KR100791690B1 - Method for manufacturing in semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1f는 종래 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 도면, 1A to 1F illustrate a method of manufacturing a conventional semiconductor device,
도 2는 종래 게이트 산화막 하부로의 확산에 의해 발생되는 오버랩을 갖는 정션의 구조를 도시한 도면, 2 illustrates a structure of a junction having an overlap generated by diffusion into a lower portion of a conventional gate oxide film;
도 3a 내지 도 3k는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 과정별로 도시한 도면.3A to 3K are diagrams illustrating processes for manufacturing a semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트랜지스터를 형성함에 있어서, 게이트 채널이 될 지역을 포토리소그라피와 식각 공정을 이용해 개방(Open)시킨 다음에, 게이트 절연막과 전도체에 대한 증착 및 게이트 디파인(define) 공정을 진행할 수 있는 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
주지된 바와 같이, 로직 공정내에서 형성되는 종래 트랜지스터의 소오스/드레인을 형성하기 위한 공정은 도 1에 도시된 바와 같다.As is well known, the process for forming the source / drain of a conventional transistor formed in a logic process is as shown in FIG.
먼저, 반도체 기판 상에 소자격리 공정 및 Well 공정을 진행한 다음에 게이 트 산화막(101)과 게이트 물질(103)을 순차적으로 증착한 다음에, 포토 리소그라(Photo lithography) 공정을 실시하여 PR 패턴을 형성하고, 이 형성된 PR 패턴을 마스크로 식각 공정을 실시하여 순차적으로 증착된 게이트 물질(103) 및 게이트 산화막(101)에 대하여 제거함으로써, 일 예로 도 1a에 도시된 바와 같이 반도체 기판 상에 게이트를 패터닝한다. First, a device isolation process and a well process are performed on a semiconductor substrate, followed by sequentially depositing the
이어서, 패터닝된 게이트와 반도체 기판 상에 LDD 이온 주입전 얇은 산화막(105)을 일 예로, 도 1b에 도시된 바와 같이 전면 증착한다.Subsequently, a
다음으로, 주변 회로 소자의 소오스/드레인 정션 형성을 위해 저농도의 LDD 이온을 주입(107)하여 소오스/드레인 정션(109)을 일 예로, 도 1c에 도시된 바와 같이 형성한 다음에, 스트리밍 공정을 실시하여 전면 증착된 얇은 산화막(105)을 제거한다. Next, a low concentration of LDD ions are implanted 107 to form a source / drain junction of the peripheral circuit device to form a source /
다음에, 소오스/드레인 정션(109)이 형성된 기판과 패터닝된 게이트 상부에 게이트 스페이서 형성을 위한 산화막(111)과 질화실리콘(SiN)(113)을 일 예로 도 1d에 도시된 바와 같이 순차적으로 증착한다.Next, an
이어서, 증착된 산화막(111) 및 질화실리콘(SiN)(113)에 대하여 이방성 식각 공정을 실시하여 일 예로, 도 1e에 도시된 바와 같이 게이트 스페이서(115)를 형성한다. Next, an anisotropic etching process is performed on the deposited
마지막으로, 도 1f를 참조하면, 고농도의 소오스/드레이 이온 주입(117)을 실시하고, PMD 및 배선 공정을 통해 트랜지스터의 소오스/드레인(119)을 형성한다. Finally, referring to FIG. 1F, a high concentration of source /
그러나, 상술한 바와 같은 기존의 디바이스 제조방법은 게이트 형성을 위한 식각공정시 도 1a에 도시된 바와 같이 게이트 산화막(101)의 에지(edge) 부분에 가해지는 플라즈마 데미지(Plasma damage)(S1)로 인하여 Hot carrier 에 의한 게이트 산화막 열화에 약한 특성을 나타내는 gate 절연막을 유지하게 됨으로써 디바이스의 신뢰성을 감소시키게 되는 주원인이 된다.However, the conventional device fabrication method as described above is a plasma damage (S1) applied to the edge portion of the
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 산화막 하부로에 확산에 의해 발생되는 오버랩을 갖는 졍션의 구조를 조절하기 매우 어렵다는 문제점을 갖는다. In addition, as shown in Fig. 2, there is a problem that it is very difficult to control the structure of the section having an overlap caused by diffusion into the gate oxide film lower portion.
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 게이트 채널이 될 지역을 포토리소그라피와 식각 공정을 이용해 개방(Open)시킨 다음에, 게이트 절연막과 전도체에 대한 증착 및 게이트 디파인(define) 공정을 진행할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공함에 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, the object of the present invention is to open the area to be the gate channel using photolithography and etching process, and then the deposition and gate definition of the gate insulating film and the conductor The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device capable of performing a (define) process.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일관점에서 반도체 소자의 제조 방법은 (a) 반도체 기판 상에 절연막과 질화 실리콘(SiN)을 순차적으로 증착하고, 증착된 SiN 상부에 대하여 PR 패턴을 마스크로 식각 공정을 실시하여 SiN 패턴을 형성하는 단계와, (b) 상기 (a)단계에서 증착된 절연막의 일부 및 SiN 패턴 상부에 스페이서 형성을 위한 절연막을 전면 증착시킨 다음에, 식각 공정을 실시하여 절연막 스페이서를 형성하는 단계와, (c) 상기 (b)단계에서 형성된 절연막 스페이서를 베리어로 상기 (a)단계에서 증착된 하부 절연막을 제거하고, 제거된 하부 절연막 영역의 일부에 게이트 산화막을 증착하며, 증착된 게이트 산화막 및 SiN 패턴 상부 에 게이트 전도체를 전면 증착한 다음에, SiN 패턴을 배리어로 평탄화하는 단계와, (d) 상기 SiN 패턴을 식각으로 제거한 다음에, 상기 (c)단계에서 평탄화된 게이트 전도체를 베리어로 게이트 하부를 제외한 나머지 지역의 절연막을 식각으로 제거하는 단계와, (e) 상기 (d)단계에서 게이트 하부를 제외한 나머지 지역에 저농도의 LDD 이온을 주입하여 소오스/드레인 정션을 형성하고, 형성된 소오스/드레인 정션과 게이트 상부에 산화막과 SiN을 이용하여 게이트 스페이서를 형성하며, 고농도의 이온 주입을 실시하여 소오스/드레인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device includes (a) sequentially depositing an insulating film and silicon nitride (SiN) on a semiconductor substrate, and using a PR pattern as a mask on the deposited SiN. Forming an SiN pattern by performing an etching process; and (b) depositing an entire surface of an insulating film for forming a spacer on the SiN pattern and a part of the insulating film deposited in the step (a), and then performing an etching process. Forming a spacer; (c) removing the lower insulating film deposited in step (a) as a barrier using the insulating film spacer formed in step (b), depositing a gate oxide film on a portion of the removed lower insulating film region, Depositing a gate conductor over the deposited gate oxide and the SiN pattern, and then planarizing the SiN pattern as a barrier; and (d) removing the SiN pattern by etching. Next, in step (c), the planarized gate conductor is etched to remove the insulating layer in the remaining region except the lower portion of the gate as a barrier, and (e) the concentration is low in the remaining region except the lower portion of the gate in (d). Implanting LDD ions to form a source / drain junction, forming a gate spacer using an oxide film and SiN on the formed source / drain junction and the gate, and performing a high concentration of ion implantation to form a source / drain Characterized in that.
이하, 본 발명의 실시예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다. Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention may exist, and a preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Those skilled in the art will appreciate the objects, features and advantages of the present invention through this embodiment.
도 3a 내지 도 3k는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 과정별로 도시한 도면이다. 3A to 3K are diagrams illustrating processes for manufacturing a semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention.
즉, 도 3a를 참조하면, 스핀 코팅 등의 도포 공정을 실시하여 반도체 기판(P-Substrate)(예컨대, 실리콘 기판, 세라믹 기판, 고분자 기판 등) 상에 절연막(예컨대, 산화막(Oxide))(301)과 질화 실리콘(SiN)(303)을 도 3a에 도시된 바와 같이 순차적으로 증착한다. 여기서, 절연막(301)과 SiN(303)는 800∼1200Å 이내의 두께로 각각 증착한다. That is, referring to FIG. 3A, an insulating film (for example, an oxide film) 301 is formed on a semiconductor substrate (P-Substrate) (for example, a silicon substrate, a ceramic substrate, a polymer substrate, etc.) by performing a coating process such as spin coating. ) And silicon nitride (SiN) 303 are deposited sequentially as shown in FIG. 3A. Here, the
다음으로, 목표로 하는 임의의 패턴으로 설계된 레티클을 이용하는 노광 공 정과 현상 공정인 포토 리소그라피(Photo lithography) 공정을 실시하여 질화 실리콘(303) 상부에 전면 증착된 PR의 일부를 선택적으로 제거한 PR 패턴을 마스크로 식각 공정을 실시하여 증착된 질화 실리콘(303)의 일부를 제거함으로써, 일 예로 도 3b에 도시된 바와 같이 SiN 패턴(303a)을 형성한다. 이때, 절연막(301)의 두께는 게이트 폴리를 고려하여 설정한다. Next, a PR pattern using a reticle designed in an arbitrary pattern of interest and a photo lithography process, which is a developing process, are selectively removed to remove a part of the PR deposited entirely on the
이어서, 절연막(301)의 일부와, 그리고 일부 제거되어 형성된 SiN 패턴(303a) 상부에 스페이서 형성을 위한 절연막(예컨대, 산화막(Oxide))(305)을 일 예로 도 3c에 도시된 바와 같이 전면 증착시킨 다음에, 식각 공정을 실시하여 일 예로, 도 3d에 도시된 바와 같이 절연막 스페이서(305a)를 형성한다. 여기서, 절연막(305)은 300∼600Å 이내의 두께로 증착한다. Subsequently, an entire surface of the
그리고, 절연막 스페이서(305a)를 베리어로 하부 절연막(301)을 일 예로 도 3e에 도시된 바와 같이 제거한다. The lower
이후, 하부 절연막(301)이 제거된 영역의 일부에 게이트 산화막(307)을 증착하고, 증착된 게이트 산화막(307) 및 SiN 패턴(303a) 상부에 게이트 전도체(309)를 일 예로, 도 3f에 도시된 바와 같이 전면 증착한 다음에, SiN 패턴(303a)을 배리어로 평탄화 공정인 CMP를 진행하여 일 예로, 도 3g에 도시된 바와 같이 평탄화시킨 게이트 전도체(309a)를 형성한다. Thereafter, the
다음으로, 식각 공정을 통해 일 예로, 도 3h에 도시된 바와 같이 SiN 패턴(303a)을 제거한 다음에, 평탄화된 게이트 전도체(309a)를 베리어로 도 3i에 도시된 바와 같이 게이트 하부를 제외한 나머지 지역의 절연막(301)을 식각 공정을 통해 제거한다. 여기서, 식각은 습식 방식을 사용한다. Next, through the etching process, for example, the
다음에, 주변 회로 소자의 소오스/드레인 정션 형성을 위해 저농도(예컨대, 2E13∼14)의 LDD 이온을 주입(311)하여 일 예로, 도 3j에 도시된 바와 같이 소오스(313)/드레인(315) 정션을 형성한다. Next, low concentration (e.g., 2E13-14) LDD ions are implanted (311) to form source / drain junctions of the peripheral circuit elements, for example, the
마지막으로, 도 3k를 참조하면, 소오스(313)/드레인(315) 정션이 형성된 기판과 게이트 상부에 게이트 스페이서 형성을 위한 산화막과 SiN을 순차적으로 증착하고, 증착된 산화막 및 SiN에 대하여 이방성 식각 공정을 실시하여 게이트 스페이서(317)를 형성하며, 고농도(예컨대, 2E15)의 소오스/드레이 이온 주입(319)을 실시하고, PMD 및 배선 공정을 통해 트랜지스터의 소오스(321)/드레인(323)을 형성한다. Finally, referring to FIG. 3K, an oxide layer and SiN are sequentially deposited on a substrate on which a
따라서, 본 발명에 따르면, 게이트 채널이 될 지역을 포토리소그라피와 식각 공정을 이용해 개방시킨 다음에, 게이트 절연막과 전도체에 대한 증착 및 게이트 디파인 공정을 진행함으로써, 기존에서와 같이 게이트 산화막의 에지 부분에 가해지는 플라즈마 데미지(Plasma damage)로 인하여 Hot carrier 에 의한 게이트 산화막 열화에 약한 특성을 나타내는 gate 절연막을 유지하게 되어 발생되는 디바이스의 신뢰성을 감소시키게 되는 주원인을 해결할 수 있으며, 또한, 게이트 산화막 하부로에 확산에 의해 발생되는 오버랩을 갖는 졍션의 구조를 조절할 수 있어 오버랩에 의한 디바이스 성능 감소를 막을 수 있다.Therefore, according to the present invention, the region to be the gate channel is opened by photolithography and etching processes, and then the deposition and gate definition processes for the gate insulating film and the conductor are performed, so that the edge portion of the gate oxide film as in the prior art is removed. Maintaining the gate insulating film exhibiting a weak characteristic to the gate oxide deterioration due to hot carriers due to plasma damage can solve the main cause of reducing the reliability of the device. The structure of the section with overlap caused by diffusion can be adjusted to prevent the device performance from being reduced due to the overlap.
또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다. In addition, since the present invention is disclosed as a right within the spirit and claims of the present invention, the present invention may include any modification, use and / or adaptation using general principles, and the present invention as a matter deviating from the description of the present specification. It includes everything that falls within the scope of known or customary practice in the art to which it belongs and falls within the scope of the appended claims.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 게이트 채널이 될 지역을 포토리소그라피와 식각 공정을 이용해 개방시킨 다음에, 게이트 절연막과 전도체에 대한 증착 및 게이트 디파인 공정을 진행함으로써, 기존에서와 같이 게이트 산화막의 에지 부분에 가해지는 플라즈마 데미지(Plasma damage)로 인하여 Hot carrier 에 의한 게이트 산화막 열화에 약한 특성을 나타내는 gate 절연막을 유지하게 되어 발생되는 디바이스의 신뢰성을 감소시키게 되는 주원인을 해결할 수 있다. As described above, the present invention uses the photolithography and etching process to open the region to be the gate channel, and then deposits and gates the gate insulating film and the conductor to the edge of the gate oxide film, as before. Plasma damage applied to the portion maintains a gate insulating film exhibiting weak characteristics for gate oxide deterioration due to hot carriers, thereby reducing the main cause of reducing the reliability of the device.
또한, 게이트 산화막 하부로에 확산에 의해 발생되는 오버랩을 갖는 졍션의 구조를 조절할 수 있어 오버랩에 의한 디바이스 성능 감소를 막을 수 있어 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the structure of the section having an overlap generated by diffusion into the gate oxide film can be adjusted to prevent the reduction of device performance due to the overlap, thereby improving the yield and reliability of the semiconductor device.
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