KR101010837B1 - Manufacturing method of spacer for semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판이 손상되는 것을 방지한 반도체 소자의 스페이서 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a spacer of a semiconductor device which prevents the semiconductor substrate from being damaged.

본 발명은 게이트 패턴의 밀도 차에 의해 발생하는 증착막의 두께 차이를 식각 공정을 통해 줄인 후, 스페이서를 형성한다. 이에 따라 본 발명은 스페이서 형성시, 셀 어레이 영역의 반도체 기판이 과도하게 식각되어 손상되는 것을 방지하여 신뢰성이 개선된 반도체 소자를 제공할 수 있다.The present invention reduces the thickness difference of the deposited film caused by the difference in density of the gate pattern through the etching process to form a spacer. Accordingly, the present invention can provide a semiconductor device having improved reliability by preventing the semiconductor substrate in the cell array region from being excessively etched and damaged when the spacer is formed.

스페이서, 로딩 효과 Spacer, loading effect

Description

반도체 소자의 스페이서 형성방법{Manufacturing method of spacer for semiconductor device}Manufacturing method of spacer for semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 스페이서 형성방법에 관한 것으로 특히, 반도체 기판이 손상되는 것을 방지한 반도체 소자의 스페이서 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a spacer of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a spacer of a semiconductor device which prevents the semiconductor substrate from being damaged.

반도체 소자는 데이터를 저장하는 메모리 셀들이 형성된 셀 어레이 영역 및 메모리 셀들에 구동 신호를 인가하기 위한 회로들이 형성된 주변(Peri) 영역으로 구분된다.The semiconductor device is divided into a cell array region in which memory cells storing data and a peripheral region in which circuits for applying driving signals to memory cells are formed.

셀 어레이 영역에는 다수의 스트링 구조가 형성된다. 각각의 스트링 구조는 소스 셀렉트 트랜지스터, 드레인 셀렉트 트랜지스터, 및 소스 셀렉트 트랜지스터와 드레인 셀렉트 트랜지스터 사이에 직렬로 연결된 다수의 메모리 셀 들을 포함한다.A plurality of string structures are formed in the cell array region. Each string structure includes a source select transistor, a drain select transistor, and a plurality of memory cells connected in series between the source select transistor and the drain select transistor.

주변 영역에는 고전압 NMOS(High Voltage NMOS : 이하, "HVN" 이라 함) 트랜지스터, 저전압 NMOS(Low Voltage NMOS : 이하, "LVN" 이라 함) 트랜지스터, 및 저전압 PMOS(Low Voltage PMOS : 이하, "LVP" 이라 함) 트랜지스터를 포함한다.The peripheral area includes a high voltage NMOS transistor (hereinafter referred to as "HVN") transistor, a low voltage NMOS transistor (hereinafter referred to as "LVN") transistor, and a low voltage PMOS (hereinafter referred to as "LVP"). A transistor).

이와 같은 반도체 소자는 각각의 트랜지스터 및 셀을 구성하는 게이트 패턴, 게이트 패턴 양측의 반도체 기판에 형성된 접합 영역, 반도체 기판상에 형성된 층간 절연막, 및 층간 절연막 상에 형성된 금속배선들을 포함한다. 층간 절연막 상에 형성된 금속 배선들은 층간 절연막을 관통하여 접합 영역에 전기적으로 연결된 콘택 플러그에 의해 메모리 셀 및 트랜지스터에 전기적으로 연결된다.Such a semiconductor device includes a gate pattern constituting each transistor and a cell, a junction region formed on a semiconductor substrate on both sides of the gate pattern, an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate, and metal wirings formed on the interlayer insulating film. The metal wires formed on the interlayer insulating film are electrically connected to the memory cell and the transistor by a contact plug electrically connected to the junction region through the interlayer insulating film.

콘택 플러그는 게이트 패턴 및 접합 영역이 형성된 반도체 기판에 층간 절연막을 형성한 후, 층간 절연막을 관통하여 접합 영역을 노출시키는 콘택홀 내에 형성된다. 그러나 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 게이트 패턴들 사이가 가까워지면서 콘택홀이 형성될 공간 확보가 어려워 콘택홀이 게이트 패턴을 노출시키고 콘택 플러그가 게이트 패턴에 연결되는 소자 불량이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 게이트 패턴 측벽에 스페이서를 형성하여 콘택홀을 통해 게이트 패턴이 노출되는 것을 방지하는 방법이 제안되었다.The contact plug is formed in the contact hole exposing the junction region through the interlayer insulation layer after forming the interlayer insulation layer on the semiconductor substrate on which the gate pattern and the junction region are formed. However, as semiconductor devices become more highly integrated, it becomes difficult to secure a space for forming contact holes as the gate patterns are closer to each other, resulting in device defects in which contact holes expose the gate patterns and contact plugs are connected to the gate patterns. In order to solve this problem, a method of forming a spacer on the sidewall of the gate pattern and preventing the gate pattern from being exposed through the contact hole has been proposed.

스페이서는 게이트 패턴 및 접합 영역이 형성된 반도체 기판에 실링막 및 스페이서 막을 형성한 후, 에치백 공정등으로 실링막 및 스페이서막을 식각함으로써 형성된다. 일반적으로 게이트 패턴이 형성된 반도체 기판 상에 증착되는 막은 반도체 기판의 영역별로 게이트 패턴의 밀도가 다르기 때문에 다른 두께로 형성된다. 보다 상세히 하면, 셀 어레이 영역의 게이트 패턴 사이의 간격은 주변 영역의 게이트 패턴 사이의 간격에 비해 좁다. 이에 따라 게이트 패턴이 형성된 반도체 기판에 증착되는 막이 셀 어레이 영역에 비해 주변 영역에서 두껍게 형성되는 로딩 효과(loading effect)가 발생한다.The spacer is formed by forming a sealing film and a spacer film on a semiconductor substrate on which a gate pattern and a junction region are formed, and then etching the sealing film and the spacer film by an etch back process or the like. In general, the film deposited on the semiconductor substrate on which the gate pattern is formed is formed to have a different thickness because the density of the gate pattern is different for each region of the semiconductor substrate. In more detail, the spacing between the gate patterns of the cell array region is smaller than the spacing between the gate patterns of the peripheral region. As a result, a loading effect occurs in which a film deposited on the semiconductor substrate on which the gate pattern is formed is thicker in the peripheral region than in the cell array region.

이와 같은 로딩 효과에 의해 상술한 스페이서를 형성하기 위한 식각 공정 진행시 주변 영역의 반도체 기판상에 형성된 실링막 및 스페이서막을 제거하는 과정에서 셀 어레이 영역의 반도체 기판이 주변 영역보다 먼저 노출되어 과도하게 식각되는 문제가 발생한다. 셀 어레이 영역의 반도체 기판이 과도하기 식각되면, 셀 어레이 영역에 형성된 접합영역의 저항이 높아져 반도체 소자의 불량을 야기한다.Due to the loading effect, the semiconductor substrate of the cell array region is exposed before the peripheral region and excessively etched in the process of removing the sealing film and the spacer layer formed on the semiconductor substrate of the peripheral region during the etching process for forming the above-described spacer. Problem occurs. When the semiconductor substrate in the cell array region is excessively etched, the resistance of the junction region formed in the cell array region is increased, which causes a failure of the semiconductor device.

본 발명은 반도체 기판이 손상되는 것을 방지한 반도체 소자의 스페이서 형성방법을 제공한다.The present invention provides a method for forming a spacer of a semiconductor device which prevents the semiconductor substrate from being damaged.

본 발명에 따른 반도체 소자의 스페이서 형성방법은 제1 게이트 패턴들이 형성된 제1 영역과 제1 게이트 패턴들보다 더 조밀한 제2 게이트 패턴들이 형성된 제2 영역을 포함하는 반도체 기판이 제공되는 단계, 상기 제1 및 제2 게이트 패턴이 형성된 반도체 기판상에 증착막을 형성하는 단계, 제1 및 제2 영역에서 증착막의 두께 차이가 감소되도록 제1 영역의 증착막 상부를 식각하는 단계, 및 제2 영역의 증착막과, 제1 영역에서 잔여하는 증착막을 동시에 식각하여 제1 및 제2 게이트 패턴들 측벽에 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, a method of forming a spacer of a semiconductor device may include providing a semiconductor substrate including a first region having first gate patterns and a second region having second gate patterns that are denser than the first gate patterns. Forming a deposition film on the semiconductor substrate on which the first and second gate patterns are formed, etching the upper portion of the deposition film in the first region so as to reduce the difference in thickness of the deposition film in the first and second regions, and depositing the deposition film in the second region And simultaneously etching the deposition film remaining in the first region to form a spacer on sidewalls of the first and second gate patterns.

증착막은 스페이서막을 포함한다.The vapor deposition film includes a spacer film.

상기 스페이서막은 LP-TEOS막을 포함한다.The spacer film includes an LP-TEOS film.

제1 및 제2 게이트 패턴들은 텅스텐막을 포함하고, 증착막은 스페이서막 하부에 형성된 실링막을 더 포함한다.The first and second gate patterns may include a tungsten layer, and the deposition layer may further include a sealing layer formed under the spacer layer.

실링막은 MS-HTO막을 포함한다.The sealing film includes an MS-HTO film.

실링막 및 스페이서막은 각각 다른 증착 장비내에서 형성되고, 실링막은 스페이서막보다 높은 압력조건에서 형성된다.The sealing film and the spacer film are each formed in different deposition equipment, and the sealing film is formed under a higher pressure condition than the spacer film.

상기 제1 영역의 상기 증착막 상부를 식각하는 단계에서 제1 영역을 개방하고 상기 제2 영역을 가리는 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용한다.In the etching of the upper portion of the deposition layer of the first region, a photoresist pattern that opens the first region and covers the second region is used as an etching mask.

상기 제1 영역의 상기 증착막 상부를 식각하는 단계는 제1 및 제2 영역에서 증착막의 두께 차이가 100Å 이하가 되도록 실시된다.The etching of the upper portion of the deposition layer in the first region may be performed so that the thickness difference between the deposition layers in the first and second regions is less than or equal to 100 μs.

상기 제1 영역의 상기 증착막 상부를 식각하는 단계에서 증착막은 100Å 내지 300Å의 두께로 식각된다.In the step of etching the upper portion of the deposited film of the first region, the deposited film is etched to a thickness of 100 ~ 300Å.

스페이서를 형성하는 단계 이 후, 제1 게이트 패턴들 양측의 반도체 기판에 제1 접합 영역을 형성하는 단계를 더 포함한다.After forming the spacer, the method may further include forming a first junction region in the semiconductor substrate on both sides of the first gate patterns.

제1 및 제2 게이트 패턴들이 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계 이 후, 제2 게이트 패턴들 양측의 반도체 기판에 제2 접합 영역을 형성하는 단계를 더 포함한다.After providing the semiconductor substrate on which the first and second gate patterns are formed, the method may further include forming a second junction region in the semiconductor substrate on both sides of the second gate patterns.

본 발명은 게이트 패턴의 밀도차에 의해 발생하는 증착막의 두께 차이를 식각 공정을 통해 줄인 후, 스페이서를 형성한다. 이에 따라 본 발명은 스페이서 형성시, 셀 어레이 영역의 반도체 기판이 과도하게 식각되어 손상되는 것을 방지하여 신뢰성이 개선된 반도체 소자를 제공할 수 있다.The present invention reduces the thickness difference of the deposited film caused by the density difference of the gate pattern through an etching process, and then forms a spacer. Accordingly, the present invention can provide a semiconductor device having improved reliability by preventing the semiconductor substrate in the cell array region from being excessively etched and damaged when the spacer is formed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 스페이서 형성방법을 단계적으로 나타내는 단면도들이다. 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자는 데이터를 저장하는 메모리 셀들이 형성된 셀 어레이 영역 및 메모리 셀 들에 구동신호를 인가하기 위한 회로들이 형성된 주변 영역으로 구분된다.1A through 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a spacer of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention. A semiconductor device according to an embodiment of the inventive concept is divided into a cell array region in which memory cells storing data and a peripheral region in which circuits for applying driving signals to memory cells are formed.

도 1a를 참조하면, 게이트 절연막(105)이 형성된 반도체 기판(101) 상에 게이트 패턴(121)들을 형성한다. 플래시 소자를 예로 들면, 게이트 패턴(121)은 제1 도전막(107), 유전체막(109), 제2 도전막(111), 제3 도전막(113), 캡핑막(117), 및 하드 마스크 패턴(119)이 적층되어 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1A, gate patterns 121 are formed on a semiconductor substrate 101 on which a gate insulating layer 105 is formed. For example, the gate pattern 121 may include the first conductive layer 107, the dielectric layer 109, the second conductive layer 111, the third conductive layer 113, the capping layer 117, and the hard layer. The mask pattern 119 may be stacked.

제1 도전막(107)은 플로팅 게이트막으로서, 폴리 실리콘을 이용하여 형성할 수 있다.The first conductive film 107 is a floating gate film and may be formed using polysilicon.

유전체막(109)은 제1 산화막, 질화막 및 제2 산화막을 포함한다. 셀 어레이 영역 중 트랜지스터의 셀렉트 라인(SSL, DSL)이 형성될 영역과 주변 영역 중 트랜지스터의 게이트 라인(GL)이 형성될 영역에 형성된 유전체막(109)에는 제1 도전막(107)을 노출시키는 홈이 형성된다. The dielectric film 109 includes a first oxide film, a nitride film, and a second oxide film. The first conductive layer 107 is exposed to the dielectric layer 109 formed in the region where the select lines SSL and DSL of the transistor are to be formed in the cell array region and the region where the gate line GL of the transistor is to be formed in the peripheral region. Grooves are formed.

제2 도전막(111)은 콘트롤 게이트막(115)으로서, 폴리 실리콘을 이용하여 형 성할 수 있다. 셀 어레이 영역의 셀렉트 라인(SSL, DSL) 및 주변 영역의 게이트 라인(GL)이 형성될 영역에서 제2 도전막(111)은 유전체막(109)에 형성된 홈을 통해 제1 도전막(107)과 전기적으로 연결된다.The second conductive layer 111 may be formed using polysilicon as the control gate layer 115. In the regions where the select lines SSL and DSL of the cell array region and the gate lines GL of the peripheral region are to be formed, the second conductive layer 111 is formed through the grooves formed in the dielectric layer 109. Is electrically connected to the

제3 도전막(113)은 저항을 낮추기 위해 추가된 콘트롤 게이트막(115)으로서, 비저항이 낮은 텅스텐(W)을 포함하는 것이 바람직하다.The third conductive layer 113 is a control gate layer 115 added to lower the resistance, and preferably includes tungsten (W) having a low specific resistance.

캡핑막(117)은 텅스텐을 포함하는 제3 도전막(113)이 산화되는 현상을 방지하기 위해 형성된 것이다. 보다 상세히 하면, 제3 도전막(113)은 하드 마스크 막을 형성하기 위한 산화막 증착 공정의 영향으로 산화될 수 있다. 제3 도전막(113)의 산화된 부분은 후속 세정 공정 등에서 유실될 수 있다. 캡핑막(117)은 이러한 제3 도전막(113)의 손실을 막기 위해 형성된 것이다.The capping film 117 is formed to prevent a phenomenon in which the third conductive film 113 including tungsten is oxidized. In more detail, the third conductive film 113 may be oxidized under the influence of an oxide film deposition process for forming a hard mask film. The oxidized portion of the third conductive film 113 may be lost in a subsequent cleaning process or the like. The capping film 117 is formed to prevent the loss of the third conductive film 113.

하드 마스크 패턴(119)은 게이트 패턴(121)이 형성될 영역을 정의하는 패턴이다. 이러한 하드 마스크 패턴(119)은 PEOX막(Plasma Enhanced Oxidation) 또는 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 산화막 중 어느 하나로 이루어진 하드 마스크 막을 캡핑막(117) 상에 형성한 후, 하드 마스크 막을 패터닝함으로써 형성된다. The hard mask pattern 119 is a pattern defining a region in which the gate pattern 121 is to be formed. The hard mask pattern 119 is formed by forming a hard mask film formed of any one of a PEOX film (Plasma Enhanced Oxidation) or a TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate) oxide film on the capping film 117, and then patterning the hard mask film.

셀 어레이 영역에 형성된 게이트 패턴(121)은 다수의 워드 라인(WL)과, 다수의 워드 라인(WL)을 사이에 두고 워드 라인(WL)에 나란하게 형성된 소스 셀렉트 라인(SSL) 및 드레인 셀렉트 라인(DSL)을 포함한다. 주변 영역에 형성된 게이트 패턴(121)은 회로부를 구성하는 NMOS 트랜지스터들 및 PMOS 트랜지스터들 각각의 게이트 라인(GL)을 포함한다. 이 때 게이트 패턴(121)은 주변 영역에서보다 셀 어레이 영역에서 높은 밀도로 형성된다. 이러한 게이트 패턴(121) 형성 후, 게이트 패 턴(121)을 형성하기 위한 식각 공정 중 게이트 패턴(121)에 발생한 손상을 제거하기 위해 선택적 산화 공정 또는 재산화 공정을 실시한다.The gate pattern 121 formed in the cell array region includes a plurality of word lines WL and a source select line SSL and a drain select line formed in parallel with the word lines WL with the plurality of word lines WL interposed therebetween. (DSL). The gate pattern 121 formed in the peripheral area includes gate lines GL of each of the NMOS transistors and the PMOS transistors constituting the circuit unit. In this case, the gate pattern 121 is formed at a higher density in the cell array region than in the peripheral region. After the gate pattern 121 is formed, a selective oxidation process or a reoxidation process is performed to remove damage occurring to the gate pattern 121 during the etching process for forming the gate pattern 121.

이 후, 셀 어레이 영역의 게이트 패턴(121) 양측의 반도체 기판(101)을 타겟으로 이온 주입 공정을 실시하여 셀 접합 영역(103)을 형성한다. 이러한 셀 접합 영역(103)은 셀 어레이 영역을 개방하고 주변영역을 가리는 포토레지스트 패턴 및 셀 어레이 영역의 게이트 패턴(121)을 마스크로 이온을 주입함으로써 형성될 수 있다. Thereafter, an ion implantation process is performed on the semiconductor substrate 101 on both sides of the gate pattern 121 of the cell array region to form the cell junction region 103. The cell junction region 103 may be formed by opening a cell array region and implanting ions into the photoresist pattern covering the peripheral region and the gate pattern 121 of the cell array region with a mask.

도 1b를 참조하면, 게이트 패턴(121)이 형성된 반도체 기판(101)상에 실링막(123) 및 스페이서막(125)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, a sealing film 123 and a spacer film 125 are formed on the semiconductor substrate 101 on which the gate pattern 121 is formed.

실링막(123)은 텅스텐을 포함하는 제3 도전막(113)을 도입함으로써 발생하는 텅스텐 오염에 의한 전하손실(charge loss)을 개선하기 위한 것으로서, MS-HTO(Monosilane-High temperature oxide)로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 실링막(123)은 얇은 두께로 형성되어 후속 공정에서 최종적으로 게이트 패턴(121)의 측벽에 남는 스페이서의 폭을 최소화하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 실링막(123)은 게이트 패턴(121)의 측벽에 남아 실질적인 스페이서 역할을 하는 스페이서막(125)보다 얇은 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 실링막(125)은 단일 증착 장비 내에서 형성되며 스페이서막(125)보다 높은 압력 조건에서 형성된다. 이에 따라 실링막(125) 형성시 반도체 기판(101)에 전면에 가해지는 평균 압력은 스페이서막(125) 형성시보다 불균일하게 된다. 그 결과, 실링막(125)에 의한 로딩 효과가 스페이서막(124)에 비해 크다. 보다 상세히 하면, 실링막(123)은 게 이트 패턴(121)의 밀도가 낮은 주변영역과 상대적으로 밀도가 높은 셀 어레이 영역에서의 두께 차이가 스페이서막(125)에 비해 심하다. 결과적으로 실링막(123) 및 스페이서막(125)의 총 두께는 셀 어레이 영역에서 제1 두께(h1)로, 주변 영역에서 제1 두께(h1)보다 두꺼운 제2 두께(h2)로 형성된다. The sealing film 123 is to improve the charge loss caused by the tungsten contamination generated by introducing the third conductive film 113 including tungsten, and is formed of monosilane-high temperature oxide (MS-HTO). It is preferable to be. The sealing film 123 may be formed to have a thin thickness to minimize the width of the spacers remaining on the sidewalls of the gate pattern 121 in a subsequent process. For this purpose, the sealing film 123 is preferably formed to a thickness thinner than the spacer film 125 that remains on the sidewall of the gate pattern 121 to serve as a substantially spacer. Such a sealing film 125 is formed in a single deposition equipment and is formed under a higher pressure condition than the spacer film 125. As a result, the average pressure applied to the entire surface of the semiconductor substrate 101 when the sealing film 125 is formed is more uneven than when the spacer film 125 is formed. As a result, the loading effect by the sealing film 125 is larger than that of the spacer film 124. In more detail, the sealing film 123 has a greater thickness difference in the peripheral region having a lower density of the gate pattern 121 and the cell array region having a relatively higher density than the spacer layer 125. As a result, the total thicknesses of the sealing film 123 and the spacer film 125 are formed as the first thickness h1 in the cell array region and the second thickness h2 thicker than the first thickness h1 in the peripheral region.

스페이서막(125)은 실링막(123)과 다른 증착 장비 내에서 형성되며, 후속 공정에서 소스 셀렉트 라인(SSL) 사이 또는 드레인 셀렉트 라인(DSL) 사이 또는 주변 영역의 게이트 라인(GL) 사이에 콘택홀을 형성할 때, 게이트 패턴(121)이 노출되는 것을 방지하기 위해 형성된 것이다. 이 때, 스페이서막(125)은 LP-TEOS(Low-Pressure Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate)막으로 형성되어 반도체 기판(101)상에 형성된 게이트 패턴(121)이 영역별로 다른 밀도로 형성되더라도 실링막(123)보다 균일한 두께로 형성될 수 있다.The spacer film 125 is formed in the sealing film 123 and other deposition equipment, and in a subsequent process, contacts between the source select line SSL, the drain select line DSL, or the gate line GL in the peripheral region. When forming the hole, the gate pattern 121 is formed to prevent exposure. In this case, the spacer layer 125 is formed of a low-pressure tetra-ethyl-ortho-silicate (LP-TEOS) film to seal the gate pattern 121 formed on the semiconductor substrate 101 at different densities for each region. It may be formed to have a uniform thickness than the film 123.

도 1c를 참조하면, 상술한 셀 어레이 영역과 주변 영역에서의 실링막(123) 및 스페이서막(125)의 두께 차이를 줄이기 위해 셀 어레이 영역을 가리고, 주변 영역을 개방하는 포토레지스트 패턴(127)을 형성한다. 이 포토레지스트 패턴(127)을 마스크로 주변 영역에 형성된 스페이서막(125)을 식각하여 제2 두께(h2)를 줄인다. 이러한 스페이서막(125) 식각 공정은 제1 두께(h1)와 제2 두께(h2)의 차이가 100Å이하가 되는 시점까지 실시되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 주변 영역에 형성된 스페이서막(125)은 100Å 내지 300Å의 두께만큼 식각되는 것이 바람직하다. 주변 영역에 형성된 스페이서막(125)이 식각된 후, 주변 영역에 형성된 스페이서막(125)의 두께는 셀 어레이 영역에 형성된 스페이서막(125)의 두께보다 얇아지지 만, 게이트 패턴(121)의 밀도차에 의한 로딩효과를 보상할 수 있다.Referring to FIG. 1C, a photoresist pattern 127 covering a cell array region and opening a peripheral region to reduce the thickness difference between the sealing layer 123 and the spacer layer 125 in the cell array region and the peripheral region described above. To form. The second layer h2 is reduced by etching the spacer layer 125 formed in the peripheral area using the photoresist pattern 127 as a mask. The etching process of the spacer layer 125 may be performed until the difference between the first thickness h1 and the second thickness h2 is 100 kΩ or less. To this end, the spacer film 125 formed in the peripheral region is preferably etched by a thickness of 100 Å to 300 Å. After the spacer layer 125 formed in the peripheral region is etched, the thickness of the spacer layer 125 formed in the peripheral region becomes thinner than the thickness of the spacer layer 125 formed in the cell array region, but the density of the gate pattern 121 is increased. The loading effect by the car can be compensated for.

이 후, 남은 포토레지스트 패턴(127)을 스트립 공정으로 제거한다.Thereafter, the remaining photoresist pattern 127 is removed by a strip process.

도 1d를 참조하면, 실링막 및 스페이서막을 에치백 공정 등으로 식각하여 게이트 패턴(121)의 측벽에 실링 패턴(123a) 및 스페이서 패턴(125a)을 포함한 스페이서(129)가 남도록 한다. 실링막 및 스페이서막의 식각은 CFx, CHFy, Ar, 및 O2가스가 혼합된 식각가스를 이용하여 실시된다. 이 때, 스페이서(129) 사이의 게이트 절연막(103)이 제거되어 반도체 기판(101)의 노출될 수 있다. 스페이서(129) 형성 공정을 위한 식각 공정 진행시, 도 1c에서 상술한 바와 같이 셀 어레이 영역과 주변 영역에서 실링막 및 스페이서막 최종 두께의 균일도가 개선되었으므로 반도체 기판(101)이 손상되는 문제를 개선할 수 있다.Referring to FIG. 1D, the sealing film and the spacer film are etched by an etch back process to leave the spacer 129 including the sealing pattern 123a and the spacer pattern 125a on the sidewall of the gate pattern 121. The etching of the sealing film and the spacer film is performed using an etching gas in which CFx, CHFy, Ar, and O 2 gas are mixed. In this case, the gate insulating layer 103 between the spacers 129 may be removed to expose the semiconductor substrate 101. During the etching process for forming the spacer 129, the uniformity of the final thicknesses of the sealing film and the spacer film is improved in the cell array region and the peripheral region as described above with reference to FIG. 1C, thereby improving the problem of damaging the semiconductor substrate 101. can do.

스페이서(129) 형성 후, 셀 어레이 영역을 가리며, 주변 영역을 개방하는 포토레지스트 패턴을 마스크로 이온 주입 공정을 실시하여 주변 영역에 형성된 게이트 패턴(121) 양측의 반도체 기판(101)에 주변 접합 영역(131)을 형성할 수 있다.After the spacer 129 is formed, an ion implantation process is performed using a photoresist pattern covering the cell array region and opening the peripheral region using a mask to peripherally bond the semiconductor substrate 101 on both sides of the gate pattern 121 formed in the peripheral region. The region 131 may be formed.

상기에서는 실링막(123) 및 스페이서막(123)의 로딩 효과를 개선하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 실링막(123) 형성공정없이 스페이서막(125)만 형성되는 경우, 스페이서막(125)만의 로딩 효과를 개선하는 경우에도 적용될 수 있다. 더 나아가 본 발명은 제1 게이트 패턴들(예를 들면, 회로부 트랜지스터의 GL)이 형성된 제1 영역(예를 들면, 주변 영역)과, 제1 영역보다 더 조밀하게 제2 게이트 패턴들(예를 들면, SSL, DSL, WL)이 형성된 제2 영역(예를 들면, 셀 어레이 영 역)을 포함하는 반도체 기판 상에 형성되는 다양한 증착막들의 로딩 효과를 개선할 수 있다.In the above, a case of improving the loading effect of the sealing film 123 and the spacer film 123 has been described as an example. However, in the present invention, when only the spacer film 125 is formed without the sealing film 123 forming process, the spacer film ( 125 may also be applied to improve the loading effect. Furthermore, the present invention provides a first region (eg, a peripheral region) in which first gate patterns (eg, a GL of a circuit transistor) is formed, and second gate patterns (eg, more densely than the first region). For example, it is possible to improve loading effects of various deposition films formed on a semiconductor substrate including a second region (eg, a cell array region) in which SSL, DSL, and WL are formed.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention described above has been described in detail in a preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, the present invention will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 스페이서 형성방법을 단계적으로 나타내는 단면도들.1A through 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a spacer of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101 : 반도체 기판 103 : 셀 접합 영역101 semiconductor substrate 103 cell junction region

105 : 게이트 절연막 107 : 제1 도전막105: gate insulating film 107: first conductive film

109 : 유전체막 111 : 제2 도전막109 dielectric film 111 second conductive film

113 : 제3 도전막 115 : 콘트롤 게이트막113: third conductive film 115: control gate film

117 : 캡핑막 119 : 하드 마스크 패턴117: capping film 119: hard mask pattern

121 : 게이트 패턴 123 : 실링막121: gate pattern 123: sealing film

125 : 스페이서막 127 : 포토레지스트 패턴125 spacer film 127 photoresist pattern

129 : 스페이서 131 : 주변 접합 영역129: spacer 131: peripheral junction area

Claims (11)

제1 게이트 패턴들이 형성된 제1 영역과 상기 제1 게이트 패턴들보다 더 조밀한 제2 게이트 패턴들이 형성된 제2 영역을 포함하는 반도체 기판이 제공되는 단계;Providing a semiconductor substrate including a first region in which first gate patterns are formed and a second region in which second gate patterns are denser than the first gate patterns; 상기 제1 및 제2 게이트 패턴이 형성된 상기 반도체 기판상에 증착막을 형성하는 단계;Forming a deposition film on the semiconductor substrate on which the first and second gate patterns are formed; 상기 제1 및 제2 영역에서 상기 증착막의 두께 차이가 감소되도록 상기 제1 영역의 상기 증착막 상부를 식각하는 단계; 및Etching an upper portion of the deposited film in the first region so that a difference in thickness of the deposited film is reduced in the first and second regions; And 상기 제2 영역의 상기 증착막과, 상기 제1 영역에서 잔여하는 상기 증착막을 동시에 식각하여 상기 제1 및 제2 게이트 패턴들 측벽에 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.Forming a spacer on sidewalls of the first and second gate patterns by simultaneously etching the deposition film in the second region and the deposition film remaining in the first region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증착막은 스페이서막을 포함하는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.The deposition film is a spacer forming method of a semiconductor device comprising a spacer film. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 스페이서막은 LP-TEOS막을 포함하는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.The spacer layer is a spacer forming method of a semiconductor device comprising an LP-TEOS film. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 및 제2 게이트 패턴들은 텅스텐막을 포함하고,The first and second gate patterns include a tungsten film, 상기 증착막은 상기 스페이서막 하부에 형성된 실링막을 더 포함하는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.The deposition layer further comprises a sealing film formed under the spacer film. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 실링막은 MS-HTO막을 포함하는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.The sealing film is a spacer forming method of a semiconductor device comprising an MS-HTO film. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 실링막 및 상기 스페이서막은 각각 다른 증착 장비내에서 형성되고,The sealing film and the spacer film are each formed in different deposition equipment, 상기 실링막은 상기 스페이서막보다 높은 압력조건에서 형성되는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.The sealing film is a spacer forming method of a semiconductor device is formed under a higher pressure than the spacer film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 영역의 상기 증착막 상부를 식각하는 단계에서Etching the upper portion of the deposition layer in the first region 상기 제1 영역을 개방하고 상기 제2 영역을 가리는 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.A method of forming a spacer in a semiconductor device using the photoresist pattern opening the first region and covering the second region as an etching mask. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 영역의 상기 증착막 상부를 식각하는 단계는 상기 제1 및 제2 영역에서 상기 증착막의 두께 차이가 100Å 이하가 되도록 실시되는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.Etching the upper portion of the deposition layer in the first region is performed such that a thickness difference between the deposition layer in the first and second regions is 100 占 퐉 or less. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 영역의 상기 증착막 상부를 식각하는 단계에서 상기 증착막은 100Å 내지 300Å의 두께로 식각되는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.And etching the upper portion of the deposition layer in the first region, wherein the deposition layer is etched to a thickness of about 100 mW to about 300 mW. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스페이서를 형성하는 단계 이 후,After forming the spacer, 상기 제1 게이트 패턴들 양측의 상기 반도체 기판에 제1 접합 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.Forming a first junction region in the semiconductor substrate on both sides of the first gate patterns. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2 게이트 패턴들이 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계 이 후,After the step of providing a semiconductor substrate on which the first and second gate patterns are formed, 상기 제2 게이트 패턴들 양측의 상기 반도체 기판에 제2 접합 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 스페이서 형성방법.Forming a second junction region in the semiconductor substrate on both sides of the second gate patterns.
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