KR100655138B1 - A fabrication method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 게이트를 불순물영역과 같이 연결하는 버팅 콘택홀을 갖는 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 배선을 버팅 콘택시 플러그가 인접하는 트랜지스터의 게이트와 단락되는 것을 방지하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체장치의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명은 반도체기판 상에 제 1 및 제 2 게이트를 형성하고 노출된 부분에 불순물영역을 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 상에 상기 제 1 및 제 2 게이트를 덮는 제 1 식각방지층 및 층간절연층을 연속해서 형성하는 공정과, 상기 층간절연층 상의 상기 제 2 게이트의 일측 모서리와 일측되게 패터닝된 제 2 식각방지층을 형성하는 공정과, 상기 불순물영역과 상기 제 1 게이트의 소정 부분을 동시에 노출시키는 접촉홀을 형성하는 공정과, 층간절연층 상에 상기 제 2 식각방지층을 덮고 상기 콘택홀을 채우도록 다결정실리콘을 증착하는 공정과, 상기 다결정실리콘을 상기 콘택홀과 대응하는 부분과 중첩되게 패터닝하여 배선과 상기 제 1 및 게이트 및 불순물영역과 같이 접촉되는 플러그를 형성하는 공정을 포함한다.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device having a butting contact hole for connecting a gate together with an impurity region. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can improve the reliability of an element by preventing shorting of wiring from a short circuit between the gates of adjacent transistors. The present invention provides a process of forming first and second gates on a semiconductor substrate and forming impurity regions in exposed portions, and a first etch stop layer and an interlayer insulating layer covering the first and second gates on the semiconductor substrate. Forming a second etch stop layer patterned on one side of the second gate on the interlayer insulating layer, and simultaneously exposing the impurity region and a predetermined portion of the first gate. Forming a contact hole, depositing polysilicon to cover the second etch stop layer and fill the contact hole on the interlayer insulating layer, and patterning the polysilicon to overlap with a portion corresponding to the contact hole. And forming a plug in contact with a wiring, such as the first and gate and impurity regions.
버팅 콘택, 다결정실리콘, 플러그, 식각방지층Butting contacts, polysilicon, plugs, etch stops
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체장치의 제조 공정도.1A to 1C are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체장치의 제조 공정도.
2A to 2D are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
31 : 반도체기판 33 : 게이트산화막31
35, 36 : 게이트 37 : 측벽35, 36: gate 37: side wall
39 : 불순물영역 41 : 제 1 식각방지층39: impurity region 41: first etch stop layer
43 : 층간절연층 45 : 제 2 식각방지층43: interlayer insulating layer 45: second etch stop layer
47 : 콘택홀 49 : 플러그47: contact hole 49: plug
51 : 배선
51: wiring
본 발명은 반도체장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 게이트를 불순물영 역과 같이 연결하는 버팅 콘택홀을 갖는 반도체장치의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device having a butting contact hole for connecting a gate together with an impurity region.
반도체 메모리 소자는 크게 RAM(Random Access Memory)과 ROM(Read only Memory)로 구분할 수가 있다. 특히, RAM은 다시 다이나믹램(Dynamic RAM, 이하 DRAM이라 칭함)과 스태틱램(Static RAM)으로 나뉘어 진다.Semiconductor memory devices can be classified into random access memory (RAM) and read only memory (ROM). In particular, the RAM is divided into a dynamic RAM (hereinafter referred to as DRAM) and a static RAM.
상기에서, DRAM은 1개의 트랜지스터(transister)와 1개의 캐패시터로 1개의 단위셀(unit cell)이 구성된다. 그리고, SRAM은 6개의 트랜지스터, 또는, 4개의 트랜지스터와 2개의 부하 저항으로 구성된다.In the DRAM, one unit cell is composed of one transistor and one capacitor. The SRAM is composed of six transistors, or four transistors and two load resistors.
SRAM은 DRAM에 비해 다 수의 콘택을 가지며, 또한, 부하 저항을 구성하는 트랜지스터는 게이트와 불순물영역이 동시에 연결되는 버팅 콘택홀(butting contact hole)을 갖는다.SRAMs have a larger number of contacts than DRAMs, and the transistors constituting the load resistors have butting contact holes to which gates and impurity regions are simultaneously connected.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체장치의 제조 공정도이다.1A to 1C are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to the prior art.
도 1a를 참조하면, 반도체기판(11) 상에 게이트산화막(13)을 형성한다. 그리고, 게이트산화막(13) 상에 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하, CVD라 칭함) 방법으로 증착하고 반도체기판(11)이 노출되도록 포토리쏘그래피(photolithograpy) 방법으로 패터닝하여 게이트(15)(16)를 형성한다.Referring to FIG. 1A, a
게이트(15)(16)를 이온주입 마스크로 사용하여 반도체기판(11)의 노출된 부분에 N형의 불순물을 이온 주입하여 소오스 및 드레인영역으로 이용되는 불순물영역(19)을 형성한다.N-type impurities are ion-implanted into the exposed portions of the
게이트(15)(16)의 측면에 측벽(17)을 형성한다. 상기에서 측벽(17)을 반도체 기판(11) 상에 게이트(15)(16)를 덮도록 산화실리콘 등의 절연물질을 증착한 후 반응성이온식각(Reactive Ion Etch : 이하, RIE라 칭함) 방법 등으로 불순물영역(19)이 노출되도록 에치백하여 형성한다.
도 1b를 참조하면, 반도체기판(11) 상에 게이트(15)(16) 및 측벽(17)을 덮도록 질화실리콘을 증착하여 제 1 식각방지층(21)을 형성한다. 그리고, 제 1 식각방지층(21) 상에 USG(Undoped Silicate Glass), PSG(Phospho Silicate Glass), BPSG(Borophospho Silicate Glass) 또는 TEOS(Tetra Eethyl Ortho Silicate) 등의 산화실리콘을 증착하거나 SOG(Sipn On Glass)로 도포하여 층간절연층(23)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, silicon nitride is deposited on the
층간절연층(23) 및 제 1 식각방지층(21)을 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝하여 불순물영역(19)을 노출시키는 접촉홀(25)을 형성한다. 이 때, 접촉홀(25)은 불순물영역(19) 뿐만 아니라 게이트(15)도 소정 부분 노출시킨다.The
도 1c를 참조하면, 층간절연층(23) 상에 접촉홀(25)의 내부를 채우도록 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 CVD 방법으로 증착한다. 그리고, 다결정실리콘을 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝하여 배선(29)을 형성한다. 이 때, 배선(29)이 콘택홀(25)과 대응하는 부분에 중첩되게 형성되도록 한다. 그러므로, 콘택홀(23) 내부에 다결정실리콘이 잔류하게 되어 플러그(27)가 형성된다. 상기에서, 플러그(27)는 불순물영역(19) 뿐만 아니라 게이트(15)의 상부 표면의 노출된 부분과 접촉되어 버팅 콘택을 이룬다. 상기에서 플러그(27)가 불순물영역(19) 및 게이트(15)와 버팅 콘택을 이루므로 셀의 크기를 감소시킬 수 있다.
Referring to FIG. 1C, polycrystalline silicon doped with impurities to fill the inside of the
그러나, 종래 기술에 따른 반도체장치의 제조방법에 있어서 반도체장치의 디자인 룰(design rule)이 엄격해지면서 게이트와 인접하는 트랜지스터의 게이트 사이의 간격이 감소되었다. 그러므로, 버팅 콘택을 이루기 위한 콘택홀을 형성할 때 오정렬에 의해 인접하는 트랜지스터의 게이트도 노출되어 단락되는 문제점이 있었다.However, in the manufacturing method of the semiconductor device according to the prior art, as the design rule of the semiconductor device becomes strict, the gap between the gate and the gate of the adjacent transistor is reduced. Therefore, there is a problem in that the gates of adjacent transistors are also exposed and shorted by misalignment when forming contact holes for making butting contacts.
따라서, 본 발명의 목적은 버팅 콘택시 플러그가 인접하는 트랜지스터의 게이트와 단락되는 것을 방지하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can improve the reliability of the device by preventing the butt contact plug from being shorted to the gates of adjacent transistors.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은 반도체기판 상에 제 1 및 제 2 게이트를 형성하고 노출된 부분에 불순물영역을 형성하는 공정과, 상기 반도체기판 상에 상기 제 1 및 제 2 게이트를 덮는 제 1 식각방지층 및 층간절연층을 연속해서 형성하는 공정과, 상기 층간절연층 상의 상기 제 2 게이트의 일측 모서리와 일측되게 패터닝된 제 2 식각방지층을 형성하는 공정과, 상기 불순물영역과 상기 제 1 게이트의 소정 부분을 동시에 노출시키는 접촉홀을 형성하는 공정과, 층간절연층 상에 상기 제 2 식각방지층을 덮고 상기 콘택홀을 채우도록 다결정실리콘을 증착하는 공정과, 상기 다결정실리콘을 상기 콘택홀과 대응하는 부분과 중첩되게 패터닝하여 배선과 상기 제 1 및 게이트 및 불순물영역과 같 이 접촉되는 플러그를 형성하는 공정을 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes forming a first and a second gate on a semiconductor substrate and forming an impurity region in an exposed portion, and forming the first and second gates on the semiconductor substrate. Continuously forming a first etch stop layer and an interlayer insulating layer covering the second gate, forming a second etch stop layer patterned to be unilateral with one edge of the second gate on the interlayer insulating layer, and the impurities Forming a contact hole for simultaneously exposing a region and a predetermined portion of the first gate, depositing polysilicon to cover the second etch stop layer and fill the contact hole on the interlayer insulating layer, and the polysilicon Pattern the wiring to overlap with the portion corresponding to the contact hole, and connect the wiring and the plug contacted with the first and gate and impurity regions. And a step of sex.
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 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.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 2a 내지 도 2d는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체장치의 제조공정도이다.2A to 2D are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 반도체기판(31) 상에 열산화방법에 의해 게이트산화막(33)을 형성한다. 그리고, 게이트산화막(33) 상에 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 CVD 방법으로 증착하고 패터닝하여 게이트(35)(36)를 형성한다. 이 때, 게이트산화막(33)도 식각되어 반도체기판(31)이 노출되도록 한다.Referring to FIG. 2A, a
게이트(35)(36)를 이온주입 마스크로 사용하여 반도체기판(31)의 노출된 부분에 인(P) 또는 아세닉(As) 등의 N형의 불순물을 이온 주입하여 소오스 및 드레인영역으로 이용되는 불순물영역(39)을 형성한다. 이 때, 불순물영역(39)을 보론(B) 또는 BF 등의 P형 불순물을 주입하여 형성할 수도 있다.Using
게이트(35)(36)의 측면에 측벽(37)을 형성한다. 상기에서 측벽(37)을 반도체기판(31) 상에 산화실리콘 등의 절연물질을 게이트(35)(36)를 덮도록 증착한 후 RIE 방법 등 으로 불순물영역(39) 및 게이트(35)(36)의 상부 표면이 노출되도록 에치백하여 형성한다.
도 2b를 참조하면, 반도체기판(31) 상에 게이트(35)(36) 및 측벽(37)을 덮도록 질화실리콘을 증착하여 제 1 식각방지층(41)을 형성한다. 그리고, 제 1 식각방 지층(41) 상에 USG(Undoped Silicate Glass), PSG(Phospho Silicate Glass), BPSG(Borophospho Silicate Glass) 또는 TEOS(Tetra Eethyl Ortho Silicate) 등의 산화실리콘을 증착하거나 SOG(Sipn On Glass)로 도포하여 층간절연층(43)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, silicon nitride is deposited on the
층간절연층(43) 상에 불순물이 도핑되지 않은 다결정실리콘을 증착하고 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝하여 제 2 식각방지층(45)을 형성한다. 상기에서 제 2 식각방지층(45)은 게이트(35)와 중첩되지 않고 인접하는 게이트(36)의 일측 모서리와 측벽(37)을 덮도록 중첩되게 형성되어야 한다.The second
도 2c를 참조하면, 불순물영역(39) 뿐만 아니라 게이트(35)의 상부 표면의 소정 부분을 동시에 노출시키는 접촉홀(47)을 형성한다. 상기에서 접촉홀(47)은 층간절연층(43) 및 제 1 식각방지층(41)을 포토리쏘그래피 방법으로 연속적으로 패터닝하여 형성한다. 상기에서 제 2 식각방지층(45)은 층간절연층(43)과 식각 선택비가 다르므로 접촉홀(47)을 형성할 때 오정렬에 의해 인접하는 트랜지스터의 게이트(36)의 일측 모서리가 노출되는 것을 방지한다. 그러므로, 게이트(36)의 일측 모서리 측면에 형성된 측벽(37)이 손상되는 것을 방지한다. 상기에서 잔류하는 제 2 식각방지층(45)은 고 부하 저항으로 사용된다.Referring to FIG. 2C, the
도 2d를 참조하면, 층간절연층(43) 상에 제 2 식각방지층(45)을 덮으며 접촉홀(47)의 내부를 채우도록 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 CVD 방법으로 증착한다. 상기에서 다결정실리콘은 접촉홀(47)을 채워 게이트(35) 및 불순물영역(39)의 노출된 부분과 접촉되게 증착된다.
Referring to FIG. 2D, polycrystalline silicon doped with impurities to cover the second
다결정실리콘을 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝하여 배선(51)을 형성한다. 이 때, 배선(51)이 콘택홀(47)과 대응하는 부분에 중첩되게 형성되도록 한다. 그러므로, 콘택홀(47) 내부에 불순물이 도핑된 다결정실리콘이 잔류하게 되어 플러그(49)가 형성된다. 상기에서, 플러그(49)는 불순물영역(39) 뿐만 아니라 게이트(35)의 상부 표면의 노출된 부분과 접촉되어 버팅 콘택을 이룬다.The polysilicon is patterned by photolithography to form the
상술한 바와 같이 본 발명은 층간절연층 상에 게이트와 중첩되지 않고 인접하는 게이트의 일측 모서리와 측벽을 덮도록 중첩되는 불순물이 도핑되지 않은 다결정실리콘으로 제 2 식각방지층을 형성한다. 이 제 2 식각방지층은 불순물영역 뿐만 아니라 게이트의 상부 표면의 소정 부분을 동시에 노출시키는 접촉홀을 형성할 때 층간절연층과 식각 선택비가 다르므로 오정렬에 의해 인접하는 트랜지스터의 게이트의 일측 모서리가 노출되는 것을 방지한다.As described above, in the present invention, the second etch stop layer is formed of polycrystalline silicon that is not doped with the gate and overlaps with one side edge and the sidewall of the adjacent gate on the interlayer insulating layer. When the second etch stop layer forms contact holes for simultaneously exposing not only the impurity region but also a predetermined portion of the upper surface of the gate, the etching selectivity is different from that of the interlayer insulating layer, so that one edge of the gate of the adjacent transistor is exposed by misalignment. To prevent them.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 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 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
따라서, 본 발명은 불순물영역과 게이트의 소정 부분을 노출시키는 버팅 콘택홀을 형성할 때 오정렬되어도 인접하는 트랜지스터의 게이트가 노출되는 것을 방지하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.Accordingly, the present invention has the advantage of preventing the gates of adjacent transistors from being exposed even when misaligned when forming a butting contact hole that exposes an impurity region and a predetermined portion of the gate, thereby improving the reliability of the device.
Claims (2)
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