KR100621451B1 - 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소오스/드레인(source/drain)영역을 노출시키는 랜딩 플러그(landing plug)용 콘택(contact)을 동시에 형성하지 않고 소오스영역과 드레인영역을 각각 분리하여 랜딩 플러그용 콘택을 형성할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관해 개시한 것으로서, 소오스/드레인영역 및 게이트 전극을 구비한 반도체기판을 제공하는 단계와, 기판 전면에 제 1절연막을 형성하는 단계와, 포토리쏘그라피 공정에 의해 제 1절연막을 1차 식각하여 드레인영역을 노출시키는 홀 타입의 제 1랜딩 플러그용 콘택을 형성하는 단계와, 제 2랜딩 플러그용 콘택을 매립시키는 제 1랜딩 플러그를 형성하는 단계와, 포토리쏘그라피 공정에 의해 제 1절연막을 2차 식각하여 소오스영역을 노출시키는 라인 타입의 제 2랜딩 플러그용 콘택을 형성하는 단계와, 제 2랜딩 플러그용 콘택을 매립시키는 제 2랜딩 플러그를 형성하는 단계와, 제 2랜딩 플러그를 포함한 기판 전면에 제 2절연막을 형성하는 단계와, 포토리소그라피 공정에 의해 2절연막을 식각하여 제 1랜딩 플러그를 노출시키는 비트라인 콘택을 형성하는 단계와, 비트라인 콘택을 매립시키는 비트라인을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제 1실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 2실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도.
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소오스/드레인(source/drain)영역을 노출시키는 랜딩 플러그(landing plug)용 콘택(contact) 형성에 있어서, 상기 소오스영역과 드레인영역을 각각 분리하여 각각의 랜딩 플러그용 콘택을 제조할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 랜딩 플러그 콘택은 홀(hole) 타입, 바(bar)타입 또는 "T"타입 등으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 홀 타입은 소오스영역과 드레인영역을 동시에 패터닝하는 것으로서, 마스크 제작이 어렵고 패터닝 시 브릿지(bridge) 제어 및 오버레이(overlay) 관리가 어려운 단점이 있다. 따라서, 이를 해결하기 위해 고가의 리쏘그라피(lithography)장치를 사용하거나 패턴을 홀 타입 대신 상기 바타입 또는 "T" 타입을 적용할 수도 있으나, 이런 경우 포토 패터닝 공정은 개선되지만 식각 공정 진행 시 감광막 마진 확보가 어려워 후속 공정에서의 패턴 불량을 유발한다.
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 형성 방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체기판(1) 상에 실리콘 산화막(미도시) 및 다결정 실리콘막(미도시)을 차례로 형성하고 나서, 상기 막들을 선택 식각하여 게이트 산화막(3) 및 게이트 전극(5)을 형성한다. 이때, 상기 기판(1)에는 소자의 액티브영역과 필드영역을 정의하는 소자격리막(2)이 형성된다. 이어, 상기 게이트 전극(5)을 마스크로 하고 기판 전면에 불순물을 주입하여 소오스/드레인영역(5)(6)을 형성한다.
그런 다음, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(5)을 포함한 기판 전면에 실리콘 질화막(7) 및 제 1층간절연막(9)를 차례로 형성한다. 이 후, 상기 제 1층간절연막(9) 위에 랜딩플러그용 콘택영역(미도시)을 노출시키는 감광막 패턴(20)을 형성한다. 이때, 상기 랜딩플러그용 콘택영역은 소오스영역(5) 및 드레인영역(6)을 포함한다.
이어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하고 상기 기판 표면이 노출되는 시점까지 제 1층간절연막 및 실리콘 질화막을 식각하여 각각 의 랜딩 플러그용 콘택(9)을 형성한다. 그리고 감광막 패턴을 제거한다.
그런 다음, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 구조의 기판 전면에 다결정 실리콘막(11)을 형성한 다음, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 제 1층간절연막 및 다결정 실리콘막에 화학적-기계적 연마 공정을 진행하여 각각의 랜딩 플러그용 콘택(9)을 매립시키는 각각의 제 1및 제 2랜딩 플러그(12a)(12b)를 형성한다. 이때, 도면부호 12a는 소오스영역(5)과 연결되는 제 1랜딩 플러그를 나타낸 것이다. 또한, 도면부호 12b는 드레인영역(6)과 연결되는 제 2랜딩 플러그를 나타낸 것으로서, 이 후의 공정에서 비트라인과 연결된다.
이 후, 도 1f에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 전면에 제 2층간절연막(13)을 형성한 다음, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 2층간절연막을 식각하여 상기 제 2랜딩 플러그(12b)를 노출시키는 비트라인용 콘택(14)을 형성한다. 이어, 상기 비트라인용 콘택(14) 구조 전면에 비트라인용 금속막(15)을 형성한다.
랜딩 플러그 콘택은 홀(hole) 타입, 바(bar)타입 또는 "T"타입 등으로 형성할 수 있다. 종래의 기술에서는 상기 타입 중 소오스영역과 드레인영역을 동시에 오픈시키는 홀 타입의 랜딩 플러그용 콘택을 채택함으로써, 마스크 제작이 어렵고 패터닝 시 브릿지(bridge) 제어 및 오버레이(overlay) 관리가 어려웠다.
따라서, 홀 타입 대신 고가의 리쏘그라피(lithography)장치를 사용하거나 패턴을 홀 타입 대신 상기 바타입 또는 T타입을 적용할 수도 있으나, 이런 경우 포토 패터닝 공정은 개선되지만 식각 공정 진행 시 감광막 마진 확보가 어려워 후속 공 정에서의 패턴 불량을 유발하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 랜딩 플러그용 콘택 형성 시, 2회의 마스크 공정을 이용하여 소오스영역 및 드레인영역을 노출시키는 각각의 제 1및 제 2랜딩 플러그용 콘택을 형성하고, 제 1랜딩 플러그용 콘택은 홀 타입으로, 제 2랜딩 플러그용 콘택은 라인 타입으로 제조함으로써, 공정 마진을 확보할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 랜딩 플러그용 콘택 형성 시, 소오스영역을 노출시키는 제 1랜딩 플러그용 콘택을 형성하고 나서, 이 후의 공정에서 비트라인용 콘택을 드레인영역과 직접 연결되도록 형성함으로써, 마스크 공정을 단순화시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 랜딩 플러그 콘택 형성 방법은 소오스/드레인영역 및 게이트 전극을 구비한 반도체기판을 제공하는 단계와, 기판 전면에 제 1절연막을 형성하는 단계와, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1절연막을 1차 식각하여 드레인영역을 노출시키는 홀 타입의 제 1랜딩 플러그용 콘택을 형성하는 단계와, 제 2랜딩 플러그용 콘택을 매립시키는 제 1랜딩 플러그를 형성하는 단계와, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1절연막을 2차 식각하여 소오스영역을 노출시키는 라인 타입의 제 2랜딩 플러그용 콘택을 형성하는 단계와, 제 2랜딩 플러그용 콘택을 매립시키는 제 2랜딩 플러그를 형성하는 단계와, 제 2랜딩 플러그를 포함한 기판 전면에 제 2절연막을 형성하는 단계와, 포토리소그라피 공정에 의해 2절연막을 식각하여 제 1랜딩 플러그를 노출시키는 비트라인 콘택을 형성하는 단계와, 비트라인 콘택을 매립시키는 비트라인을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 랜딩 플러그 콘택 형성 방법은 소오스/드레인영역 및 게이트 전극을 각각 구비한 반도체기판을 제공하는 단계와, 기판 전면에 제 1절연막을 형성하는 단계와, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1절연막을 식각하여 드레인영역을 노출시키는 홀 타입의 제 1랜딩 플러그용 콘택을 형성하는 단계와, 제 1랜딩 플러그용 콘택을 매립시키는 제 1랜딩 플러그를 형성하는 단계와, 상기 결과의 기판 전면에 제 2절연막을 형성하는 단계와, 포토리쏘그라피 공정에 의해 제 2 및 제 1절연막을 식각하여 드레인영역을 노출시키는 비트라인 콘택을 형성하는 단계와, 비트라인 콘택을 매립시키는 비트라인을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제 1실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저 반도체기판(100)에 소자의 액티브영역(미도시)과 필드영역(미도시)을 정의하는 소자격리막(102)을 형성한다. 이어, 상기 소자격리막(102)을 포함한 기판 전면에 실리콘 산화막(미도시), 제 1다결정 실리콘막(미도시)을 차례로 형 성한 다음, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 막들을 식각하여 게이트 산화막(103) 및 게이트 전극(104)을 형성한다. 그런 다음, 상기 게이트 전극(104)을 마스크로 하고 기판에 불순물을 주입하여 소오스/드레인영역(105)(106)을 형성한다.
이 후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(104)을 포함한 기판 전면에 실리콘 질화막(107) 및 제 1층간절연막(108)을 형성한 다음, 상기 BPSG막(108) 위에 각각의 드레인영역(106)을 노출시키는 홀 타입의 제 1감광막 패턴(120)을 형성한다. 이어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하고 상기 제 1층간절연막 및 실리콘 질화막을 식각하여 드레인영역(106)을 노출시키는 홀 타입의 제 1랜딩 플러그용 콘택(109)을 형성한다. 그런 다음, 상기 제 1랜딩 플러그용 콘택(109)을 포함한 기판 전면에 저농도의 포스포러스가 도핑된 제 2다결정 실리콘막(111)을 형성한다.
이 후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2다결정 실리콘막을 화학적-기계적 연마 방법 또는 에치백 공정에 의해 식각하여 제 1랜딩 플러그용 콘택(109)을 매립시키는 제 1랜딩 플러그(112)를 형성한다. 상기 제 1랜딩 플러그(112)는 드레인영역과 연결되며, 홀 타입으로 형성된다. 이어, 상기 제 1랜딩 플러그(112)를 포함한 기판 전면에 각각의 소오스영역(105)을 노출시키는 제 2감광막 패턴(122)을 형성한다.
그런 다음, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2감광막 패턴을 마스크로 하고 상기 제 1층간절연막 및 실리콘 질화막을 식각하여 라인 타입의 제 2랜딩 플러그용 콘택(113)을 형성한다. 이때, 상기 제 2랜딩 플러그용 콘택(113)을 라인 타입 으로 형성함으로써, 바타입 또는 T타입보다 오픈 면적이 넓어 식각정지(etching stop)에 유리하며, 제 2감광막 패턴의 마진을 확보할 수 있다.
이 후, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 제 2랜딩 플러그용 콘택(113)을 포함한 기판 전면에 고농도의 포스포러스가 도핑된 제 3다결정 실리콘막을 형성한 후, 도 2g에 도시된 바와 같이, 상기 제 3다결정 실리콘막을 화학적-기계적 연마하여 제 2랜딩 플러그(114)를 형성한다.
이때, 소오스영역(105)과 연결되는 제 2랜딩 플러그(114)에 고농도의 포스포러스가 주입됨에 따라, 콘택 저항이 감소되며, 또한 드레인영역(106)과 연결되는 제 1랜딩 플러그(112)에 저농도의 포스포러스가 주입됨에 따라, 소오스영역(105)과 드레인영역(106) 간에 비대칭 도핑 프로파일을 갖게 되어 셀 펀치(cell punch) 마진이 향상된다.
이때, 제 1 및 제 2랜딩플러그(112)(115)를 형성하기 이전에, 제 1랜딩 플러그용 콘택(109)에 의해 노출된 드레인영역(106)에 저농도의 포스포러스(phosphorus)가 도핑된 불순물을 주입하고, 제 2랜딩 플러그용 콘택(113)에 의해 노출된 소오스영역(105)에 고농도의 포스포러스가 도핑된 불순물을 주입함으로서, 소오스영역(105)과 드레인영역(106)에 불순물 주입을 다르게 적용하여 비대칭 트랜지스터(asymmetry transistor)를 형성할 수 있다.
또는, 상기 제 1랜딩플러그용 콘택(109)을 매립시키는 제 1랜딩 플러그(112) 형성시, 저농도의 포스포러스가 도핑된 다결정 실리콘막을 이용하고, 상기 제 2랜딩플러그용 콘택(113)을 매립시키는 제 2랜딩 플러그(115) 형성 시, 고농도의 포스 포러스가 도핑된 다결정 실리콘막을 이용함으로서, 별도의 불순물 주입 공정을 생략하면서도 비대칭 트랜지스터를 형성할 수 있다.
이어, 상기 제 2랜딩 플러그(114)를 포함한 기판 전면에 제 2층간절연막(115)를 형성한 다음, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1랜딩플러그(112)를 노출시키는 비트라인용 콘택(116)을 형성한다. 그런 다음, 상기 비트라인용 콘택(116)을 포함한 기판 전면에 비트라인용 금속막(117)을 형성한다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 2실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 소자격리막(202)을 구비한 반도체기판(200) 상에 게이트 산화막(203) 및 게이트 전극(204)을 형성한다. 이어, 상기 게이트 전극(204)을 포함한 기판 전면에 불순물을 주입하여 소오스/드레인영역(205)(206)을 형성한다.
그런 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 소오스/드레인영역(205)(206)을 포함한 기판 상에 게이트 전극(204)을 덮도록 실리콘 질화막(207)을 형성한 다. 이 후, 상기 구조 전면에 제 1층간절연막(208)을 형성하고 나서, 상기 제 1층간절연막(208) 상에 소오스영역(205)을 노출시키는 제 1감광막 패턴(220)을 형성한다.
이어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1감광막 패턴을 마스크로 하고 상기 제 1층간절연막 및 실리콘 질화막을 식각하여, 도 3b에 도시된 바와 같이, 소오스영역(205)을 노출시키는 홀 타입의 랜딩플러그용 콘택(209)을 형성한다. 그런 다 음, 상기 제 1감광막 패턴을 제거하고, 상기 랜딩플러그용 콘택(209)을 포함한 기판 전면에 다결정 실리콘막(211)을 형성한다.
이어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 다결정 실리콘막(211)에 화학적 기계적 연마 또는 에치백 공정을 진행하여 랜딩플러그용 콘택(209)을 매립시키는 랜딩 플러그(212)를 형성한다. 그런 다음, 상기 랜딩 플러그(212)를 포함한 기판 전면에 제 2층간절연막(213)을 형성하고 나서, 상기 제 2층간절연막(213) 위에 드레인영역(206)을 노출시키는 제 2감광막 패턴(222)을 형성한다.
이 후, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2감광막 패턴을 마스크로 하고 제 2, 제 1층간절연막 및 실리콘 질화막을 식각하여 기판의 드레인영역(206)을 노출시키는 비트라인용 콘택(214)을 형성한다. 이어, 상기 제 2감광막 패턴을 제거하고 나서, 상기 비트라인용 콘택(214)을 포함한 기판 전면에 비트라인용 금속막(215)을 형성한다.
이상에서와 같이, 본 발명은 랜딩플러그용 콘택 형성 공정을 드레인영역을 노출시키는 제 1랜딩 플러그용 콘택 형성 공정 및 소오스영역을 노출시키는 제 2랜딩 플러그용 콘택 형성 공정으로 2회로 나누어 진행함으로써, 소오스영역과 드레인영역에 불순물 주입을 다르게 적용하여 비대칭 트랜지스터(asymmetry transistor)를 형성할 수 있으며, 포토 공정의 CD(Critical Dimension) 제어 및 오버레이(overlay) 관리에 대해 마진(margin)을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제 1랜딩플러그용 콘택을 매립시키는 제 1랜딩 플러그 형성시, 저농도의 포스포러스가 도핑된 다결정 실리콘막을 이용하고, 상기 제 2랜딩플러그용 콘택을 매립시키는 제 2랜딩 플러그 형성 시 고농도의 포스포러스가 도핑된 다결정 실리콘막을 이용함으로써, 별도의 불순물 주입 공정을 생략할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 제 2랜딩 플러그용 콘택을 라인 타입으로 형성함으로써, 바타입 또는 T타입보다 오픈 면적이 넓어 제 2감광막 패턴의 마진을 확보할 수 있으며, 소오스영역과의 콘택 면적 확보가 가능하여 콘택 저항이 개선된다.
본 발명은 소오스영역을 노출시키는 랜딩 플러그용 콘택을 형성하고, 드레인영역을 노출시키는 랜딩 플러그용 콘택은 별도로 형성하지 않고 이 후의 공정에서 바로 드레인영역을 노출시키는 비트라인용 콘택을 형성함으로써, 포토 공정의 CD 제어를 제어할 수 있다. 또한, 상기 랜딩 플러그용 콘택을 홀 타입으로 형성함으로써, 게이트 전극과 랜딩 플러그 간의 기생 캐패시턴스를 감소시켜 센씽(sensing) 마진을 확보할 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (3)
- 소오스/드레인영역 및 게이트 전극을 구비한 반도체기판을 제공하는 단계와,상기 기판 전면에 제 1절연막을 형성하는 단계와,포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1절연막을 1차 식각하여 상기 드레인영역을 노출시키는 홀 타입의 제 1랜딩 플러그용 콘택을 형성하는 단계와,상기 제 2랜딩 플러그용 콘택을 매립시키는 제 1랜딩 플러그를 형성하는 단계와,포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1절연막을 2차 식각하여 상기 소오스영역을 노출시키는 라인 타입의 제 2랜딩 플러그용 콘택을 형성하는 단계와,상기 제 2랜딩 플러그용 콘택을 매립시키는 제 2랜딩 플러그를 형성하는 단계와,상기 제 2랜딩 플러그를 포함한 기판 전면에 제 2절연막을 형성하는 단계와,포토리소그라피 공정에 의해 상기 2절연막을 식각하여 제 1랜딩 플러그를 노출시키는 비트라인 콘택을 형성하는 단계와,상기 비트라인 콘택을 매립시키는 비트라인을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1랜딩 플러그는 저농도의 포스포러스가 주입되고, 상기 제 2랜딩 플러그는 고농도의 포스포러스가 주입된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 삭제
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KR (1) | KR100621451B1 (ko) |
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2002
- 2002-12-14 KR KR1020020080007A patent/KR100621451B1/ko not_active IP Right Cessation
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KR20040053453A (ko) | 2004-06-24 |
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