KR100344825B1 - 반도체소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

산화막의 절연특성을 향상시켜서 제품의 수율을 높일 수 있는 반도체소자의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 반도체소자의 제조방법은 필드영역과 제 1, 제 2 액티브영역이 정의된 반도체기판의 필드영역에 필드절연막을 형성하는 공정, 상기 제 1, 제 2 액티브영역에 절연막을 형성하는 공정, 상기 절연막상에 블로킹막을 형성하는 공정, 상기 제 2 액티브영역의 블로킹막과 절연막을 식각하는 공정, 상기 제 1 액티브영역의 블로킹막을 제거하는 공정, 상기 제 1 액티브영역에 제 1 게이트절연막을 형성함과 동시에 제 2 액티브영역에 상기 제 1 게이트절연막보다 얇은 두께의 제 2 게이트절연막을 형성하는 공정, 상기 제 1, 제 2 액티브영역의 제 1, 제 2 게이트절연막 상에 각각 게이트전극을 형성하는 공정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

반도체소자의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체소자에 대한 것으로, 특히 듀얼(Dual) 게이트산화막을 갖는 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다.
반도체의 VLSI 기술에서 액티브영역에서의 소자의 채널길이와 더불어 게이트전극과 반도체기판 사이의 절연막인 게이트산화막의 두께도 점차 작아지고 있다. 그러나 입력, 출력 회로나 높은 전압이 인가되는 소자에는 보다 두꺼운 절연막이 필요하다. 이와 같이 한 칩내에 소자의 역할에 따라서 게이트산화막의 두께를 얇게 형성하거나 두껍게 형성하여야 하는데, 특히 제조공정중 두꺼운 두께의 게이트산화막의 절연특성이 나빠지는 어려움이 발생하므로 이를 개선할 수 있는 방법이 연구 중이다.
첨부 도면을 참조하여 종래 반도체소자의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1f는 종래에 따른 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
종래 반도체소자의 제조방법을 설명하기 전에 각 도면의 격리산화막(2)의 우측영역은 두꺼운 두께의 게이트산화막을 형성할 영역이고, 격리산화막(3)의 좌측영역은 우측영역 보다 두께가 얇은 게이트산화막을 형성할 영역이다. 이하 우측영역은 제 1 영역이라고 하고, 좌측영역은 제 2 영역이라고 한다.
먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이 필드영역과 액티브영역이 정의된 반도체기판(1)의 필드영역에 트렌치를 형성한 후에 전면에 산화막을 증착한 후 반도체기판(1)과 평탄화를 이루도록 격리산화막(2)을 형성한다.
이후에 도 1b에 도시한 바와 같이 제 1, 제 2 영역의 반도체기판(1)의 액티브영역에 1차 열산화공정으로 100Å 두께의 산화막(3)을 성장시킨다.
그리고 도 1c에 도시한 바와 같이 산화막(3) 전면에 감광막(4)을 도포한 후에 노광 및 현상공정으로 제 1 영역에만 감광막(4)이 남도록 선택적으로 감광막(4)을 패터닝한다.
이후에 도 1d에 도시한 바와 같이 패터닝된 감광막(4)을 마스크로 제 2 영역의 산화막(3)을 제거하여 제 2 영역의 반도체기판(1)을 노출시킨다. 이후에 감광막(4)을 제거한다.
그리고 도 1e에 도시한 바와 같이 2차 열산화공정으로 제 1 영역에는 제 1 게이트산화막(3a)을 형성시키고, 제 2 영역에는 제 2 게이트산화막(5)을 형성시킨다.
이때 제 1 게이트산화막(3a)이 제 2 게이트산화막(5)보다 두께가 두껍다.
이후에 도 1f에 도시한 바와 같이 제 1, 제 2 영역의 반도체기판(1) 전면에 폴리실리콘층을 증착한 후에 게이트형성 마스크를 이용하여 제 1, 제 2 영역의 폴리실리콘층과 제 1, 제 2 게이트산화막(3a,5)을 식각하여서 제 1, 제 2 영역의 각 게이트산화막에 적층되는 게이트전극(6)을 형성한다.
그리고 각 게이트전극(6) 양측의 반도체기판(1)에 불순물이온을 주입해서 소오스/드레인 영역(7)을 형성한다.
이때 소오스/드레인 영역(7)은 도면에는 나타나 있지 않지만 LDD 구조를 이루도록 저농도의 소오스/드레인영역을 형성하고, 이후에 게이트전극(6) 양측에 측벽스페이서를 형성하고, 이후에 게이트전극(6)과 측벽스페이서 하부를 제외한 그 양측의 반도체기판(1)에 고농도의 소오스/드레인영역을 형성하여서 진행할 수 있다.
상기와 같은 종래 반도체소자의 제조방법은 다음과 같은 문제가 있다.
산화막상에 감광막을 직접 도포한 후에 포토공정을 진행할 때 감광막의 잔여 유기물이 산화막 내로 침투하여 트랩(trap)으로 작용하여 산화막의 절연 특성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 산화막의 절연특성을 향상시켜서 제품의 수율을 높일 수 있는 반도체소자의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1f는 종래에 따른 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 2a 내지 도 2h는 본 발명 실시예에 따른 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31 : 반도체기판 32 : 격리산화막
33 : 산화막 33a : 제 1 게이트산화막
34 : 블로킹막 35 : 감광막
36 : 제 2 게이트산화막 37 : 게이트전극
38 : 소오스/드레인 영역
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 반도체소자의 제조방법은 필드영역과 제 1, 제 2 액티브영역이 정의된 반도체기판의 필드영역에 필드절연막을 형성하는 공정, 상기 제 1, 제 2 액티브영역에 절연막을 형성하는 공정, 상기 절연막상에 블로킹막을 형성하는 공정, 상기 제 2 액티브영역의 블로킹막과 절연막을 식각하는 공정, 상기 제 1 액티브영역의 블로킹막을 제거하는 공정, 상기 제 1 액티브영역에 제 1 게이트절연막을 형성함과 동시에 제 2 액티브영역에 상기 제 1 게이트절연막보다 얇은 두께의 제 2 게이트절연막을 형성하는 공정, 상기 제 1, 제 2 액티브영역의 제 1, 제 2 게이트절연막 상에 각각 게이트전극을 형성하는 공정을 포함함을 특징으로 한다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명 반도체소자의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명 실시예에 따른 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
본 발명 반도체소자의 제조방법을 설명하기 전에 각 도면의 격리산화막(32)의 우측영역은 두꺼운 두께의 게이트산화막을 형성할 영역이고, 격리산화막(33)의 좌측영역은 우측영역 보다 두께가 얇은 게이트산화막을 형성할 영역이다. 이하 우측영역은 제 1 영역이라고 하고, 좌측영역은 제 2 영역이라고 한다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 필드영역과 액티브영역이 정의된 반도체기판(31)의 필드영역에 트렌치를 형성한 후에 전면에 산화막을 증착한 후 반도체기판(31)과 평탄화를 이루도록 격리산화막(32)을 형성한다. 이후에 도면에는 도시되지 않았지만 각 액티브영역에 문턱전압 조절이온을 주입한다.
이후에 도 2b에 도시한 바와 같이 제 1, 제 2 영역의 반도체기판(31)의 액티브영역에 1차 열산화공정으로 산화막(33)을 성장시킨다.
그리고 도 2c에 도시한 바와 같이 상기 산화막(33)상에 질화막(Nitride)으로 구성된 블로킹(blocking)막(34)을 증착한다.
이때 블로킹막(34)은 모빌 이온(Mobile Ion)의 블로킹 역할을 하는 것으로써, 유기성 물질인 감광막을 산화막상에 직접 도포한 후에 포토공정을 진행할 때 산화막이 감광막에 의해 손상되는 것을 보호하기 위한 역할을 하는 것으로, 산화막(33)과의 식각선택비가 높아 산화막(33)의 손실을 최소로 할 수 있는 막으로 형성한다.
예를 들어서 알맞은 물질로 실리콘질화막(Si3N4)을 들 수 있다.
그리고 도 2d에 도시한 바와 같이 블로킹막(34) 전면에 감광막(35)을 도포한 후에 노광 및 현상공정으로 제 1 영역에만 감광막(35)이 남도록 선택적으로 감광막(35)을 패터닝한다.
이후에 도 2e에 도시한 바와 같이 패터닝된 감광막(35)을 마스크로 제 2 영역의 블로킹막(34)과 산화막(33)을 식각하여 제 2 영역의 반도체기판(31)을 노출시킨다. 이때 건식각을 사용하면 1 스텝 식각으로 쉽게 블로킹막(34)과 산화막(33)을 동시에 식각할 수 있다.
그리고 도 2f에 도시한 바와 같이 제 1 영역의 블로킹막(34)은 H3PO4용매로 습식각하여 제거한다.
이후에 도 2g에 도시한 바와 같이 2차 열산화공정으로 제 1 영역에는 제 1 게이트산화막(33a)을 형성시키고, 제 2 영역에는 제 2 게이트산화막(36)을 형성시킨다.
이때 제 1 게이트산화막(33a)이 제 2 게이트산화막(36)보다 두께가 두껍다.
이후에 도 2h에 도시한 바와 같이 제 1, 제 2 영역의 반도체기판(31) 전면에 폴리실리콘층을 증착한 후에 게이트형성 마스크를 이용하여 제 1, 제 2 영역의 폴리실리콘층과 제 1, 제 2 게이트산화막(33a,36)을 식각하여서 제 1, 제 2 영역의 게이트산화막에 적층되는 게이트전극(37)을 형성한다.
그리고 각 게이트전극(37) 양측의 반도체기판(31)에 불순물이온을 주입해서소오스/드레인 영역(38)을 형성한다.
이때 소오스/드레인 영역(38)은 도면에는 나타나 있지 않지만 LDD 구조를 이루도록 저농도의 소오스/드레인영역을 형성하고, 이후에 게이트전극(37)양측에 측벽스페이서를 형성한 후에, 게이트전극(37)과 측벽스페이서 하부를 제외한 그 양측의 반도체기판(31)에 고농도의 소오스/드레인영역을 형성하는 공정을 통하여 진행할 수 있다.
상기와 같은 본 발명 반도체소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 산화막과 감광막 사이에 블로킹막을 형성하므로써 차후의 공정진행시 게이트산화막이 오염되는 것을 방지하여 절연특성을 향상시켜서 제품의 수율을 높일 수 있다.둘째, 산화막과 블로킹막을 단일 공정으로 식각하므로 공정을 단순화할 수 있다.

Claims (3)

  1. 필드영역과 제 1, 제 2 액티브영역이 정의된 반도체기판의 필드영역에 필드절연막을 형성하는 공정,
    상기 제 1, 제 2 액티브영역에 절연막을 형성하는 공정,
    상기 절연막상에 블로킹막을 형성하는 공정,
    상기 제 2 액티브영역의 블로킹막과 절연막을 식각하는 공정,
    상기 제 1 액티브영역의 블로킹막을 제거하는 공정,
    상기 제 1 액티브영역에 제 1 게이트절연막을 형성함과 동시에 제 2 액티브영역에 상기 제 1 게이트절연막보다 얇은 두께의 제 2 게이트절연막을 형성하는 공정,
    상기 제 1, 제 2 액티브영역의 제 1, 제 2 게이트절연막 상에 각각 게이트전극을 형성하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블로킹막은 질화막(Nitride)과 실리콘질화막(Si3N4)으로 형성함을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 게이트절연막은 열산화공정으로 형성함을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
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