KR100240249B1 - 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 기판상에 제 1 게이트 산화막 및 제 1 게이트 전극막을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 제 1 게이트 전극막상에 제 1 및 2 게이트 전극 형성 영역을 정의하여 상기 제 1 게이트 전극 형성 영역상의 제 1 게이트 전극막 및 그 하부의 상기 제 1 게이트 산화막을 식각하는 공정과, 상기 제 1 게이트 산화막이 식각된 제 1 게이트 전극 형성 영역을 포함하여 반도체 기판상에 제 2 게이트 산화막 및 제 2 게이트 전극막을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 제 2 게이트 산화막은 상기 제 1 게이트 산화막의 두께와 서로 다른 두께를 갖고, 상기 제 2 게이트 전극막을 식각하여 상기 제 1 게이트 전극 형성 영역상에 제 1 게이트 전극을 형성하는 공정과, 상기 제 2 게이트 전극 형성 영역상의 상기 제 2 게이트 산화막 및 상기 제 1 게이트 전극막을 식각하여 제 2 게이트 전극을 형성하는 공정을 포함한다. 이와 같은 반도체 장치의 제조 방법에 의해서, 하나의 반도체 칩상에서 차별화된 게이트 산화막 및 게이트 전극을 형성할 수 있고, 따라서 메모리 소자 및 로직 회로의 특성을 열화시키지 않고 하나의 칩상에 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 DRAM과 로직(logic) 회로를 하나의 칩내에 구현할 수 있도록 게이트 산화막의 두께를 변화시키고, 게이트 전극막을 다르게 형성할 수 있는 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적인 모오스 트랜지스터의 제조 공정에 있어서, 한 칩 내의 게이트 산화막 두께는 같으며 게이트 구조도 한 가지를 사용한다.
그러나, 복합제품을 한 칩에 구현하게 되면 각 영역별로 동작전압이 달라지고, 모오스 트랜지스터의 크기도 달라짐에 따라 한 칩 내에서도 게이트 산화막 두께나 게이트 구조를 달리 해야 할 필요성이 증대되고 있다.
예를 들면, DRAM 제품에서는 셀의 트랜스퍼 게이트(transfer gate)로 사용하는 모오스 트랜지스터의 턴 온(turn on) 게이트 전압은 소오스/드레인에 인가되는 전압보다 크기 때문에 게이트 산화막의 신뢰성 문제로 인해 로직 제품보다 두꺼운 게이트 산화막을 사용하게 된다.
이와 같은 특성으로 인해 DRAM과 일반 로직을 한 칩에서 구현하는 복합 제품에 있어서 동일 게이트 산화막과 게이트를 사용할 경우 어느 한 쪽의 특성을 얻지 못하게 되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 메모리 소자와 로직 회로를 한 칩 내에 구현할 수 있도록 서로 다른 게이트 산화막 두께 및 서로 다른 구조의 게이트 전극을 형성시키는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1A 내지 도 1H는 본 발명의 1 실시예에 따른 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 공정도;
도 2A 내지 도 2H는 본 발명의 2 실시예에 따른 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 공정도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 50 : 반도체 기판 12, 52 : 소자분리영역
14, 54 : 제 1 게이트 산화막 16, 56 : 제 1 게이트 전극막
20, 62 : 제 2 게이트 산화막 22, 68 : 제 2 게이트 전극막
24, 70 : 제 1 게이트 전극 28, 74 : 제 2 게이트 전극
(구성)
상술한 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명에 의하면, 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법은, 반도체 기판상에 제 1 게이트 산화막 및 제 1 게이트 전극막을 순차적으로 형성하는 공정과; 상기 제 1 게이트 전극막상에 제 1 및 2 게이트 전극 형성 영역을 정의하여 상기 제 1 게이트 전극 형성 영역상의 제 1 게이트 전극막 및 그 하부의 상기 제 1 게이트 산화막을 식각하는 공정과; 상기 제 1 게이트 산화막이 식각된 제 1 게이트 전극 형성 영역을 포함하여 반도체 기판상에 제 2 게이트 산화막 및 제 2 게이트 전극막을 순차적으로 형성하는 공정과; 상기 제 2 게이트 산화막은 상기 제 1 게이트 산화막의 두께와 서로 다른 두께를 갖고, 상기 제 2 게이트 전극막을 식각하여 상기 제 1 게이트 전극 형성 영역상에 제 1 게이트 전극을 형성하는 공정과; 상기 제 2 게이트 전극 형성 영역상의 상기 제 2 게이트 산화막 및 상기 제 1 게이트 전극막을 식각하여 제 2 게이트 전극을 형성하는 공정을 포함한다.
이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 게이트 전극은 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 순차적으로 적층된 다층막과 폴리실리콘막 및 실리사이드막, 그리고 절연막이 순차적으로 적층된 다층막 중 어느 하나이다.
이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2 게이트 전극은 폴리실리콘막과 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 순차적으로 적층된 다층막중 어느 하나이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 하나의 반도체 기판상에 메모리 셀 트랜지스터 및 모오스 트랜지스터가 동시에 형성되는 반도체 장치에 있어서, 상기 반도체 기판상에 모오스 트랜지스터의 게이트 산화막 및 게이트 전극막을 순차적으로 형성하는 공정과; 상기 메모리 셀 트랜지스터 영역의 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막 및 그 하부의 상기 게이트 산화막을 식각하는 공정과; 상기 메모리 셀 트랜지스터 영역을 포함하여 반도체 기판상에 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막 및 게이트 전극막을 순차적으로 형성하는 공정과; 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 전극막을 식각하여 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 공정과; 상기 모오스 트랜지스터 영역의 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막과 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막을 식각하여 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 공정을 포함한다.
이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 전극은 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 순차적으로 적층된 다층막과 폴리실리콘막 및 실리사이드막, 그리고 절연막이 순차적으로 적층된 다층막 중 어느 하나이다.
이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극은 폴리실리콘막과 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 순차적으로 적층된 다층막중 어느 하나이다.
(작용)
본 발명은 하나의 반도체 칩내에 서로 다른 두께를 갖는 게이트 산화막 및 서로 다른 구조의 게이트 전극이 형성되도록 한다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
(실시예 1)
도 1A 내지 도 1H는 본 발명의 1 실시예에 따른 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 공정도이다.
도 1A를 참조하면, 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법은 먼저, 반도체 기판(10)상에 활성영역(a1, a2)과 비활성영역(b)을 정의하여 소자분리영역(12)을 형성한다.
이 때, 상기 소자분리영역(12)은 필드산화막 또는 트렌치 산화막으로 형성된다.
도 1B에 있어서, 상기 소자분리영역(12)을 포함하여 반도체 기판(10)상에 소정 두께의 제 1 게이트 산화막(14)을 형성하고 이어서, 폴리실리콘막 등으로 제 1 게이트 전극막(16)을 형성한다.
일측 활성영역(a1)의 상기 제 1 게이트 전극막(16)이 노출되도록 제 1 포토레지스트 패턴(18)을 형성한다. 다음, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(18)을 마스크로 사용하여 상기 제 1 게이트 전극막(16) 및 제 1 게이트 산화막(14)을 식각하여 도 1C에 도시된 바와 같이, 상기 일측 활성영역(a1)의 반도체 기판(10)이 노출되도록 한다.
이 때, 상기 제 1 게이트 전극막(16)의 식각은 등방성(isotropic) 또는 이방성(anisotropic) 식각 방법을 사용한다.
그리고, 도 1D를 참조하면, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(18)을 제거한 후, 상기 일측 활성영역(a1)을 포함하여 상기 제 1 게이트 전극막(16)상에 제 2 게이트 산화막(20)을 형성한다.
이 때, 상기 제 2 게이트 산화막(20)은 열산화막 공정 등을 통해 형성되며, 그 두께(t2)는 상기 제 1 게이트 산화막(14)의 두께(t1)와 서로 다른 두께를 갖도록 형성된다.
상기 제 2 게이트 산화막(20)상에 제 2 게이트 전극막(22)을 형성한다.
이 때, 상기 제 2 게이트 전극막(22)은 폴리실리콘막과 실리사이드막이 순차적으로 적층된 다층막 또는 폴리실리콘막 및 실리사이드막, 그리고 절연막이 순차적으로 적층된 다층막이다.
다음, 도 1E에 있어서, 상기 일측 활성영역상(a1)의 상기 제 2 게이트 전극막(22)을 식각하여 제 1 게이트 전극(24)을 형성한다.
도 1F를 참조하면, 상기 제 1 게이트 전극(24)이 형성된 일측 활성영역(a1)을 보호하고, 타측 활성영역(a2)상에 제 2 게이트 전극을 형성하기 위한 제 2 포토레지스트 패턴(26)을 형성한다.
도 1G에 있어서, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(26)을 마스크로 사용하여 상기 제 2 게이트 산화막(20) 및 제 1 게이트 전극막(16)을 식각한다.
마지막으로, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(26)을 제거하면 도 1H에 도시된 바와 같이, 하나의 반도체 기판(10)상에 서로 다른 게이트 산화막(14, 20) 두께 및 게이트 전극(24, 28) 구조를 갖는 반도체 장치가 형성된다.
(실시예 2)
도 2A 내지 도 2H는 본 발명의 2 실시예에 따른 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 공정도이다.
도 2A를 참조하면, 하나의 반도체 기판(50)상에 메모리 셀 트랜지스터 및 모오스 트랜지스터가 동시에 형성되는 반도체 장치에 있어서, 반도체 기판(50)상에 활성영역(a)과 비활성영역(b)을 정의하여 소자분리영역(52)을 형성한다.
이 때, 상기 소자분리영역(52)은 필드산화막 또는 트렌치 산화막으로 형성된다.
도 2B에 있어서, 상기 소자분리영역(52)을 포함하여 반도체 기판(50)상에 모오스 트랜지스터의 게이트 산화막(54)을 형성하고 이어서, 폴리실리콘막 등으로 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막(56)을 형성한다.
이 때, 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막(56)상에 미세 패턴 형성시 사진공정 마진(margin)을 줄 수 있는 ARC(Anti Reflect Coating)막(58)을 형성할 수도 있다.
도 2C를 참조하면, 상기 메모리 셀 트랜지스터 영역의 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막(56)이 노출되도록 제 1 포토레지스트 패턴(60)을 형성한다. 그리고, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(60)을 마스크로 사용하여 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막(56) 및 게이트 산화막(54)을 식각하여 상기 메모리 셀 트랜지스터 영역의 반도체 기판(50)이 노출되도록 한다.
이 때, 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막(56)의 식각은 등방성(isotropic) 또는 이방성(anisotropic) 식각 방법을 사용한다.
그리고, 도 2D를 참조하면, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(60)을 제거한 후, 상기 메모리 셀 트랜지스터 영역을 포함하여 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막(56)상에 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막(62)을 형성한다.
이 때, 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막(62)은 열산화막 공정 등을 통해 형성되며, 그 두께(t2)는 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 산화막(54)의 두께(t1)보다 상대적으로 더 두껍게 형성된다.
상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막(62)상에 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 전극막(68)을 형성한다.
이 때, 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 전극막(68)은 도핑된 폴리실리콘막(64) 및 텅스텐 실리사이드막(65)을 순차적으로 적층하거나 도핑된 폴리실리콘막(64) 및 텅스텐 실리사이드막(65), 그리고 절연막(66)을 순차적으로 적층하여 형성한다.
그리고, 상기 텅스텐 실리사이드막(65)은 상기 폴리실리콘막(64)상에 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition)등의 방법을 사용하여 증착된다.
다음, 도 2E에 있어서, 상기 메모리 셀 트랜지스터 영역의 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 전극막(68)을 식각하여 메모리 셀 트랜지스터 게이트 전극(70)을 형성한다.
도 2F를 참조하면, 상기 메모리 셀 트랜지스터 영역을 보호하고, 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하기 위한 제 2 포토레지스트 패턴(72)을 형성한다.
상기 제 2 포토레지스트 패턴(72)을 마스크로 사용하여 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막(62) 또는 상기 ARC막(58), 그리고 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막(56)을 식각한다.
마지막으로, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(72)을 제거하면 도 2H에 도시된 바와 같이, 하나의 반도체 기판(50)상에 서로 다른 게이트 산화막(54, 62) 두께 및 게이트 전극(70, 74) 구조를 갖는 반도체 장치가 형성된다.
이 때, 상기 소자분리영역(52)상에는 상기 메모리 셀 트랜지스터 및 모오스 트랜지스터의 게이트 전극 형성시 발생되는 부수적인 잔여막(76)이 형성될 수 있으나 실제 소자의 동작에는 영향을 주지 않게 된다.
이어서, 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극(74) 상부 및 게이트 전극 양측의 소오스/드레인 영역에 실리사이드화 공정으로 실리사이드막을 더 형성할 수도 있다.
본 발명은 하나의 반도체 칩상에서 차별화된 게이트 산화막 및 게이트 전극을 형성할 수 있고, 따라서 메모리 소자 및 로직 회로의 특성을 열화시키지 않고 하나의 칩상에 구현할 수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 반도체 기판(10)상에 제 1 게이트 산화막(14) 및 제 1 게이트 전극막(16)을 순차적으로 형성하는 공정과;상기 제 1 게이트 전극막(16)상에 제 1 및 2 게이트 전극 형성 영역을 정의하여 상기 제 1 게이트 전극 형성 영역상의 제 1 게이트 전극막(16) 및 그 하부의 상기 제 1 게이트 산화막(14)을 식각하는 공정과;상기 제 1 게이트 산화막(14)이 식각된 제 1 게이트 전극 형성 영역을 포함하여 반도체 기판(10)상에 제 2 게이트 산화막(20) 및 제 2 게이트 전극막(22)을 순차적으로 형성하는 공정과;상기 제 2 게이트 산화막(20)은 상기 제 1 게이트 산화막(14)의 두께와 서로 다른 두께를 갖고,상기 제 2 게이트 전극막(22)을 식각하여 상기 제 1 게이트 전극 형성 영역상에 제 1 게이트 전극(24)을 형성하는 공정과;상기 제 2 게이트 전극 형성 영역상의 상기 제 2 게이트 산화막(20) 및 상기 제 1 게이트 전극막(16)을 식각하여 제 2 게이트 전극(28)을 형성하는 공정을 포함하는 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 게이트 전극(24)은 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 순차적으로 적층된 다층막과 폴리실리콘막 및 실리사이드막, 그리고 절연막이 순차적으로 적층된 다층막 중 어느 하나인 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 게이트 전극(28)은 폴리실리콘막과 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 순차적으로 적층된 다층막중 어느 하나인 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
- 하나의 반도체 기판(50)상에 메모리 셀 트랜지스터 및 모오스 트랜지스터가 동시에 형성되는 반도체 장치에 있어서,상기 반도체 기판(50)상에 모오스 트랜지스터의 게이트 산화막(54) 및 게이트 전극막(56)을 순차적으로 형성하는 공정과;상기 메모리 셀 트랜지스터 영역의 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막(56) 및 그 하부의 상기 게이트 산화막(54)을 식각하는 공정과;상기 메모리 셀 트랜지스터 영역을 포함하여 반도체 기판(50)상에 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막(62) 및 게이트 전극막(68)을 순차적으로 형성하는 공정과;상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 전극막(68)을 식각하여 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 전극(70)을 형성하는 공정과;상기 모오스 트랜지스터 영역의 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막(62)과 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극막(56)을 식각하여 상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극(74)을 형성하는 공정을 포함하는 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 전극(70)은 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 순차적으로 적층된 다층막과 폴리실리콘막 및 실리사이드막, 그리고 절연막이 순차적으로 적층된 다층막 중 어느 하나인 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 모오스 트랜지스터의 게이트 전극(74)은 폴리실리콘막과 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 순차적으로 적층된 다층막중 어느 하나인 서로 다른 게이트 산화막 및 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
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1997
- 1997-04-22 KR KR1019970014832A patent/KR100240249B1/ko not_active IP Right Cessation
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Publication number | Publication date |
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KR19980077641A (ko) | 1998-11-16 |
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