KR100832022B1 - Method of forming contact plug of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에치백 또는 화학적기계적연마공정시의 디싱 현상에 의한 스토리지노드콘택플러그 공정시 발생된 단차를 감소시킬 수 있는 반도체소자의 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 반도체소자의 제조 방법은 기판 상부에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀 내부를 채울때까지 전면에 콘택플러그물질을 형성하는 단계; 적어도 에치백을 통해 상기 콘택플러그물질을 식각하여 상기 콘택홀 내부에 제1콘택플러그를 형성하는 단계; 및 상기 제1콘택플러그 상에 선택적에피택셜성장법(SEG)을 이용하여 상기 절연막 표면과 동일한 표면을 갖는 제2콘택플러그를 형성하는 단계를 포함하고, 상술한 본 발명은 선택적에피택셜성장법에 의해 추가로 콘택플러그를 형성해주므로써 랜딩플러그, 스토리지노드콘택플러그 등의 콘택플러그 공정시 에치백 또는 화학적기계적연마에 의해 발생된 단차 또는 디싱을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can reduce the step difference generated during the storage node contact plug process due to dishing during the etch back or chemical mechanical polishing process, the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention Forming an insulating film on the substrate; Etching the insulating film to form a contact hole; Forming a contact plug material on the front surface until filling the inside of the contact hole; Etching the contact plug material through at least an etch back to form a first contact plug inside the contact hole; And forming a second contact plug on the first contact plug using a selective epitaxial growth method (SEG) having the same surface as the surface of the insulating film. By forming the contact plug additionally, there is an effect of reducing the step or dish caused by etch back or chemical mechanical polishing during the contact plug process such as the landing plug and the storage node contact plug.
Description
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 스토리지노드콘택플러그 형성 방법을 간략히 도시한 도면.1A and 1B schematically illustrate a method of forming a storage node contact plug according to the prior art;
도 2a는 종래기술에 따른 랜딩플러그 형성 방법을 간략히 도시한 도면.Figure 2a is a simplified view showing a landing plug forming method according to the prior art.
도 2b는 종래기술에 따른 랜딩플러그 형성후의 디싱 발생을 나타낸 사진.Figure 2b is a photograph showing the dishing after forming the landing plug according to the prior art.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체소자의 제조 방법을 도시한 공정 단면도.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체소자의 제조 방법을 도시한 공정 단면도.4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
31 : 기판 32 : 절연막31
34A : 제1콘택플러그 35 : 제2콘택플러그34A: 1st contact plug 35: 2nd contact plug
36 : 식각정지질화막36 etch stop nitride film
본 발명은 반도체소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 토폴로지 또는 디싱에 의한 단차를 감소시키는 반도체소자의 제조 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 manufacturing a semiconductor device for reducing a step caused by topology or dishing.
DRAM 소자 제조 공정시, 랜딩플러그(Landing plug), 스토리지노드콘택플러그 (Storage node conact plug) 등의 콘택홀에 매립되는 플러그 공정시 도전막 증착 및 에치백(Etchback)의 순서로 진행하거나, 또는 도전막 증착, 에치백 및 화학적기계적연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP)의 순서로 진행하고 있다.During the DRAM device manufacturing process, during the plug process embedded in the contact hole such as the landing plug and the storage node contact plug, the conductive film is deposited and etched back in order. The process proceeds in the order of film deposition, etch back and chemical mechanical polishing (CMP).
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 스토리지노드콘택플러그 형성 방법을 간략히 도시한 도면이고, 도 2a는 종래기술에 따른 랜딩플러그 형성 방법을 간략히 도시한 도면이다.1A and 1B are views illustrating a method of forming a storage node contact plug according to the prior art, and FIG. 2A is a view illustrating a method of forming a landing plug according to the prior art.
먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 층간산화막(11) 내부에 스토리지노드콘택홀을 형성한 후, 폴리 실리콘 증착과 식각 공정에 의해 스토리지노드콘택플러그(12)를 형성한다. 이어서, 전면에 식각정지막(13)을 형성한 후, 식각정지막(13) 상에 스토리지노드분리막(14)을 형성한다. 이어서, 스토리지노드분리막(14)을 식각하고, 식각정지질화막(13)을 식각하여 스토리지노드가 형성될 오픈영역(15)을 형성한다.First, referring to FIGS. 1A and 1B, after the storage node contact hole is formed in the
위와 같은 종래기술은 스토리지노드(SN)가 형성될 오픈영역(15) 식각시 하부 층간산화막(11)의 식각을 방지하기 위하여 식각정지막(13)을 형성한다.The prior art as described above forms an
그러나, 종래기술은 스토리지노드콘택홀 형성, 폴리 실리콘 증착과 에치백 공정에 의해 스토리지노드콘택플러그(12) 형성시 발생된 전면 토폴로지(Global Topology) 단차에 의하여 스토리지노드콘택플러그(12) 상부와 스토리지노드콘택플러그(12) 주변의 층간산화막(11) 상부에 증착되는 식각정지막(13)의 두께가 달라져 오픈영역(15) 식각시 식각정지질화막(13)의 손실이 불가피하다. However, in the related art, the top of the storage
도 1a를 참조하면, 스토리지노드콘택플러그(12)와의 연결을 위해 식각정지막(13)의 충분한 과도 식각을 진행하면, 스토리지노드콘택플러그(12) 주변의 층간산화막(11) 상부에 형성된 식각정지질화막(13)이 식각되어 하부의 층간산화막(11)이 식각되어 펀치(Punch)가 발생되는 문제가 있다.Referring to FIG. 1A, when sufficient etching of the
그리고, 펀치 현상을 방지하도록 식각정지막(13)을 식각하면, 도 1b에 도시된 것처럼, 스토리지 노드 콘택 플러그(12)와 연결을 위한 오픈영역(15)의 형성이 어려워 오픈마진(Open margin)이 감소하게 된다. 즉, 식각정지질화막(13)이 완전히 식각되지 않아 오픈영역(15)의 바닥이 오픈되지 않는다.When the
위와 같은, 종래기술의 오픈불량(Not open) 및 식각정지막의 펀치(Punch) 현상은 스토리지노드콘택플러그 형성후의 토폴로지 단차가 그 원인이 되어 식각정지막의 두께가 불균일해지기 때문에 발생한다.As described above, the not-open and punch-out phenomenon of the etch stop layer is caused by a topology step after the storage node contact plug is formed, resulting in an uneven thickness of the etch stop layer.
도 2a를 참조하면, 기판(21) 상에 게이트라인(22)을 형성하고, 식각정지막(23) 및 층간절연막(24)을 형성한다. 이어서, 층간절연막(24) 식각 및 식각정지막(23) 식각을 통해 콘택홀을 형성하고, 폴리실리콘막 증착, 에치백 및 화학적기계적연마를 순차적으로 진행하여 랜딩플러그(25)를 형성한다.Referring to FIG. 2A, the
도 2a의 랜딩플러그(25) 형성시 화학적기계적연마 후에 디싱(Dishing)이 발 생하는 것을 피할 수 없고, 이러한 디싱에 의해 랜딩플러그(25)의 표면과 그 주변구조간에 단차가 발생한다. 여기서, 디싱은 연마대상막간의 선택비에 의해 발생한다.In the formation of the landing plug 25 of FIG. 2A, dishing after chemical mechanical polishing is unavoidable, and such dishing causes a step between the surface of the
디싱의 형성 정도가 깊을수록 표면의 토폴로지가 평평하지 않게 됨에 따라 후속 비트라인콘택 형성을 위한 패터닝 공정이 어렵다. 또한, 디싱에 의해 표면에 존재하는 피노키오결함(Pinocchio defect)을 제거하기 위해 과도한 세정을 진행하여야 하는데, 이때, 층간절연막의 손실이 커져서 디싱의 형성 정도가 더욱 증대되고, 이러한 디싱에 의한 단차를 제거하기 위해 추가로 연마를 진행해야 하는 등의 문제가 발생한다.The deeper the formation of dishing, the more uneven the topography of the surface, making the patterning process for subsequent bit line contact formation difficult. In addition, excessive cleaning must be performed to remove Pinocchio defects present on the surface by dishing. At this time, the loss of the interlayer insulating film is increased, thereby increasing the degree of dishing and eliminating the step by dishing. In order to solve this problem, further polishing occurs.
도 2b는 종래기술에 따른 랜딩플러그 형성후의 디싱 발생을 나타낸 사진이다.Figure 2b is a photograph showing the dishing after forming the landing plug according to the prior art.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 에치백에 의한 스토리지노드콘택플러그 공정시 발생된 단차를 감소시킬 수 있는 반도체소자의 제조 방법을 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 semiconductor device that can reduce the step difference generated during the storage node contact plug process by etch back.
또한, 본 발명의 다른 목적은 화학적기계적연마공정시의 디싱 현상에 의한 단차를 감소시킬 수 있는 반도체소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can reduce the step difference caused by dishing during the chemical mechanical polishing process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자의 제조 방법은 기판 상부에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀 내부를 채울때까지 전면에 콘택플러그물질을 형성하는 단계; 적어도 에치백을 통해 상기 콘택플러그물질을 식각하여 상기 콘택홀 내부에 제1콘택플러그를 형성하는 단계; 및 상기 제1콘택플러그 상에 선택적에피택셜성장법(SEG)을 이용하여 상기 절연막 표면과 동일한 표면을 갖는 제2콘택플러그를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제1콘택플러그는 상기 콘택플러그물질로서 폴리실리콘막을 형성한 후에 에치백하여 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 제1콘택플러그는 상기 콘택플러그물질로서 폴리실리콘막을 형성한 후에 에치백과 화학적기계적연마를 순차적으로 진행하여 형성하는 것을 특징으로 한다.Method of manufacturing a semiconductor device of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming an insulating film on the substrate; Etching the insulating film to form a contact hole; Forming a contact plug material on the front surface until filling the inside of the contact hole; Etching the contact plug material through at least an etch back to form a first contact plug inside the contact hole; And forming a second contact plug on the first contact plug using a selective epitaxial growth method (SEG), the second contact plug having the same surface as the surface of the insulating film. And forming a polysilicon film as a contact plug material and then etching back, wherein the first contact plug is formed by sequentially performing etch back and chemical mechanical polishing after forming the polysilicon film as the contact plug material. It features.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .
후술하는 실시예들은 화학적기계적연마(CMP) 또는 에치백에 의한 단차를 감소시키기 위한 방법이다. The embodiments described below are methods for reducing the step by chemical mechanical polishing (CMP) or etch back.
제1실시예는, 스토리지노드콘택플러그 형성시 발생된 전면 토폴로지의 단차를 감소시켜 식각정지질화막의 두께를 균일하게 하고자 하며, 이를 통해 식각정지질화막의 펀치현상 및 오픈불량을 방지한다.In the first embodiment, the thickness of the etch stop nitride film is made uniform by reducing the step difference in the front topology generated when the storage node contact plug is formed, thereby preventing the punch phenomenon and the open defect of the etch stop nitride film.
식각정지질화막은 하부의 토폴로지를 따라 증착이 되어 하부의 굴곡을 그대 로 상부로 전사가 되면서 완화되어 스토리지노드콘택플러그 상부의 식각정지질화막이 더 두껍게 증착된다. 따라서, 스토리지노드콘택플러그와 식각정지질화막간의 단차를 감소시키면 펀치가 형성될 확률이 낮아지며 식각마진이 증가하게 된다.The etch stop nitride film is deposited along the topology of the bottom, and is relaxed by transferring the curvature of the bottom to the top, so that the etch stop nitride film on the storage node contact plug is deposited thicker. Therefore, if the step difference between the storage node contact plug and the etch stop nitride film is reduced, the probability of forming a punch is lowered and the etching margin is increased.
제2실시예는, 화학적기계적연마 후 발생된 디싱에 의한 단차를 감소시킨다.The second embodiment reduces the step by dishing generated after chemical mechanical polishing.
제1 및 제2실시예 모두 단차를 감소시키기 위해 추가로 선택적에피택셜성장(SEG)에 의해 콘택플러그를 형성하므로써, 후속 공정을 안정적으로 진행할 수 있다.In both the first and second embodiments, the contact plug is further formed by selective epitaxial growth (SEG) to reduce the step, so that the subsequent process can be stably performed.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체소자의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(31) 상에 층간산화막(32)을 형성한 후, 층간산화막(32)을 식각하여 스토리지노드콘택홀(33)을 형성한다. 이때, 도시하지 않았지만, 층간산화막(32) 형성전에 잘 알려진 바와 같이, 워드라인, 랜딩플러그, 비트라인 등이 형성될 수 있다. 따라서, 기판(31)은 랜딩플러그 또는 소스/드레인접합일 수 있으며, 랜딩플러그는 폴리실리콘이고, 소스/드레인접합은 불순물이 도핑된 실리콘이다.As shown in FIG. 3A, after forming the
이어서, 스토리지노드콘택홀(33)을 채울때까지 전면에 제1폴리실리콘막(34)을 증착한다. 이때, 제1폴리실리콘막(34)은 실리콘소스로 SiH4를 이용한 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 증착한다. 여기서, 실리콘소스는 SiH4외에 알려진 소스가스를 사용할 수도 있다.Subsequently, the
도 3b에 도시된 바와 같이, 에치백(Etchback)을 통해 제1폴리실리콘막(34)을 식각하여 스토리지노드콘택홀(33)의 내부를 매립하는 형태의 제1콘택플러그(34A)를 형성한다.As shown in FIG. 3B, the
위와 같은, 제1폴리실리콘막(34)의 증착 및 에치백에 의해 제1콘택플러그(34A)와 그 주변의 층간산화막(32) 표면간에는 단차가 발생한다.As described above, a step is generated between the
제1실시예는 위와 같은 단차를 감소시키기 위해 제1콘택플러그(34A) 상부에 콘택플러그 물질을 다시 형성한다.In the first embodiment, the contact plug material is re-formed on the first contact plug 34A to reduce the above step difference.
도 3c에 도시된 바와 같이, 선택적에피택셜성장(Selectivity Epitaxial Growth, SEG)을 통해 제1콘택플러그(34A) 표면 상에 폴리실리콘막(35)을 선택적으로 성장시킨다. 이때, 제2폴리실리콘막(35)의 두께는 제1콘택플러그(34A) 상부를 매립하여 단차를 완화시키는 두께가 바람직하다. 즉, 제2폴리실리콘막(35)은 층간산화막의 표면 높이만큼 성장시킨다.As shown in FIG. 3C, the
제2폴리실리콘막(35)의 선택적에피택셜성장은, 가스, 증착온도 및 압력에 따라 다음의 두가지 방법을 이용한다.Selective epitaxial growth of the
제1방법으로는, 반응물질은 SiH2Cl2/PH3/HCl의 혼합을 이용하고, 증착챔버내의 압력을 90∼150torr로 하여 제2폴리실리콘막을 선택적으로 성장시킨다. SiH2Cl2 가스는 실리콘 소스가스이고 PH3 가스는 불순물인 인(Phosphorous, P)을 도핑하기 위한 도핑가스이며, HCl 가스는 반응부산물을 제거하기 위한 세정가스이다. 그리고, 제1방법 적용시 증착온도는 700∼950℃의 고온으로 한다.In the first method, the reaction material uses a mixture of SiH 2 Cl 2 / PH 3 / HCl, and selectively grows the second polysilicon film at a pressure in the deposition chamber of 90 to 150 torr. The SiH 2 Cl 2 gas is a silicon source gas and the PH 3 gas is a doping gas for doping phosphorus (Phosphorous, P), and the HCl gas is a cleaning gas for removing reaction byproducts. In the case of applying the first method, the deposition temperature is a high temperature of 700 to 950 ° C.
제2방법으로는, 반응물질은 SiH4/PH3/H2의 혼합을 이용하고, 증착챔버내의 압력을 120∼200torr로 하여 제2폴리실리콘막을 선택적으로 성장시킨다. SiH4 가스는 실리콘 소스가스이고 PH3 가스는 불순물인 인(Phosphorous, P)을 도핑하기 위한 도핑가스이며, H2 가스는 반응부산물을 제거하기 위한 세정가스이다. 그리고, 제2방법 적용시 증착온도는 550∼700℃의 온도로 하며, 이는 제1방법 적용시의 증착온도보다 낮은 온도이다.As a second method, the reaction material uses a mixture of SiH 4 / PH 3 / H 2 and selectively grows the second polysilicon film with a pressure in the deposition chamber of 120 to 200 torr. SiH 4 gas is a silicon source gas and PH 3 gas is a doping gas for doping phosphorus (Phosphorous, P), and H 2 gas is a cleaning gas for removing reaction byproducts. In the second method, the deposition temperature is 550 to 700 ° C., which is lower than the deposition temperature in the first method.
위와 같은 제1방법 및 제2방법에 의하면, 불순물인 인을 도핑하기 위한 도핑가스로 PH3 가스를 사용하고 있는데, 이로써 제2폴리실리콘막(35) 내에는 불순물인 인(P)이 인시튜(In-situ)로 도핑된다.According to the first method and the second method as described above, PH 3 gas is used as a doping gas for doping phosphorus which is an impurity. Thus, phosphorus (P) as an impurity is in situ in the
한편, 선택적에피택셜성장을 통해 제2폴리실리콘막(35)이 성장되는 표면이 되는 제1콘택플러그(34A)의 표면은 고품질(High quality)의 제2폴리실리콘막(35) 성장을 위해 불순물이 제거되어야 한다. 이를 위해, 본 발명은 선택적에피택셜성장 전에 제1콘택플러그(34A) 표면의 불순물을 제거하기 위해 세정공정을 진행하며, 이때 세정공정은 N2 가스와 H2 가스의 혼합을 이용한 플라즈마 식각을 이용한다.Meanwhile, the surface of the
전술한 바와 같은 제2폴리실리콘막(35)의 성장에 의해 제1콘택플러그(34A)와 층간산화막(32)간 단차가 제거된다. 그리고, 제2폴리실리콘막(35)은 제1콘택플러그(34A)와 함께 스토리지노드콘택플러그로 작용하므로, 이하 제2폴리실리콘막(35)을 '제2콘택플러그(35)'라 약칭한다.By growing the
결국, 제1콘택플러그(34A)와 제2콘택플러그(35)로 이루어진 스토리지노드콘택플러그(100)가 형성된다.As a result, the storage
도 3d에 도시된 바와 같이, 제2콘택플러그(35)가 형성된 구조의 전면에 식각정지질화막(36)을 형성한다. 이때, 식각정지질화막(36)은 형성전의 하부 구조가 단차를 갖고 있지 않으므로, 하부 구조의 전 표면 상에서 균일한 두께로 형성된다. 따라서, 후속 오픈영역 형성을 위한 식각공정시 오픈불량 및 펀치현상이 발생하지 않는다.As shown in FIG. 3D, an etch
이어서, 식각정지질화막(36) 상에 스토리지노드분리막(37)을 형성한다. 이때, 스토리지노드분리막(37)은 이웃한 스토리지노드간 분리 및 절연을 위한 것으로서, PSG, PETOS와 같은 산화막 물질로 형성한다.Subsequently, the storage
이어서, 스토리지노드가 형성될 오픈영역 형성을 위한 식각을 진행한다. 예컨대, 식각정지질화막(36)에서 식각이 정지하도록 스토리지노드분리막(37)을 식각하고, 연속해서 식각정지질화막(36)을 식각하여 제2콘택플러그(35)의 표면을 개방시키는 오픈영역(28)을 형성한다. 이때, 오픈영역(38)은 스토리지노드(SN)와 스토리지노드콘택플러그(SNC)가 웨이퍼 내에서 최적화되도록 도 1과 같은 평면 구조로 오버레이된다.Subsequently, etching is performed to form an open area in which the storage node is to be formed. For example, the storage
도 3e에 도시된 바와 같이, 스토리지노드로 사용될 도전막 증착 및 식각을 진행하여 오픈영역(38)의 내부에 캐패시터의 스토리지노드(39)를 형성한다.As shown in FIG. 3E, the conductive layer is deposited and etched to be used as the storage node to form the
도시하지 않았지만, 후속공정으로 유전막 및 플레이트를 형성한다.Although not shown, a dielectric film and a plate are formed in a subsequent process.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체소자의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다.4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.
도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(41) 상에 게이트라인(42)을 형성한 후, 전면에 식각정지질화막(43)을 형성한다. 이때, 게이트라인(42)은 게이트산화막, 게이트전극 및 하드마스크질화막의 순서로 적층된 구조일 수 있다. 그리고, 식각정지질화막(43)은 후속 콘택홀 형성을 위한 층간산화막(34) 식각시 게이트라인의 상부가 식각되는 것을 방지하는 식각정지 역할을 한다.As shown in FIG. 4A, after the
이어서, 전면에 층간산화막(44)을 형성한 후, 층간산화막(44) 및 식각정지질화막(43)을 순차적으로 식각하여 게이트라인(42) 사이의 기판(41) 표면을 노출시키는 콘택홀(45)을 형성한다. 이때, 콘택홀(45)에 의해 노출되는 기판(41)은 소스/드레인접합일 수 있으며, 소스/드레인접합은 불순물이 도핑된 실리콘이다. Subsequently, after the
위와 같이 콘택홀(45) 형성을 위한 식각공정을 랜딩플러그 콘택(Landing Plug Contact) 식각이라고 하며, 랜딩플러그콘택식각은 자기정렬콘택(Self Aligned Contact, SAC) 방식을 적용하므로써 이웃하는 게이트라인의 상부가 모두 노출된다.As described above, the etching process for forming the
도 4b에 도시된 바와 같이, 콘택홀(45)을 채울때까지 전면에 제1폴리실리콘막(46)을 증착한다. 이때, 제1폴리실리콘막(46)은 실리콘소스로 SiH4를 이용한 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 증착한다. 여기서, 실리콘소스는 SiH4외에 알려진 소스가스를 사용할 수도 있다.As shown in FIG. 4B, the
도 4c에 도시된 바와 같이, 제1폴리실리콘막(46)에 대해 에치백 및 화학적기계적연마(CMP)를 순차적으로 진행하여 제1폴리실리콘막(46)을 평탄화하므로써, 콘 택홀(45)의 내부를 매립하는 형태의 제1콘택플러그(46A)를 형성한다. 여기서, 화학적기계적연마공정시 층간산화막(44)도 동시에 연마된다.As shown in FIG. 4C, the etch back and chemical mechanical polishing (CMP) are sequentially performed with respect to the
위와 같은, 제1폴리실리콘막(46)의 화학적기계적연마에 의해 제1콘택플러그(46A)와 그 주변의 구조물(여기서는 게이트라인 상부의 식각정지질화막) 표면간에는 디싱(Dishing)에 의한 단차가 발생한다. 이와 같은 디싱은 연마대상막간 선택비 차이에 의한 것이다.As described above, a step due to dishing occurs between the surface of the first contact plug 46A and the structure (here, the etch stop nitride film on the upper gate line) by chemical mechanical polishing of the
제2실시예는 위와 같은 디싱에 의한 단차를 감소시키기 위해 제1콘택플러그(46A) 상에 콘택플러그 물질을 다시 형성한다.The second embodiment re-forms the contact plug material on the first contact plug 46A to reduce the step difference caused by dishing.
도 4d에 도시된 바와 같이, 선택적에피택셜성장(Selectivity Epitaxial Growth, SEG)을 통해 제1콘택플러그(46A) 표면 상에 제2폴리실리콘막(47)을 선택적으로 성장시킨다. 이때, 제2폴리실리콘막(47)의 두께는 제1콘택플러그(46A) 상부를 매립하여 디싱을 제거하여 단차를 완화시키는 두께가 바람직하다. 즉, 제2폴리실리콘막(47)은 게이트라인(42) 상부의 식각정지질화막(43)의 표면 높이만큼 성장시킨다.As shown in FIG. 4D, the
제2폴리실리콘막(47)의 선택적에피택셜성장은, 가스, 증착온도 및 압력에 따라 다음의 두가지 방법을 이용한다.Selective epitaxial growth of the
제1방법으로는, 반응물질은 SiH2Cl2/PH3/HCl의 혼합을 이용하고, 증착챔버내의 압력을 90∼150torr로 하여 제2폴리실리콘막(47)을 선택적으로 성장시킨다. SiH2Cl2 가스는 실리콘 소스가스이고 PH3 가스는 불순물인 인(Phosphorous, P)을 도 핑하기 위한 도핑가스이며, HCl 가스는 반응부산물을 제거하기 위한 세정가스이다. 그리고, 제1방법 적용시 증착온도는 700∼950℃의 고온으로 한다.In the first method, the reaction material uses a mixture of SiH 2 Cl 2 / PH 3 / HCl, and selectively grows the
제2방법으로는, 반응물질은 SiH4/PH3/H2의 혼합을 이용하고, 증착챔버내의 압력을 120∼200torr로 하여 제2폴리실리콘막(47)을 선택적으로 성장시킨다. SiH4 가스는 실리콘 소스가스이고 PH3 가스는 불순물인 인(Phosphorous, P)을 도핑하기 위한 도핑가스이며, H2 가스는 반응부산물을 제거하기 위한 세정가스이다. 그리고, 제2방법 적용시 증착온도는 550∼700℃의 온도로 하며, 이는 제1방법 적용시의 증착온도보다 낮은 온도이다.As a second method, the reaction material uses a mixture of SiH 4 / PH 3 / H 2 , and selectively grows the
위와 같은 제1방법 및 제2방법에 의하면, 불순물인 인을 도핑하기 위한 도핑가스로 PH3 가스를 사용하고 있는데, 이로써 제2폴리실리콘막(47) 내에는 불순물인 인(P)이 인시튜(In-situ)로 도핑된다.According to the first method and the second method as described above, PH 3 gas is used as a doping gas for doping phosphorus which is an impurity. Thus, phosphorus (P) as an impurity is in situ in the
한편, 선택적에피택셜성장을 통해 제2폴리실리콘막(47)이 성장되는 표면이 되는 제1콘택플러그(46A)의 표면은 고품질(High quality)의 제2폴리실리콘막(47) 성장을 위해 불순물이 제거되어야 한다. 이를 위해, 제2실시예는 선택적에피택셜성장 전에 제1콘택플러그(46A) 표면의 불순물을 제거하기 위해 세정공정을 진행하며, 이때 세정공정은 N2 가스와 H2 가스의 혼합을 이용한 플라즈마 식각을 이용한다.On the other hand, the surface of the
전술한 제2폴리실리콘막(47)의 성장에 의해 제1콘택플러그(46A) 상부의 디싱에 의한 주변 구조와의 단차가 제거된다. 그리고, 제2폴리실리콘막(47)은 제1콘택 플러그(46A)와 함께 랜딩플러그로 작용하므로, 이하 제2폴리실리콘막(47)을 '제2콘택플러그(47)'라 약칭한다.By the growth of the
결국, 제1콘택플러그(46A)와 제2콘택플러그(47)로 이루어진 랜딩플러그(200)가 형성된다. 그리고, 잘 알려진 바와 같이, 랜딩플러그(200)는 셀영역은 물론 주변회로영역에서도 형성되는 구조이므로, 주변회로영역에서도 단차가 제거된 랜딩플러그를 형성할 수 있어 셀영역과 주변회로영역에서 모두 연마 균일도를 확보할 수 있다.As a result, the
제2실시예에 따르면, 제2콘택플러그로서 폴리실리콘막을 선택적에피택셜성장법을 통해 추가로 성장시키므로써 랜딩플러그와 랜딩플러그 주변의 절연막간 연마선택비에 의한 디싱을 제거한다.According to the second embodiment, the polysilicon film is further grown through the selective epitaxial growth method as the second contact plug, thereby eliminating dishing by the polishing selectivity between the landing plug and the insulating film around the landing plug.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
상술한 본 발명은 선택적에피택셜성장법에 의해 추가로 콘택플러그를 형성해주므로써 랜딩플러그, 스토리지노드콘택플러그 등의 콘택플러그 공정시 에치백 또는 화학적기계적연마에 의해 발생된 단차 또는 디싱을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention described above can form contact plugs by the selective epitaxial growth method, thereby reducing step or dishing caused by etch back or chemical mechanical polishing during contact plug processes such as landing plugs and storage node contact plugs. It has an effect.
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