KR100468704B1 - DRAM device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
DRMA 장치 및 그 제조 방법에 관해 개시한다. 본 발명에 따른 DRAM 장치는 단일 소오스/드레인 영역을 구비하는 셀 어레이 영역 트랜지스터와 LDD 구조의 소오스/드레인 영역을 구비하는 주변 회로 영역 NMOS 트랜지스터 및 이중 LDD 구조의 소오스/드레인 영역을 구비하는 주변 회로 영역 PMOS 트랜지스터를 포함한다. 주변 회로 영역 PMOS 트랜지스터의 이중 LDD 구조의 소오스/드레인 영역은 고농도의 p형 불순물 영역, 저농도의 p형 불순물 영역 및 저농도의 n형 불순물 영역으로 구성된다. 주변 회로 영역의 PMOS 트랜지스터가 이중 LDD 구조로 형성되기 때문에 단 채널 효과를 방지할 수 있으며, 핫 캐리어 효과를 효과적으로 감소시킬 수 있다. Disclosed are a DRMA device and a method of manufacturing the same. According to the present invention, a DRAM device includes a cell array region transistor having a single source / drain region, a peripheral circuit region including a source / drain region of an LDD structure, and a peripheral circuit region including a source / drain region of a double LDD structure. PMOS transistors. The source / drain region of the double LDD structure of the peripheral circuit region PMOS transistor is composed of a high concentration p-type impurity region, a low concentration p-type impurity region, and a low concentration n-type impurity region. Since the PMOS transistors in the peripheral circuit region are formed in a double LDD structure, short channel effects can be prevented and hot carrier effects can be effectively reduced.
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 다이나믹 랜덤 액서스 메모리 장치(Dynamic Random Access Memory: DRAM) 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a dynamic random access memory (DRAM) and a method of manufacturing the same.
DRAM 장치는 셀 어레이 영역 및 주변 회로 영역으로 크게 구분된다. 셀 어레이 영역에는 데이터가 저장되는 복수개의 메모리 셀들이 매트릭스 형태로 배열되고, 주변 회로 영역에는 셀 어레이 영역의 메모리 셀들을 구동시키기 위한 회로가 배열된다. DRAM devices are roughly divided into cell array regions and peripheral circuit regions. In the cell array region, a plurality of memory cells in which data is stored are arranged in a matrix form, and a circuit for driving memory cells of the cell array region is arranged in a peripheral circuit region.
셀 어레이 영역 및 주변 회로 영역에 각각 배열되는 트랜지스터들은 각각 그 용도가 상이하기 때문에 그 용도에 맞게 트랜지스터의 특성이 최적화되어야 한다. 따라서 셀 어레이 영역의 트랜지스터는 저농도의 불순물 영역으로 이루어진 단일 소오스/드레인 영역으로만 형성되고 주변 회로 영역의 트랜지스터는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조의 소오스/드레인 영역으로 형성된다. Since transistors arranged in the cell array region and the peripheral circuit region are different in their respective uses, the characteristics of the transistor should be optimized for the purpose. Therefore, the transistors of the cell array region are formed of only a single source / drain region composed of low concentration impurity regions, and the transistors of the peripheral circuit region are formed of source / drain regions of a lightly doped drain (LDD) structure.
도1 과 도2 를 참조하여 종래의 DRAM 장치에 대하여 설명한다. 1 and 2, a conventional DRAM device will be described.
먼저, 도1 을 참고하면, 셀 어레이 영역의 반도체 기판(10)상에는 스페이서(20)가 형성된 게이트(12) 및 저농도의 n형 불순물 영역(22)으로만 이루어진 소오스/드레인 영역으로 구성된 트랜지스터가 형성되어 있다. 주변회로 영역의 반도체 기판(10)상에는 LDD구조 형성용 스페이서(20)가 형성된 게이트(14) 및 저농도의 n형 불순물 영역(18)과 고농도의 n형 불순물 영역(26)으로 이루어진 소오스/드레인 영역으로 구성된 NMOS 트랜지스터와 LDD구조 형성용 스페이서(20)가 형성된 게이트(16) 및 저농도의 p형 불순물 영역(17)과 고농도의 p형 불순물 영역(24)으로 이루어진 소오스/드레인 영역으로 구성된 PMOS 트랜지스터가 형성되어 있다. First, referring to FIG. 1, on the semiconductor substrate 10 of the cell array region, a transistor including a gate 12 having a spacer 20 and a source / drain region composed of only a low concentration of n-type impurity region 22 is formed. It is. On the semiconductor substrate 10 in the peripheral circuit region, a source / drain region comprising a gate 14 having an LDD structure forming spacer 20 and a low concentration n-type impurity region 18 and a high concentration n-type impurity region 26. A PMOS transistor comprising a gate 16 formed with an NMOS transistor and an LDD structure forming spacer 20 and a source / drain region including a low concentration of p-type impurity region 17 and a high concentration of p-type impurity region 24 are provided. Formed.
n형 불순물로는 인(P)과 비소(As)가 사용될 수 있는데, 비소는 인에 비해 분자량이 크므로 이온 주입시 기판에 손상을 입혀 접합 누설 전류를 발생시키는 단점이 있고 인은 확산도가 커서 단채널 효과를 증가시키는 단점이 있다. 따라서 확실한 on/off 동작과 리프레쉬 시간(refresh time)을 길게 하기 위해서 접합 누설 전류의 감소가 무엇보다 중요한 셀 어레이 영역의 n형 불순물 영역(22)은 인을 사용하여 형성하고 주변 회로부 영역의 n형 불순물 영역(18, 26)은 비소를 사용하여 형성한다. Phosphorus (P) and arsenic (As) may be used as n-type impurities. Since arsenic has a higher molecular weight than phosphorus, it has a disadvantage of damaging a substrate during ion implantation to generate a junction leakage current, and phosphorus has a large diffusion rate. There is a disadvantage of increasing the short channel effect. Therefore, the n-type impurity region 22 of the cell array region is formed using phosphorus, and the n-type region of the peripheral circuit region is formed in which the reduction of the junction leakage current is most important in order to ensure a reliable on / off operation and a long refresh time. The impurity regions 18 and 26 are formed using arsenic.
앞서도 언급한 바와 같이 인은 확산도가 커서 단채널 효과를 증가시키는 단점이 있으므로 셀 어레이 영역의 NMOS 트랜지스터의 n형 불순물 영역(22)은 스페이서(20)를 형성한 후, 인 이온을 주입하여 형성함으로써 가급적 유효 채널 길이를 증가시킨다. 이 경우에는 n형 불순물 영역(22)이 게이트(12)의 가장자리 부분까지 확산될 수 있도록 후속 열처리를 하여야만 한다. 그런데 n형 불순물 영역이 원하는 위치까지만 확산되도록 조절하는 것이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 주변회로 영역의 불순물들도 함께 확산되어 주변회로 영역의 트랜지스터들의 유효 채널 길이를 감소시키는 문제점이 파생된다. 특히, 주변회로 영역의 PMOS 트랜지스터를 구성하고 있는 p형 불순물 영역(17, 24)은 확산도가 매우 큰 붕소(B)로 형성되기 때문에 유효 채널 길이의 감소문제가 더욱 심각해진다. As mentioned above, since phosphorus has a high diffusion and has a short channel effect, the n-type impurity region 22 of the NMOS transistor of the cell array region is formed by forming a spacer 20 and then implanting phosphorous ions. If possible, increase the effective channel length. In this case, subsequent heat treatment must be performed so that the n-type impurity region 22 can be diffused to the edge portion of the gate 12. However, it is not easy to control the n-type impurity region to be diffused only to a desired position, and the impurities in the peripheral circuit region are also diffused together to reduce the effective channel length of the transistors in the peripheral circuit region. In particular, since the p-type impurity regions 17 and 24 constituting the PMOS transistor in the peripheral circuit region are formed of boron (B) having a very high diffusivity, the problem of reducing the effective channel length becomes more serious.
이러한 문제를 해결하기 위하여 제안된 구조가 도2에 도시되어 있다. 즉, 도2에 도시되어 있는 바와 같이, PMOS 트랜지스터의 LDD 영역을 확산도가 큰 p형 불순물 영역으로 형성하는 것이 아니라 저농도의 n형 불순물 영역(18)으로 형성한다. 이렇게 저농도의 n형 불순물 영역(18)으로 형성하면, 셀 어레이 영역 NMOS 트랜지스터의 저농도의 n형 불순물 영역(22)을 확산시키기 위한 열처리 공정시 PMOS 트랜지스터의 유효 채널 길이가 감소하는 문제점을 방지할 수 있다. 그러나 PMOS 트랜지스터의 구조를 도2와 같이 형성할 경우, 후속 열처리 공정에 의해 고농도의 p형 불순물 영역(24)이 반드시 저농도의 n형 불순물 영역(18)과 오버랩되도록 하여야 하기 때문에 스페이서(20)의 두께 및 열처리 공정 조건을 잘 조절해야 하는 어려움이 있다. 그리고 고농도의 p형 불순물의 확산에 의해 LDD영역(18)의 농도가 고농도가 되기 때문에 핫 캐리어 효과를 제대로 방지할 수 없게 되는 새로운 문제점이 있다. The proposed structure to solve this problem is shown in FIG. That is, as shown in Fig. 2, the LDD region of the PMOS transistor is not formed as a p-type impurity region having a high diffusivity, but is formed as a n-type impurity region 18 having a low concentration. The low concentration of the n-type impurity region 18 can prevent the problem that the effective channel length of the PMOS transistor is reduced during the heat treatment process for diffusing the low-concentration n-type impurity region 22 of the cell array region NMOS transistor. have. However, when the structure of the PMOS transistor is formed as shown in Fig. 2, the high concentration of the p-type impurity region 24 must be overlapped with the low concentration of the n-type impurity region 18 by a subsequent heat treatment process. There is a difficulty in controlling the thickness and heat treatment process conditions well. In addition, since the concentration of the LDD region 18 becomes high due to the diffusion of a high concentration of p-type impurities, there is a new problem that the hot carrier effect cannot be prevented properly.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 셀 어레이 영역 및 주변 회로 영역에 배열되는 트랜지스터들의 용도에 맞도록 최적화된 서로 다른 구조의 트랜지스터들을 구비하는 DRAM 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a DRAM device having transistors having different structures optimized for use of transistors arranged in a cell array region and a peripheral circuit region.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 셀 어레이 영역 및 주변 회로 영역에 배열되는 트랜지스터들의 용도에 맞도록 최적화된 서로 다른 구조의 트랜지스터들을 구비하는 DRAM 장치를 제조하는데 적합한 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method suitable for manufacturing a DRAM device having transistors of different structures optimized for the use of transistors arranged in the cell array region and the peripheral circuit region.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 DRAM 장치는 단일 소오스/드레인 영역을 구비하는 셀 어레이 영역 트랜지스터와 LDD 구조의 소오스/드레인 영역을 구비하는 주변 회로 영역 NMOS 트랜지스터 및 이중 LDD 구조의 소오스/드레인 영역을 구비하는 주변 회로 영역 PMOS 트랜지스터를 포함한다.The DRAM device of the present invention for achieving the above technical problem is a cell array region transistor having a single source / drain region, a peripheral circuit region NMOS transistor having a source / drain region of the LDD structure and a source / drain region of a dual LDD structure And a peripheral circuit region PMOS transistor having a.
본 발명에 있어서, 상기 이중 LDD 구조의 소오스/드레인 영역은 고농도의 p형 불순물 영역, 저농도의 p형 불순물 영역 및 저농도의 n형 불순물 영역이 차례대로 형성되며, 상기 저농도의 n형 불순물 영역이 채널 영역과 인접한 구조인 것이 바람직하다. 특히 상기 저농도의 n형 불순물 영역은 비소 이온으로, 상기 저농도의 p형 불순물 영역은 붕소 또는 플루오르화붕소 이온으로 그리고 상기 고농도의 p형 불순물 영역은 플루오르화붕소 이온으로, 상기 단일 소오스/드레인 영역은 인 이온으로, 그리고 상기 LDD 구조의 소오스/드레인 영역은 비소 이온으로 형성된 것이 바람직하다.In the present invention, the source / drain region of the double LDD structure includes a high concentration of p-type impurity region, a low concentration of p-type impurity region, and a low concentration of n-type impurity region, and the low concentration of n-type impurity region is a channel. It is preferred to have a structure adjacent to the area. In particular, the low concentration n-type impurity region is arsenic ions, the low concentration p-type impurity region is boron or boron fluoride ion, the high concentration p-type impurity region is boron fluoride ion, and the single source / drain region is Preferably, the phosphorus ions and the source / drain regions of the LDD structure are formed of arsenic ions.
또, 상기 셀 어레이 영역 트랜지스터는 게이트 측벽에 단일 스페이서를 구비하고, 상기 주변 회로 영역 NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터는 게이트 측벽에 이중 스페이서를 구비하는 것이 바람직하다.The cell array region transistor may include a single spacer on a gate sidewall, and the peripheral circuit region NMOS transistor and a PMOS transistor may include a double spacer on a gate sidewall.
그리고, 상기 주변 회로 영역 NMOS 트랜지스터의 상기 게이트 상면과 상기 LDD 구조의 소오스/드레인 영역상 및 상기 주변 회로 영역 PMOS 트랜지스터의 상기 게이트 상면과 상기 이중 LDD 구조의 소오스/드레인 영역상에 실리사이드막을 구비하며, 상기 셀 어레이 영역 트랜지스터의 게이트 상면, 스페이서 및 단일 소오스 영역상에 실리사이드화 방지막을 구비하는 것이 바람직하다. And a silicide film on the gate upper surface of the peripheral circuit region NMOS transistor and the source / drain region of the LDD structure, and on the gate upper surface of the peripheral circuit region PMOS transistor and the source / drain region of the double LDD structure, It is preferable to include a silicide prevention film on the gate top surface, the spacer and the single source region of the cell array region transistor.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제조 방법에 따르면, 먼저, 반도체 기판상에 복수개의 제1 게이트들과 상기 제1 게이트보다 길이가 큰 복수개의 제2 게이트들을 형성한다. 다음에 상기 복수개의 제2 게이트들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 저농도의 n형 불순물 영역을 형성한다. 이어서, 상기 복수개의 제1 게이트들 및 복수개의 제2 게이트들의 측벽에 각각 제1 스페이서를 형성한 후, 상기 제1 게이트들의 측벽에 형성된 상기 복수개의 제1 스페이서들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 저농도의 n형 불순물 영역들을 상기 복수개의 제2 게이트들중 PMOS 트랜지스터의 게이트로 사용될 게이트들의 측벽에 형성된 상기 복수개의 제1 스페이서들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 저농도의 p형 불순물 영역들을 형성한다. 다음에 상기 복수개의 제2 게이트들의 측벽에 형성된 상기 제1 스페이서위에 각각 제2 스페이서를 형성하여 이중 스페이서를 형성한다. 마지막으로 상기 저농도의 n형 불순물 영역들이 형성된 영역상에 형성된 상기 복수개의 제2 스페이서들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 고농도의 n형 불순물 영역들을 상기 저농도의 p형 불순물 영역들이 형성된 영역상에 형성된 상기 복수개의 제2 스페이서들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 고농도의 p형 불순물 영역들을 형성한다. According to the manufacturing method of the present invention for achieving the above another technical problem, first, a plurality of first gates and a plurality of second gates having a length greater than the first gate is formed on a semiconductor substrate. Next, a low concentration n-type impurity region is formed in the semiconductor substrate adjacent to the edges of the plurality of second gates. Subsequently, a first spacer is formed on sidewalls of the plurality of first gates and the plurality of second gates, respectively, and then a low concentration is formed on the semiconductor substrate adjacent to edges of the plurality of first spacers formed on the sidewalls of the first gates. Low concentration p-type impurity regions are formed in the semiconductor substrate adjacent to edges of the plurality of first spacers formed on sidewalls of gates to be used as gates of a PMOS transistor among the plurality of second gates. Next, second spacers are formed on the first spacers formed on sidewalls of the plurality of second gates, respectively, to form double spacers. Finally, the high concentration n-type impurity regions are formed on the region in which the low concentration p-type impurity regions are formed in the semiconductor substrate adjacent to the edges of the plurality of second spacers formed on the region in which the low concentration n-type impurity regions are formed. High concentration p-type impurity regions are formed in the semiconductor substrate adjacent to the edges of the plurality of second spacers.
본 발명에 있어서, 상기 복수개의 제2 게이트들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 형성되는 저농도의 n형 불순물 영역들은 비소 이온을, 상기 제1 게이트들의 측벽에 형성된 상기 복수개의 제1 스페이서들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 형성되는 저농도의 n형 불순물 영역들은 인 이온을, 상기 복수개의 제2 게이트들중 PMOS 트랜지스터의 게이트로 사용될 게이트들의 측벽에 형성된 상기 복수개의 제1 스페이서들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 형성되는 저농도의 p형 불순물 영역들은 붕소 이온 또는 플루오르화붕소 이온을, 상기 저농도의 n형 불순물 영역들이 형성된 영역상에 형성된 상기 복수개의 제2 스페이서들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 형성되는 고농도의 n형 불순물 영역들은 비소 이온을, 상기 저농도의 p형 불순물 영역들이 형성된 영역상에 형성된 상기 복수개의 제2 스페이서들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 형성되는 고농도의 p형 불순물 영역들은 플루오르화 붕소 이온을 주입하여 형성하는 것이 바람직하다. In the present invention, the low concentration n-type impurity regions formed in the semiconductor substrate adjacent to the edges of the plurality of second gates form arsenic ions adjacent to the edges of the plurality of first spacers formed on the sidewalls of the first gates. Low concentration n-type impurity regions formed in the semiconductor substrate may form phosphorus ions on the semiconductor substrate adjacent to edges of the plurality of first spacers formed on sidewalls of gates to be used as gates of a PMOS transistor among the plurality of second gates. The low concentration p-type impurity regions to be formed include high concentration n of boron ions or boron fluoride ions in the semiconductor substrate adjacent to edges of the plurality of second spacers formed on the region where the low concentration n-type impurity regions are formed. Type impurity regions contain arsenic ions, the low concentration The high concentration of p-type impurity regions formed in the semiconductor substrate adjacent to the edges of the plurality of second spacers formed on the region where the p-type impurity regions are formed is preferably formed by implanting boron fluoride ions.
본 발명에 있어서, 상기 이중 스페이서를 형성하는 단계는 상기 제1 게이트들 상면, 상기 제1 게이트들의 측벽에 형성된 상기 복수개의 제1 스페이서들위 및 상기 제1 스페이서들의 가장자리에 인접한 상기 반도체 기판에 형성된 저농도의 n형 불순물 영역들위에 실리사이드화 방지막 패턴을 형성하는 단계와 동시에 진행되는 것이 바람직하며, 상기 고농도의 n형 불순물 영역들과 상기 고농도의 p형 불순물 영역들을 형성하는 단계 후에 다음고 같은 단계들을 더 구비한다. 먼저, 상기 고농도의 n형 불순물 영역들과 상기 고농도의 p형 불순물 영역들을 형성된 결과물 전면에 전이 금속막을 형성한다. 다음에 상기 전이 금속막이 형성된 결과물을 열처리하여 상기 복수개의 제2 게이트들의 상면 및 상기 고농도의 n형 불순물 영역상 및 상기 고농도의 p형 불순물 영역상에 실리사이드막을 형성한다. 마지막으로, 상기 열처리 단계시 실리사이드막을 형성하지 않고 미반응상태로 남아있는 전이 금속막을 제거한다. In example embodiments, the forming of the double spacer may be formed on an upper surface of the first gates, on the plurality of first spacers formed on sidewalls of the first gates, and on the semiconductor substrate adjacent to an edge of the first spacers. It is preferable to proceed simultaneously with the step of forming the suicide prevention film pattern on the low concentration n-type impurity regions, and after forming the high concentration of n-type impurity regions and the high concentration of p-type impurity regions, It is further provided. First, a transition metal film is formed on the entire surface of the resultant product of the high concentration n-type impurity regions and the high concentration p-type impurity regions. Next, the resultant in which the transition metal film is formed is heat-treated to form a silicide film on the top surfaces of the plurality of second gates, on the high concentration n-type impurity region, and on the high concentration p-type impurity region. Finally, the transition metal film which remains unreacted without forming a silicide film during the heat treatment step is removed.
본 발명에 따른 DRAM 장치는 주변 회로 영역의 PMOS 트랜지스터가 이중 LDD 구조로 이루어져 있기 때문에 단 채널 효과를 방지할 수 있으며, 핫 캐리어 효과를 효과적으로 감소시킬 수 있다. In the DRAM device according to the present invention, since the PMOS transistors in the peripheral circuit region have a double LDD structure, the short channel effect can be prevented and the hot carrier effect can be effectively reduced.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 여러 막과 영역들의 두께는 명료성을 위해서 강조되었다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and fully understand the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you. In the accompanying drawings, the thicknesses of the various films and regions are highlighted for clarity.
도3 내지 도12에는 본 발명의 일실시예에 따라 셀 어레이 영역, 코어 영역 및 주변 회로 영역에 배열되는 트랜지스터들의 용도에 맞도록 최적화된 서로 다른 구조의 트랜지스터들을 구비하는 DRAM 장치를 제조하기 위한 제조 공정 중간 단계 구조물들의 단면도들이 도시되어 있다. 3-12 are fabricated for manufacturing a DRAM device having transistors of different structures optimized for the use of transistors arranged in the cell array region, core region and peripheral circuit region according to one embodiment of the present invention. Cross-sectional views of process intermediate stage structures are shown.
도3을 참고하면, 먼저 반도체 기판(100)상에 도전막, 예컨대 다결정 실리콘막을 증착한 후, 이를 패터닝하여 셀 어레이 영역 NMOS 트랜지스터의 게이트(102), 주변 회로 영역 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 게이트들(104, 106)을 각각 형성한다. 셀 어레이 영역이 주변 회로 영역에 비해 디자인 룰에 직접적인 영향을 받기 때문에 셀 어레이 영역에 형성되는 게이트(102)의 길이가 주변 회로 영역에 형성되는 게이트들(104, 106)의 길이에 비해 작다. 다음에 게이트들(102, 104, 106)이 형성된 결과물 전면에 포토레지스트를 도포한 후 사진공정으로 상기 포토레지스트를 식각하여 주변회로 영역을 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴(108)을 형성한다. 이어서 제1 포토레지스트 패턴(108)을 이온주입 마스크로 하여 n형 불순물 이온(109), 예컨대 비소 이온을 반도체 기판(100)에 주입하여 저농도의 n형 불순물 영역(110)을 형성한다. Referring to FIG. 3, first, a conductive film such as a polycrystalline silicon film is deposited on a semiconductor substrate 100, and then patterned to form a gate 102 of a cell array region NMOS transistor, gates of a peripheral circuit region NMOS, and a PMOS transistor ( 104 and 106, respectively. Since the cell array region is directly affected by the design rule compared to the peripheral circuit region, the length of the gate 102 formed in the cell array region is smaller than the length of the gates 104 and 106 formed in the peripheral circuit region. Next, after the photoresist is coated on the entire surface of the resultant gates 102, 104, and 106, the photoresist is etched by a photo process to form a first photoresist pattern 108 that exposes a peripheral circuit region. Subsequently, n-type impurity ions 109 such as arsenic ions are implanted into the semiconductor substrate 100 using the first photoresist pattern 108 as an ion implantation mask to form a low concentration n-type impurity region 110.
도4를 참고하면, 제1 포토레지스트 패턴(108)을 제거한 후, 저농도의 n형 불순물 영역(110)이 형성된 결과물 전면에 절연막, 예컨대 질화막을 증착한다. 이어서, 절연막을 이방성 식각하여 셀 어레이 영역 NMOS 트랜지스터의 게이트(102), 주변 회로 영역 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 게이트들(104, 106)의 측벽에 각각 제1스페이서(112)를 형성한다. Referring to FIG. 4, after the first photoresist pattern 108 is removed, an insulating film, for example, a nitride film is deposited on the entire surface of the resultant product having the low concentration n-type impurity region 110 formed thereon. Subsequently, the insulating layer is anisotropically etched to form first spacers 112 on sidewalls of the gate 102 of the cell array region NMOS transistor, the gates 104 and 106 of the peripheral circuit region NMOS and PMOS transistors, respectively.
다음에 도5에 도시되어 있는 바와 같이, 셀 어레이 영역만을 노출시키는 제2 포토레지스트 패턴(114)을 제1스페이서(112)가 형성된 반도체 기판(100)상에 형성한 후, 제2 포토레지스트 패턴(114)를 이온주입 마스크로 사용하여 n형 불순물(115), 예컨대 인 이온을 주입하여 셀 어레이 영역 NMOS 트랜지스터의 저농도의 n형 불순물 영역(116)을 형성하여 NMOS 트랜지스터를 완성한다. Next, as shown in FIG. 5, the second photoresist pattern 114 exposing only the cell array region is formed on the semiconductor substrate 100 on which the first spacer 112 is formed, and then the second photoresist pattern is formed. Using the 114 as an ion implantation mask, an n-type impurity 115, for example, phosphorus ion, is implanted to form a low concentration n-type impurity region 116 of the cell array region NMOS transistor to complete the NMOS transistor.
이어서 제2 포토레지스트 패턴(114)를 제거한 후, 도6에 도시되어 있는 바와 같이, 주변 회로 영역의 PMOS 트랜지스터가 형성될 영역만을 노출시키는 제3 포토레지스트 패턴(118)을 형성한다. 제3 포토레지스트 패턴(118)을 이온주입 마스크로 이용하여 P형 불순물 이온(119), 예컨대 붕소 또는 플루오르화붕소(BF3)이온을 주입하여 저농도의 p형 불순물 영역(120)을 형성한다.Subsequently, after the second photoresist pattern 114 is removed, as shown in FIG. 6, a third photoresist pattern 118 is formed to expose only the region where the PMOS transistor of the peripheral circuit region is to be formed. P-type impurity ions 119 such as boron or boron fluoride (BF 3 ) ions are implanted using the third photoresist pattern 118 as an ion implantation mask to form a low concentration of p-type impurity region 120.
계속해서 제3 포토레지스트 패턴(118)을 제거한 후, 도7에 도시되어 있는 바와 같이 기판(100) 전면에 실리사이드화 방지막 패턴 및 제2 스 페이서로 형성될 절연막(122), 예컨대 질화막을 200Å 내지 300Å 두께로 형성한다. Subsequently, after the third photoresist pattern 118 is removed, as shown in FIG. 7, the insulating film 122 to be formed of the silicide prevention film pattern and the second spacer on the entire surface of the substrate 100, for example, 200 nm to It is formed to a thickness of 300Å.
다음에 도8과 같이, 주변 회로 영역만 노출시키는 제4 포토레지스트 패턴(124)을 형성한 후, 주변 회로 영역에 형성되어 있는 질화막(122)을 이방성 식각하여 주변회로 영역의 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 게이트들(104, 106)의 제1 스페이서(112)위에 제2 스페이서(122S)를 형성하여 이중 스페이서 구조를 형성함과 동시에 셀 어레이 영역 전면에 실리사이드화 방지막 패턴(122P)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 8, after forming the fourth photoresist pattern 124 exposing only the peripheral circuit region, the nitride film 122 formed in the peripheral circuit region is anisotropically etched to form the NMOS and PMOS transistors of the peripheral circuit region. A second spacer 122S is formed on the first spacer 112 of the gates 104 and 106 to form a double spacer structure, and at the same time, the silicide prevention layer pattern 122P is formed on the entire cell array region.
계속해서 제4 포토레지스트 패턴(124)을 제거한후, 도9와 같이 주변회로 영역의 NMOS 트랜지스터가 형성될 영역만을 노출시키는 제5 포토레지스트 패턴(126)을 형성한다. 다음에 제5 포토레지스트 패턴(126)을 이온주입 마스크로 이용하여 n형 불순물(127), 예컨대 비소를 이온주입하여 고농도의 n형 불순물 영역(128)을 형성한다. 그 결과 저농도의 n형 불순물 영역(110)과 고농도의 n형 불순물 영역(128)으로 이루어진 LDD구조의 소오스/드레인 영역을 구비하는 주변 회로 영역의 NMOS 트랜지스터가 완성된다. Subsequently, after the fourth photoresist pattern 124 is removed, a fifth photoresist pattern 126 is formed to expose only a region where the NMOS transistor of the peripheral circuit region is to be formed, as shown in FIG. 9. Next, the n-type impurity 127, for example, arsenic, is implanted using the fifth photoresist pattern 126 as an ion implantation mask to form a high concentration n-type impurity region 128. As a result, the NMOS transistor of the peripheral circuit region including the source / drain regions of the LDD structure including the low concentration n-type impurity region 110 and the high concentration n-type impurity region 128 is completed.
제5 포토레지스트 패턴(126)을 제거한 후, 도10과 같이 주변회로 영역의 PMOS 트랜지스터가 형성될 영역을 노출시키는 제6 포토레지스트 패턴(130)을 형성한다. 제6 포토레지스트 패턴(130)을 이온주입 마스크로 이용하여 p형 불순물 이온(131), 예컨대 플루오르화붕소를 이온 주입하여 고농도의 p형 불순물 영역(132)을 형성한다. 그 결과 저농도의 n형 불순물 영역(110), 저농도의 p형 불순물 영역(120) 및 고농도의 p형 불순물 영역(132)로 이루어진 이중 LDD 구조의 소오스/드레인 영역을 구비하는 PMOS 트랜지스터가 완성된다. After the fifth photoresist pattern 126 is removed, a sixth photoresist pattern 130 is formed to expose a region where the PMOS transistor of the peripheral circuit region is to be formed, as shown in FIG. 10. The p-type impurity ions 131 such as boron fluoride are ion-implanted using the sixth photoresist pattern 130 as an ion implantation mask to form a high concentration of the p-type impurity region 132. As a result, a PMOS transistor having a double LDD structure source / drain region including a low concentration n-type impurity region 110, a low concentration p-type impurity region 120, and a high concentration p-type impurity region 132 is completed.
다음에 제6 포토레지스트 패턴(130)을 제거한 후, DRAM 장치의 소비 전력을 낮추고 동작 속도를 높이기 위한 실리사이드 형성 공정을 진행한다. 먼조 도11과 같이, 트랜지스터들이 완성된 결과물 전면에 Ti, Ta, Co 또는 Mo과 같은 전이 금속막(134)을 적층한다. Next, after the sixth photoresist pattern 130 is removed, a silicide forming process for lowering power consumption and operating speed of the DRAM device is performed. First, as shown in FIG. 11, a transition metal film 134 such as Ti, Ta, Co, or Mo is stacked on the entire surface of the resultant transistors.
이어서, 전이 금속막(134)이 형성된 결과물을 열처리함으로써 상기 전이 금속이 주변회로 영역 게이트들(104, 106)위의 노출된 폴리실리콘과 주변회로 영역 NMOS 트랜지스터의 고농도의 n형 불순물 영역(128) 및 PMOS 트랜지스터들의 고농도의 p형 불순물 영역(132)의 노출된 실리콘과 반응하여 실리사이드를 형성하도록 한다. 실리사이드 형성 공정 동안, 셀 어레이 영역상에 형성되어 있는 실리사이드화 방지막 패턴(122P)은 셀 어레이 영역의 트랜지스터 위에는 실리사이드가 형성되지 못하도록 한다. 그 이유는 셀 어레이 영역의 트랜지스터에 실리사이드화 반응을 실시하면 누설 전류가 커지는 문제점이 있기 때문이다. Subsequently, the transition metal is heat-treated to form the transition metal film 134, thereby exposing the high concentration n-type impurity region 128 of the exposed polysilicon and peripheral circuit region NMOS transistors on the peripheral circuit region gates 104 and 106. And react with the exposed silicon of the high concentration of p-type impurity region 132 of the PMOS transistors to form silicide. During the silicide formation process, the silicide prevention film pattern 122P formed on the cell array region prevents silicide from being formed on the transistors of the cell array region. This is because the silicidation reaction of the transistors in the cell array region causes a problem that the leakage current increases.
실리사이드 형성후, 실리사이드, 기판(100) 및 제1 및 제2 스페이서(112, 122S)는 식각하지 않는 선택적 식각에 의해 미반응 전이 금속을 제거한다. 그 결과, 주변 회로 영역 NMOS 트랜지스터의 고농도의 n형 불순물 영역(128) 및 PMOS 트랜지스터들의 고농도의 p형 불순물 영역(132)상 및 폴리실리콘 게이트들위에 각각 실리사이드막(136)이 형성된다. 그 결과 소오스/드레인 영역의 얕은 접합 영역의 면 저항값을 낮추어 DRAM 장치의 동작 속도를 높인다. After silicide formation, the silicide, the substrate 100 and the first and second spacers 112, 122S remove the unreacted transition metal by selective etching that is not etched. As a result, a silicide film 136 is formed on the high concentration n-type impurity region 128 of the peripheral circuit region NMOS transistor and the high concentration p-type impurity region 132 of the PMOS transistors and on the polysilicon gates, respectively. As a result, the surface resistance of the shallow junction region of the source / drain region is lowered to increase the operating speed of the DRAM device.
도3 내지 도12를 참조하여 설명한 본 발명의 제조 방법에 따라 형성된 셀 어레이 영역 및 주변 회로 영역에 배열되는 트랜지스터들의 용도에 맞도록 최적화된 서로 다른 구조의 트랜지스터들을 구비하는 DRAM 장치를 제조 공정의 최종 결과물인 도12를 참고하여 설명한다. A DRAM device having transistors of different structures optimized for the use of transistors arranged in a cell array region and a peripheral circuit region formed according to the manufacturing method of the present invention described with reference to FIGS. A result will be described with reference to FIG. 12.
도12를 참고하면, 셀 어레이 영역의 NMOS 트랜지스터는 단일 스페이서(112)와 저농도의 n형 불순물 영역으로 이루어진 단일 소오스/드레인 영역(116)으로 구성되어 있다. 반면, 주변 회로 영역의 트랜지스터들은 이중 스페이서(112, 122S)로 구성되어 있다. 그리고 주변 회로 영역의 NMOS 트랜지스터는 저농도의 n형 불순물 영역(110)과 고농도의 n형 불순물 영역(128)로 이루어진 LDD 구조의 소오스/드레인 영역으로 구성되는 반면 주변 회로 영역의 PMOS 트랜지스터는 저농도의 n형 불순물 영역(110), 저농도의 p형 불순물 영역(120) 및 고농도의 p형 불순물 영역(132)로 이루어진 이중 LDD 구조의 소오스/드레인 영역으로 구성된다. 주변 회로 영역의 PMOS 트랜지스터가 이중 LDD 구조로 형성되기 때문에 단 채널 효과를 방지할 수 있으며, 핫 캐리어 효과를 효과적으로 감소시킬 수 있다. Referring to FIG. 12, an NMOS transistor in a cell array region is composed of a single source 112 and a single source / drain region 116 composed of a low concentration of n-type impurity regions. On the other hand, the transistors in the peripheral circuit region are composed of double spacers 112 and 122S. The NMOS transistor in the peripheral circuit region is composed of an LDD structure source / drain region including a low concentration n-type impurity region 110 and a high concentration n-type impurity region 128, whereas the PMOS transistor in the peripheral circuit region has a low concentration n. It is composed of a source / drain region of a double LDD structure composed of a type impurity region 110, a low concentration p-type impurity region 120, and a high concentration p-type impurity region 132. Since the PMOS transistors in the peripheral circuit region are formed in a double LDD structure, short channel effects can be prevented and hot carrier effects can be effectively reduced.
도면 및 상세한 설명에서 본 발명의 바람직한 실시예가 기술되었고, 특정 용어가 사용되었으나, 이는 이하의 청구범위에 개시되어 있는 발명의 범주로 이를 제한하고자 하는 목적이 아니라 기술적인 개념에서 사용된 것이다. 따라서 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.While the preferred embodiments of the invention have been described in the drawings and the description, specific terms have been used, which are used in technical concepts rather than for the purpose of limiting the scope of the invention as set forth in the claims below. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.
본 발명에 따른 DRAM 장치에서는 주변 회로 영역 PMOS 트랜지스터의 소오스 드레인 영역을 저농도의 n형 불순물 영역(110), 저농도의 p형 불순물 영역(120) 및 고농도의 p형 불순물 영역(132)으로 이루어진 이중 LDD 구조로 형성한다. 따라서 확산도가 p형 불순물보다 낮은 저농도의 n형 불순물 영역(110)이 채널에 인접하여 존재하기 때문에 셀 어레이 영역의 n형 불순물 영역(116)이 게이트(102)의 가장자리 부분까지 확산될 수 있도록 하는 후속 열처리 공정시 PMOS 트랜지스터의 불순물 영역의 측면 확산에 의한 유효 채널 길이가 감소하는 문제가 방지된다. 또, n형 불순물 영역(110)이 도2에 도시되어 있는 종래의 LDD 구조의 n형 불순물 영역(18)에 비해 얇기 때문에 저농도의 p형 불순물 영역(120)이 n형 불순물 영역(110)과 쉽게 오버랩될수 있다. 그리고 고농도의 p형 불순물 영역(132)과 저농도의 n형 불순물 영역(110)이 직접 접촉하지 않고 저농도의 p형 불순물 영역(120)이 이 두 영역 사이에 형성되어 있기 때문에 고농도의 p형 불순물의 확산에 의해 LDD영역(110)의 농도가 고농도가 되어 핫 캐리어 효과가 발생하는 문제점도 효과적으로 방지할 수 있다. In the DRAM device according to the present invention, a double LDD including a source drain region of a peripheral circuit region PMOS transistor having a low concentration n-type impurity region 110, a low concentration p-type impurity region 120, and a high concentration p-type impurity region 132. Form into a structure. Therefore, since the low concentration n-type impurity region 110 having a diffusion degree smaller than that of the p-type impurity is adjacent to the channel, the n-type impurity region 116 of the cell array region can be diffused to the edge portion of the gate 102. In the subsequent heat treatment process, the problem of reducing the effective channel length due to the side diffusion of the impurity region of the PMOS transistor is prevented. In addition, since the n-type impurity region 110 is thinner than the n-type impurity region 18 of the conventional LDD structure shown in FIG. 2, the low-concentration p-type impurity region 120 is formed of the n-type impurity region 110. Can easily overlap. Since the high concentration of p-type impurity region 132 and the low concentration of n-type impurity region 110 are not in direct contact with each other, the low concentration of p-type impurity region 120 is formed between these two regions. Due to the diffusion, the LDD region 110 may have a high concentration, thereby effectively preventing the hot carrier effect.
도1 은 종래의 DRAM 장치의 단면도로서 셀 어레이 영역의 NMOS 트랜지스터와 주변회로 영역의 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터를 각각 도시한 단면도이다. Fig. 1 is a cross sectional view of a conventional DRAM device, showing a NMOS transistor in a cell array region, an NMOS transistor and a PMOS transistor in a peripheral circuit region, respectively.
도2 는 도1에 도시된 DRMA 장치와 주변회로 영역의 PMOS 트랜지스터의 소오스/드레인 영역 구조가 다른 종래의 DRAM 장치의 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional DRAM device in which the source / drain region structure of the DRMA device shown in FIG. 1 and the PMOS transistor in the peripheral circuit region are different.
도3 내지 도12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 DRAM 장치를 제조하기 위한 제조 공정 중간 단계 구조물들의 단면도들이다. 3-12 are cross-sectional views of intermediate stage structures of a fabrication process for fabricating a DRAM device in accordance with one embodiment of the present invention.
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