KR19990057385A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 게이트전극을 감싸는 절연 스페이서 형성시 슬로우프방식을 이용하여 형성함으로서 소자의 리프레쉬 특성 및 콘택 저항 특성을 개선시키는 기술에 관한 것이다BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a technology for improving refresh characteristics and contact resistance characteristics of a device by using a slow method to form an insulating spacer surrounding a gate electrode.
이를 위해 본 발명은 게이트전극과 소오스/드레인 전극의 콘택 사이를 절연시키며, 게이트전극 측벽를 감싸는 절연 스페이서 형성시 NMOS영역과 PMOS영역의 절연 스페이서 두께를 달리하고 슬로우프방식을 이용하여 절연 스페이서를 형성함으로서 NMOS와 PMOS의 문턱전압을 조절할 수 있어 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있으며, 셀영역에서 NMOS와 PMOS의 소오스/드레인 전극이 형성되는 부분을 식각하지 않으므로서 반도체 기판의 결함을 줄일 수 있어 소자의 리프레쉬 특성 및 콘택 저항 특성을 개선시킬 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.To this end, the present invention insulates the contact between the gate electrode and the source / drain electrodes, and when forming an insulation spacer surrounding the gate electrode sidewall, by varying the thickness of the insulation spacer of the NMOS region and the PMOS region and forming the insulation spacer by using the slow method. The threshold voltages of the NMOS and PMOS can be adjusted to improve the electrical characteristics of the device, and the defects of the semiconductor substrate can be reduced by not etching the portions where the NMOS and PMOS source / drain electrodes are formed in the cell region. Provided is a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving refresh characteristics and contact resistance characteristics.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 게이트전극(poly1)를 감싸는 절연 스페이서 형성시 NMOS영역과 PMOS영역의 절연 스페이서 두께를 달리하고 슬로우프(slope)방식을 이용하여 절연 스페이서를 형성함으로서 소자의 리프레쉬 특성 및 콘택 저항 특성을 개선시키는 기술에 관한 것이다BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device. In particular, when forming an insulation spacer surrounding a gate electrode poly1, the thickness of the insulation spacer of the NMOS region and the PMOS region is varied, and the insulation spacer is formed using a slope method. A technique for improving the refresh characteristics and contact resistance characteristics of the device
일반적으로, 폴리1(poly) 스페이서는 폴리1을 형성한 후 절연물질로 산화물(oxide) 또는 질화물(nitride)을 증착하여 마스크없이 전면식각(blanket etch)하여 형성한다. 이러한 스페이서 형성방법은 마스크를 사용하지 않기 때문에 단순한 공정으로 진행 가능하며. 이런 장점으로 널리 사용되고 있다.In general, a poly1 spacer is formed by depositing oxide or nitride with an insulating material and then etching a blanket without a mask after forming a poly1. Since the spacer forming method does not use a mask, the process can be performed in a simple process. This advantage is widely used.
하지만, 전면식각에 의한 절연층 식각방법은 게이트전극도 어느 정도 식각되면서 게이트전극에 결함이 발생하는 문제점을 가지고 있다.However, the insulating layer etching method using the entire surface etching has a problem in that the gate electrode is also etched to some extent and defects occur in the gate electrode.
뿐만 아니라 게이트전극 위에 절연물질이 남아있지 않기 때문에 이후 공정에서 NMOS영역 또는 PMOS의 소오스/드레인 전극에 이온주입시 게이트전극도 이온주입를 맞아서 결함이 발생하는 것은 물론이고 게이트전극으로 사용되는 폴리 실리콘의 저항을 크게하여 게이트전극 위에 뚫리는 콘택의 저항을 증가시키는 단점이 있다.In addition, since there is no insulating material on the gate electrode, when the ion is implanted into the NMOS region or the source / drain electrode of the PMOS in the subsequent process, the gate electrode also receives ion defects, as well as the resistance of polysilicon used as the gate electrode There is a disadvantage in that the resistance of the contact drilled on the gate electrode is increased by increasing.
또한, 전면식각 방식을 이용한 스페이서 형성은 게이트전극 위에서와 Si 표면 또는 필드산화막 위에서 식각속도가 동일하기 때문에 Si 표면에 절연물질을 남기지 않기 위해서 게이트전극 위에도 절연 물질을 남길 수 없는 단점이 있다In addition, the formation of the spacer using the front etching method has a disadvantage in that an insulating material cannot be left on the gate electrode in order not to leave an insulating material on the Si surface because the etching rate is the same on the gate electrode and on the Si surface or the field oxide film.
그리고, 마스크를 이용한 식각방식은 게이트전극 위에 절연 물질을 남기면서 Si 표면의 절연 물질을 제거할 수 있다는 장점이 있지만 스페이서를 형성하기 위해 새로운 마스크를 제작하는 것은 경제적인 측면에서 커다란 단점으로 작용한다.In addition, the etching method using the mask has the advantage that the insulating material on the Si surface can be removed while leaving the insulating material on the gate electrode, but manufacturing a new mask to form the spacer is a big disadvantage in terms of economics.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 게이트전극(poly1)과 소오스/드레인 전극의 콘택 사이를 절연시키며, 게이트전극 측벽를 감싸는 절연 스페이서 형성시 NMOS영역과 PMOS영역의 절연 스페이서 두께를 달리하고 슬로우프(slope)방식을 이용하여 형성함으로서 셀영역에서 취약한 폴리1과 폴리2 콘택, 폴리1과 폴리3 콘택간의 절연 특성을 향상시킬 수 있으며, NMOS와 PMOS의 스페이서 폭을 조절할 수 있어 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있으며, 셀영역에서 NMOS와 PMOS의 소오스/드레인 전극이 형성되는 부분을 식각하지 않으므로서 반도체 기판의 결함을 줄일 수 있어 소자의 리프레쉬 특성 및 콘택 저항 특성을 개선시킬 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems and to insulate between the contact of the gate electrode poly1 and the source / drain electrode, and to vary the thickness of the insulation spacer of the NMOS region and the PMOS region when forming an insulating spacer surrounding the gate electrode sidewalls By using the slope method, insulation characteristics between poly1 and poly2 contacts and poly1 and poly3 contacts, which are vulnerable in the cell region, can be improved, and the spacer width of the NMOS and PMOS can be adjusted to improve the electrical properties of the device. The semiconductor device can improve the characteristics and improve the refresh and contact resistance characteristics of the device by reducing defects in the semiconductor substrate without etching the portions where the NMOS and PMOS source / drain electrodes are formed in the cell region. Its purpose is to provide a method of manufacturing.
도 1a 내지 도 1f 는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조공정도1A to 1F are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10 : 반도체 기판 12 : 소자분리 절연막10 semiconductor substrate 12 device isolation insulating film
14 : 게이트절연막 16 : 도전층패턴14 gate insulating film 16 conductive layer pattern
18 : 저농도 확산영역 20 : 절연막18 low concentration diffusion region 20 insulating film
22 : 제 1감광막패턴 24 : 제 2감광막패턴22: first photosensitive film pattern 24: second photosensitive film pattern
26, 32 : 절연 스페이서 28, 34 : 고농도 확산영역26, 32: insulation spacer 28, 34: high concentration diffusion region
30 : 제 3감광막패턴 36 : 제 1층간절연막30: third photosensitive film pattern 36: first interlayer insulating film
38 : 제 2층간절연막38: second interlayer insulating film
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면,According to the present invention to achieve the above object,
반도체 기판 상부에 게이트절연막과 게이트전극을 형성하는 공정과,Forming a gate insulating film and a gate electrode on the semiconductor substrate;
상기 구조의 전표면에 절연막을 형성하는 공정과,Forming an insulating film on the entire surface of the structure;
상기 게이트전극 부위의 절연막 상부에 게이트마스크용 제 1감광막패턴을 형성하는 공정과,Forming a first photoresist film pattern for a gate mask on the insulating film on the gate electrode;
상기 제 1감광막패턴을 마스크로 이용한 슬로우프 식각공정으로 상기 게이트전극에 경사진 측벽을 갖는 절연막패턴을 형성하는 공정과,Forming an insulating film pattern having an inclined sidewall on the gate electrode by a slow etching process using the first photoresist pattern as a mask;
제 1도전형 MOS영역을 노출시키는 셀영역 및 제 2도전형 MOS영역 절연막패턴 상부에 제 2감광막패턴을 형성하는 공정과,Forming a second photoresist film pattern over the cell region exposing the first conductive MOS region and the second conductive MOS region insulating film pattern;
상기 제 2감광막패턴을 마스크로 전면식각하여 제 1도전형 MOS영역에서 상기 게이트전극을 감싸는 절연 스페이서를 형성하는 공정과,Forming an insulating spacer surrounding the gate electrode in the first conductive MOS region by etching the entire surface of the second photoresist pattern with a mask;
상기 제 1도전형 MOS영역에 제 1MOSFET을 형성하는 공정과,Forming a first MOSFET in the first conductive MOS region;
상기 제 2도전형 MOS영역을 노출시키는 셀영역 및 제 1도전형 MOS영역 절연막패턴 상부에 제 3감광막패턴을 형성하는 공정과,Forming a third photoresist pattern on the cell region exposing the second conductive MOS region and the first conductive MOS region insulation pattern;
상기 제 3감광막패턴을 마스크로 전면식각하여 제 2도전형 MOS영역에서 상기 게이트전극을 감싸는 절연 스페이서를 형성하는 공정과,Forming an insulating spacer surrounding the gate electrode in a second conductive MOS region by etching the third photoresist pattern with a mask;
상기 제 2도전형 MOS영역에 제 2MOSFET을 형성하는 공정을 구비한다.And forming a second MOSFET in the second conductive MOS region.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법에 대하여 상세히 설명을 하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1f 는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조공정도이다.1A to 1F are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to the present invention.
먼저, 반도체 기판(10) 상부에 소자분리를 위한 소자분리 절연막(12)과 산화막 재질의 게이트절연막(14)과 폴리실리콘막패턴으로된 게이트전극용 도전층패턴(16)을 순차적으로 형성한다.First, a device isolation insulating film 12 for device isolation, a gate insulating film 14 made of an oxide film, and a conductive layer pattern 16 for a gate electrode made of a polysilicon film pattern are sequentially formed on the semiconductor substrate 10.
이 때, 상기 반도체 기판(10)에는 셀영역(A)과 NMOS영역(B), PMOS영역(C)으로 나누어진다.At this time, the semiconductor substrate 10 is divided into a cell region (A), an NMOS region (B), and a PMOS region (C).
다음, 상기 구조의 전표면에 저농도 이온주입 공정을 실시하여 상기 도전층패턴(16) 양측의 반도체 기판(10)에 저농도 확산영역(18)을 형성한다.Next, a low concentration ion implantation process is performed on the entire surface of the structure to form the low concentration diffusion region 18 on the semiconductor substrate 10 on both sides of the conductive layer pattern 16.
그 후, 상기 구조의 셀영역(A)과 NMOS영역(B), PMOS영역(C) 전표면에 절연막(20)을 형성한다.After that, the insulating film 20 is formed on the entire surface of the cell region A, the NMOS region B, and the PMOS region C having the above structure.
이 때, 상기 절연막(20)은 산화막, 질화막, 절연가능한 물질로 이루어진 군에서 임의로 선택되는 하나의 막으로 형성한다.(도 1a 참조)At this time, the insulating film 20 is formed of one film arbitrarily selected from the group consisting of an oxide film, a nitride film, and an insulating material (see FIG. 1A).
그 다음, 상기 도전층패턴(16)을 구비하는 절연막(20) 상부에 게이트마스크용 제 1감광막패턴(22)을 형성한다.(도 1b 참조)Next, a first photoresist film pattern 22 for a gate mask is formed on the insulating film 20 including the conductive layer pattern 16 (see FIG. 1B).
다음, 상기 제 1감광막패턴(22)을 마스크로 이용한 슬로프(slope)식각공정으로 상기 도전층패턴(16)에 경사진 측벽을 갖는 절연막(20)패턴을 형성한다.Next, an insulating layer 20 pattern having an inclined sidewall is formed on the conductive layer pattern 16 by a slope etching process using the first photoresist layer pattern 22 as a mask.
여기서, 상기 활성영역(active)에 절연막(20)을 완전히 식각하지 않고 남겨두는 이유는 후속 공정의 NMOS 및 PMOS 마스크 공정시 활성영역의 어택(attack)을 줄이기 위해서다.(도 1c 참조)The reason why the insulating layer 20 is not etched completely in the active region is to reduce the attack of the active region during the NMOS and PMOS mask processes in the subsequent process (see FIG. 1C).
그 다음, 상기 NMOS영역(B)을 노출시키며 셀영역(A) 및 PMOS영역(C) 상부에 제 2감광막패턴(24)을 형성한다.Next, the second photoresist layer pattern 24 is formed on the cell region A and the PMOS region C while exposing the NMOS region B. FIG.
그 후, 상기 제 2감광막패턴(24)을 마스크로 전면식각(blanket etch)하여 NMOS영역(B)에서 상기 도전층패턴(16) 전체를 감싸는 절연 스페이서(26)를 형성한다.Thereafter, the second photoresist pattern 24 is etched with a mask to form an insulating spacer 26 covering the entire conductive layer pattern 16 in the NMOS region B.
그리고, 상기 NMOS영역(B)에서 고농도 이온주입 공정을 실시하여 상기 절연 스페이서(26) 양측의 반도체 기판(10)에 고농도 확산영역(28)을 형성한다.(도 1d 참조)In addition, a high concentration ion implantation process is performed in the NMOS region B to form a high concentration diffusion region 28 in the semiconductor substrate 10 on both sides of the insulating spacer 26 (see FIG. 1D).
다음, 상기 PMOS영역(C)을 노출시키며, 셀영역(A) 및 NMOS영역(B) 상부에 제 3감광막패턴(30)을 형성한다.Next, the PMOS region C is exposed, and a third photoresist pattern 30 is formed on the cell region A and the NMOS region B.
그 후, 상기 제 3감광막패턴(30)을 마스크로 전면식각하여 PMOS영역(C)에서 상기 도전층패턴(16) 전체를 감싸는 절연 스페이서(32)를 형성한다.Thereafter, the third photoresist pattern 30 is etched with a mask to form an insulating spacer 32 covering the entire conductive layer pattern 16 in the PMOS region C.
이 때, 상기 NMOS영역(B)에 형성되는 절연 스페이서(26)의 두께와 상기 PMOS영역(C)에 형성되는 절연 스페이서(32) 두께가 다르게 형성함으로서 NMOS영역(B)과 PMOS영역(C)의 문턱전압을 조절할 수 있어 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.At this time, the thickness of the insulating spacer 26 formed in the NMOS region B and the thickness of the insulating spacer 32 formed in the PMOS region C are different from each other so that the NMOS region B and the PMOS region C are formed. The threshold voltage can be adjusted to improve the electrical characteristics of the device.
그리고, 상기 PMOS영역(C)에서 절연 스페이서(32) 양측의 반도체 기판(10)에 고농도 확산영역(34)을 형성한다.(도 1e 참조)In the PMOS region C, a high concentration diffusion region 34 is formed in the semiconductor substrate 10 on both sides of the insulating spacer 32 (see FIG. 1E).
다음, 상기 구조의 전표면에 제 1층간절연막(36) 및 제 2층간절연막(38)을 순차적으로 형성한다.Next, the first interlayer insulating film 36 and the second interlayer insulating film 38 are sequentially formed on the entire surface of the structure.
이 때, 상기 제 1층간절연막(36)은 엠.티.오(Middle Temperature Oxide 이하, MTO)막으로, 상기 제 2층간절연막(38)은 비.피.에스.지(BoroPhosphoSilicate Glass 이하, BPSG)막으로 형성한다.(도 1f 참조)In this case, the first interlayer insulating layer 36 is an M.T. film, and the second interlayer insulating layer 38 is a B.P.S. paper (BPSG). ) Is formed into a film (see FIG. 1F).
또한, 본 발명의 바람직한 실시예로서 도전층패턴(폴리1) 상부에 절연막으로 질화막을 증착하고 슬로우프방식으로 반도체 기판의 활성영역이 노출되도록 식각하여 도전층패턴을 감싸는 절연 스페이서를 형성함으로서 후속 공정에서 콘택식각시 자기정렬콘택을 형성할 수 있다.In addition, as a preferred embodiment of the present invention by depositing a nitride film with an insulating film on the conductive layer pattern (Poly 1) and etching to expose the active region of the semiconductor substrate in a slow manner to form an insulating spacer surrounding the conductive layer pattern At the time of contact etching, self-aligned contacts may be formed.
상기한 바와같이 본 발명에 따르면, 게이트전극(poly1) 측벽의 절연 스페이서 형성시 NMOS영역과 PMOS영역의 절연 스페이서 두께를 달리하고 슬로우프(slope)방식을 이용하여 절연 스페이서를 형성함으로서 셀영역에서 취약한 폴리1과 폴리2 콘택, 폴리1과 폴리3 콘택간의 절연 특성을 향시킬 수 있으며, NMOS와 PMOS의 스페이서 폭(즉, 문턱전압)을 조절할 수 있어 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, when forming the insulating spacer of the sidewall of the gate electrode poly1, the thickness of the insulating spacer of the NMOS region and the PMOS region is different, and the insulating spacer is formed by using a slope method, which is vulnerable in the cell region. The insulation properties between the poly1 and poly2 contacts and the poly1 and poly3 contacts can be improved, and the spacer width (ie, the threshold voltage) of the NMOS and PMOS can be adjusted to improve the electrical characteristics of the device.
또한, 셀영역에서 NMOS와 PMOS의 소오스/드레인 전극이 형성되는 부분을 식각하지 않으므로서 반도체 기판의 결함을 줄일 수 있어 소자의 리프레쉬 특성 및 콘택 저항 특성을 개선할 수 있다.In addition, since the defects of the semiconductor substrate can be reduced by not etching the portions where the source / drain electrodes of the NMOS and the PMOS are formed in the cell region, the refresh characteristics and the contact resistance characteristics of the device can be improved.
그리고, 게이트전극 측벽의 절연 스페이서를 질화막으로 형성함으로서 폴리 1 측면 또는 상부면에 폴리2 콘택과 폴리3 콘택 식각공정시 자기정렬콘택방식으로 형성할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the insulating spacers of the sidewalls of the gate electrodes are formed of a nitride film, there is an advantage that a self-aligned contact method may be formed in the poly 2 contact and the poly 3 contact etching process on the poly 1 side or the top surface.
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KR1019970077436A KR19990057385A (en) | 1997-12-29 | 1997-12-29 | Manufacturing method of semiconductor device |
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KR1019970077436A KR19990057385A (en) | 1997-12-29 | 1997-12-29 | Manufacturing method of semiconductor device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100982600B1 (en) * | 2008-06-02 | 2010-09-15 | 주식회사 동부하이텍 | a semiconductor device and a method for fabricating the same |
-
1997
- 1997-12-29 KR KR1019970077436A patent/KR19990057385A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100982600B1 (en) * | 2008-06-02 | 2010-09-15 | 주식회사 동부하이텍 | a semiconductor device and a method for fabricating the same |
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