화막 등을 포함하는 절연막을 형성하여 소자분리막(102)을 형성한다. Referring to FIG. 3, an embodiment of the present invention employs a fully non-salicide process to form a transistor device. Specifically, the
이후에, 게이트 산화막(도시되지 않음)을 반도체 기판(100)과의 계면에 수반하는 게이트 전극(104)을 형성한다. 게이트 전극(104)은 불순물이 도핑(doping)되어 도전성을 가지는 폴리 실리콘막을 포함하여 형성될 수 있다. 그리고, 게이트 전극(104)의 측벽에 측벽 스페이서(106)를 형성한다. 측벽 스페이서(106)는 실리콘 질화물막 등을 포함하는 층을 증착한 후 스페이서 식각하여 형성된다. 이후에, 소스/드레인의 액티브 영역(108)을 게이트 전극(104)에 인접하는 반도체 기판(100) 부분에 불순물을 주입하여 형성한다. Subsequently, a
이후에, 게이트 전극(104) 및 소스/드레인의 액티브 영역(108)을 덮는 식각정지막(200)을 형성한다. 식각정지막(200)은 그 상에 형성될 층간절연막과는 식각선택비를 가지는 물질의 층, 예컨대, 실리콘 질화물 층을 포함하여 형성된다. 이때, 실리콘 질화물층은 대략 350Å 정도의 두께로 형성될 수 있다. Thereafter, an
식각정지막(200)을 형성한 후, 소스/드레인 영역을 포함하는 액티브 영역(108) 상에 위치하는 식각정지막(200) 부분을 선택적으로 식각하여 그 두께를 줄인다. 이를 위해, 게이트 전극(104)에 중첩되는 식각정지막(200) 부분을 선택적으로 가려주는 식각마스크(etch mask: 300)를 형성한다. 예컨대, 포토레지스트막을 식각정지막(200) 상에 형성한 후, 게이트 전극(104)을 패터닝하는 데 사용된 게이트 마스크를 이용하여 포토레지스트막을 노광 및 현상하는 사진 식각 공정을 수행하여, 도 3에 제시된 바와 같은 식각마스크(300)를 형성한다. 따라서, 식각마스크(300)는 게이트 전극(104)과 동일한 패턴 형태로 형성될 수 있다.After the
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 식각마스크(300)에 의해서 노출되는 식각정지막(200) 부분을 선택적으로 식각하여 그 두께를 줄인다. 이때, 식각 공정은 식각 마스크(300)에 의해 노출된 식각정지막(200) 부분의 두께의 대략 20% 정도만 식각 제거되도록 수행된다. 예컨대, 노출된 식각정지막(200) 부분이 대략 60 내지 80Å 정도 식각 제거되도록 한다. 이러한 식각 과정은 건식 식각 과정으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 증착된 두께를 그대로 유지하여 상대적으로 두꺼운 두께를 가지는 식각정지막 제1 부분(200a) 및 선택적 식각에 의해서 상대적으로 얇은 두께를 가지는 식각정지막 제2 부분(200b)이 형성되게 된다. 식각정지막 제1 부분(200a)은 게이트 전극(104) 상을 가리는 부분이고, 식각정지막 제2 부분(200b)은 실질적으로 소스/드레인 영역인 액티브 영역(108)을 가리는 부분이다. 식각정지막 제2 부분(200b)은 실질적으로 식각정지막 제1 부분에 비해 대략 75∼85% 정도의 두께이다. Referring to FIGS. 3 and 4, the portion of the
도 5를 참조하면, 식각정지막 제1 부분(200a) 및 제2 부분(200b)을 포함하는 식각정지막 상에 BPSG(Boro-Phospho Silicate Glass)막 등을 포함하는 층간절연막(202)을 형성한다. 이후에, 콘택 형성 과정을 수행하여, 즉, 콘택홀 식각을 통해 게이트 전극(104) 상에 제1 콘택(204a)을 형성하고, 소스/드레인 영역을 포함하는 액티브 영역(108) 상에 제2 콘택(204b)을 형성한다.Referring to FIG. 5, an
이때, 게이트 전극(104) 상에 정렬되는 제1 콘택홀 및 액티브 영역(108) 상에 정렬되는 제2 콘택홀은 선택적 건식 식각을 통해 형성한다. In this case, the first contact hole aligned on the
그리고, 소스/드레인 영역을 포함하는 액티브 영역(108) 상에 존재하는 식각 정지막 제2 부분(200b) 상에서 식각 정지되도록 건식 식각을 수행하고, 식각 정지점 검출 후 노출된 식각정지막 제2 부분(200b)을 제거하여 액티브 영역(108)을 노출한다. 이때, 식각정지막 제1 부분(200a)은 식각정지막 제2 부분(200b)의 두께에 비해 두꺼운 두께를 가지고 있고, 식각정지막 제2 부분(200b)은 식각정지막 제1 부분(200a)에 비해 상대적으로 얇은 두께를 가지고 있으므로, 식각정지막 제2 부분(200b)에서 식각 정지점이 검출하여 식각 정지가 이루어질 때까지 식각정지막 제1 부분(200a)은 충분히 유지될 수 있다. 따라서, 콘택 식각 시 충분한 공정마진이 확보될 수 있다. Then, dry etching is performed to etch stop on the etch stop layer
이후에, 제1 콘택홀 및 제2 콘택홀을 채우는 도전층, 예컨대, 도전성 폴리 실리콘막을 형성한 후, CMP 등으로 연마 또는 패터닝하여 제1 콘택(204a) 및 제2 콘택(204b)을 형성한다. Subsequently, a conductive layer filling the first contact hole and the second contact hole, for example, a conductive polysilicon film, is formed, and then polished or patterned with CMP to form the
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 기존과 동일한 조건의 콘택홀 식각 조건으로 콘택 식각을 진행함에도 불구하고, 게이트 전극(104) 상의 제1 콘택(204a) 및 액티브 영역(108) 상의 액티브 콘택인 제2 콘택(204b)을 안정적으로 형성할 수 있다. 따라서, 완전 비-샐리사이드 공정을 채용함에도 불구하고, 콘택 식각시 충분한 공정마진이 확보되며, 이로 인해 폴리 실리콘의 제1 콘택(204a) 및 제2 콘택(204b)의 저항 관련 문제가 해소될 수 있다. As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, although the contact etching is performed under the same contact hole etching conditions as the conventional conditions, the second contact which is the
상술한 본 발명에 따르면, 완전 비-샐리사이드 공정을 적용하는 소자의 콘택 형성시 기존의 게이트 마스크를 사용한 사진 및 식각 공정을 이용하여 게이트 전극 위를 제외한 나머지 영역의 식각정지막을 두께의 약 20% 정도만 얇게 식각해 냄으로써, 콘택 형성시에 종래 기술에서 항시 부족하던 공정마진을 확보할 수 있다. 따라서, 종래의 경우 문제점으로 작용하던 액티브 콘택의 식각 정지 및 과도 식각 시 게이트 전극상의 콘택의 저항 증가 현상 모두를 해결할 수 있게 된다. 이에 따라, 콘택 불량에 의한 웨이퍼 스크랩(wafer scrap)을 방지할 수 있고, 수율 및 품질 향상이 가능하게 되며, 항시 불안 요소로 작용하는 부족한 공정마진에 의한 일시에 많은 량의 웨이퍼가 스크랩되는 대형 사고를 방지할 수 있다. According to the present invention described above, when the contact formation of the device to which the complete non-salicide process is applied, the etch stop layer of the remaining region except for the gate electrode is about 20% of the thickness using a photolithography and an etching process using a conventional gate mask. By etching only a thin degree, it is possible to secure a process margin that is always insufficient in the prior art at the time of contact formation. Accordingly, it is possible to solve both the etch stop of the active contact and the increase in resistance of the contact on the gate electrode during the excessive etching, which used to be a problem in the related art. Accordingly, it is possible to prevent wafer scrap due to poor contact, to improve yield and quality, and to cause a large accident in which a large amount of wafers are scraped at a time due to insufficient process margin, which always acts as anxiety factor. Can be prevented.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예들을 통하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명은 여러 형태로 변형될 수 있다. Although the present invention has been described through specific embodiments, the present invention may be modified in various forms by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
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