KR19980078067A - Method of manufacturing thin film transistor of semiconductor device - Google Patents

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KR19980078067A KR1019970015461A KR19970015461A KR19980078067A KR 19980078067 A KR19980078067 A KR 19980078067A KR 1019970015461 A KR1019970015461 A KR 1019970015461A KR 19970015461 A KR19970015461 A KR 19970015461A KR 19980078067 A KR19980078067 A KR 19980078067A
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마숙락
양종열
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김영환
현대전자산업 주식회사
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices
    • H10B10/12Static random access memory [SRAM] devices comprising a MOSFET load element
    • H10B10/125Static random access memory [SRAM] devices comprising a MOSFET load element the MOSFET being a thin film transistor [TFT]

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  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야.1. The technical field to which the invention described in the claims belongs.

반도체 장치 제조 방법.Semiconductor device manufacturing method.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제.2. The technical problem to be solved by the invention.

반도체 장치의 메모리 소자 형성 공정시 드레인과 채널 사이의 오프셋 길이를 길게 형성할 수 있는 메모리 소자의 박막 트랜지스터의 형성 방법을 제시하고자 함.SUMMARY A method of forming a thin film transistor of a memory device capable of forming a long offset length between a drain and a channel in a process of forming a memory device of a semiconductor device is provided.

3. 발명의 해결 방법의 요지.3. Summary of the solution of the invention.

바닥 게이트형 박막 트랜지스터의 형성 공정시 바닥 폴리 실리콘 게이트를 형성한 후 1회의 마스크 공정을 통해 소스 라인을 길게 형성하여 종래 문제점을 개선시킨 반도체 장치의 메모리 소자의 형성 방법을 제시할 수 있다.After forming the bottom polysilicon gate in the process of forming the bottom gate type thin film transistor, a method of forming a memory device of a semiconductor device may be proposed in which a source line is formed long through a single mask process to improve the conventional problem.

4. 발명의 중요한 용도.4. Important uses of the invention.

반도체 장치 제조 공정 중 반도체 장치의 메모리 소자 제조 공정에 이용됨.Used in memory device manufacturing process of semiconductor device during semiconductor device manufacturing process.

Description

반도체 장치의 박막 트랜지스터 제저 방법Thin Film Transistor Degaussing Method of Semiconductor Device

33본 발명은 반도체 장치의 제조 공정에 관한 것으로, 반도체 제조 공정의 SRAM(Static-Random-Access-Memory) 제조 공정에 관한 것이다. 특히 SRAM 셀의 구동 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다. 일반적으로 SRAM 셀은 이동 트랜지스터 2개, 풀 다운 N채널(pull down)구동 트랜지스터 2개, 풀 업 P채널 부하 트랜지스터 2개로 구성된다.The present invention relates to a manufacturing process of a semiconductor device, and relates to a static-random-access-memory (SRAM) manufacturing process of a semiconductor manufacturing process. In particular, the present invention relates to a method of manufacturing a driving thin film transistor of an SRAM cell. Typically, an SRAM cell consists of two moving transistors, two pull-down N-channel (pull down) driving transistors, and two pull-up P-channel load transistors.

현추세에 따라, 집적회로 제조시 소자가 고 집적화되어 가면서 반도체 장치 제조 공정에 여러 가지 문제가 따른다. 셀 영역의 감소에 따라 풀업 소자로 풀업 트랜지스터 면적의 40%를 감소시킬 수 있는 저항을 사용하면, 정보 저장의 어려움이 있다. 이에 풀업 소자로 박막 트랜지스터를 사용하고 있다.In accordance with the current trend, as semiconductor devices become highly integrated in manufacturing integrated circuits, there are various problems in the semiconductor device manufacturing process. Using a resistor that can reduce 40% of the area of the pull-up transistor to the pull-up device as the cell area is reduced, there is a difficulty in storing information. A thin film transistor is used as a pull-up device.

이하, 첨부된 도 1을 참조하여 종래 풀업 박막 트랜지스터 제조 공정을 이용한 박막 트랜지스터의 형성 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of forming a thin film transistor using a conventional pull-up thin film transistor manufacturing process will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1A는 풀업 소자로 P채널 모스 박막 트랜지스터를 사용한 SRAM 셀의 등가 회로를 나타낸다. 도 1B는 박막 모스 트랜지스터의 마스크 공정도를 나타낸다. 도 1C는 P채널 모스 박막 트랜지스터의 단면도를 나타낸다1A shows an equivalent circuit of an SRAM cell using a P-channel MOS thin film transistor as a pull-up device. 1B shows a mask process diagram of a thin film MOS transistor. 1C is a sectional view of a P-channel MOS thin film transistor.

도 1B에 도시된 바와 같이, 소자들의 절연을 위한 층간 절연막(11) 상에 바닥 게이트 형성을 위한 폴리 실리콘막을 형성한다. 이때, 폴리 실리콘막은 5가의 불순물로 고도 핑시켜 전도성을 높인다. 게이트 형성용 마스크(도시되지 않음)를 이용하여 게이트 패턴을 형성하고, 전체 구조 상부에 게이트 산화막(13)을 형성한다. 연속해서 채널용 폴리실리콘(14,15,16)을 형성한다. 드레인의 콘택홀 형성용 마스크를 이용하여 폴업 트랜지스터의 드레인을 형성하여 박막 폴업 트랜지스터를 형성한다.As shown in Fig. 1B, a polysilicon film for bottom gate formation is formed on the interlayer insulating film 11 for insulation of the devices. At this time, the polysilicon film is highly pinged with pentavalent impurities to increase conductivity. A gate pattern is formed using a gate forming mask (not shown), and a gate oxide film 13 is formed over the entire structure. Subsequently, the polysilicon 14, 15, 16 for a channel is formed. A drain of the fallup transistor is formed using a drain contact mask for forming a thin film fallup transistor.

도 1C에 도시된 바와 같이, 소스 영역과 vcc부분의 오우버랩(OVERLAP)(b)을 형성하여 트랜지스터의 온 전류를 증가시킨다. 채널 게이트(12)와 드레인 게이트(12)영역 사이의 절연막 상에 형성된 비도핑 채널(15)의 오프셋(offset)영역을 통해 트랜지스터의 온 전류(Ion)를 높아지게 하고, 트랜지스터의 오프 전류(Ioff)를 낮아지게 한다. 풀업 소자(Q1,Q2)로 사용되는 박막 트랜지스터의 온 전류가 크고, 오프 전류가 작을 때 SRAM셀의 부하로써 제 역할을 수행하나 고집적화에 따른 문제점이 발생된다.As shown in Fig. 1C, an over-overlap (b) of the source region and the vcc portion is formed to increase the on current of the transistor. The on current Ion of the transistor is increased through the offset region of the undoped channel 15 formed on the insulating film between the channel gate 12 and the drain gate 12 region, and the off current Ioff of the transistor is increased. To lower. When the on current of the thin film transistors used as the pull-up elements Q1 and Q2 is large and the off current is small, the thin film transistor performs a role as a load of the SRAM cell, but a problem due to high integration occurs.

이렇듯, 종래 기술로 제조한 박막 트랜지스터를 이용한 SRAM은 고집적화에 따른 VCC저항 증대, 오프셋 길이 확보 곤란 등의 문제와 함께 드레인 부위에서의 다이오드 형성에 따른 특성 저하 등의 문제가 있어, 이를 개선하는 박막 트랜지스터 제조 방법의 개발이 필요하게 되었다.As described above, the SRAM using the thin film transistor manufactured according to the prior art has problems such as increase in VCC resistance and difficulty in securing offset length due to high integration, and deterioration in characteristics due to diode formation at the drain region. Development of a manufacturing method has become necessary.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 바닥 폴리 게이트형성후에 마스크 공정을 추가하여 vcc와 게이트사이의 오버랩 부분을 증가시키므로 종래의 문제점을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터의 제조 방법의 제공을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention devised to solve the above problems provides a method of manufacturing a thin film transistor which can improve the conventional problem since the overlap portion between vcc and the gate is increased by adding a mask process after the bottom poly gate is formed. For that purpose.

도 1A는 풀업 소자로 P채널 모스 박막 트랜지스터를 사용한 SRAM 셀의 등가 회로.1A is an equivalent circuit of an SRAM cell using a P-channel MOS thin film transistor as a pull-up element.

도 1B는 박막 모스 트랜지스터의 마스크 공정도.1B is a mask process diagram of a thin film MOS transistor.

도 1C는 P채널 모스 박막 트랜지스터의 단면도.1C is a cross-sectional view of a P-channel MOS thin film transistor.

도 2A 내지 도 2D는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 박막 트랜지스터의 공정 단면도.2A to 2D are cross-sectional views of a thin film transistor 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.

21 : 층간 절연막.21: interlayer insulation film.

22 : 폴리 실리콘 게이트.22: polysilicon gate.

23 : 게이트 산화막.23: gate oxide film.

24 : 소스, 드레인.24: source, drain.

25 : 오프셋영역.25: Offset area.

26 : 채널.26: channel.

27 : 포토레지스트 패턴.27: photoresist pattern.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소자들의 절연을 위한 층간 절연막 상에 게이트용 전도막을 전면 형성하는 단계; 상기 게이트용 전도막을 상에 제 1포토레지트스 패턴을 형성하여, 패터닝 공정으로 제1 패턴을 형성하는 단계; 기 형성된 제1 패턴상에 제2 포토레지스트 패턴을 형성하여 패터닝 공정하되, 상기 제1 패턴형성시, 노출된 상기 층간 절연막과 게이트용 전도막의 일부를 각각 식각하여 제2 패턴을 형성하는 단계; 전체 구조 상부에 게이트 산화막을 형성하는 단게; 전체 구조 상부에 채널용 폴리 실리콘 막을 형성하는 단계; 및 이온 주입공정으로 소스 및 드레인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a conductive film for the gate on the interlayer insulating film for the isolation of the elements; Forming a first photoresist pattern on the gate conductive film to form a first pattern by a patterning process; Forming a second photoresist pattern on the first pattern, and patterning the second pattern, wherein forming a second pattern by etching each of the exposed interlayer insulating film and the gate conductive film; Forming a gate oxide film over the entire structure; Forming a polysilicon film for the channel over the entire structure; And forming a source and a drain by an ion implantation process.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 2A 내지 도 2D는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 박막 트랜지스터의 공정 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views of a thin film transistor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2A에 도시된 바와 같이, 소자들의 절연을 위한 절연막(21) 위에 모스 트랜지스터 형성을 위한 5가 불순물로 도핑된 폴리 실리콘 게이트(22)를 형성한다. 모스 트랜지스터 영역을 구분하는 마스크를 이용하여 채널 게이트 및 드레인 게이트로 구성된 게이트 패턴(22)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a polysilicon gate 22 doped with a pentavalent impurity for forming a MOS transistor is formed on the insulating film 21 for insulating the devices. A gate pattern 22 including a channel gate and a drain gate is formed by using a mask that separates the MOS transistor regions.

다음으로 도 2B에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막을 전면 형성한 후, 사진 식각 공정으로 폴리 게이트 패턴(22)상에 포토레지스트 패턴(27)을 형성하고, 폴리 게이트 패턴 상의 포토레지스트 패턴은 폴리 게이트 패턴의 일부가 노출되도록 패턴(27)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, after the photoresist film is entirely formed, the photoresist pattern 27 is formed on the poly gate pattern 22 by a photolithography process, and the photoresist pattern on the poly gate pattern is a poly gate. The pattern 27 is formed so that a part of the pattern is exposed.

다음으로 도 2C에 도시된 바와 같이, 위의 포토레지스트 패턴(27)을 식각 장벽으로 하여 위의 층간 절연막(21)을 비등방성 부분 건식 식각하고, 채널 게이트(22)와 드레인 게이트(22)를 위의 포토레지스트 패턴(27)을 식각 장벽으로하여 비등방성 부분 건식식각하고, 잔류 포토레지스트 패턴(27)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 2C, the anisotropic partial dry etching of the interlayer insulating layer 21 is performed using the photoresist pattern 27 as an etch barrier, and the channel gate 22 and the drain gate 22 are etched. Anisotropic partial dry etching is performed using the above photoresist pattern 27 as an etching barrier, and the remaining photoresist pattern 27 is removed.

다음으로 도 2D에 도시된 바와 같이, 전체 구조 상부에 게이트의 절연을 위한 박막 트랜지스터의 게이트 산화막(23)을 형성하고, 전체 구조 상부에 포토레지스트막을 형성하여 사진 식각 공정을 통해 드레인 게이트(22)상의 게이트 산화막(23)을 부분 식각한다. 계속해서 전체 구조 상부에 채널 폴리 (24,25,26)를 형성한다. 3가의 불순물을 소스, 드레인 형성 마스크를 이용하여 소스 영역 및 드레인 영역에 이온 주입하여 소스, 드레인을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2D, the gate oxide layer 23 of the thin film transistor for insulating the gate is formed on the entire structure, and the photoresist layer is formed on the entire structure to form the drain gate 22 through the photolithography process. The gate oxide film 23 on the part is partially etched. Subsequently, channel polys 24, 25 and 26 are formed on the entire structure. Trivalent impurities are ion implanted into the source and drain regions using a source and drain formation mask to form a source and a drain.

이상에서 설명한 본 발명의 특징은 바닥 폴리 게이트 패턴(22)형셩 후에 1회의 마스크 공정을 추가함으로 폴리 게이트사이의 노출된 층간 절연막(21)을 부분 식각하고, 드레인 게이트와 채널 게이트를 부분 식각하는 점에 있다. 이로 인해 더 넓어진 소스 영역(a`)을 확보하여 VCC 저항을 줄일 수 있고, 또한 VCC영역과 채널 게이트사이의 오버랩 영역(b`)의 증가로 인하여 소음에 대한 여유를 증가시킬 수 있다. 또한 채널 게이트와 드레인 게이트사이의 오프셋(d`)을 원하는 만큼 증가시킬 수 있어, 오프 전류를 감소 시킬 수 있다. 그리고, 드레인 게이트의 부분 식각을 통하여 PN 다이오드의 유효면적 증가로 인한 박막 트랜지스터의 전류특성 증가를 가져올 수 있다.The above-described feature of the present invention is to partially etch the exposed interlayer insulating film 21 between the poly gates and partially etch the drain gate and the channel gate by adding one mask process after the bottom poly gate pattern 22 is formed. Is in. As a result, the VCC resistance can be reduced by securing a wider source region a`, and the margin for noise can be increased due to the increase in the overlap region b` between the VCC region and the channel gate. In addition, the offset d ′ between the channel gate and the drain gate can be increased as desired, thereby reducing the off current. In addition, partial etching of the drain gate may increase current characteristics of the thin film transistor due to an increase in the effective area of the PN diode.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 소스 영역의 증가로 VCC 저항을 감소 시키고, 소스와 채널 게이트의 오버랩 영역의 증가로 소자의 온 전류를 증가시킬 수 있고, 드레인 오프셋의 증가 및 PN 다이오드의 유효 면적 증가 등을 제공할 수 있는 바닥 게이트형 박막 트랜지스터 형성 방법을 제공한다.According to the present invention as described above, the VCC resistance can be decreased by increasing the source region, and the on-current of the device can be increased by increasing the overlap region of the source and channel gates, the drain offset and the effective area of the PN diode are increased. Provided is a method of forming a bottom gate type thin film transistor capable of providing the same.

Claims (3)

소자들의 절연을 위한 층간 절연막 상에 게이트용 전도막을 전면 형성하는 단계;Forming a gate conductive film on the interlayer insulating film for insulating the devices; 상기 게이트용 전도막 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하여, 패터닝 공정으로 제1 패턴을 형성하는 단계;Forming a first pattern by forming a first photoresist pattern on the conductive film for the gate, and forming a first pattern by a patterning process; 기 형성된 제1 패턴상에 제2 포토레지스트 패턴을 형성하여 패터닝 공정하되, 상기 제1 패턴형성시, 노출된 상기 층간 절연막과 게이트용 전도막의 일부를 각각 식각하여 제2 패턴을 형성하는 단계;Forming a second photoresist pattern on the first pattern, and patterning the second pattern, wherein forming a second pattern by etching each of the exposed interlayer insulating film and the gate conductive film; 전체 구조 상부에 게이트 산화막을 형성하는 단계;Forming a gate oxide film over the entire structure; 전체 구조 상부에 채널용 폴리 실리콘 막을 형성하는 단계; 및Forming a polysilicon film for the channel over the entire structure; And 이온 주입공정으로 소스 및 드레인을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 박막트랜지스터 제조 방법A thin film transistor manufacturing method of a semiconductor device comprising the step of forming a source and a drain by the ion implantation process 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2패턴은The second pattern is 패터닝후 전도막이 각각의 섬을 이루어 절연되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 박막트랜지스터 제조 방법.The method of manufacturing a thin film transistor of a semiconductor device, characterized in that the conductive film is insulated after forming each island. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 채널용 폴리 실리콘막은The polysilicon film for the channel 상기 게이트 산호막 상에 형성되되, 상기 섬을 이루어 절연되는 전도막중 하나는 전도막 상에 직접 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 박막트랜지스터 제조 방법.And one of the conductive films formed on the gate coral film and insulated from the islands is formed directly on the conductive film.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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ES2401509A1 (en) * 2011-10-05 2013-04-22 Universidad De Almería Guiding system for autonomous movement of vehicles in structured environments. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

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