KR100600045B1 - Semiconductor device able to decrease bitline contact resistance and method for fabricatrion of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 P형 물순물 확산영역과 N형 불순물 확산영역 모두에서 비트라인 콘택 저항을 감소시킬 수 있는 반도체 소자 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역; 상기 N형 불순물 확산영역과 격리되어 상기 기판의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역; 상기 P형 불순물 확산영역 상에 제1두께로 형성된 제1배리어막; 상기 N형 불순물 확산영역 상에 상기 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 형성된 제2배리어막; 및 상기 제1배리어막 및 상기 제2배리어막 상에 형성된 비트라인을 포함하는 반도체 소자를 제공한다.The present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same that can reduce the bit line contact resistance in both the P-type water-diffusion diffusion region and the N-type impurity diffusion region, the present invention to achieve the above object, To this end, the present invention, the N-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate; A P-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the N-type impurity diffusion region; A first barrier film having a first thickness on the P-type impurity diffusion region; A second barrier film formed on the N-type impurity diffusion region with a second thickness thicker than the first thickness; And a bit line formed on the first barrier layer and the second barrier layer.
또한, 본 발명은, 기판 상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극과 격리되어 기판의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역; 상기 N형 불순물 확산영역과 격리되어 상기 기판의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역; 상기 P형 불순물 확산영역 상에 제1두께로 형성된 제1배리어막; 상기 N형 불순물 확산영역 상에 상기 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 형성된 제2배리어막; 상기 게이트전극 상에 상기 제2두께로 형성된 제3배리어막; 및 상기 제1배리어막과 상기 제2배리어막 및 상기 제3배리어막 상에 형성된 비트라인을 포함하는 반도체 소자를 제공한다.In addition, the present invention, the gate electrode formed on the substrate; An N-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the gate electrode; A P-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the N-type impurity diffusion region; A first barrier film having a first thickness on the P-type impurity diffusion region; A second barrier film formed on the N-type impurity diffusion region with a second thickness thicker than the first thickness; A third barrier film formed on the gate electrode with the second thickness; And a bit line formed on the first barrier film, the second barrier film, and the third barrier film.
비트라인, 콘택 저항, P형 불순물 확산영역, N형 불순물 확산영역, 배리어막, 이온주입, BLC1, BLC2 .Bit line, contact resistance, P-type impurity diffusion region, N-type impurity diffusion region, barrier film, ion implantation, BLC1, BLC2.
Description
도 1은 종래기술에 따른 비트라인이 형성된 반도체 소자를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device having a bit line according to the prior art.
도 2는 종래기술에 따른 비트라인 형성 공정을 도시한 플로우챠트.2 is a flowchart illustrating a bit line forming process according to the prior art.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 비트라인이 형성된 반도체 소자를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in which a bit line is formed in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 비트라인 형성 공정을 도시한 플로우챠트.4 is a flowchart illustrating a bit line forming process according to the present invention.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 비트라인 형성 공정을 도시한 단면도.5A through 5E are cross-sectional views illustrating a bit line forming process of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
500 : 기판 501 : 필드산화막500: substrate 501: field oxide film
502 : 게이트 전도막 503 : 게이트 하드마스크502: gate conductive film 503: gate hard mask
504 : 스페이서 505a : N형 불순물 확산영역504:
505b : P형 불순물 확산영역 506 : 제1절연막505b: P-type impurity diffusion region 506: first insulating film
507 : 플러그 508 : 제2절연막507: plug 508: second insulating film
510, 515, 516, 518 : 오픈부 512, 519 : 배리어막510, 515, 516, 518:
513, 520 : 전도막 521 비트라인 하드마스크513, 520:
G1, G2, G3 : 게이트전극 패턴 B/L1, B/L2 : 비트라인G1, G2, G3: gate electrode pattern B / L1, B / L2: bit line
A : 셀영역 B : 주변영역A: cell area B: peripheral area
본 발명은 반도체 소자의 비트라인 형성 기술에 관한 것으로, 특히 주변영역에서 PMOS 또는 NMOS 트랜지스터의 소스/드레인에 콘택되는 비트라인의 콘택 저항을 감소시킬 수 있는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bit line forming technology of a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can reduce the contact resistance of a bit line contacting a source / drain of a PMOS or NMOS transistor in a peripheral region.
반도체 메모리 소자 중 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등은 예컨대, 1T1C(하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터)로 구성된 단위 셀을 복수개 포함하는 셀영역과 그 이외의 단위 소자들을 포함하는 주변영역으로 크게 구분된다.Among the semiconductor memory devices, a DRAM (Dynamic Random Access Memory) and the like are largely divided into, for example, a cell region including a plurality of unit cells composed of 1T1C (one transistor and one capacitor) and a peripheral region including other unit elements. .
예컨대, 비트라인(Bitline)은 셀 트랜지스터의 소스 쪽에 연결되어 실제로 데이타가 전송되는 라인으로, 셀 영역 측면에서는 이러한 비트라인의 전기적 연결을 위해 게이트전극(예컨대, 워드라인) 측면의 소스/드레인 접합 영역에 콘택된 셀콘택 플러그와 비트라인 콘택을 통해 연결되며, 이러한 비트라인을 통해 전달된 셀 데이타를 감지 및 증폭하기 위한 비트라인 감지증폭기(Bitline sense amplifier)를 포함하는 주변영역 측면에서는 비트라인 감지증폭기(구체적으로 비트라인 감지증폭기를 이루는 트랜지스터의 게이트와 소스/드레인 접합)와 비트라인 간의 전기적 연결을 위해 콘택이 필요하다.For example, a bitline is a line connected to the source side of a cell transistor to actually transmit data. On the cell region side, a source / drain junction region on the side of a gate electrode (eg, a wordline) for electrical connection of such a bitline. Bit line sense amplifiers are connected via cell line plugs and bit line contacts that are connected to the device and include a bit line sense amplifier for sensing and amplifying cell data transmitted through these bit lines. A contact is needed for the electrical connection between the bit line (the gate and source / drain junctions of the transistors that make up the bit line sense amplifier).
한편, 이하에서는 셀영역에서 워드라인 측면의 소스/드레인 접합 영역에 콘택된 셀콘택 플러그와 비트라인을 콘택시키는 공정을 통해 BLC1이라 하고, 주변영역에서 비트라인 감지증폭기의 게이트전극과 소스/드레인을 연결시키는 비트라인 콘택을 BLC2라 한다.Meanwhile, hereinafter referred to as BLC1 through the process of contacting the cell contact plug and the bit line contacted to the source / drain junction region on the side of the word line in the cell region, and the gate electrode and the source / drain of the bit line sense amplifier in the peripheral region. The bit line contact to connect is called BLC2.
도 1은 종래기술에 따른 비트라인이 형성된 반도체 소자를 도시한 단면도이다. 여기서, 'A'는 셀영역을 나타내고, 'B'는 주변영역(구체적으로는 비트라인 감지증폭기 형성 영역)을 나타낸다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device having a bit line according to the related art. Here, 'A' represents a cell region, and 'B' represents a peripheral region (specifically, a bit line sense amplifier forming region).
도 1을 참조하면, 필드영역과 액티브영역을 구분하는 필드산화막(101)이 기판(100)에 국부적으로 형성되어 있으며, 셀영역(A)의 기판(100) 상에 게이트 전도막(102)과 게이트 하드마스크(103)가 적층되고 그 측벽에 스페이서(104)를 갖는 게이트전극 패턴(G1, G2)이 형성되어 있고, 게이트전극 패턴 G1과 G2 사이의 기판(100)에는 소스/드레인 등의 불순물 확산영역이 형성되어 있다. Referring to FIG. 1, a
주변영역(B)에도 게이트 전도막(102)과 게이트 하드마스크(103)가 적층되고 그 측벽에 스페이서(104)를 갖는 게이트전극 패턴(G3)이 형성되어 있으며, 그 양측에는 소스/드레인을 포함하는 고농도 N형(N+)의 불순물 확산영역(105a)과 고농도 P형(P+)의 불순물 확산영역(105b)이 형성되어 있다.In the peripheral area B, the gate
셀영역(A)에서는 제1층간절연막(106)을 관통하여 불순물 확산영역과 전기적 으로 접속되고 게이트 하드마스크(103)와 그 상부가 평탄화된 셀콘택 플러그(107)가 형성되어 있다. In the cell region A, a
셀콘택 플러그(107) 및 제1층간절연막(106) 상에는 제2층간절연막(108)이 형성되어 있으며, 셀영역(A)에서는 제2층간절연막(108)이 선택적으로 식각되어 셀콘택 플러그(107)를 노출시키는 제1오픈부(109d) 즉, BLC1용 오픈부가 형성되어 있고, 주변영역(B)에서는 제2층간절연막(108)과 제1층간절연막(106)이 선택적으로 식각되어 기판(100)의 N+ 및 P+의 불순물 확산영역(105a, 105b)을 각각 노출시키는 제2 및 제3오픈부(109a, 109c)와 제2층간절연막(108)과 게이트 하드마스크(103)가 선택적으로 식각되어 게이트전극 패턴(G3)의 게이트 전도막(102)을 노출시키는 제4오픈부(109c)가 형성되어 있다.A second interlayer
여기서, 제2 및 제3오픈부(109a, 109c)와 제4오픈부(109c)는 주변영역(B)에서의 비트라인 콘택을 위한 것으로 BLC2용 오픈부이다.Here, the second and third
제1 ∼ 제4오픈부(109a ∼ 109d)의 프로파일을 따라 배리어막(110)과 비트라인 전도막(111)이 형성되어 있고, 그 상부에 비트라인 하드마스크(112)이 적층되어 패터닝됨으로써 비트라인(B/L1, B/L2)을 이룬다.The
배리어막(110)은 Ti, TiN, TiSi2 등으로 이루어지고, 비트라인 전도막(111)은 텅스텐 등을 포함한다. 또한, 비트라인(B/L1, B/L2)의 측벽에는 스페이서가 포함되는 바, 여기서는 도시하지 않았다. The
한편, 셀영역(A)에서의 비트라인 콘택 저항이 중요하지만, 주변영역(B)에서 의 비트라인 콘택 시의 콘택 저항 또한 중요하다. 이러한 콘택 저항에 크게 관여하는 것 중의 하나가 비트라인과 하부의 플러그 또는 기판의 소스/드레인과의 사이에 사용하는 배리어막(110)이며, 이러한 배리어막(110)으로는 TiN/Ti의 적층 구조가 많이 이용된다.On the other hand, the bit line contact resistance in the cell region A is important, but the contact resistance at the time of bit line contact in the peripheral region B is also important. One of the factors that is largely involved in such contact resistance is a
한편, PMOS 트랜지스터의 소스/드레인 즉, P+ 불순물 확산영역(105b)와 NMOS 트랜지스터의 소스/드레인 즉, N+ 불순물 확산영역(105a)은 콘택 저항 측면에서 서로 상반된 특징을 갖는다.On the other hand, the source / drain of the PMOS transistor, that is, the P +
즉, P+ 불순물 확산영역(105b)은 배리어막(110)의 두께가 얇을 수록 콘택 저항이 감소하는 특징이 있으며, N+ 불순물 확산영역(105a)은 배리어막(110)의 두께가 두거울 수록 콘택 저항이 감소하는 특징이 있다.That is, the contact resistance decreases as the thickness of the
한편, 이러한 P+ 불순물 확산영역(105b)과 N+ 불순물 확산영역(105a)와 콘택되는 비트라인 형성시 종래의 경우 동일 스텝으로 배리어막과 비트라인 전도막을 증착하였다.On the other hand, when forming the bit line in contact with the P +
도 2는 종래기술에 따른 비트라인 형성 공정을 도시한 플로우챠트로서, 이를 참조하여 종래의 비트라인 형성 공정을 살펴 본다.2 is a flowchart illustrating a bit line forming process according to the prior art, and looks at the conventional bit line forming process with reference to this.
셀영역에 셀콘택 플러그 형성 공정을 완료한 후, 주변영역에서 비트라인 감지증폭기의 공통 드레인 및 게이트의 접속을 이루기 위한 비트라인 콘택 즉, BLC2용 마스크 패턴을 형성한 다음(S201), 마스크 패턴을 식각마스크로 층간절연막 또는 층간절연막 및 게이트 하드마스크를 식각하여 비트라인이 콘택될 소스/드레인과 게이트 전도막을 노출시킨다(S202).After the cell contact plug forming process is completed in the cell region, a bit pattern contact, that is, a BLC2 mask pattern for forming a connection between the common drain and the gate of the bit line sense amplifier is formed in the peripheral region (S201), and then the mask pattern is formed. The interlayer insulating layer or the interlayer insulating layer and the gate hard mask are etched using the etching mask to expose the source / drain and the gate conductive layer to which the bit line is to be contacted (S202).
이어서, 셀영역에서 비트라인 콘택 형성을 위한 마스크 패턴을 형성한 다음(S203), 마스크 패턴을 식각마스크로 층간절연막을 식각하여 비트라인 콘택이 이루어질 셀콘택 플러그를 노출시킨다(S204). Subsequently, after forming a mask pattern for forming a bit line contact in the cell region (S203), the interlayer insulating layer is etched using the mask pattern as an etch mask to expose the cell contact plug to which the bit line contact is to be made (S204).
PMOS의 소스/드레인 즉, P형 불순물 확산영역에 도핑되는 보론(Boron)의 활발한 열적 거동 특성으로 인한 보론 불순물의 낮은 도핑 농도 보상을 위한 P+ 추가 이온주입을 위한 마스크를 형성한 다음, 이온주입 마스크를 이용하여 P+ 불순물 확산영역 추가의 이온주입 공정을 실시한 후(S205), P+ 이온주입 마스크를 제거한다(S206).Forming a mask for P + additional implantation to compensate for the low doping concentration of boron impurities due to the active thermal behavior of boron doped in the source / drain of PMOS, ie, P-type impurity diffusion region, and then ion implantation mask After performing the ion implantation process of adding the P + impurity diffusion region using (S205), the P + ion implantation mask is removed (S206).
이어서, 추가 이온주입된 보론의 확산을 위한 열처리 공정을 실시한 다음(S207), 비트라인 콘택이 이루어질 각 오픈부의 프로파일을 따라 균일한 두께로 형성되도록 배리어막을 증착한다(S208). 이어서, 열처리 공정을 실시하여 배리어막으로 사용되는 금속과 하부 실리콘의 반응을 통해 배리어막과 하부(불순물 확산영역, 셀콘택 플러그) 사이의 계면에서 금속 실리사이드를 형성한다(S209).Subsequently, a heat treatment process for diffusing the additional ion-implanted boron is performed (S207), and a barrier film is deposited to have a uniform thickness along the profile of each open part where the bitline contact is to be made (S208). Subsequently, a heat treatment process is performed to form metal silicide at an interface between the barrier film and the lower portion (impurity diffusion region, cell contact plug) through the reaction between the metal used as the barrier layer and the lower silicon (S209).
이어서, 배리어막 상에 텅스텐막 등의 비트라인 형성용 전도막을 증착한 다음(210), 비트라인 형성용 마스크 패턴을 이용한 선택적 식각 공정을 실시하여 배리어막과 비트라인 전도막이 적층된 비트라인 형성 공정이 완료된다(S211).Subsequently, a bit line forming conductive film such as a tungsten film is deposited on the barrier film (210), and then a selective etching process using a bit line forming mask pattern is performed to form a bit line forming process in which the barrier film and the bit line conductive film are stacked. This is completed (S211).
전술한 도 2의 공정에서 살펴 본 바와 같이, 종래의 경우 P+ 불순물 확산영역과 N+ 불순물 확산영역과 콘택되는 부분에 동시에 배리어막을 형성함으로 인해 서로 트레이드 오프(Trade off) 관계인 양쪽 모두에서 만족할 만한 콘택 저항을 얻을 수가 없어 둘 사이를 절충하는 두께로 배리어막을 증착하였다.As described in the above-described process of FIG. 2, in the conventional case, a satisfactory contact resistance in both of the trade-off relations is formed by simultaneously forming a barrier film in a portion contacting the P + impurity diffusion region and the N + impurity diffusion region. The barrier film was deposited at a thickness that could not be obtained and thus compromised between the two.
따라서, 보다 고속 동작을 위해서는 보다 낮은 비트라인 콘택 저항이 필요하며, 이를 위해서는 P+ 불순물 확산영역과 N+ 불순물 확산영역에서의 비트라인 콘택 저항을 동시에 낮출 수 있는 공정 기술이 필요한 실정이다.Therefore, a lower bit line contact resistance is required for higher speed operation, and a process technology for simultaneously lowering bit line contact resistance in the P + impurity diffusion region and the N + impurity diffusion region is required.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, P형 물순물 확산영역과 N형 불순물 확산영역 모두에서 비트라인 콘택 저항을 감소시킬 수 있는 반도체 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same that can reduce the bit line contact resistance in both the P-type pure water diffusion region and the N-type impurity diffusion region. For that purpose.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역; 상기 N형 불순물 확산영역과 격리되어 상기 기판의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역; 상기 P형 불순물 확산영역 상에 제1두께로 형성된 제1배리어막; 상기 N형 불순물 확산영역 상에 상기 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 형성된 제2배리어막; 및 상기 제1배리어막 및 상기 제2배리어막 상에 형성된 비트라인을 포함하는 반도체 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the N-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate; A P-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the N-type impurity diffusion region; A first barrier film having a first thickness on the P-type impurity diffusion region; A second barrier film formed on the N-type impurity diffusion region with a second thickness thicker than the first thickness; And a bit line formed on the first barrier layer and the second barrier layer.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판 상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극과 격리되어 기판의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역; 상기 N형 불순물 확산영역과 격리되어 상기 기판의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역; 상기 P형 불순물 확산영역 상에 제1두께로 형성된 제1배리어막; 상기 N형 불순물 확산영역 상에 상기 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 형성된 제2배리어막; 상기 게이트전극 상에 상기 제2두께로 형성된 제3배리어막; 및 상기 제1배리어막과 상기 제2배리어막 및 상기 제3배리어막 상에 형성된 비트라인을 포함하는 반도체 소자를 제공한다.In addition, the present invention to achieve the above object, the gate electrode formed on a substrate; An N-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the gate electrode; A P-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the N-type impurity diffusion region; A first barrier film having a first thickness on the P-type impurity diffusion region; A second barrier film formed on the N-type impurity diffusion region with a second thickness thicker than the first thickness; A third barrier film formed on the gate electrode with the second thickness; And a bit line formed on the first barrier film, the second barrier film, and the third barrier film.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 셀영역과 주변영역으로 구획되는 반도체 소자에 있어서, 상기 주변영역에서는, 기판 상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극과 격리되어 기판의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역; 상기 N형 불순물 확산영역과 격리되어 상기 기판의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역; 상기 P형 불순물 확산영역 상에 제1두께로 형성된 제1배리어막; 상기 N형 불순물 확산영역 상에 상기 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 형성된 제2배리어막; 상기 게이트전극 상에 상기 제2두께로 형성된 제3배리어막; 및 상기 제1배리어막과 상기 제2배리어막 및 상기 제3배리어막 상에 형성된 제1비트라인을 구비하고, 상기 셀영역에서는, 상기 기판에 콘택된 플러그; 상기 플러그 상에 상기 제2두께로 형성된 제4배리어막; 및 상기 제4배리어막 상에 형성된 제2비트라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자를 제공한다.In addition, to achieve the above object, the present invention is a semiconductor device divided into a cell region and a peripheral region, in the peripheral region, a gate electrode formed on a substrate; An N-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the gate electrode; A P-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the N-type impurity diffusion region; A first barrier film having a first thickness on the P-type impurity diffusion region; A second barrier film formed on the N-type impurity diffusion region with a second thickness thicker than the first thickness; A third barrier film formed on the gate electrode with the second thickness; And a first bit line formed on the first barrier film, the second barrier film, and the third barrier film, wherein the plug contacts the substrate in the cell region; A fourth barrier film formed on the plug with the second thickness; And a second bit line formed on the fourth barrier film.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 셀영역과 주변영역으로 구획되는 반도체 소자에 있어서, 상기 주변영역에서는, 기판 상에 형성되며 하드마스크/게이트 전도막의 적층 구조를 갖는 제1게이트 전극; 상기 제1게이트 전극과 격리되어 기판의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역; 상기 N형 불순물 확산영역과 격리되어 상기 기판의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역; 상기 제1게이트 전극과 실질적으로 평탄화된 제1절연막; 상기 제1절연막 상에 형성된 제2절연막; 상기 제1절연막과 상기 제2절연막이 식각되어 상기 P형 불순물 확산영역을 노출시키는 제1오픈부의 프로파일을 따라 상기 P형 불순물 확산영역에 콘택되도록 제1두께로 형성된 제1배리어막; 상기 제1배리어막 상에서 상기 제1오픈부를 매립하며 상기 제2절연막과 실질적으로 평탄화된 제1전도막; 상기 제1절연막과 상기 제2절연막이 식각되어 상기 N형 불순물 확산영역을 노출시키는 제2오픈부 및 상기 제2절연막과 상기 하드마스크가 식각되어 상기 게이트 전도막을 노출시키는 제3오픈부의 프로파일을 따라 상기 N형 불순물 확산영역 및 상기 P형 불순물 확산영역에 콘택되도록 상기 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 형성된 제2배리어막; 및 상기 제2배리어막 상에 형성된 제2전도막을 구비하여 상기 제1전도막과 상기 제2전도막은 제1비트라인을 이루고, 상기 셀영역에서는, 상기 기판 상에 형성되며 하드마스크/게이트 전도막의 적층 구조를 갖는 제2및 제3게이트 전극; 상기 제1절연막을 관통하여 상기 제2 및 제3게이트 전극 사이의 상기 기판에 콘택되며 상기 제1절연막과 실질적으로 평탄화된 플러그; 상기 제2절연막이 식각되어 상기 플러그를 노출시키는 제4오픈부의 프로파일을 따라 상기 플러그에 콘택되도록 상기 제2두께로 형성된 제3배리어막; 및 상기 제4배리어막 상에 형성된 제2비트라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자를 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention is a semiconductor device divided into a cell region and a peripheral region, in the peripheral region, the first gate electrode formed on the substrate and having a laminated structure of a hard mask / gate conductive film ; An N-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the first gate electrode; A P-type impurity diffusion region formed in a predetermined region of the substrate to be isolated from the N-type impurity diffusion region; A first insulating layer substantially planar with the first gate electrode; A second insulating film formed on the first insulating film; A first barrier layer having a first thickness such that the first insulating layer and the second insulating layer are etched to contact the P-type impurity diffusion region along a profile of a first open part exposing the P-type impurity diffusion region; A first conductive film buried in the first open portion on the first barrier film and substantially flattened with the second insulating film; A second open portion for etching the first insulating layer and the second insulating layer to expose the N-type impurity diffusion region and a third open portion for etching the second insulating layer and the hard mask to expose the gate conductive layer are formed. A second barrier film formed to a second thickness thicker than the first thickness to contact the N-type impurity diffusion region and the P-type impurity diffusion region; And a second conductive film formed on the second barrier film, wherein the first conductive film and the second conductive film form a first bit line, and in the cell region, are formed on the substrate and formed of a hard mask / gate conductive film. Second and third gate electrodes having a stacked structure; A plug penetrating the first insulating layer and contacting the substrate between the second and third gate electrodes and substantially planarizing with the first insulating layer; A third barrier layer formed to the second thickness such that the second insulating layer is etched to contact the plug along a profile of a fourth open portion exposing the plug; And a second bit line formed on the fourth barrier film.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 셀영역과 주변영역으로 구획되는 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 기판 상에 하드마스크/게이트 전도막의 적층 구조를 갖는 복수의 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 주변영역에서 각 게이트 전극의 측면에 얼라인되는 P형의 불순물 확산영역과 N형의 불순물 확산영역을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함한 전면에 제1절연막을 형성하는 단계; 상기 셀영역에서 상기 제1절연막을 관통하여 상기 기판에 콘택되며, 상기 제1절연막과 그 상부가 실질적으로 평탄화된 플러그를 형성하는 단계; 상기 제1절연막 및 상기 플러그를 포함한 전면에 제2절연막을 형성하는 단계; 상기 주변영역에서 상기 제2절연막과 상기 제1절연막을 선택적으로 식각하여 상기 P형 불순물 확산영역을 노출시키는 제1오픈부를 형성하는 단계; 상기 제1오픈부가 형성된 프로파일을 따라 제1두께의 제1배리어막을 증착하는 단계; 상기 제1배리어막 상에 제1전도막을 증착하는 단계; 상기 제2절연막이 노출되는 타겟으로 상기 제1전도막과 상기 제1배리어막을 제거하여 평탄화시키는 단계; 상기 주변영역에서 상기 제2 및 제1절연막을 선택적으로 식각하여 상기 N형 불순물 확산영역을 노출시키는 제2오픈부를 형성하면서, 상기 제2절연막과 상기 하드마스크를 식각하여 상기 게이트 전도막을 노출시키는 제3오픈부를 형성하는 단계; 상기 셀영역에서 상기 제2절연막을 선택적으로 식각하여 상기 플러그를 노출시키는 제4오픈부를 형성하는 단계; 상기 제2 내지 제4오픈부가 형성된 프로파일을 따라 상기 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 제2배리어막을 형성하는 단계; 상기 제2배리어막 상에 제2전도막을 형성하는 단계; 및 상기 제2전도막과 상기 제2배리어막을 선택적으로 식각하여 상기 셀영역에서 상기 제4오픈부에 콘택된 제1비트라인과 상기 주변영역에서 상기 제1 내지 제3오픈부에 콘택된 제1비트라인을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법을 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device divided into a cell region and a peripheral region, forming a plurality of gate electrodes having a laminated structure of a hard mask / gate conductive film on the substrate step; Forming a P-type impurity diffusion region and an N-type impurity diffusion region that are aligned with side surfaces of each gate electrode in the peripheral region; Forming a first insulating film on the entire surface including the gate electrode; Forming a plug penetrating the first insulating layer in the cell region and contacting the substrate, wherein the plug is substantially planarized with the first insulating layer; Forming a second insulating film on an entire surface including the first insulating film and the plug; Selectively etching the second insulating layer and the first insulating layer in the peripheral area to form a first open part exposing the P-type impurity diffusion region; Depositing a first barrier film of a first thickness along a profile in which the first opening is formed; Depositing a first conductive film on the first barrier film; Removing the first conductive layer and the first barrier layer to planarize the target substrate to which the second insulating layer is exposed; Selectively etching the second and first insulating layers in the peripheral region to form a second open portion exposing the N-type impurity diffusion region, and etching the second insulating layer and the hard mask to expose the gate conductive layer. Forming an open portion; Selectively etching the second insulating layer in the cell region to form a fourth open portion exposing the plug; Forming a second barrier film having a second thickness thicker than the first thickness along the profile in which the second to fourth open portions are formed; Forming a second conductive film on the second barrier film; And selectively etching the second conductive layer and the second barrier layer to contact the fourth open portion in the cell region and the first contact portion contacting the first to third open portions in the peripheral region. It provides a method for manufacturing a semiconductor device comprising forming a bit line.
본 발명은 BLC2 공정에 의해 형성되는 비트라인과 N형 불순물 확산영역 사이 및 비트라인과 P형 불순물 확산영역 사이에서 사용되는 배리어막의 두께를 다르게 한다.The present invention varies the thickness of the barrier film used between the bit line and the N-type impurity diffusion region formed by the BLC2 process and between the bit line and the P-type impurity diffusion region.
즉, P형 불순물 확산영역서의 배리어막의 두께는 낮추고, N형 불순물 확산영역에서는 배리어막의 두께를 높여 양 쪽 모두에서 비트라인 콘택 저항을 줄인다. 이 때 셀영역의 비트라인 콘택 부분에서도 N형 불순물 확산영역에서와 마찬가지로 배리어막의 두께 높여 비트라인 콘택 저항을 낮춘다. That is, the thickness of the barrier film in the P-type impurity diffused region is lowered, and the thickness of the barrier film is increased in the N-type impurity diffused region, thereby reducing bit line contact resistance in both. At this time, in the bit line contact portion of the cell region, as in the N-type impurity diffusion region, the thickness of the barrier layer is increased to lower the bit line contact resistance.
한편, 상기한 구성을 갖기 위해 종래의 BLC2 공정을 BLC2-N(N형 불순물 확산영역과 비트라인 사이의 콘택) 공정과 BLC2-P(P형 불순물 확산영역과 비트라인 사이의 콘택) 공정으로 나누어 실시한다. 이때, BLC2-P 마스크를 이용하여 P+ 추가 이온주입 공정을 실시할 수 있어, 종래에 비해 공정이 복잡해지지 않는다.Meanwhile, in order to have the above-described configuration, the conventional BLC2 process is divided into a BLC2-N (contact between N-type impurity diffusion region and bit line) process and BLC2-P (contact between P-type impurity diffusion region and bit line) process. Conduct. At this time, the P + additional ion implantation process can be performed using the BLC2-P mask, and the process is not complicated compared with the prior art.
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 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary 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. do.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 비트라인이 형성된 반도체 소자를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in which a bit line is formed according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 반도체 소자는 기판(500)의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역(505a)과, N형 불순물 확산영역(505a)과 격리되어 기판(500)의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역(505b)과, P형 불순물 확산영역(505b) 상에 제1두께로 형성된 제1배리어막(512)과, N형 불순물 확산영역(505a) 상에 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 형성된 제2배리어막(519)과, 제1배리어막(512) 및 제2배리어막(519) 상에 형성된 비트라인(B/L2)를 구비하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the semiconductor device of the present invention is isolated from the N-type
또한, 도 1을 참조하면, 본 발명의 반도체 소자는 기판(500) 상에 형성된 게이트 전극(G3)과, 게이트 전극(G3)과 격리되어 기판(500)의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역(505a)과, N형 불순물 확산영역(505a)과 격리되어 기판(500)의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역(505b)과, P형 불순물 확산영역(505b) 상에 제1두께로 형성된 제1배리어막(512)과, N형 불순물 확산영역(505a) 상에 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 형성된 제2배리어막(519a)과, 게이트전극(G3) 상에 제2두께로 형성된 제3배리어막(519b)과, 제1배리어막(512)과 제2배리어막(519a) 및 제3배리어막(519b) 상에 형성된 비트라인(B/L2)를 구비하여 구성된다.In addition, referring to FIG. 1, the semiconductor device of the present invention is an N-type impurity diffusion region formed on a predetermined region of the
또한, 도 1을 참조하면, 셀영역(A)과 주변영역(B)으로 구획되는 본 발명의 반도체 소자는, 주변영역(B)에서 기판(500) 상에 형성된 게이트 전극(G3)과, 게이트 전극(G3)과 격리되어 기판(500)의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역(505a)과, N형 불순물 확산영역(505a)과 격리되어 기판(500)의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역(505b)과, P형 불순물 확산영역(505b) 상에 제1두께로 형성된 제1배리어막(512)과, N형 불순물 확산영역(505a) 상에 제1두께 보다 큰 제2두께로 형성된 제2배리어막(519a)과, 게이트전극(G3) 상에 상기 제2두께로 형성된 제3배리어막(519b)과, 제1배리어막(512)과 제2배리어막(519a) 및 제3배리어막(519b) 상에 형성된 제1비트라인(B/L1)을 구비하고, 셀영역(A)에서 기 판(500)에 콘택된 플러그(507)와, 플러그(507) 상에 제2두께로 형성된 제4배리어막(519c)과, 제4배리어막(519c) 상에 형성된 제2비트라인(B/L1)을 구비하여 구성된다.In addition, referring to FIG. 1, the semiconductor device of the present invention, which is divided into a cell region A and a peripheral region B, includes a gate electrode G3 formed on the
또한, 도 1을 참조하면, 셀영역(A)과 주변영역(B)으로 구획되는 본 발명의 반도체 소자는, 주변영역에서 기판(500) 상에 형성되며 하드마스크(503)/게이트 전도막(502)의 적층 구조를 갖는 제1게이트 전극(G3)과, 제1게이트 전극(G3)과 격리되어 기판(500)의 소정 영역에 형성된 N형 불순물 확산영역(505a)과, N형 불순물 확산영역(505a)과 격리되어 기판(500)의 소정 영역에 형성된 P형 불순물 확산영역(505b)과, 제1게이트 전극(G3)과 실질적으로 평탄화된 제1절연막(506)과, 제1절연막(506) 상에 형성된 제2절연막(508)과, 제1절연막(506)과 제2절연막(508)이 식각되어 P형 불순물 확산영역(505b)을 노출시키는 제1오픈부(510)의 프로파일을 따라 P형 불순물 확산영역(505b)에 콘택되도록 제1두께로 형성된 제1배리어막(512)과, 제1배리어막(512) 상에서 제1오픈부(510)를 매립하며 제2절연막(508)과 실질적으로 평탄화된 제1전도막(513)과, 제1절연막(506)과 제2절연막(508)이 식각되어 N형 불순물 확산영역(505a)을 노출시키는 제2오픈부(515) 및 제2절연막(508)과 하드마스크(503)가 식각되어 게이트 전도막(503)을 노출시키는 제3오픈부(516)의 프로파일을 따라 N형 불순물 확산영역(505a) 및 P형 불순물 확산영역(505b)에 콘택되도록 제1두께 보다 더 두꺼운 제2두께로 형성된 제2배리어막(519)과, 제2배리어막(519) 상에 형성된 제2전도막(520)을 구비하여 제1전도막(513)과 제2전도막은 텅스텐막 등으로 이루어지며 제1비트라인(B/L2)을 이루고, 셀영역(A)에서 기판(500) 상에 형성되며 하드마스크(503)/게이트 전도막(502)의 적층 구조를 갖는 제2및 제3게이트 전극(G1, G2)과, 제1절연막(506)을 관통하여 제2 및 제3게이트 전극(G1, G2) 사이의 기판(500)에 콘택되며 제1절연막(506)과 실질적으로 평탄화된 플러그(507)와, 제2절연막(508)이 식각되어 플러그(507)를 노출시키는 제4오픈부(518)의 프로파일을 따라 플러그(507)에 콘택되도록 제2두께로 형성된 제3배리어막(519c)와, 제4배리어막(519c) 상에 형성된 제2비트라인(B/L1)을 구비하여 구성된다.In addition, referring to FIG. 1, the semiconductor device of the present invention, which is divided into a cell region A and a peripheral region B, is formed on the
한편, 전술한 도 1에 대한 복수의 구성에 각각에 해당하는 도면을 따로 작성하지 않고 도 3의 하나의 도면으로 도시하였다.Meanwhile, the drawings corresponding to the plurality of configurations of FIG. 1 described above are illustrated in one drawing of FIG. 3 without separately drawing the drawings.
제2배리어막(519)과 제2전도막(520)은 평탄화된 제1전도막(513) 상으로 확장되어 제1전도막(513)과 전기적으로 연결됨으로써 제1비트라인(B/L2)을 이룬다.The
또한, 제1두께가 30Å ∼ 80Å일 때 제2두께는 50Å ∼ 100Å이며, 제1두께가 30Å ∼ 100Å일 때 제2두께는 50Å ∼ 120Å이다.The second thickness is 50 kPa to 100 kPa when the first thickness is 30 kPa to 80 kPa, and the second thickness is 50 kPa to 120 kPa when the first thickness is 30 kPa to 100 kPa.
상기한 구성에서 미설명된 도면부호 '501'은 필드 산화막을 나타내고, 도면부호 '521'은 비트라인 하드마스크이다.In the above configuration,
또한, 각 배리어막은 Ti막, TiN막, TiSi2 등이 단독 또는 조합된 구조를 포함한다.In addition, each barrier film has a structure in which Ti film, TiN film, TiSi 2, etc. are singly or combined.
도 3의 구성에서 알 수 있듯이, P형 불순물 확산영역(505b) 즉, PMOS 트랜지스터의 소스/드레인에 해당하는 비트라인 콘택 부분에서는 배리어막의 두께를 'd1' 으로 하고, N형 불순물 확산영역(505a) 즉, NMOS 트랜지스터의 소스/드레인과 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극과 NMOS 트랜지스터를 사용하는 셀영역(A)의 기판에 해당하는 비트라인 콘택 부분에서는 배리어막의 두께를 'd2'로 한다.As can be seen from the configuration of Fig. 3, in the P-type
이로 인해, P형 영역에서는 배리어막의 두께를 낮추어 비트라인 콘택 저항을 낮추고, N형 영역에서는 배리어막의 두께를 높여 이 또한 비트라인 콘택 저항을 낮출 수 있다.Therefore, in the P-type region, the thickness of the barrier film may be lowered to lower the bit line contact resistance, and in the N-type region, the thickness of the barrier film may be increased, which in turn may lower the bit line contact resistance.
도 4는 본 발명에 따른 비트라인 형성 공정을 도시한 플로우챠트로서, 이를 참조하여 본 발명의 비트라인 형성 공정을 살펴 본다.4 is a flowchart illustrating a bit line forming process according to the present invention, and looks at the bit line forming process of the present invention with reference to the flowchart.
셀영역에 셀콘택 플러그 형성 공정을 완료한 후, 주변영역에서 P형 불순물 확산영역과 비트라인 콘택, 즉 BLC2 P+용 제1마스크 패턴을 형성한 다음(S401), 제1마스크 패턴을 식각마스크로 층간절연막을 식각하여 비트라인이 콘택될 P형 불순물 확산영역 즉, PMOS 트랜지스터의 소스/드레인을 노출시킨다(S402). 이어서, 제1마스크 패턴을 이용한 노출된 P형 불순물 확산영역에 보론을 이용한 추가의 이온주입을 실시한다(S403). 이어서, 제1마스크 패턴을 제거하고, 이온주입된 보론의 확산을 위한 열처리 공정을 실시한다(S404). 이어서, P형 불순물 확산영역에 콘택되도록 배리어막을 증착한 후(S405), 배리어막 상에 전도막을 증착한 다음(S406), 에치백 공정을 통해 평탄화 시킨다(S407). 이어서, 주변영역에서 N형 불순물 확산영역과 비트라인 콘택, 즉 BLC2 N+용 제2마스크 패턴을 형성한 다음(S408), 제2마스크 패턴을 식각마스크로 층간절연막을 식각하여 비트라인이 콘택될 N형 불순물 확산영역 즉, NMOS 트랜지스터의 소스/드레인을 노출시킨다(S409). After the cell contact plug forming process is completed in the cell region, a P-type impurity diffusion region and a bit line contact, that is, a first mask pattern for BLC2 P + are formed in the peripheral region (S401), and then the first mask pattern is used as an etch mask. The interlayer insulating layer is etched to expose the P-type impurity diffusion region to which the bit line is to be contacted, that is, the source / drain of the PMOS transistor (S402). Subsequently, additional ion implantation using boron is performed to the exposed P-type impurity diffusion region using the first mask pattern (S403). Subsequently, the first mask pattern is removed, and a heat treatment process for diffusing the ion-implanted boron is performed (S404). Subsequently, after the barrier film is deposited to contact the P-type impurity diffusion region (S405), the conductive film is deposited on the barrier film (S406), and then planarized through an etch back process (S407). Subsequently, in the peripheral region, an N-type impurity diffusion region and a bit line contact, that is, a second mask pattern for BLC2 N + are formed (S408), and the interlayer insulating layer is etched using the second mask pattern as an etch mask to etch the bit line to N contact. The type impurity diffusion region, that is, the source / drain of the NMOS transistor is exposed (S409).
이 때, P형 불순물 확산영역에 콘택되는 배리어막은 제1두께를 갖도록 증착한다.At this time, the barrier film contacting the P-type impurity diffusion region is deposited to have a first thickness.
이어서, 셀영역에서 비트라인 콘택 형성을 위한 제3마스크 패턴을 형성한 다음(S410), 제2마스크 패턴을 식각마스크로 층간절연막을 식각하여 비트라인 콘택이 이루어질 셀콘택 플러그를 노출시킨다(S411). Subsequently, after forming a third mask pattern for forming a bit line contact in the cell region (S410), the interlayer insulating layer is etched using the second mask pattern as an etch mask to expose the cell contact plug for the bit line contact (S411). .
이어서, BLC2 N+ 및 셀콘택 플러그를 노출시키는 공정을 통해 노출된 주변영역에서의 N형 불순물 확산영역 및 게이트 전극과 셀영역에서의 플러그를 노출시키는 오픈부의 프로파일을 따라 제1두께 보다 큰 두께로 배리어막을 증착한다(S412). 이어서, 열처리 공정을 실시하여 배리어막으로 사용되는 금속과 하부 실리콘의 반응을 통해 배리어막과 하부(불순물 확산영역, 셀콘택 플러그) 사이의 계면에서 금속 실리사이드를 형성한다(S414).Subsequently, a barrier having a thickness greater than the first thickness is formed along the profile of the N-type impurity diffusion region in the exposed peripheral region and the open portion exposing the plug in the gate electrode and the cell region through the process of exposing the BLC2 N + and the cell contact plug. A film is deposited (S412). Subsequently, the metal silicide is formed at an interface between the barrier layer and the lower portion (impurity diffusion region, cell contact plug) by reacting the metal used as the barrier layer with the lower silicon (S414).
이어서, 배리어막 상에 텅스텐막 등의 비트라인 형성용 전도막을 증착한 다음, 비트라인 형성용 마스크 패턴을 이용한 선택적 식각 공정을 실시하여 셀영역 및 주변영역에서 배리어막과 비트라인 전도막이 적층된 비트라인 형성 공정이 완료된다(S415).Subsequently, a bit line forming conductive film, such as a tungsten film, is deposited on the barrier film, and then a selective etching process using a bit line forming mask pattern is performed to stack the barrier film and the bit line conductive film in the cell region and the peripheral region. The line forming process is completed (S415).
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 비트라인 형성 공정을 도시한 단면도이다.5A through 5E are cross-sectional views illustrating a bit line forming process of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 3의 구성을 갖는 반도체 소자의 제조 공정을 도 4의 플로우 챠트를 참조하여 도 5a 내지 도 5e의 실시예를 통해 살펴 본다.Hereinafter, a process of manufacturing a semiconductor device having the configuration of FIG. 3 will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 through the embodiments of FIGS. 5A to 5E.
여기서, 'A'는 셀영역을 나타내고, 'B'는 주변영역을 나타낸다.Here, 'A' represents a cell region and 'B' represents a peripheral region.
반도체 소자를 이루기 위한 여러 요소가 형성된 기판(500)에 필드산화막(501)과 웰(도시하지 않음)을 형성한다.A
이어서, 기판(500) 상에 게이트 절연막(도시하지 않음)을 형성한다. 게이트 절연막으로는 산화막 계열의 절연성 막을 사용한다. 여기서, 기판(500)은 통상의 실리콘 기판이다.Subsequently, a gate insulating film (not shown) is formed on the
게이트 절연막 상에 전도막과 하드마스크용 절연막을 차례로 증착한 다음, 포토리소그라피 공정을 통해 게이트전극 패턴 형성을 위한 마스크 패턴을 형성한 다음, 마스크 패턴을 식각 마스크로 전도막과 하드마스크용 절연막을 식각함으로써, 하드마스크(503)/게이트 전도막(502)의 적층 구조를 갖는 게이트 전극 패턴(G1, G2, G3)을 형성한다.After depositing a conductive film and a hard mask insulating film on the gate insulating film in order, a mask pattern for forming a gate electrode pattern is formed through a photolithography process, and then the conductive film and the hard mask insulating film are etched using the mask pattern as an etching mask. Thus, the gate electrode patterns G1, G2, and G3 having a laminated structure of the
게이트 전도막(502)은 폴리실리콘, 텅스텐, 텅스텐 실리사이드, Ti, TiN 등의 단독 또는 조합된 구조를 포함하며, 게이트 하드마스크(503)은 질화막 계열 또는 산화막 계열의 절연성 막을 포함한다.The gate
이어서, 게이트전극 구조가 형성된 프로파일을 따라 질화막과 산화막의 단독 또는 조합된 형태로 절연막을 증착한 다음, 에치백 공정을 실시하여 게이트전극 측벽에 스페이서(504)를 형성한다. 스페이서(504)는 후속 식각 공정에서 게이트전극이 어택받는 것을 방지하기 위한 것이다. Subsequently, an insulating film is deposited in the form of a nitride film or an oxide film alone or in combination along the profile in which the gate electrode structure is formed, and then an etch back process is performed to form spacers 504 on the sidewalls of the gate electrode. The
이어서, 주변영역(B)에서 이온주입 공정을 실시하여 게이트전극의 측면에 얼라인되도록 기판(500)에 N형 불순물을 도핑시킨 후, 열처리를 통해 도핑된 불순물을 확산시켜 NMOS 트랜지스터의 소스/드레인인 N형 불순물 확산영역(505a)을 형성 한다. 이 때, N형 불순물로는 아세닉 등을 사용한다. Subsequently, an ion implantation process is performed in the peripheral region B to dope the N-type impurity to the
같은 방식으로 이온주입 공정을 실시하여 게이트전극의 측면에 얼라인되도록 기판(500)에 P형 불순물을 도핑시킨 후, 열처리를 통해 도핑된 불순물을 확산시켜 PMOS 트랜지스터의 소스/드레인인 P형 불순물 확산영역(505b)을 형성한다. 이 때, P형 불순물로는 보론 등을 사용한다. In the same manner, the ion implantation process is performed to dope the P-type impurity into the
한편, 주변영역(B)의 경우 스페이서(504) 형성 전 후 두번의 이온주입을 시시하여 소스/드레인이 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖도록 하는 바, 여기서는 그 구체적인 공정은 생략한다.Meanwhile, in the case of the peripheral region B, two ion implantations are performed before and after forming the
이어서, 스페이서(504) 상에 식각정지막(도시하지 않음)을 형성한다. Subsequently, an etch stop film (not shown) is formed on the
식각정지막(504)은 자기정렬콘택(Self Align Contact; 이하 SAC 이라 함) 등의 식각 공정에서 식각 멈춤의 역할을 하며 주로 질화막 계열을 이용한다. 따라서, 여기서 스페이서(504)는 식각정지막과 이중 구조로 이루어져 있다고 간주할 수 있다.The
이어서, 전면에 제1절연막(506)을 형성한다. 제1절연막(506)은 산화막 계열의 절연성 막이나, 유기 또는 무기 계열의 저유전율막을 포함한다.Next, a first
산화막 계열의 절연성 막으로는, BSG(Boro Silicate Glass)막, BPSG(Boro Phospho Silicate Glass)막, PSG(Phospho Silicate Glass)막, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, HDP(High Density Plasma) 산화막, SOG(Spin On Glass)막, APL(Advanced Planarization Layer)막 등의 단독 또는 조합된 구조를 포함한다.Examples of the oxide-based insulating film include BSG (Boro Silicate Glass), BPSG (Boro Phospho Silicate Glass), PSG (Phospho Silicate Glass), TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate), HDP (High Density Plasma), It includes a single or combined structure, such as a spin on glass (SOG) film, an advanced planarization layer (APL) film.
이어서, 후속 포토리소그라피 공정에서의 마진을 확보하기 위해 제1절연막(506) 상부를 CMP 또는 에치백 공정을 이용하여 평탄화시킨다.Subsequently, the upper portion of the first insulating
이어서, 평탄화된 제1절연막(506) 상에 셀콘택 형성을 위한 마스크 패턴(도시하지 않음)을 형성하고 마스크 패턴을 식각마스크로 제1절연막(506)을 식각하여 셀영역(A)에서 게이트전극 패턴 G1과 G2 사이의 기판을 노출시킨 다음, 마스크 패턴을 제거하고 전면에 플러그 형성용 전도막 예컨대, 폴리실리콘막을 증착한 후, 게이트 하드마스크(503)가 노출되는 타겟으로 평탄화 공정을 실시하여 플러그(507)를 아이솔레이션(Isolation)시킨다.Subsequently, a mask pattern (not shown) for forming a cell contact is formed on the planarized first insulating
이어서, 플러그(507)와 제1절연막(506) 상에 제2절연막(508)을 증착한 다음, 제2절연막(508) 상부를 평탄화시킨다. 제2절연막(508)은 산화막 계열의 절연성 막을 포함한다. Subsequently, a second
이어서, 주변영역(B)에서 비트라인 콘택이 이루어질 P형 불순물 확산영역(505b)을 노출시키기 위한 콘택 식각 공정을 실시하는 바, 이를 위한 마스크 패턴(509)을 제2절연막(508) 상에 형성한 다음, 마스크 패턴(509)을 식각마스크로 제2절연막(509)과 제1절연막(506)을 식각하여 P형 불순물 확산영역(505b)을 노출시키는 오픈부(510)를 형성한다.Subsequently, a contact etching process is performed to expose the P-type
이어서, 마스크 패턴(509)을 이온주입 마스크로 사용하여 P+ 불순물 확산영역에 추가의 이온주입 공정(511)을 실시한다.Subsequently, an additional
보론 등과 같은 P형 불순물은 N형 불순물에 비해 열에 의한 이동이 활발하여 P형 불순물 확산영역(505b) 형성 후 실시하는 후속 공정에서 발생하는 열로 인해 기판(500) 하부로 불순물이 확산되어 사라지게 되어 실제 P형 불순물 확산영역(505b)에서의 불순물의 농도가 낮아져 있다. 이러한 낮은 불순물 농도는 콘택 저항의 증가를 초래한다. 따라서, P형 불순물 확산영역(505b)은 추가의 불순물 이온주입 공정(511)이 필요하다.P-type impurities such as boron are more active by heat than N-type impurities, and due to heat generated in a subsequent process performed after formation of the P-type
이어서, 포토레지스트 스트립 공정을 실시하여 포토레지스트 패턴인 마스크 패턴(509)을 제거한다. Next, a photoresist strip process is performed to remove the
이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 보론 등을 이용하여 추가의 불순물 이온주입이온이 완료된 P형 불순물 확산영역(505b)에서의 도핑된 불순물의 확산을 위한 열처리 공정을 실시한다. 이 때, 장시간의 열처리의 경우 P형 불순물 확산영역(505b)에서의 불순물의 과도한 확산과 장시간 고온 공정에 노출됨으로 인해 발생하는 문제를 해결하기 위해 급속열처리(Rapid Therml Annealing; 이하 RTA라 함)공정을 실시한다.Subsequently, as shown in FIG. 5B, a heat treatment process for diffusion of the doped impurities in the P-type
이어서, 오픈부(511)가 형성된 프로파일을 따라 배리어막(512)을 증착한 다음, 전면에 비트라인 형성용 전도막(513)을 증착하여 오픈부(510)를 매립시킨다.Subsequently, the
이어서, 제2절연막(508)이 노출되는 타겟으로 전도막(513)과 배리어막(512)을 제거하는 에치백 공정을 실시한다.Subsequently, an etch back process is performed to remove the
이 때, 배리어막(512)은 Ti막, TiN막 또는 TiSi2 등의 단독 또는 조합된 구조이며, 전도막(513)은 비트라인용 전도막으로 텅스텐막을 포함한다.At this time, the
이 때, 배리어막(512)의 두께를 얇게 하여 P형 불순물 확산영역(505b)과 배리어막(512) 및 전도막(513) 사이에서의 콘택 저항을 최소화한다.At this time, the thickness of the
이 때, 종래와 달리 P형 불순물 확산영역(505b)과 콘택되는 배리어막(512) 형성 공정 만을 단독으로 실시할 수 있어, 그 두께를 임의로 낮게할 수 있다.At this time, unlike the conventional method, only the process of forming the
이어서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 주변영역(B)에서 비트라인 콘택이 이루어질 N형 불순물 확산영역(505a)과 게이트 전도막(502)을 노출시키기 위한 콘택 식각 공정을 실시하는 바, 이를 위한 마스크 패턴(514)을 제2절연막(508) 상에 형성한 다음, 마스크 패턴(514)을 식각마스크로 제2절연막(509)과 제1절연막(506)을 식각하여 N형 불순물 확산영역(505a)을 노출시키는 오픈부(515)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5C, a contact etching process is performed to expose the N-type
동시에 제2절연막(508)과 게이트 하드마스크(503)을 식각하여 게이트 전도막(502)을 노출시키는 오픈부(516)을 형성한다.At the same time, the second insulating
이어서, 포토레지스트 스트립 공정을 실시하여 마스크 패턴(514)을 제거한다.Next, a photoresist strip process is performed to remove the
이어서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 셀영역(A)에서 비트라인 콘택 형성을 위한 마스크 패턴(517)을 형성한 다음, 마스크 패턴(517)을 식각마스크로 제2절연막(508)을 식각하여 비트라인 콘택이 이루어질 플러그(507) 상부를 노출시키는 오픈부(518)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5D, a
이어서, 마스크 패턴(517)을 제거한다.Next, the
따라서, 오픈부(515, 516, 518)를 통해 P형 불순물 확산영역(505b)을 제외한 비트라인 콘택이 이루어질 영역(NMOS 트랜지스터의 소스/드레인 및 게이트 전극)이 노출된다.Accordingly, the regions (source / drain and gate electrodes of the NMOS transistor) in which the bit line contact is made except for the P-type
이어서, 오픈부(515, 516, 518)가 형성된 프로파일을 따라 배리어막(519)을 증착한 다음, 배리어막(519) 상에 비트라인 형성을 위한 전도막(520)을 증착한다.Subsequently, a
배리어막(519)은 Ti막, TiN막 또는 TiSi2 등의 단독 또는 조합된 구조이며, 전도막(520)은 텅스텐막을 포함한다.The
이 때, 배리어막(519)의 두께를 배리어막(512)에 비해 두껍게 하여 N형 불순물 확산영역(505a) 또는 게이트 전도막(502)과 배리어막(519) 및 전도막(520) 사이에서의 콘택 저항을 최소화한다.At this time, the thickness of the
이 때, 종래와 달리 P형 불순물 확산영역(505b)과 콘택되는 배리어막(512) 형성 공정 만을 단독으로 실시하고 또한 그 이외의 영역에서의 배리어막(519) 형성 공정을 분리 실시할 수 있어, 서로 요구되는 배리어막 두께를 임의로 조정할 수 있다.At this time, unlike the conventional method, only the
이어서, 전도막(520)을 열처리하여 배리어막(519)과 N형 불순물 확산영역(505a), 배리어막(519)과 플러그(507), 배리어막(519)과 게이트 전도막(502) 및 배리어막(512)과 P형 불순물 확산영역(505b) 사이에서 배리어막의 금속과 실리콘의 반응을 통한 TiSi2 등의 금속 실리사이드를 형성하여 비트라인용 전도막과 콘택되는 부분 사이에서 오믹 콘택이 이루어지도록 한다. Subsequently, the
이어서, 전도막(520) 상에 비트라인 하드마스크(521)를 증착한 다음, 패터닝 공정을 실시함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 셀영역(A)과 주변영역(B)에서 각기 아이술레이션된 비트라인 B/L1과 B/L2를 형성한다.Subsequently, by depositing the bit line
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, BLC2 공정에 의해 형성되는 비트라인과 N형 불순물 확산영역 사이 및 비트라인과 P형 불순물 확산영역 사이에서 사용되는 배리어막의 두께를 다르게 즉, P형 불순물 확산영역서의 배리어막의 두께는 낮추고, N형 불순물 확산영역에서는 배리어막의 두께를 높여 양 쪽 모두에서 비트라인 콘택 저항을 줄인다. 이 때 셀영역의 비트라인 콘택 부분에서도 N형 불순물 확산영역에서와 마찬가지로 배리어막의 두께를 높여 비트라인 콘택 저항을 낮출 수 있다.According to the present invention made as described above, the thickness of the barrier film used between the bit line and the N-type impurity diffusion region formed by the BLC2 process and between the bit line and the P-type impurity diffusion region is different. The thickness of the barrier film is lowered, and the thickness of the barrier film is increased in the N-type impurity diffusion region, thereby reducing the bit line contact resistance on both sides. At this time, in the bit line contact portion of the cell region, as in the N-type impurity diffusion region, the thickness of the barrier layer can be increased to reduce the bit line contact resistance.
또한, 상기한 구성을 갖기 위해 종래의 BLC2 공정을 BLC2-N(N형 불순물 확산영역과 비트라인 사이의 콘택) 공정과 BLC2-P(P형 불순물 확산영역과 비트라인 사이의 콘택) 공정으로 나누어 실시한다. 이때, BLC2-P 마스크를 이용하여 P+ 추가 이온주입 공정을 실시할 수 있어, 종래에 비해 공정이 복잡해지지 않음을 실시예를 통해 알아 보았다.In addition, the conventional BLC2 process is divided into a BLC2-N (contact between N-type impurity diffusion region and bit line) process and a BLC2-P (contact between P-type impurity diffusion region and bit line) process to have the above-described configuration. Conduct. In this case, the PLC additional ion implantation process can be performed using the BLC2-P mask, and it was found through the examples that the process is not complicated compared to the prior art.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will appreciate that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같은 본 발명은, 비트라인 콘택 저항을 감소시킬 수 있어 반도 체 소자의 성능을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the present invention can reduce the bit line contact resistance, thereby improving the performance of the semiconductor device.
Claims (14)
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