KR100192432B1

KR100192432B1 - A fabricating method of semiconductor device

Info

Publication number: KR100192432B1
Application number: KR1019950052207A
Authority: KR
Inventors: 진권휘
Original assignee: 구본준; 엘지반도체주식회사
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 1999-06-15

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로 특히, 첫 번쩨 게이트(First Gate)의 임계치수(Critical Denension)를 확보하고 헐레이션(Halation)에 의한 불량을 감소하는데 적합하도록 한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.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 suitable for securing a critical dimension of a first gate and reducing defects caused by halation. .

이를 위한 본 발명의 반도체 소자 제조방법은 기판위에 필드영역과 활성영역을 정의하여 필드영역에 필드 절연막을 형성하는 단계, 상기 기판 전면에 불순물 이온을 주입하여 불순물 영역을 형성하는 단계, 상기 기판위에 게이트영역이 드러나도록 제1감광막을 패터닝 하고 드러난 상기 기판에 트랜치를 형성하는 단계, 상기 트랜치된 기판 전면에 HLD층을 형성하는 단계, 상기 HLD층위에 상기 트랜치된 기판 상부의 상기 HLD층이 드러나도록 제2감광막을 패터닝 한 후 상기 트랜치된 영역 즉, 게이트 영역의 HLD층을 제거하여 기판을 노출시키는 단계, 상기 노출된 기판위에 산화막을 형성하는 단계, 상기 산화막을 포함한 기판 전면에 폴리 실리콘을 형성하는 단계, 상기 게이트 영역에만 남도록 상기 폴리 실리콘을 제거하여 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 상부 및 그 양측면의 상기 HLD 상부에 남도록 제3감광막을 패터닝하고 상기 HLD층을 선태적으로 제거하여 상기 게이트 전극 양측에 게이트 측벽을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention for this purpose is to define a field region and an active region on the substrate to form a field insulating film in the field region, implanting impurity ions on the entire surface of the substrate to form an impurity region, the gate on the substrate Patterning a first photoresist layer to reveal an area and forming a trench in the exposed substrate; forming an HLD layer over the trenched substrate; exposing the HLD layer over the trenched substrate over the HLD layer; Exposing the substrate by removing the HLD layer of the trenched region, that is, the gate region, after patterning the photoresist; forming an oxide film on the exposed substrate; and forming polysilicon on the entire surface of the substrate including the oxide film. Removing the polysilicon so as to remain only in the gate region to form a gate electrode; Patterning the gate electrode upper group and a third photosensitive film to remain on the top of the HLD and both side surfaces comprises the step of forming gate side walls on both sides of the gate electrode by removing the HLD layer seontae ever.

따라서, 헐레이션을 방지하고 게이트의 임계치수를 확보하여 불량을 감소하고 수율을 향상시킬 수 있다.Therefore, it is possible to prevent halation and to secure the critical dimension of the gate to reduce defects and to improve yield.

Description

Semiconductor device manufacturing method

제1도는 종래의 반도체 소자 제조공정 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device manufacturing process.

제2도는 본 발명의 반도체 소자 제조공정 단면도.2 is a cross-sectional view of a semiconductor device manufacturing process of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 기판 2 : 필드 산화막1 substrate 2 field oxide film

3 : 불순물 영역 4 : 네거티브형 제1감광막3: Impurity Region 4: Negative First Photosensitive Film

5 : 제1포토 마스크 6 : HLD층5: first photomask 6: HLD layer

7 : 네거티브형 제2감광막 8 : 산화막7 negative type second photosensitive film 8 oxide film

9 : 폴리 실리콘 10 : 포티지브형 감광막9: polysilicon 10: portage-type photosensitive film

11 : 제2포토 마스크11: second photo mask

본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로 특히, 첫 번째 게이트(First Gate)의 임계치수(Critical Denension)를 확보하고 헐레이션(Halation)에 의한 불량을 감소하는데 적합하도록 한 반도체 소자 제조방법에 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 suitable for securing critical dimensions of a first gate and reducing defects caused by halation. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 반도체 소자 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional semiconductor device manufacturing method will be described with reference to the accompanying drawings.

제1도는 종래의 반도체 소자 제조공정 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device manufacturing process.

제1도는 (a)와 같이, 기판(1)위에 필드영역과 활성영역으로 정의된 상기 기판(9)위의 필드영역에 필드 산화막(2)을 형성하고, 상기 필드 산화막(2)을 포함한 기판(1) 전면에 게이트 절연막(3)을 형성한다.FIG. 1 shows a substrate including a field oxide film 2 formed on a field region on the substrate 9 defined as a field region and an active region on the substrate 1 as shown in (a). (1) A gate insulating film 3 is formed over the entire surface.

제1도 (b)와 같이, 상기 게이트 절연막(3) 위에 폴리 실리콘(4)을 형성하고 오염방지를 위해 상기 폴리 실리콘(4)위에 POCl₃처리를 하고 세정을 한 후 HLD(High Temperature Low Pressure Dielectric)층(5)을 형성한다.As shown in FIG. 1 (b), the polysilicon 4 is formed on the gate insulating film 3, and the POLD _{3 is} treated and cleaned on the polysilicon 4 to prevent contamination. HLD (High Temperature Low Pressure) Dielectric) layer 5 is formed.

제1도 (c)와 같이, 상기 HLD층(5)위에 감광막(6)을 도포하고 포토 마스크(7)로 노광을 하여 첫 번째 게이트 패턴(First Gate Pattern)을 형성한다.As shown in FIG. 1 (c), the photoresist film 6 is coated on the HLD layer 5 and exposed with a photo mask 7 to form a first gate pattern.

이때, 노광시 상기 필드 산화막(2)의 경사부분에 의해 빛의 난반사가 발생하여 이를 보호막 없이 흡수하므로 노광되지 않아야 할 부분의 감광막(6)까지 노광이 된다.At this time, since the diffuse reflection of light is generated by the inclined portion of the field oxide film 2 and absorbed without the protective film during exposure, the exposure to the photosensitive film 6 of the portion that should not be exposed is exposed.

즉, 감광막(6)의 상측과 측면이 제거된다.That is, the upper side and the side surface of the photosensitive film 6 are removed.

제1도 (d)와 같이, 상기 감광막(6)을 마스크로 하여 상기 HLD층(5)과 폴리 실리콘(4) 및 게이트 절연막(3)을 선택적으로 제거하여 첫 번째 게이트(First Gate)를 형성한다.As shown in FIG. 1D, the HLD layer 5, the polysilicon 4, and the gate insulating layer 3 are selectively removed using the photosensitive film 6 as a mask to form a first gate. do.

이때, 노광되지 않아야 할 부분이 노광된 감광막(6)으로 인해 식각시 첫 번째 게이트의 프로파일(Profile)이 변형됨으로써 첫 번째 게이트의 헐레이션(halation)이 심하게 발생하게 된다.At this time, the profile of the first gate is deformed during the etching due to the photosensitive film 6 where the portion that is not to be exposed causes severe halation of the first gate.

그러나 이와 같은 종래의 반도체 소자 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, such a conventional semiconductor device manufacturing method has the following problems.

첫 번째 게이트(First Gate) 노광시 필드 산화막의 경사부분에서 난반사가 발생하여 노광된 감광막의 상측과 측면이 제거되므로 첫 번째 게이트의 상측과 측면이 제거되는 결과를 초래한다.When the first gate is exposed, diffuse reflection occurs at the inclined portion of the field oxide film, and thus the upper and side surfaces of the exposed photoresist film are removed, resulting in the upper and side surfaces of the first gate being removed.

이러한 현상이 헐레이션(Halation)인데 헐레이션이 심하게 발생함으로써 첫째, 게이트의 불량이 발생하여 단채널(Short Channel)이 형성되고 라인이 단선된다.This phenomenon is halation, but the halation occurs severely. First, a defect occurs in the gate, so that a short channel is formed and the line is disconnected.

둘째, 첫 번째 게이트(First Gate)의 임계치수가 확보되지 않으므로 원하는 인가전압에서 작동이 되지 않아 트랜지스터 특성을 저하시킨다.Second, since the critical dimension of the first gate is not secured, it does not operate at a desired applied voltage, thereby degrading transistor characteristics.

셋째, 원하는 문턱전압(Threshold Voltage)을 얻지 못한다.Third, the desired threshold voltage is not obtained.

넷째, 수율을 저하시킨다.Fourth, the yield is lowered.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 노광공정시 발생되는 헐레이션 현상을 감소시켜 첫 번째 게이트의 임계치수를 확보하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve such a problem, and the object of the present invention is to reduce the halation phenomenon generated during the exposure process to secure the critical dimension of the first gate.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자 제조방법은 기판위에 필드영역과 활성영역을 정의하여 필드영역에 필드절연막을 형성하는 단계, 상기 기판 전면에 불순물 이온을 주입하여 불순물 영역을 형성하는 단계, 상기 기판위에 게이트영역이 드러나도록 제1감광막을 패터닝 하고 드러난 상기 기판에 트랜치를 형성하는 단계, 상기 트랜치된 기판 전면에 HLD층을 형성하는 단계, 상기 HLD층 위에 상기 트랜치된 기판 상부의 상기 HLD층이 드러나도록 제2감광막을 패터닝 한 후 상기 트랜치된 영역 즉, 게이트 영역의 HLD층을 제거하여 기판을 노출시키는 단계, 상기 노출된 기판위에 산화막을 형성하는 단계, 상기 산화막을 포함한 기판 전면에 폴리 실리콘을 형성하는 단계, 상기 게이트 영역에만 남도록 상기 폴리 실리콘을 제거하여 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 상부 및 그 양측면의 상기 HLD 상부에 남도록 제3감광막을 패터닝하고 상기 HLD층을 선택적으로 제거하여 상기 게이트 전극 양측에 게이트 측벽을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention for achieving the above object is to define a field region and an active region on the substrate to form a field insulating film in the field region, implanting impurity ions on the entire surface of the substrate to form an impurity region Patterning a first photoresist layer to expose a gate region on the substrate and forming a trench in the exposed substrate; forming an HLD layer on the entire surface of the trenched substrate; forming the HLD layer on the HLD layer; Patterning the second photoresist layer to reveal the layer and exposing the substrate by removing the HLD layer of the trenched region, that is, the gate region, forming an oxide film on the exposed substrate, and forming a poly film on the entire surface of the substrate including the oxide film. Forming silicon, removing the polysilicon so that it remains only in the gate region Forming a pole, patterning a third photoresist film so as to remain on the gate electrode and above the HLD on both sides thereof, and selectively removing the HLD layer to form gate sidewalls on both sides of the gate electrode. It is done.

상기와 같은 본 발명의 반도체 소자 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명의 반도체 소자 제조공정 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the semiconductor device manufacturing process of the present invention.

제2도 (a)와 같이, 필드 산화막(2)이 형성된 필드영역과 활성영역으로 구분된 반도체 기판(1) 전면에 불순물 이온을 주입하여 불순물 영역(3)을 형성하고, 상기 기판(1) 전면에 네거티브형 제1감광막(4)을 도포한다.As shown in FIG. 2A, impurity ions are implanted into an entire surface of a semiconductor substrate 1 divided into a field region and an active region on which the field oxide film 2 is formed to form an impurity region 3, and the substrate 1 The negative first photosensitive film 4 is applied to the entire surface.

여기서, 네거티브형 감광막은 노광시 빛을 받은 부분이 현상처리시에 남게 되고, 빛을 받지 않은 부분이 현상처리시 제거되는 특성을 갖는 것이다.Here, the negative photosensitive film has a characteristic that a portion that receives light during exposure is left during development, and a portion that does not receive light is removed during development.

그리고 제1포토 마스크(5)로 상기 네거티브형 제1감광막(4)을 노광 및 현상하여 첫 번째 게이트(First Gate) 영역이 제거되도록 패터닝 한다. 즉, 네거티브형 제1감광막에서 게이트영역이 형성될 부분이 노광시에 빛을 받지 못하므로 제거된다.The negative photosensitive film 4 is exposed and developed with the first photo mask 5 to pattern the first gate region. That is, the portion where the gate region is to be formed in the negative first photoresist film is removed because it does not receive light during exposure.

제2도 (b(와 같이, 상기 패터닝된 네거티브형 제1감광막(4)을 마스크로 상기 기판(1)을 식각하여 삭이 300Å∼400Å 정도의 깊이로 트랜치 한다.As shown in FIG. 2 (b), the substrate 1 is etched using the patterned negative first photoresist film 4 as a mask, and the trench is trenched to a depth of about 300 Pa to 400 Pa.

제2도 (c)와 같이, 상기 트랜치된 기판(1) 전면에 HLD(High Temperature Low Pressure Dielectric)층(6)을 형성하고, 상기 HLD층(6) 위에 네거티브형 제2감광막(7)을 도포한다.As shown in FIG. 2C, a high temperature low pressure dielectric (HLD) layer 6 is formed on the entire surface of the trenched substrate 1, and a negative second photoresist layer 7 is formed on the HLD layer 6. Apply.

그리고, 상기 제2도 (a)의 제1포토 마스크(5)를 사용하여 상기 네거티브형 제2감광막(7)을 노광 및 현상하여 상기 트랜치된 영역의 네거티브형 제2감광막(7)이 제거되도록 패터닝한다. 여기서 상기 네거티브형 제2감광막(7)도 노광시에 트랜치된 영역 상부에 빛이 전달되지 않으므로 트랜치된 영역 상부가 제거된다.The negative second photoresist layer 7 is exposed and developed using the first photo mask 5 of FIG. 2A to remove the negative second photoresist layer 7 of the trenched region. Pattern. In this case, since the light is not transmitted to the negative region of the negative type second photoresist layer 7, the upper portion of the trenched region is removed.

이때, 네거티브형 제2감광막(7)을 사용한 이유는 상기 노광시 필드 산화막(2)에 난반사 되는 헐레이션 영향을 받지 않기 위해서이다.At this time, the reason why the negative type second photosensitive film 7 is used is that it is not affected by halation that is diffusely reflected on the field oxide film 2 during the exposure.

제2도 (d)와 같이, 패터닝된 상기 네거티브형 제2감광막(7)을 마스크로 상기 트랜치 영역이 HLD층(6)을 식각하여 상기 기판(1)을 노출시키고 산화공정으로 상기 노출된 기판(1)위에 약 200Å 정도의 산화막(8)을 형성한다.As shown in FIG. 2 (d), the trench region etches the HLD layer 6 using the patterned second photosensitive film 7 as a mask to expose the substrate 1 and to expose the substrate 1 by an oxidation process. (1), an oxide film 8 of about 200 mV is formed.

그리고 상기 기판(1) 전면에 폴리실리콘(9)을 형성하고 오염방지를 위해 상기 폴리실리콘(9) 위에 POCl₃처리를 하고 세정한 후 에치백(EtchBack)으로 상기 HLD층(6) 위에 폴리실리콘(9)을 제거하여 첫 번째 게이트 영역에만 남긴다.Polysilicon (9) is formed on the entire surface of the substrate (1), POCl _{3 is} treated on the polysilicon (9) to prevent contamination, and then cleaned, and then polysilicon on the HLD layer (6) by etching back. Remove (9) to leave only the first gate area.

제2도 (e)와 같이, 상기 폴리실리콘(9)을 포함한 기판(1) 전면에 포지티브형 감광막(10)을 도포한다. 여기서 포지티브형 감광막(10)은 노광시 빛을 받은 부분이 현상시 제거되는 특성을 갖는 것이다. 다음에 제2포토 마스크(11)를 사용하여 트랜치 영역에 형성된 폴리실리콘(9) 및 그 양측면의 HLD층(6)을 제외한 부분에 형성된 상기 포지티브형 감광막(10)에 및이 주사되도록 노광한 후 현상하여서 폴리 실리콘(9)을 포함하여 그 양측면의 상기 HLD층(6)의 일부상에 남도록 선택적으로 패터닝 한다.As shown in FIG. 2E, the positive photosensitive film 10 is coated on the entire surface of the substrate 1 including the polysilicon 9. In this case, the positive photosensitive film 10 has a characteristic that a portion that receives light during exposure is removed during development. Next, the second photo mask 11 is used to expose the polysilicon 9 formed in the trench region and the positive photosensitive film 10 formed at the portions except the HLD layer 6 on both sides thereof so as to be scanned. It is developed and selectively patterned so as to remain on a portion of the HLD layer 6 on both sides thereof, including polysilicon 9.

이때, 상기 포지티브형 감광막(10)을 첫 번째 게이트 영역인 폴리 실리콘(9)에 한정하지 않고 상기 HLD층(6) 일부에도 남도록 한 이유는 상기 노광시 필드 산화막(2)에 난반사되어 감광막의 상측과 측면이 제거시키는 헐레이션(Halation)에 의한 손상을 최소화하기 위해서이다.At this time, the positive type photoresist film 10 is not limited to the first gate region polysilicon 9 but remains on the part of the HLD layer 6. This is to minimize the damage caused by the halation that the side and side are removed.

제2도 (f)와 같이, 상기 남아 있는 포지티브형 감광막(10)을 마스크로 상기 HLD층(6)을 식각하여 상기 기판(1)을 노출시켜 상기 폴리 실리콘(9) 양측에 HLD층(6)의 측벽이 형성된 첫 번째 게이트(First Gate)를 형성한다.As shown in FIG. 2 (f), the HLD layer 6 is etched using the remaining positive photoresist film 10 as a mask to expose the substrate 1 to expose the HLD layer 6 on both sides of the polysilicon 9. ) Forms a first gate formed with sidewalls.

이때, 상기 HLD층(6)의 측벽은 LDD(Lightly Doped Drain) 역할을 하고 노광시 헐레이션(Halation)에 대한 보호막 역할을 한다.At this time, the side wall of the HLD layer 6 serves as a lightly doped drain (LDD) and a protective film against halation during exposure.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 반도체 소자 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention as described above has the following effects.

첫째, 기판을 식각하여 채널로 작용하는 인터페이스에서 첫 번째 게이트의 임계치수(CD)를 확보함으로써 특성이 향상된다.First, the characteristic is improved by securing the critical dimension (CD) of the first gate at the interface acting as a channel by etching the substrate.

둘째, 첫 번째 게이트 패터닝시 헐레이션에 의한 손상을 상기 LDD로 작용하는 HLD층의 측벽에만 국한시켜 헐레이션에 의해 발생되는 불량을 감소하고 수율을 향상시킬 수 있다.Second, the damage caused by the halation during the first gate patterning is limited only to the sidewall of the HLD layer acting as the LDD, thereby reducing the defect caused by the halation and improving the yield.

특히, 디자인 룰(Design Rule)이 적은 0.35μm급 이상의 디바이스 적용에 적합하다.In particular, it is suitable for the application of 0.35μm or more devices having a small design rule.

Claims

Defining a field region and an active region on the substrate to form a field insulating film in the field region, implanting impurity ions into the entire surface of the substrate to form an impurity region, patterning the first photoresist layer so that the gate region is exposed on the substrate; Forming a trench on the exposed substrate, forming an HLD layer on the entire surface of the trenched substrate, patterning a second photoresist layer to expose the HLD layer on the trench-formed substrate on the HLD layer, and then forming the trench. That is, removing the HLD layer of the gate region to expose the substrate, forming an oxide film on the exposed substrate, forming a polysilicon on the entire surface of the substrate including the oxide film, the polysilicon so as to remain only in the gate region Forming a gate electrode by removing the upper electrode and the gate electrode; And forming a gate sidewall on both sides of the gate electrode by patterning a third photoresist film so as to remain above the HLD on both sides, and selectively removing the HLD layer.

The method of claim 1, wherein the trench is trenched at a depth of about 300 kPa to about 400 kPa during the substrate trench.

The method of claim 1, wherein the oxide film is formed to a thickness of about 200 μm.

According to claim 1, wherein the first and second photoresist film is a negative photosensitive film that is removed during development of the portion that is not light during exposure, the third photosensitive film is a positive type that is removed during development A semiconductor device manufacturing method characterized by using a photosensitive film.