KR100866710B1 - Method for forming a word line of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 워드라인(Word line) 형성 방법에 관한 것으로, 특히 채널(Channel) 영역의 반도체 기판 상에 I 타입(Type)의 제 1 게이트전극을 형성한 후, 상기 제 1 게이트전극 상부에 라인(Line) 타입의 제 2 게이트전극을 형성하여 상기 제 1, 제 2 게이트전극으로 이루어진 워드라인을 형성함으로써, 상기 워드라인이 채널 영역 이외의 활성영역의 끝단부와 오버랩(Overlap)되지 않아 상기 활성영역의 끝단부에 발생되는 GIDL(Gate Induced Drain Leakage)을 방지하여 리프레쉬(Refresh) 특성을 증가시키고, 또한 상기 워드라인을 제 1, 제 2 게이트전극으로 나누어 형성하기 때문에 워드라인을 형성하기 위한 식각 공정 시 종래보다 식각 타겟(Target)이 낮아져 식각 공정이 용이함으로 소자의 특성, 수율 및 신뢰성을 향상시키는 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a word line of a semiconductor device. In particular, after forming a first gate electrode of type I on a semiconductor substrate in a channel region, an upper portion of the first gate electrode is formed. By forming a line-type second gate electrode on the substrate to form a word line consisting of the first and second gate electrodes, the word line does not overlap with an end of an active region other than the channel region. To prevent the GIDL (Gate Induced Drain Leakage) generated at the end of the active region to increase the refresh (Refresh) characteristics, and to form a word line because it is formed by dividing the word line into first and second gate electrodes In the etching process, since the etching target (Target) is lower than the conventional technology to improve the characteristics, yield and reliability of the device by the easy etching process.
Description
도 1은 종래의 워드라인을 도시한 레이아웃도.1 is a layout diagram showing a conventional word line.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선상의 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 1. FIG.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 워드라인 형성 방법을 도시한 레이아웃도.3A to 3D are layout views illustrating a word line forming method of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4d는 도 3a 내지 도 3d 각각의 Ⅰ-Ⅰ선상 및 Ⅱ-Ⅱ선상의 단면도.4A to 4D are cross-sectional views taken along lines I-I and II-II of Figs. 3A to 3D, respectively.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
11,31 : 반도체 기판 12,32 : 활성영역11,31
13,33 : 소자분리막 15,35 : 게이트 산화막13,33:
17 : 게이트전극 19,39 : 소오스/드레인 영역17:
37 : 제 1 게이트전극 41 : 층간 절연막37: first gate electrode 41: interlayer insulating film
43 : 제 2 다결정 실리콘층 43a : 제 2 게이트전극43 second
본 발명은 반도체 소자의 워드라인(Word line) 형성 방법에 관한 것으로, 특히 채널(Channel) 영역의 반도체 기판 상에 I 타입(Type)의 제 1 게이트전극을 형성한 후, 상기 제 1 게이트전극 상부에 라인(Line) 타입의 제 2 게이트전극을 형성하여 상기 제 1, 제 2 게이트전극으로 이루어진 워드라인을 형성함으로 소자의 특성, 수율 및 신뢰성을 향상시키는 반도체 소자의 워드라인 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a word line of a semiconductor device. In particular, after forming a first gate electrode of type I on a semiconductor substrate in a channel region, an upper portion of the first gate electrode is formed. The present invention relates to a method of forming a word line of a semiconductor device, by forming a line-type second gate electrode on the substrate to form a word line including the first and second gate electrodes, thereby improving device characteristics, yield, and reliability.
도 1은 종래의 워드라인을 도시한 레이아웃도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선상의 단면도이다.1 is a layout diagram illustrating a conventional word line, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 트랜지스터는 활성영역(12)을 정의하는 소자분리막(13)이 구비된 p형 반도체 기판(11)상에 게이트 산화막(15)이 개재되어 형성되는 라인 타입의 게이트전극(17)과 상기 게이트전극(17) 양측의 반도체 기판(11) 표면내에 형성되는 소오스/드레인 영역(19)으로 구성된다.1 and 2, a conventional transistor is a line type in which a
여기서, 상기 소자분리막(13)에 의해 정의되는 활성영역(12)은 상기 반도체 기판(11)에 가로축 방향으로 일정간격 이격 되면서 I 타입으로 배열되되, 이웃하는 열과 어긋나게 배열되어 형성된다.Here, the
그리고, 상기 라인 타입의 게이트전극(17)으로 이루어진 워드라인은 상기 반도체 기판(11) 상에 가로축 방향으로 일정간격 이격 되어 배열되되, 상기 각 활성영역(12)과 두 군데 교차된다.The word lines formed of the line
이어, 상기 게이트전극(17)이 라인 타입이기 때문에 워드라인이 채널 영역 이외의 활성영역(12)의 끝단부에도 오버랩(Overlap)(A)된다.
Subsequently, since the
종래의 반도체 소자의 워드라인 형성 방법은 워드라인을 이루는 게이트전극이 라인 타입이기 때문에 상기 워드라인이 채널 영역 이외의 활성영역의 끝단부에도 오버랩되어 상기 워드라인과 소오스/드레인 영역간의 전압 차에 의한 GIDL(Gate Induced Drain Leakage)이 발생되는데, DRAM(Dynamic Random Access Memory)에서 캐패시터에 저장된 전하가 GIDL에 의해 손실되기 때문에 리프레쉬(Refresh) 특성이 감소되는 문제점이 있었다.In the conventional method of forming a word line of a semiconductor device, since the gate electrode constituting the word line is a line type, the word line overlaps with an end portion of an active region other than the channel region, resulting in a voltage difference between the word line and the source / drain region. GIDL (Gate Induced Drain Leakage) is generated, and there is a problem in that the refresh characteristic is reduced because the charge stored in the capacitor is lost by GIDL in the dynamic random access memory (DRAM).
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 채널 영역의 반도체 기판 상에 I 타입의 제 1 게이트전극을 형성한 후, 상기 제 1 게이트전극 상부에 라인 타입의 제 2 게이트전극을 형성하여 상기 제 1, 제 2 게이트전극으로 이루어진 워드라인을 형성함으로써, 리프레쉬 특성을 증가시키는 반도체 소자의 워드라인 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and after forming a first gate electrode of type I on a semiconductor substrate in a channel region, a second gate electrode of line type is formed on the first gate electrode. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of forming a word line of a semiconductor device which increases refresh characteristics by forming word lines formed of first and second gate electrodes.
이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
소자분리막이 구비된 제 1 도전형 반도체 기판 상에 게이트 절연막을 개재한 I 타입의 제 1 게이트전극을 형성하는 단계와,Forming a first gate electrode of an I type via a gate insulating film on the first conductive semiconductor substrate including the device isolation film;
상기 제 1 게이트전극 양측의 반도체 기판에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계와,Forming a source / drain region on the semiconductor substrate at both sides of the first gate electrode;
상기 제 1 게이트전극을 포함한 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계와,Forming an interlayer insulating film on the entire surface including the first gate electrode;
상기 층간 절연막과 제 1 게이트전극의 상부 부위를 전면 식각하여 평탄화 시키는 단계와,Etching an entire surface of the upper portion of the interlayer insulating layer and the first gate electrode to planarize it;
상기 제 1 게이트전극 상부에 라인 타입의 제 2 게이트전극을 형성하되, 상기 제 1, 제 2 게이트전극으로 이루어지는 워드라인을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 워드라인 형성 방법을 제공하는 것과,Providing a line type second gate electrode on the first gate electrode, and forming a word line including the first and second gate electrodes;
상기 제 1, 제 2 게이트전극을 다결정 실리콘층, 텅스텐(W)층 및 알루미늄(Al)층으로 이루어진 군에서 임으로 선택된 하나 또는 둘 이상 적층 구조물로 형성하는 것과,Forming the first and second gate electrodes as one or two or more stacked structures selected from the group consisting of a polycrystalline silicon layer, a tungsten (W) layer, and an aluminum (Al) layer;
상기 층간 절연막으로 질화막 또는 산화막으로 형성하는 것과,Forming a nitride film or an oxide film from the interlayer insulating film;
상기 전면 식각 공정은 건식 식각 공정 또는 습식 식각으로 실시하는 것과,The front etching process is performed by a dry etching process or a wet etching,
상기 전면 식각 공정은 화학적 기계 연마 공정으로 실시하는 것을 특징으로 한다.The front surface etching process may be performed by a chemical mechanical polishing process.
본 발명의 원리는 채널 영역의 반도체 기판 상에 I 타입의 제 1 게이트전극을 형성한 후, 상기 제 1 게이트전극 상부에 라인 타입의 제 2 게이트전극을 형성하여 상기 제 1, 제 2 게이트전극으로 이루어진 워드라인을 형성함으로써, 상기 워드라인이 채널 영역 이외의 활성영역의 끝단부와 오버랩되지 않아 상기 활성영역의 끝단부에 발생되는 GIDL을 방지하여 리프레쉬 특성을 증가시키기 위한 것이다.The principle of the present invention is to form a first gate electrode of type I on a semiconductor substrate in the channel region, and then form a second gate electrode of line type on the first gate electrode to form the first and second gate electrodes. By forming the formed word line, the word line is not overlapped with the end of the active region other than the channel region, thereby preventing the GIDL generated at the end of the active region and increasing the refresh characteristics.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 워드라인 형성 방법을 도시한 레이아웃도이고, 도 4a 내지 도 4d는 도 3a 내지 도 3d 각각의 Ⅰ-Ⅰ선상 및 Ⅱ-Ⅱ선상의 단면도이다. 3A to 3D are layout views illustrating a word line forming method of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4D are lines I-I and II-II of FIGS. 3A to 3D, respectively. It is a cross section.
도 3a 및 도 4a를 참조하면, p형 반도체 기판(31)의 소자분리영역에 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 진행하여 활성영역(32)을 정의하는 소자분리막(33)을 형성한다.3A and 4A, a shallow trench isolation (STI) process is performed on the isolation region of the p-
여기서, 상기 소자분리막(33)에 의해 정의되는 활성영역(32)은 상기 반도체 기판(31)에 가로축 방향으로 일정간격 이격 되면서 I 타입으로 배열되되, 이웃하는 열과 어긋나게 배열되어 형성된다.Here, the
도 3b 및 도 4b를 참조하면, 상기 반도체 기판(31) 상에 열산화 공정으로 게이트 산화막(35)을 성장시킨 다음, 상기 게이트 산화막(35) 상에 제 1 다결정 실리콘층을 형성한다. 이때, 상기 제 1 다결정 실리콘층 대신에 텅스텐(W)층, 알루미늄(Al)층 등 반도체 소자의 제조 공정에서 전극물질로 사용하는 도전체로 형성할 수 있다.3B and 4B, the
그리고, 게이트전극용 마스크를 사용한 사진식각 공정으로 상기 제 1 다결정 실리콘층을 식각하여 제 1 게이트전극(37)을 형성하고, 상기 게이트 산화막(35)을 식각한다. 이때, 상기 제 1 게이트전극(37)을 라인 타입이 아닌 상기 활성영역(32)의 채널영역에만 형성되는 I 타입으로 형성한다.The first polycrystalline silicon layer is etched by the photolithography process using a mask for a gate electrode to form a
이어, 상기 제 1 게이트전극(37)을 마스크로 전면에 n형 불순물 이온을 이온 주입 하고, 드라이브 인(Drive-in) 확산하여 상기 제 1 게이트전극(37) 양측의 반도체 기판(31) 표면내에 소오스/드레인 영역(39)을 형성한다.Subsequently, n-type impurity ions are ion-implanted on the entire surface with the
그리고, 상기 제 1 게이트전극(37)을 포함한 전면에 층간 절연막(41)을 형성한다. 이때, 상기 층간 절연막(41)으로 질화막 또는 BPSG(Boron Phosphor Silicate Glass)층, LP-TEOS(Low Pressure-Tetra Ethyl Ortho Silicate)층, HDP(High Density Plasma) 등 산화막과 같이 반도체 소자의 제조 공정에서 통상적으로 사용하는 모든 절연막으로 형성한다.An
그 후, 상기 층간 절연막(41)과 제 1 게이트전극(37) 상부 부위를 전면 식각하여 전면을 평탄화 시킨다. 이때, 상기 전면 식각 공정은 건식 식각 공정이나 습식 식각 공정 또는 화학적 기계 연마 공정으로 실시한다.After that, the entire surface of the
도 3c 및 도 4c를 참조하면, 상기 제 1 게이트전극(37)과 층간 절연막(41) 상에 제 2 다결정 실리콘층(43)을 형성한다. 이때, 상기 제 2 다결정 실리콘층(43) 대신에 텅스텐(W)층, 알루미늄(Al)층 등 반도체 소자의 제조 공정에서 전극물질로 사용하는 도전체로 형성할 수 있다.3C and 4C, a second
도 3d 및 도 4d를 참조하면, 워드라인용 마스크를 사용한 사진식각 공정으로 상기 제 2 다결정 실리콘층(43)을 식각하여 상기 제 1 게이트전극(37) 상에 라인 타입의 제 2 게이트전극(43a)을 형성한다.3D and 4D, the second
여기서, 상기 제 1, 제 2 게이트전극(37,43a)으로 이루어진 워드라인을 형성하되, 상기 워드라인을 상기 반도체 기판(31) 상에 가로축 방향으로 일정간격 이격 하여 배열하되, 상기 각 활성영역(32)과 두 군데 교차시킨다.Here, a word line formed of the first and
본 발명의 반도체 소자의 워드라인 형성 방법은 채널 영역의 반도체 기판 상에 I 타입의 제 1 게이트전극을 형성한 후, 상기 제 1 게이트전극 상부에 라인 타입의 제 2 게이트전극을 형성하여 상기 제 1, 제 2 게이트전극으로 이루어진 워드 라인을 형성함으로써, 상기 워드라인이 채널 영역 이외의 활성영역의 끝단부와 오버랩되지 않아 상기 활성영역의 끝단부에 발생되는 GIDL을 방지하여 리프레쉬 특성을 증가시키고, 또한 상기 워드라인을 제 1, 제 2 게이트전극으로 나누어 형성하기 때문에 워드라인을 형성하기 위한 식각 공정 시 종래보다 식각 타겟(Target)이 낮아져 식각 공정이 용이함으로 소자의 특성, 수율 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.In the word line forming method of the semiconductor device of the present invention, the first gate electrode of the I type is formed on the semiconductor substrate in the channel region, and then the second gate electrode of the line type is formed on the first gate electrode. By forming a word line formed of the second gate electrode, the word line does not overlap with the end of the active region other than the channel region, thereby preventing GIDL generated at the end of the active region, thereby increasing the refresh characteristics. Since the word line is formed by dividing the first and second gate electrodes, an etching target is lower than in the etching process for forming a word line, thereby improving the characteristics, yield, and reliability of the device. There is.
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