KR100855862B1 - SRAM cell and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
에스램 셀부의 국부 상호 연결 배선을 이용하여 로직부에 커패시터를 형성하므로써 공정을 단순화시킬 수 있는 SRAM 셀 및 그 제조방법에 대한 것으로, 이와 같은 SRAM 셀 제조방법은 소오스/드레인영역 및 게이트전극로 구성된 트랜지스터를 구비한 로직부와, 제 1, 제 2 억세스 트랜지스터 및 제 1, 제 2 구동 트랜지스터 그리고 제 1, 제 2 부하 트랜지스터를 구비한 셀부로 구성된 에스램의 제조방법에 있어서, 상기 셀부의 반도체 기판에 상기 제1억세스, 제1부하, 제1구동 트랜지스터의 제1단과 상기 제2부하, 제2구동 트랜지스터의 게이트전극을 전기적으로 콘택시키고, 상기 제2억세스, 제2부하, 제2구동 트랜지스터의 제1단과 제1로드, 제1구동 트랜지스터의 게이트전극을 전기적으로 콘택시키며, 동시에 상기 로직부의 게이트전극상에 콘택되도록 국부 연결 배선을 형성하는 단계; 상기 제1, 제2억세스 트랜지스터와 제1, 제2부하 트랜지스터 및 제1, 제2구동 트랜지스터의 제2단이 소정 부분 노출되도록 콘택홀을 갖고, 상기 로직부의 국부 연결 배선을 상부를 포함한 전면에 평탄절연막을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을 통해 상기 제1, 제2억세스 트랜지스터와 제1, 제2부하 트랜지스터 및 제1, 제2구동 트랜지스터의 제2단과 전기적으로 연결되며, 상기 로직부의 국부 연결 배선 상측의 상기 층간절연막상에 금속배선을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다. An SRAM cell and a method of fabricating the same may be simplified by forming a capacitor in a logic unit by using a local interconnection wire of an SRAM cell unit. The method of manufacturing such an SRAM cell includes a source / drain region and a gate electrode. A method of manufacturing an SRAM comprising a logic section including a transistor, and a cell section including first and second access transistors, first and second driving transistors, and first and second load transistors, the semiconductor substrate of the cell section. Contacting the first terminal of the first access, the first load and the first driving transistor and the gate electrode of the second load and the second driving transistor to electrically contact the second access, the second load and the second driving transistor. Local contact is made to electrically contact the first electrode, the first rod, and the gate electrode of the first driving transistor, and at the same time to contact the gate electrode of the logic unit. Forming a wiring; A contact hole to expose a predetermined portion of the first and second access transistors, the first and second load transistors, and the second ends of the first and second driving transistors, and the local connection wiring of the logic part may Forming a planar insulating film; The first and second access transistors, the first and second load transistors, and the second ends of the first and second driving transistors are electrically connected to each other through the contact hole. Forming a metal wire in the characterized in that it comprises.
로직부, 국부 상호 연결 배선, 에스램Logic section, local interconnect wiring, SRAM
Description
도 1은 일반적인 SRAM 셀을 나타낸 등가회로도1 is an equivalent circuit diagram showing a typical SRAM cell
도 2는 종래 기술에 따른 SRAM 셀의 구조단면도2 is a structural cross-sectional view of an SRAM cell according to the prior art.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 SRAM 셀의 구조단면도3 is a structural cross-sectional view of an SRAM cell according to an embodiment of the present invention;
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일실시예에 따른 SRAM 셀의 제조방법을 나타낸 공정단면도 4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an SRAM cell according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
41 : 반도체기판 42 : 소자 격리막41
43a :p웰 영역 43b :n웰 영역43a: p
44 : 게이트절연막 44: gate insulating film
45a, 45b,45c : 제1, 제2, 제3게이트전극 45a, 45b, 45c: first, second and third gate electrodes
47 : 절연막 측벽 49 : 금속 실리사이드막47: insulating film side wall 49: metal silicide film
50 : 제1평탄절연막 51 : 제1콘택홀 50: first flat insulating film 51: first contact hole
52 : 제1베리어금속막 53 : 제1텅스텐 플러그 52: first barrier metal film 53: first tungsten plug
54 : 제1금속배선 55 : 제2평탄절연막 54: first metal wiring 55: second flat insulating film
56 : 제2콘택홀 57 : 제1베리어금속막 56: second contact hole 57: the first barrier metal film
58 : 제2텅스텐 플러그 59 : 제2금속배선 58: second tungsten plug 59: second metal wiring
본 발명은 반도체소자에 대한 것으로, 특히 아날로그 신호와 디지털 신호가 혼재된 칩의 로직부에 국부 상호 연결 배선을 이용하여 MIM(Metal Insulator Metal) 커패시터를 형성하므로써 공정을 단순화시키기에 알맞은 SRAM 셀 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to an SRAM cell suitable for simplifying a process by forming a metal insulator metal (MIM) capacitor using a local interconnection wire in a logic part of a chip in which analog and digital signals are mixed. It relates to a manufacturing method.
일반적으로 에스램(Static Random Access Memory: 이하, SRAM이라 함) 셀은 통상 두 개의 억세스 트랜지스터(access transistor)와 두 개의 드라이브 트랜지스터(drive transistor) 및 두 개의 부하 트랜지스터로 이루어지는 플립플롭회로로 구성되어 있다. Generally, a random random access memory (SRAM) cell is generally composed of a flip-flop circuit consisting of two access transistors, two drive transistors, and two load transistors. .
도 1은 일반적인 CMOS 형태의 SRAM셀을 나타낸 등가회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram illustrating a general CMOS SRAM cell.
도 1에 도시한 바와 같이, 제 1, 제 2 억세스 트랜지스터(access transistor)(Q1,Q2)와 제 1, 제 2 구동 트랜지스터(drive transistor)(Q3,Q4) 및 제 1, 제 2 부하 트랜지스터(Q5,Q6)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the first and second access transistors Q1 and Q2, the first and second drive transistors Q3 and Q4, and the first and second load transistors Q5, Q6).
이때 SRAM 셀은 전원단자(Vcc)와 접지단자(Vss) 사이에 병렬 연결되어 있으며, PMOS 트랜지스터로 이루어진 제 1 부하 트랜지스터(Q5)와 NMOS 트랜지스터로 이루어진 제 1 구동 트랜지스터(Q3)가 제1인버터(inverter)를 이루고, PMOS 트랜지스터로 이루어진 제 2 부하 트랜지스터(Q6)와 NMOS 트랜지스터로 이루어진 제 2 구동 트랜지스터(Q4)가 제2인버터(inverter)를 이루며, 제 1 억세스 트랜지스터(Q1)와 제 2 억세스 트랜지스터(Q2)가 상기 제 1, 제 2 인버터의 출력단에 그 소오스(또는 드레인)가 각각 접속되어 있다. At this time, the SRAM cell is connected in parallel between the power supply terminal (Vcc) and the ground terminal (Vss), the first driving transistor (Q5) consisting of the PMOS transistor and the first driving transistor (Q3) consisting of the NMOS transistor is the first inverter ( an inverter, a second load transistor Q6 composed of a PMOS transistor and a second driving transistor Q4 composed of an NMOS transistor form a second inverter, and a first access transistor Q1 and a second access transistor. A source (or drain) thereof is connected to the output terminals of the first and second inverters Q2, respectively.
상기 제 1 억세스 트랜지스터(Q1)의 드레인(또는 소오스)과 제 2 억세스 트랜지스터(Q2)의 드레인(또는 소오스)은 각각 제 1 비트라인(BL) 및 제 2 비트라인(/BL)이 연결된다.A first bit line BL and a second bit line / BL are connected to the drain (or source) of the first access transistor Q1 and the drain (or source) of the second access transistor Q2, respectively.
또한, 상기 제 1, 제 2 인버터는 하나의 래치회로(latch circuit)를 구성하기 위하여 제 1 인버터의 입력단이 제 2 인버터의 출력단과 연결되고, 제 2 인버터의 입력단은 제 1 인버터의 출력단과 연결된다.In addition, the first and second inverters are connected to the output terminal of the second inverter and the input terminal of the first inverter is connected to the output terminal of the first inverter in order to form a latch circuit. do.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 에스램 셀에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a conventional SRAM cell will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 로직부와 콘택될 배선부분과, 제1 또는 제2억세스 트랜지스터와, 제1 또는 제2부하 트랜지스터의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a wiring portion to be in contact with a logic unit, a first or second access transistor, and a first or second load transistor.
종래 에스램 셀은 도 1에 도시한 바와 같이 필드 영역과 액티브 영역으로 정의된 반도체 기판(11)의 필드 영역에 소자 격리막(12)이 형성되어 있고, 상기 반도체 기판(11)의 표면내에 n-웰 영역(13b) 및 p-웰 영역(13a)이 각각 형성되어 있다. In the conventional SRAM cell, as shown in FIG. 1, an
이어, 상기 반도체 기판(11)상에 게이트 절연막(14)을 개재하여 제1, 제2게이트 전극(15a,15b)이 액티브 영역의 소정 영역에 형성되어 있고, 상기 제1, 제2게이트 전극(15a,15b)의 양측면에 절연막 측벽(17)이 형성되어 있다. Subsequently, first and
이때 p-웰 영역(13a)에는 제1 또는 제2억세스 트랜지스터가 형성되고, n-웰 영역(13b)에는 제1 또는 제2부하 트랜지스터가 형성된다.
In this case, a first or second access transistor is formed in the p-
이하, 제1 또는 제2억세스 트랜지스터를 제1게이트전극(15a), 제1 또는 제2부하 트랜지스터를 제2게이트전극(15b)이라고 명칭한다. Hereinafter, the first or second access transistor is referred to as a
이어, 상기 제1, 제2게이트 전극(15a,15b) 양측의 반도체 기판(11) 표면내에 소오스/드레인 영역(18)이 형성되어 있고, 상기 제1, 제2게이트 전극(15a,15b) 및 소오스/드레인 영역(18)이 형성된 반도체 기판(11)의 표면에 금속 실리사이드막(19)이 형성되어 있다.Subsequently, a source /
그리고 상기 소오스 또는 드레인 영역(18) 및 제2게이트 전극(15b)의 표면이 소정부분 노출되도록 제1콘택홀을 갖도록 제1평탄절연막(20)이 형성되어 있다. The first
이때 제1평탄절연막(20)은 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)나 PE-TEOS(Plasma Enhanced-Tetra Ethyl Ortho Silicate)으로 형성될 수 있다.In this case, the first
이어, 상기 각 제1콘택홀의 내부에는 제1베리어 금속막(21)을 개재하여 제1텅스텐 플러그(22)가 형성되어 있고, 상기 제1텅스텐 플러그(22) 및 그에 인접한 제1평탄절연막(20)상에 제1금속배선(23)이 형성되어 있다. Subsequently, a
여기서 상기 제1금속배선(23)은 Vcc 라인 및 Vss 라인 그리고 각 트랜지스터의 불순물 영역과 게이트 전극을 연결하는 국부 상호 연결 배선(Local Interconnection Metal)으로 사용된다. The
그리고 전면에 제2평탄절연막(24)이 형성되어 있고, 로직부와 연결하기 위한 제1게이트전극(15a)일측의 소오스영역(또는 드레인영역)에 제2콘택홀이 형성되어 있다. A second planar
이어, 상기 제2콘택홀의 내부에는 제2베리어 금속막(25)을 개재하여 제2텅스 텐 플러그(26)가 형성되어 있고, 상기 제2텅스텐 플러그(26) 및 그에 인접한 제2평탄절연막(24)상에는 제2금속배선(27)이 형성되어 있다. Subsequently, a
제2금속배선(27)을 포함한 전면에 제3평탄절연막(28)이 형성되어 있고, 로직부와 연결될 제2금속배선(27)상에 제3콘택홀이 형성되어 있다. A third planar
이어, 상기 제3콘택홀의 내부에는 제3베리어 금속막(29)을 개재하여 제3텅스텐 플러그(30)가 형성되어 있고, 상기 제3텅스텐 플러그(30) 및 그에 인접한 제3평탄절연막(28)상에는 제3금속배선(31)이 형성되어 있다. Subsequently, a
도면에는 도시되지 않았지만 상기에서 로직부의 커패시터는 에스램 셀부의 국부 상호 연결 배선과는 별개로 반도체층이나 별도의 금속층을 증착(예, 제2금속배선과 제3평탄절연막과 제3금속배선을 별도로 증착)하여 형성한다. Although not shown in the drawings, the capacitor of the logic part may be formed by depositing a semiconductor layer or a separate metal layer separately from the local interconnection wiring of the SRAM cell part (eg, separating the second metal wiring, the third flat insulating film, and the third metal wiring separately from each other. Vapor deposition).
이에 의해서 기존 공정에다가 마스크 공정을 추가해야 하므로 공정이 복잡해지는 문제가 있다. As a result, a mask process needs to be added to the existing process, which causes a complicated process.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 에스램 셀부의 국부 상호 연결 배선을 이용하여 아날로그 신호와 디지털 신호가 혼재된 칩의 로직부에 MIM(Metal Insulator Metal) 커패시터를 형성하므로써 공정을 단순화시킬 수 있는 SRAM 셀 및 그 제조방법을 제공하는데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to use a local interconnect wiring of the SRAM cell unit, MIM (Metal Insulator Metal) in the logic portion of the chip mixed with analog and digital signals An object of the present invention is to provide an SRAM cell and a method of manufacturing the same, which can simplify a process by forming a capacitor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 SRAM 셀은 로직부와 셀부로 구성된 에스램에 있어서, 상기 셀부의 반도체 기판에 각각 소오스/드레인영역 및 게 이트전극을 구비하여 구성된 제 1, 제 2 억세스 트랜지스터 및 제 1, 제 2 구동 트랜지스터 그리고 제 1, 제 2 부하 트랜지스터; 상기 로직부의 상기 반도체기판상에 소오스/드레인영역 및 게이트전극을 구비하여 형성된 트랜지스터와; 상기 제1억세스, 제1부하, 제1구동 트랜지스터의 제1단과 상기 제2부하, 제2구동 트랜지스터의 게이트전극을 전기적으로 콘택시키고, 상기 제2억세스, 제2부하, 제2구동 트랜지스터의 제1단과 제1로드, 제1구동 트랜지스터의 게이트전극을 전기적으로 콘택시키며, 동시에 상기 로직부의 게이트전극상에 콘택되는 국부 연결 배선과; 상기 제1, 제2억세스 트랜지스터 및 제1, 제2부하 트랜지스터 및 제1, 제2구동 트랜지스터의 제2단이 소정 부분 노출되도록 콘택홀을 갖으며, 상기 로직부의 국부 연결 배선을 포함한 전면에 형성되는 평탄절연막과; 상기 콘택홀을 통해 상기 제1, 제2억세스 트랜지스터 및 제1, 제2부하 트랜지스터 및 제1, 제2구동 트랜지스터의 제2단과 전기적으로 연결되며, 상기 로직부의 국부 연결 배선 상측의 상기 층간절연막상에 형성된 금속배선을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. In the SRAM cell of the present invention for achieving the above object, in the SRAM composed of a logic unit and a cell unit, first and second accesses each having a source / drain region and a gate electrode are provided on a semiconductor substrate of the cell unit. A transistor and first and second driving transistors and first and second load transistors; A transistor including a source / drain region and a gate electrode on the semiconductor substrate of the logic unit; Electrically contacting the first access, the first load and the first terminal of the first driving transistor and the gate electrode of the second load and the second driving transistor to electrically contact the second access, the second load and the second driving transistor; A local connection wiring electrically contacting the gate electrodes of the first stage, the first rod, and the first driving transistor, and simultaneously contacting the gate electrodes of the logic section; The contact hole is formed to expose a predetermined portion of the first and second access transistors, the first and second load transistors, and the second and first driving transistors, and is formed on the front surface including local connection wiring of the logic unit. A flat insulating film; The first and second access transistors, the first and second load transistors, and the second ends of the first and second driving transistors are electrically connected to each other through the contact hole. It characterized in that it comprises a metal wiring formed in.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 SRAM 셀 제조방법은 소오스/드레인영역 및 게이트전극로 구성된 트랜지스터를 구비한 로직부와, 제 1, 제 2 억세스 트랜지스터 및 제 1, 제 2 구동 트랜지스터 그리고 제 1, 제 2 부하 트랜지스터를 구비한 셀부로 구성된 에스램의 제조방법에 있어서, 상기 셀부의 반도체 기판에 상기 제1억세스, 제1부하, 제1구동 트랜지스터의 제1단과 상기 제2부하, 제2구동 트랜지스터의 게이트전극을 전기적으로 콘택시키고, 상기 제2억세스, 제2부하, 제2구동 트랜지스터의 제1단과 제1로드, 제1구동 트랜지스터의 게이트전극을 전기적으로 콘택 시키며, 동시에 상기 로직부의 게이트전극상에 콘택되도록 국부 연결 배선을 형성하는 단계; 상기 제1, 제2억세스 트랜지스터와 제1, 제2부하 트랜지스터 및 제1, 제2구동 트랜지스터의 제2단이 소정 부분 노출되도록 콘택홀을 갖고, 상기 로직부의 국부 연결 배선을 상부를 포함한 전면에 평탄절연막을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을 통해 상기 제1, 제2억세스 트랜지스터와 제1, 제2부하 트랜지스터 및 제1, 제2구동 트랜지스터의 제2단과 전기적으로 연결되며, 상기 로직부의 국부 연결 배선 상측의 상기 층간절연막상에 금속배선을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다. The SRAM cell manufacturing method of the present invention having the above-described configuration includes a logic unit including a transistor including a source / drain region and a gate electrode, a first and a second access transistor, a first and a second driving transistor, and a first and a In the method of manufacturing an SRAM comprising a cell portion having a second load transistor, the first access, the first load, the first stage and the second load, the second driving transistor of the first access, the first load, the first driving transistor on the semiconductor substrate of the cell portion Electrically contact the gate electrode of the second electrode, the second load, the first end of the second driving transistor, the first rod and the gate electrode of the first driving transistor, and at the same time, the gate electrode of the logic part Forming a localized interconnect so as to be in contact therewith; A contact hole to expose a predetermined portion of the first and second access transistors, the first and second load transistors, and the second ends of the first and second driving transistors, and the local connection wiring of the logic part may Forming a planar insulating film; The first and second access transistors, the first and second load transistors, and the second ends of the first and second driving transistors are electrically connected to each other through the contact hole. Forming a metal wire in the characterized in that it comprises.
상기 국부 연결 배선은 TiN/Ti막 또는 구리막으로 형성한다. The local connection wiring is formed of a TiN / Ti film or a copper film.
그리고 상기 로직부의 상기 국부 연결 배선과 상기 평탄절연막과 상기 금속배선은 커패시터를 구성한다. The local connection wiring, the planar insulating film, and the metal wiring of the logic unit constitute a capacitor.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SRAM 셀 및 그 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, an SRAM cell and a method of manufacturing the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
단품 SRAM 공정이 아닌 로직부 형성 공정을 이용한 Full CMOS SRAM 공정에서 셀 면적 감소를 위해 국부 상호 연결 배선(Local Interconnection Metal)을 사용한다. In the full CMOS SRAM process using the logic part forming process instead of a single SRAM process, a local interconnection metal is used to reduce the cell area.
점차 활용 범위가 늘어가는 ESL(Embeded SRAM Logic) 분야에서는 메모리부 뿐만 아니라, 로직부도 많은 영역을 차지하게 되는데, 아날로그 신호와 디지털 신호가 혼재된 칩의 경우엔 국부 상호 연결 배선을 로직부에 적용하여 커패시턴스로 활용하면 효율적인 칩 면적 감소에 도움이 된다. In the field of ESL (Embeded SRAM Logic), where the range of application is gradually increasing, not only the memory but also the logic part occupy a large area.In the case of a chip mixed with analog and digital signals, local interconnect wiring is applied to the logic part. Utilizing as capacitance helps to reduce chip area efficiently.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 SRAM 셀의 구성에 대하여 설명하기로 한다. First, the configuration of an SRAM cell according to an embodiment of the present invention will be described.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 SRAM 셀의 구조단면도이다. 3 is a structural cross-sectional view of an SRAM cell according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 SRAM 셀은 도 3에 도시한 바와 같이 필드 영역과 제1, 제2액티브 영역으로 정의된 반도체 기판(41)의 필드 영역에 소자 격리막(42)이 형성되어 있고, 상기 반도체 기판(41)의 표면내에 p-웰 영역(43a) 및 n-웰 영역(43b)이 각각 형성되어 있다. In the SRAM cell according to the exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the
상기 p-웰 영역(43a)이 형성되는 영역은 제 1 액티브 영역이고, 상기 n-웰 영역(43b)이 형성되는 영역은 제 2 액티브 영역이다.The region where the p-
한편, 상기 소자 격리막(42)은 STI(Shallow Trench Isolation) 구조를 갖는다. The
이어, 상기 반도체 기판(41)의 액티브 영역의 소정 영역에 게이트 절연막(44)을 개재하여 제1, 제2게이트 전극(45a,45b) 및 로직부의 제3게이트전극(45c)가 형성되어 있고, 상기 제1, 제2, 제3게이트 전극(45a,45b,45c)의 양측면에 절연막 측벽(47)이 형성되어 있다. Subsequently, first and
이때 p-웰 영역(43a)에는 제1 또는 제2억세스 트랜지스터가 형성되고, n-웰 영역(43b)에는 제1 또는 제2부하 트랜지스터가 형성된다. In this case, a first or second access transistor is formed in the p-
따라서 제1게이트전극(45a)은 제1 또는 제2억세스 트랜지스터를 의미하고, 제2게이트전극(45b)은 제1 또는 제2부하 트랜지스터를 의미한다. Therefore, the
여기서 상기 게이트 절연막(44)은 PMOS 트랜지스터가 형성되는 영역과 NMOS 트랜지스터가 형성되는 영역의 두께를 다르게 형성할 수 있고, 얇은 쪽은 약 29Å 두께를 갖고 반대로 두꺼운 쪽은 약 64Å의 두께를 갖는다.The
한편, 상기 제1 내지 제3게이트 전극(45a,45b,45c)은 폴리 실리콘막으로 형성되고, 그 두께는 약 2500Å이다.On the other hand, the first to
이어, 상기 제1, 제2, 제3게이트 전극(45a,45b,45c) 양측의 반도체 기판(41) 표면내에 LDD구조의 소오스/드레인 영역(48)이 형성되어 있고, 상기 제1, 제2, 제3게이트 전극(45a,45b,45c) 및 소오스/드레인 영역(48)이 형성된 반도체 기판(41)의 표면에 금속 실리사이드막(49)이 형성되어 있다. Subsequently, an LDD structure source /
상기 금속 실리사이드막(49)은 고융점 금속막(예를 들면, Co/Ti)으로 이루어져 있다. The
그리고 상기 소오스 또는 드레인 영역(48) 및 제2, 제3게이트 전극(45b,45c)의 표면이 소정부분 노출되도록 제1콘택홀을 갖도록 제1평탄절연막(50)이 형성되어 있다. The first planar insulating
이때 제1평탄절연막(50)은 BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)으로 형성되어 있다. In this case, the first flat insulating
그리고 제1평탄절연막(50)은 질화막, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막, PE-TEOS(Plasma Enhanced-Tetra Ethyl Ortho Silicate막)을 적층하여 형성할 수도 있다. The first planar insulating
이어, 로직부와 에스램 셀부의 각 제1콘택홀의 내부에는 제1베리어 금속막(52)을 개재하여 제1텅스텐 플러그(53)가 형성되어 있고, 로직부와 에스램 셀부의 상기 제1텅스텐 플러그(53) 및 그에 인접한 제1평탄절연막(50)상에는 제1금 속배선(54)이 형성되어 있다. Subsequently, a
여기서 상기 제1금속배선(54)은 Vcc 라인 및 Vss 라인 그리고 각 트랜지스터의 불순물 영역과 게이트 전극을 연결하는 국부 상호 연결 배선(Local Interconnection Metal)으로 사용된다. The
그리고 상기 국부 상호 연결 배선인 제1금속배선(54)은 저항이 낮은 금속 예를 들면, TiN/Ti로 적층된 금속막이나 구리막을 사용할 수 있고, 그 두께는 Ti가 약 200Å, TiN이 약 100Å이다. The
한편, 상기 제1금속배선(54)의 L/S(Line/Space)는 0.20/0.19㎛이다. On the other hand, L / S (Line / Space) of the
상기에서 제1금속배선(54)은 에스램 셀부의 제1억세스, 제1부하, 제1구동 트랜지스터의 제1단과 상기 제2부하, 제2구동 트랜지스터의 게이트전극을 전기적으로 콘택시키고, 상기 제2억세스, 제2부하, 제2구동 트랜지스터의 제1단과 제1로드, 제1구동 트랜지스터의 게이트전극을 전기적으로 콘택시키며, 동시에 상기 로직부의 제1게이트전극(45a) 상부에 콘택된다. The
그리고 전면에 제2평탄절연막(55)이 형성되어 있고, 로직부와 연결하기 위한 제1게이트전극(45a)일측의 소오스영역(또는 드레인영역)에 제2콘택홀이 형성되어 있다. A second planar insulating
이때 제2콘택홀은 상기 제1, 제2억세스 트랜지스터 및 제1, 제2부하 트랜지스터 및 제1, 제2구동 트랜지스터의 제2단이 소정 부분 노출되도록 형성된다. In this case, the second contact hole is formed to expose a predetermined portion of the first and second access transistors, the first and second load transistors, and the second ends of the first and second driving transistors.
이때 제2평탄절연막(55)은 대략 1000Å의 두께를 갖도록 PE-TEOS(Plasma Enhanced-Tetra Ethyl Ortho Silicate)로 형성할 수 있다.
In this case, the second flat insulating
이어, 상기 제2콘택홀의 내부에는 제2베리어 금속막(57)을 개재하여 제2텅스텐 플러그(58)가 형성되어 있고, 상기 제2텅스텐 플러그(58) 및 그에 인접한 제2평탄절연막(55)상에는 제2금속배선(59)이 형성되어 있다. Subsequently, a
이때 로직부의 제1금속배선(54)과 제2평탄절연막(55)과 제2금속배선(59)은 각각 커패시터 하부전극과 유전체막과 커패시터 상부전극 역할을 하는 커패시터로써 작용한다. In this case, the
즉, 에스램 셀부의 국부 상호 연결 배선인 제1금속배선(54)을 로직부의 커패시터 하부전극에 함께 사용하였다.That is, the
다음에, 상기 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 SRAM 셀의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. Next, a manufacturing method of the SRAM cell according to the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일실시예에 따른 SRAM 셀의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다. 4A through 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an SRAM cell according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4g에서 좌측은 로직부를 나타낸 것이고, 우측은 에스램 셀부를 나타낸 것이다. 4A to 4G, the left side represents a logic unit and the right side represents an SRAM cell unit.
본 발명의 일실시예에 따른 SRAM 셀의 제조방법은 도 4a에 도시한 바와 같이 제1, 제2액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 반도체 기판(41)의 필드 영역에 소자 격리막(42)을 형성한다. In the method of manufacturing an SRAM cell according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4A, the
여기서 상기 소자 격리막(42)을 형성하는 방법은 도면에 도시하지 않았지만 다음과 같다. Here, the method of forming the
즉, 반도체 기판(41)상에 패드산화막과 패드질화막을 차례로 형성하고, 상기 패드질화막상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 포토레지스트를 패터닝하여 필드 영역과 액티브 영역을 정의한다. That is, a pad oxide film and a pad nitride film are sequentially formed on the
이어, 상기 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 패드질화막과 패드산화막을 선택적으로 제거한 후 상기 포토레지스트를 제거하고, 상기 선택적으로 제거된 질화막을 마스크로 이용하여 상기 반도체 기판의 필드 영역을 선택적으로 제거하여 표면으로부터 일정 깊이를 갖는 트랜치를 형성한다. Subsequently, the pad nitride film and the pad oxide film are selectively removed using the patterned photoresist as a mask, the photoresist is removed, and the field region of the semiconductor substrate is selectively selected using the selectively removed nitride film as a mask. To form a trench with a certain depth from the surface.
그리고 상기 트랜치 공정시 발생하는 반도체 기판(41)의 손상을 보상하기 위하여 상기 반도체 기판(41)에 산화 공정을 실시하여 상기 트랜치의 표면에 산화막을 형성한다. In order to compensate for damage of the
이어, 상기 트랜치를 포함한 반도체 기판(41)의 전면에 갭-필(gap-fill)용 HDP 산화막을 형성한 후 어닐 공정을 실시하고, 상기 패드 산화막을 앤드 포인트로 하여 반도체 기판(41)의 전면에 CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 공정을 실시하여 상기 트랜치의 내부에 소자 격리막(42)을 형성한다.Subsequently, a gap-fill HDP oxide film is formed on the entire surface of the
그리고 상기 반도체 기판(41)에 세정 공정을 실시하여 상기 패드산화막을 제거한다. The pad oxide film is removed by performing a cleaning process on the
이후에 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(41)에 선택적으로 n형 및 p형 불순물 이온을 주입하여 상기 반도체 기판(41)의 표면내에 n-웰 영역(43b)과 p-웰 영역(43a)을 각각 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4B, n-type and p-type impurity ions are selectively implanted into the
여기서 상기 n-웰 영역(43b)과 p-웰 영역(43a)을 형성하는 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
Herein, a method of forming the n-
먼저, 반도체 기판(41)에 리소그래피(Lithography)방법으로 n-웰이 형성될 영역을 노출하고, 레지스트막(도시되지 않음)을 마스크로 하여 노출된 영역에 인(P)을 주입하여 n-웰 영역(43b)을 형성한다. First, an n-well is formed on the
그리고 상기 n-웰 영역(43b)에 문턱전압 조절용 아세닉(As)을 주입한다.In addition, a threshold voltage regulating assay As is injected into the n-
이어, 레지스트막을 제거한 후 리소그래피(Lithography)방법으로 p-웰이 형성될 영역을 노출하고, 레지스트막(도시되지 않음)을 마스크로 하여 보론(B)을 주입하여 p-웰 영역(43a)을 형성한다.Subsequently, after removing the resist film, a region in which a p-well is to be formed is exposed by a lithography method, and boron B is implanted using a resist film (not shown) as a mask to form a p-
그리고 상기 p-웰 영역(43a)에 문턱전압 조절용 보론(B)을 주입한다.The boron B for threshold voltage control is injected into the p-
다음에 상기 반도체 기판(41)에 어닐 공정을 실시하여 상기 n-웰 영역(43b)과 p-웰 영역(43a)에 주입된 불순물 이온을 활성화한다. Next, an annealing process is performed on the
이후에 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(41)의 전면에 게이트 절연막(44) 및 게이트용 폴리 실리콘막을 차례로 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 4C, the
여기서 상기 게이트 절연막(44)은 NMOS 트랜지스터가 형성될 영역과 PMOS 트랜지스터가 형성될 영역의 두께를 다르게 하는 듀얼 게이트 절연막으로 형성할 수 있는데 두께가 얇은 쪽은 약 29Å이고, 반대로 두꺼운 쪽은 약 59Å이다. Here, the
이어, 포토 및 식각 공정을 실시하여 상기 폴리 실리콘막 및 게이트 절연막(44)을 선택적으로 제거하여 좌측에서 부터 제1, 제2, 제3게이트 전극(45a,45b,45c)을 형성한다. Subsequently, the polysilicon layer and the
도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 제1 내지 제3게이트 전극(45a,45b,45c)을 마스크로 이용하여 상기 반도체 기판(41)에 저농도 n형 및 p형 불순물 이온을 선택 적으로 주입하여 상기 제1 내지 제3게이트 전극(45a,45b,45c) 양측의 반도체 기판(41) 표면내에 LDD(Lightly Doped Drain) 영역(46)을 형성한다. As shown in FIG. 4D, low concentration n-type and p-type impurity ions are selectively implanted into the
도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 제1 내지 제3게이트 전극(45a,45b,45c)을 포함한 전면에 절연막을 형성한 후 에치백하여 상기 제1 내지 제3게이트 전극(45a,45b,45c)의 양측면에 절연막 측벽(47)을 형성하고, 상기 절연막 측벽(47) 및 제1 내지 제3게이트 전극(45a,45b,45c)을 마스크로 이용하여 반도체 기판(41)의 전면에 고농도 n형 및 p형 불순물 이온을 선택적으로 주입하여 상기 반도체 기판(41) 표면내에 소오스/드레인 영역(48)을 형성한다.As shown in FIG. 4E, an insulating film is formed on the entire surface including the first to
한편, 상기 반도체 기판(41)에 약 30도의 틸티(tilt) 각도를 주면서 할로 이온(P 또는 BF2)을 주입할 수 있다.Meanwhile, halo ions P or BF 2 may be implanted into the
즉, 로직(logic) 소자의 크기가 감소됨에 따라 HCE(Hot Carrier Effect), SCE(Short Channel Effect) 및 RSCE(Reverse SCE) 등과 같이 소자 작동의 어려움 및 소자 성능 감소를 파생적으로 유도하는 문제점을 해결하기 위해서 틸트(tilt)를 주어 국부적으로 웰 농도를 높여주는 할로(halo) 이온을 소오스/드레인 영역(39)에 주입시켜주면 정션의 안쪽벽에서만 국부적으로 도핑농도를 증가시켜 줄 수 있으므로, 기판농도를 증가시키지 않으면서 채널길이를 더욱 짧게 만들 수 있다.In other words, as the size of logic devices is reduced, problems such as Hot Carrier Effect (HCE), Short Channel Effect (SCE), and Reverse SCE (Reverse SCE) are induced, resulting in deterioration of device performance and device performance. In order to inject a halo ion into the source / drain region 39 to give a tilt to increase the well concentration locally, the doping concentration can be locally increased only at the inner wall of the junction. The channel length can be made shorter without increasing.
또한, 같은 채널길이에 대하여 펀치스루(Punch-through)현상을 억제시켜주므로 접합 브레이크다운 전압을 증가시키고, 기판 전체의 농도를 증가시키는 것이 아니라 국부적으로 필요한 부분에만 농도를 증가시켜 주기 때문에 비용을 절감할 수 있다. In addition, the punch-through phenomenon is suppressed for the same channel length, thereby reducing the cost because the junction breakdown voltage is increased and the concentration is increased only at the locally required portion instead of increasing the overall concentration of the substrate. can do.
상기 제1 내지 제3게이트 전극(45a,45b,45c)을 포함한 반도체 기판(41)의 전면에 고융점 금속막(예를 들면, Co/Ti 등)을 증착하고 RTP(Rapid Thermal Processing) 공정을 실시하여 상기 제1 내지 제3게이트 전극(45a,45b,45c) 및 소오스/드레인 영역(48)이 형성된 반도체 기판(41)의 표면에 금속 실리사이드막(49)을 형성한다.A high melting point metal film (eg, Co / Ti, etc.) is deposited on the entire surface of the
여기서 상기 Co/Ti는 스퍼터링법으로 150/150Å 두께로 형성한다.Co / Ti is formed to a thickness of 150/150 Å by the sputtering method.
그리고 상기 제1 내지 제3게이트 전극(45a,45b,45c) 및 반도체 기판(41)의 반응하지 않는 고융점 금속막은 습식 식각으로 제거한다.The non-reacting high melting point metal film of the first to
여기서 상기 금속 실리사이드막(49)을 형성하기 위한 열처리 공정은 약 530℃, 60초로 1차 RTP 공정을 실시하고, 계속해서 약 750℃, 30초로 2차 RTP 공정을 실시하여 형성하고, H2O2와 H2SO4가 혼합된 습식 에천트를 이용하여 비반응된 고융점 금속막을 제거한다. The heat treatment process for forming the
상기 금속 실리사이드막(49)을 포함한 반도체 기판(41)의 전면에 제 1 평탄절연막(50)을 형성한다.A first planar insulating
여기서 상기 제 1 평탄절연막(50)은 질화막과 BPSG막과 PE-TEOS막이 차례로 적층 형성될 수 있다.The first flat insulating
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 소오스 또는 드레인 영역(48) 및 제1, 제3게이트 전극(45a,45c)의 표면이 소정부분 노출되도록 상기 제 1 평탄절연막(50) 을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀(51)을 형성한다. Subsequently, the first planar insulating
한편, 상기 제 1 콘택홀(51)은 도 1에서 병렬로 연결된 제 1 부하 트랜지스터(Q5)와 제 1 구동 트랜지스터(Q3) 및 제 1 억세스 트랜지스터(Q1)의 소오스/드레인 영역과, 제 2 부하 트랜지스터(Q6)와 제 2 구동 트랜지스터(Q4)의 게이트 전극의 소정부분이 노출되도록 형성된다. Meanwhile, the
또한, 상기 제 1 콘택홀(51)은 병렬로 연결된 제 2 부하 트랜지스터(Q6)와 제 2 구동 트랜지스터(Q4) 및 제 2 억세스 트랜지스터(Q2)의 소오스/드레인 영역과, 제 1 부하 트랜지스터(Q5)와 제 1 구동 트랜지스터(Q3)의 게이트 전극의 표면이 소정부분 노출되도록 형성된다. In addition, the
도 4f에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 콘택홀(51)을 포함한 반도체 기판(41)에 제 1 베리어 금속막(52) 및 제 1 텅스텐막을 차례로 형성하고, 전면에 CMP 공정을 실시하여 상기 제 1 콘택홀(51)의 내부에 제 1 텅스텐 플러그(53)를 형성한다.As shown in FIG. 4F, the first
여기서 상기 제 1 베리어 금속막(52)은 Ti/TiN막으로 형성할 수 있다. The first
상기 제 1 텅스텐 플러그(53)를 포함한 반도체 기판(41)의 전면에 Ti/TiN막으로 이루어진 금속막을 형성하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 텅스텐 플러그(53) 및 그에 인접한 제 1 층간 절연막(50)상에 국부 상호 연결 배선인 제1금속배선(54)을 형성한다.The
이때 제1금속배선(54)은 Ti/TiN막을 200Å/100Å의 두께를 갖도록 형성하거나 구리막으로 형성할 수 있다. In this case, the
여기서 상기 국부 상호 연결 배선인 제1금속배선(54)의 L/S(Line/Space)는 0.20/0.19㎛으로 형성한다. The L / S (Line / Space) of the
이때 제1금속배선(54)은 로직부의 제 1 텅스텐 플러그(53) 및 그에 인접한 제 1 평탄절연막(50)상에도 형성한다. In this case, the
상기 국부 상호 연결 배선인 제1금속배선(54)을 포함한 반도체 기판(41)의 전면에 제 2 평탄절연막(55)을 PE-TEOS막을 증착하여 형성한다. A second planar insulating
이때 제2평탄절연막(55)은 차후에 로직부의 커패시터 유전체막으로 사용되는 것으로 CMP공정으로 두께를 조절하여 커패시턴스 값을 조절할 수 있다. In this case, the second planar insulating
상기 제 1 텅스텐 플러그(53)가 형성되지 않는 소오스/드레인 영역(48)의 표면이 소정부분 노출되도록 상기 제 2 평탄 절연막(55) 및 제 1 평탄 절연막(50)을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀(56)을 형성한다. The second planar insulating
여기서 상기 제 2 콘택홀(56)은 도 1의 제 1, 제 2 억세스 트랜지스터(Q1,Q2) 및 제 1, 제 2 구동 트랜지스터(Q3,Q4)의 소오스/드레인 영역이 소정부분 노출되도록 형성한다. The
도 4g에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 콘택홀(56)을 포함한 반도체 기판(41)에 제 2 베리어 금속막(57) 및 제 2 텅스텐막을 차례로 형성하고, 전면에 CMP 공정을 실시하여 상기 제 2 콘택홀(56)의 내부에 제 2 텅스텐 플러그(58)를 형성한다. As shown in FIG. 4G, a second
여기서 상기 제 2 베리어 금속막(57)은 Ti/TiN막으로 형성한다. The second
상기 제 2 텅스텐 플러그(58)를 포함한 반도체 기판(41)의 전면에 금속막을 증착 한다. A metal film is deposited on the entire surface of the
포토 및 식각 공정으로 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 제2금속배선(59) 을 형성한다. The metal layer is selectively removed by a photo and etching process to form a
여기서 상기 제2금속배선(59)은 Vcc 및 Vss 라인으로 사용한다. The
이때 상기 로직부 즉, 제1게이트전극(45a) 상부의 제1금속배선(54)과 제2평탄절연막(55)과 제2금속배선(59)은 커패시터를 이룬다. In this case, the logic part, that is, the
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예로부터 당업자라면 용이하게 도출할 수 있는 여러 가지 형태를 포함한다. The present invention is not limited to the above embodiments, and includes various forms that can be easily derived by those skilled in the art from the above embodiments.
상기와 같은 본 발명의 SRAM 셀 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. As described above, the SRAM cell of the present invention and a method of manufacturing the same have the following effects.
첫째, 에스램 셀부에 사용한 국부 상호 연결 배선을 로직부의 커패시터를 형성할 때 하부전극으로 사용하므로 추가 마스크 공정 없이 로직부의 커패시터를 형성할 수 있다.First, since the local interconnection wire used in the SRAM cell part is used as the lower electrode when forming the capacitor of the logic part, the capacitor of the logic part can be formed without an additional mask process.
이에 의해서 공정을 단순화하여 공정시간을 단축 시킬 수 있다. This can simplify the process and shorten the process time.
둘째, 로직부에 커패시터를 형성하기 위한 추가 마스크 비용이 들지 않으므로 생산 비용이 절감된다.
Second, there is no additional mask cost for forming capacitors in the logic section, which reduces production costs.
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