KR19990060867A - Stack gate formation method - Google Patents

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김종오
신진
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김영환
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 게이트 마스크를 이용하여 주변 회로와 셀의 게이트를 동시에 형성할 수 있는 스텍 게이트 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a stack gate forming method capable of simultaneously forming a gate of a peripheral circuit and a cell using a gate mask.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제2. Technical problem to be solved by the invention

종래 스텍 게이트 형성 방법은 ONO막 형성후 여러 단계의 마스크 공정을 실시하기 때문에 데이터 보유 능력 등의 신뢰성 특성에 문제를 야기시키며, 또한 주변회로와 셀 게이트를 별도로 식각하기 때문에 콘택홀 형성시 일정한 마진이 요구된다.The conventional stack gate formation method causes a problem in reliability characteristics such as data retention capability because the mask process of several steps is performed after the formation of the ONO film, and since the peripheral circuit and the cell gate are etched separately, a constant margin is formed when forming the contact hole. Required.

3. 발명의 해결 방법의 요지3. Summary of the Solution of the Invention

본 발명은 게이트 마스크를 이용하여 주변회로와 셀의 게이트를 동시에 형성하여 공정수를 줄이고자 한다.The present invention is to reduce the number of processes by simultaneously forming the gate of the peripheral circuit and the cell using a gate mask.

4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention

반도체 소자의 제조 공정Semiconductor device manufacturing process

Description

스텍 게이트 형성 방법Stack gate formation method

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 게이트 마스크를 이용하여 주변 회로와 셀의 게이트를 동시에 형성할 수 있는 스텍 게이트 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a stack gate forming method capable of simultaneously forming a gate of a peripheral circuit and a cell using a gate mask.

일반적으로 전기적인 프로그램(Program) 및 소거(Erasure) 기능을 가지는 플래쉬 이이피롬 셀 장치는 주변 회로와 메모리 셀 어레이(Memory Cell Array)로 구성된다. 메모리 셀 어레이는 워드 라인(Ward Line) 및 비트 라인(Bit Line) 신호에 의해 각각 선택되는 다수의 메모리 셀(Memory Cell)로 이루어진다. 메모리 셀에 데이터를 기억시키기 위한 프로그램 동작은 플로팅 게이트(Floating Gate)로 핫 일랙트론(Hot Electron)이 주입되도록 하는 것에 의해 이루어지며, 기억된 정보를 소거시키기 위한 소거 동작은 상기 플로팅 게이트에 주입된 전자가 소실되도록 하는 것에 의해 이루어진다. 또한 이러한 메모리 셀은 게이트 전극의 형태에 따라 스텍 게이트(Stack Gate)와 스프리트 게이트(Split Gate)로 나누어지는데, 여기서는 종래의 스텍 셀 플래쉬 이이피롬(Stack Cell Flash EEPROM)에 관하여 대표적인 제조 공정을 대별하여 설명하기로 한다.In general, a flash Y-pyrom cell device having an electrical program and erase function is composed of a peripheral circuit and a memory cell array. The memory cell array includes a plurality of memory cells each selected by a word line and a bit line signal. A program operation for storing data in a memory cell is performed by injecting a hot electron into a floating gate, and an erase operation for erasing stored information is injected into the floating gate. By causing the electrons to be lost. In addition, the memory cell is divided into a stack gate and a split gate according to the shape of the gate electrode. Here, a typical manufacturing process for a conventional stack cell flash EEPROM is roughly described. Let's explain.

종래의 제 1 방법의 스텍 게이트 형성 방법은 다음과 같다.The stack gate forming method of the conventional first method is as follows.

실리콘 기판상에 희생 산화막을 형성한 후, 주변회로의 문턱전압 조절용 이온 주입을 실시하고, 고전압용 게이트 산화막을 형성한 후, 셀 영역을 정의하기 위한 제 1 마스크 공정을 실시한다. 이후, 셀 영역의 문턱전압 조절용 이온 주입을 실시한 후, 산화막을 제거하고 터널 산화막 및 제 1 폴리실리콘을 순차적으로 적층한 다음에 도우핑 공정을 실시한다. 제 2 마스크를 이용하여 제 1 폴리실리콘을 패터닝하여 고전압 게이트 및 메모리 셀 영역을 정의한다. 이후, 유전체막을 증착한 후, 제 3 마스크를 이용하여 주변회로 영역의 유전체막을 제거하고, 저전압용 게이트 산화막을 형성한다. 그후, 제 2 폴리실리콘 증착 및 도우핑 공정을 실시하고, 텅스텐 실리사이드층 및 두꺼운 아크층을 순차적으로 적층한 후, 저전압 게이트 및 셀 형성용의 제 4 마스크를 이용하여 게이트 식각을 수행하고, 제 5 마스크를 이용하여 셀 영역을 오픈한 후, 아크층을 이용하여 셀의 제 1 폴리실리콘을 식각한다.After forming the sacrificial oxide film on the silicon substrate, ion implantation for adjusting the threshold voltage of the peripheral circuit is performed, and after forming the gate oxide film for high voltage, a first mask process for defining the cell region is performed. Thereafter, after the ion implantation for adjusting the threshold voltage of the cell region is performed, the oxide film is removed, the tunnel oxide film and the first polysilicon are sequentially stacked, and then the doping process is performed. The first polysilicon is patterned using a second mask to define a high voltage gate and a memory cell region. Subsequently, after the dielectric film is deposited, the dielectric film in the peripheral circuit region is removed using a third mask to form a low voltage gate oxide film. Thereafter, a second polysilicon deposition and doping process is performed, and a tungsten silicide layer and a thick arc layer are sequentially stacked, followed by gate etching using a fourth mask for forming a low voltage gate and a cell, and a fifth After opening the cell region using a mask, the first polysilicon of the cell is etched using the arc layer.

상기한 종래의 제 1 방법은 게이트 형성까지 다섯 단계의 마스크 공정이 필요하고, 제 1 폴리실리콘층의 식각 공정에서 고전압 트랜지스터의 게이트를 형성하므로 고저압 트랜지스터의 게이트를 실리사이드로 형성할 수 없기 때문에 딜레이(delay)에 의한 스피드 저하가 우려된다. 또한 고전압 트랜지스터와 셀 및 저전압 트랜지스터의 형성 마스크 공정이 분리되어 후속의 금속층 콘택 형성시에 콘택홀과 게이트 사이의 공간과 같은 게이트 관련 디자인 룰의 마진이 필요하다.The conventional first method requires a five-step mask process until the gate is formed, and since the gate of the high-voltage transistor is formed in the etching process of the first polysilicon layer, the gate of the high-low voltage transistor cannot be formed of silicide and thus delayed. The speed decrease by delay may be a concern. In addition, the formation mask process of the high voltage transistor and the cell and the low voltage transistor is separated, so that a margin of a gate related design rule, such as a space between the contact hole and the gate, is required in forming a subsequent metal layer contact.

또한 종래의 제 2 방법은 텅스텐 실리사이드 형성 이전 공정은 제 1 방법과 동일하며, 이후 공정은 얇은 아크층을 증착한 후, 저전압 게이트 형성용의 제 4 마스크를 이용하여 게이트를 식각한다. 그후 제 5 마스크를 이용하여 셀 게이트를 형성한 후, 셀 스텍 게이트를 형성하기 위한 식각 공정을 실시한다.In addition, in the conventional second method, the process before forming tungsten silicide is the same as the method of the first, and after the deposition of the thin arc layer, the gate is etched using the fourth mask for forming the low voltage gate. Thereafter, after forming the cell gate using the fifth mask, an etching process for forming the cell stack gate is performed.

상기한 제 2 방법은 제 1 방법과 같은 마스크 스텝이 필요하며, 고전압 트랜지스터가 논-실리사이드 게이트(Non-Silicide Gate)라는 단점을 여전히 가지고 있다. 또한 셀과 고전압 및 저전압의 게이트를 따로 형성하기 때문에 콘택홀과 게이트 사이의 공간과 같은 게이트 관련 디자인 룰의 마진이 제 1 방법에 비해 더 문제점이 된다. 그러나 아크층의 두께를 낮출 수 있다는 장점이 있으며 이는 게이트 상의 콘택을 형성하는데 도움이 된다.The second method described above requires the same mask step as the first method, and still has the disadvantage that the high voltage transistor is a non-silicide gate. In addition, since the gates of the cell and the high voltage and the low voltage are separately formed, the margin of the gate related design rule such as the space between the contact hole and the gate becomes more problematic than the first method. However, there is an advantage that the thickness of the arc layer can be lowered, which helps to form a contact on the gate.

종래의 제 3 방법은 희생 산화막을 형성한 후 제 1 마스크를 이용하여 셀 영역을 정의하고, 셀 문턱전압용 이온 주입을 실시한다. 산화막을 제거하고 터널 산화막을 증착한 후, 제 1 폴리실리콘을 증착하고 도우핑 공정을 실시한다. 제 2 마스크를 이용하여 셀 영역의 제 1 폴리실리콘을 정의하고, 유전체막을 증착한 후 주변회로 영역의 유전체막 제거용의 제 3 마스크를 이용하여 주변회로 영역의 유전체막을 제거한다. 문턱전압용 이온 주입을 실시한 후, 고전압용 게이트 산화막을 증착하고 제 4 마스크를 이용하여 저전압 트랜지스터를 정의하고 산화막을 제거한다. 저전압용 게이트 산화막을 증착한 후 제 2 폴리실리콘을 증착하고 도우핑 공정을 실시한다.In the third conventional method, after forming a sacrificial oxide film, a cell region is defined using a first mask, and ion implantation for cell threshold voltage is performed. After removing the oxide film and depositing the tunnel oxide film, the first polysilicon is deposited and a doping process is performed. The first polysilicon of the cell region is defined using the second mask, and after the dielectric film is deposited, the dielectric film of the peripheral circuit region is removed using a third mask for removing the dielectric film of the peripheral circuit region. After the threshold voltage ion implantation is performed, a high voltage gate oxide film is deposited, a low voltage transistor is defined using a fourth mask, and the oxide film is removed. After depositing the low-voltage gate oxide film, a second polysilicon is deposited and a doping process is performed.

이후의 공정은 제 1 및 제 2 방법과 같이 두꺼운 아크층을 이용한 셀 정의나 주변회로와 셀 영역을 따로 식각하는 두 가지 방법을 사용할 수 있다. 이 방법의 장점은 주변회로 트랜지스터의 게이트가 전부 제 2 폴리실리콘으로 이루어져서 텅스텐 실리사이드 게이트를 사용할 수 있다는 것이다. 그러나 유전체막 증착후에 최소한 2 내지 3의 마스크 스텝을 거치게 되어 유전체막의 특성에 악영향을 미쳐 데이터 보유 능력등의 신뢰성 특성에 문제를 야기시킬 소지가 있다는 단점을 가지고 있다. 또한 얇은 아크층을 이용해서 주변회로와 셀의 게이트를 따로 식각하면 콘택 관련 디자인 룰은 여전히 마진을 필요로 한다는 것이다. 또한 마스크 공정이 앞의 제 1 및 제 2 방법보다 한 단계 늘어나는 단점이 있다.Subsequent processes may use two methods such as cell definition using a thick arc layer or etching peripheral circuits and cell regions separately, as in the first and second methods. The advantage of this method is that the gates of the peripheral circuit transistors are all made of second polysilicon so that tungsten silicide gates can be used. However, at least two to three mask steps are applied after the deposition of the dielectric film, which adversely affects the characteristics of the dielectric film, which may cause problems in reliability characteristics such as data retention capability. Also, if a thin arc layer is used to etch the peripheral circuit and cell gate separately, contact-related design rules still require margin. In addition, there is a disadvantage that the mask process is increased by one step than the first and second methods.

상술한 바와 같이 종래의 공정은 터널 산화막 공정을 포함하여 게이트 산화막 공정이 3번이 있다. 이것은 3 종류의 게이트 산화막을 갖는 트랜지스터가 존재하기 때문인데 만약 고전압용 또는 저전압용 게이트 산화막이 터널 산화막과 같은 두께를 가진다면 게이트 산화막 공정을 2 번으로 줄일 수 있고 주변회로의 제조 공정이 용이해 질 수 있다. 소자의 동작 전압이 낮아져서 저전압 소자의 게이트 산화막을 터널 산화막 두께와 같이 사용할 수 있다면 상기한 종래 방법의 문제점을 해결할 수 있다.As described above, the conventional process includes a tunnel oxide film process and there are three gate oxide film processes. This is because there are transistors with three kinds of gate oxide films. If the gate oxide film for high voltage or low voltage has the same thickness as the tunnel oxide film, the gate oxide process can be reduced to two times and the manufacturing process of the peripheral circuit will be easier. Can be. If the operating voltage of the device is lowered so that the gate oxide film of the low voltage device can be used together with the tunnel oxide film thickness, the problem of the conventional method described above can be solved.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 3 종류의 산화막이 모두 성장된 상태에서 제 1 폴리실리콘을 증착시켜 주변회로의 게이트를 같은 층으로 해결하고, 주변회로 영역의 유전체막을 제거한 후 제 2 폴리실리콘을 증착시켜서 유전체막을 제외한 셀과 주변회로의 게이트 토폴로지를 완전히 같게할 수 있도록 하기 위해 게이트 마스크를 사용하여 주변회로와 셀의 게이트를 동시에 형성할 수 있다. 또한 제 1 폴리실리콘 식각시에는 플로팅 게이트 형성을 위한 셀의 패턴만 형성하고 게이트 식각 공정에서 셀의 게이트와 모든 트랜지스터의 게이트를 형성하기 때문에 콘택홀과 게이트 사이의 오정렬의 부담을 줄이는데 그 목적이 있다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention solves the gate of the peripheral circuit with the same layer by depositing the first polysilicon while all three kinds of oxide films are grown, and removes the dielectric film of the peripheral circuit region. In order to deposit polysilicon so that the gate topology of the cell and the peripheral circuit except the dielectric film is completely the same, the gate of the peripheral circuit and the cell may be simultaneously formed using a gate mask. In the first polysilicon etching process, only the cell pattern for forming the floating gate is formed and the gate of the cell and all the transistors are formed in the gate etching process, thereby reducing the burden of misalignment between the contact hole and the gate. .

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 메모리 셀 형성 영역과 고전압용 트랜지스터 및 저전압용 트랜지스터 형성 영역을 포함하는 주변회로 영역의 실리콘 기판상에 희생 산화막을 형성한 후, 상기 주변회로 영역 및 메모리 셀 영역의 상기 실리콘 기판에 문턱전압 조절용 이온 주입을 실시하는 단계와, 상기 희생산화막을 제거한 후 상기 실리콘 기판상에 제 1 산화막을 형성하고, 상기 주변회로 영역의 저전압용 트랜지스터 형성 영역 및 상기 메모리 셀 영역의 상기 실리콘 기판이 노출되도록 상기 제 1 산화막을 패터닝하는 단계와, 상기 메모리 셀 영역 및 저전압용 트랜지스터 형성 영역의 상기 실리콘 기판상에 터널 산화막 및 제 2 산화막을 형성한 후, 상기 메모리 셀 영역 및 주변회로 영역에 형성된 상기 터널 산화막, 제 1 및 제 2 산화막상에 제 1 폴리실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 폴리실리콘층의 필드 영역을 패터닝하고, 상기 제 1 폴리실리콘층상에 유전체막을 증착한 후, 상기 주변회로 영역의 제 1 폴리실리콘층이 노출되도록 패터닝하는 단계와, 상기 전체 구조상에 제 2 폴리실리콘층, 텅스텐 실리사이드층 및 아크층을 순차적으로 적층한 후, 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 메모리 셀 영역과 고전압 및 저전압 형성 영역의 주변회로 영역의 유전체막 및 제 1 폴리실리콘층이 노출되도록 상기 아크층, 텅스텐 실리사이드층 및 제 2 폴리실리콘층을 순차적으로 패터닝하는 단계와, 상기 메모리 셀 영역과 고전압 및 저전압 형성 영역의 주변회로 영역의 실리콘 기판이 노출되도록 상기 유전체막 및 제 1 폴리실리콘층을 패터닝하여 메모리 셀, 고전압 트랜지스터 및 저전압 트랜지스터를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a sacrificial oxide film is formed on a silicon substrate of a peripheral circuit region including a memory cell forming region, a high voltage transistor, and a low voltage transistor forming region, and then the peripheral circuit region and the memory cell region. Implanting a threshold voltage into the silicon substrate of the silicon substrate, removing the sacrificial oxide film, and forming a first oxide film on the silicon substrate, and forming a low voltage transistor forming region and a memory cell region of the peripheral circuit region. Patterning the first oxide film to expose the silicon substrate, and forming a tunnel oxide film and a second oxide film on the silicon substrate in the memory cell region and the low voltage transistor forming region, and then the memory cell region and the peripheral circuit. On the tunnel oxide film and the first and second oxide films formed in the region Forming a first polysilicon layer, patterning a field region of the first polysilicon layer, depositing a dielectric film on the first polysilicon layer, and patterning the first polysilicon layer in the peripheral circuit region to be exposed And sequentially stacking a second polysilicon layer, a tungsten silicide layer, and an arc layer on the entire structure, and forming a photoresist pattern, and a peripheral circuit region of the memory cell region and the high voltage and low voltage formation region. Sequentially patterning the arc layer, the tungsten silicide layer, and the second polysilicon layer to expose the dielectric film and the first polysilicon layer of the silicon film; Patterning the dielectric film and the first polysilicon layer to expose the memory cell, the high voltage transistor, and the low It characterized in that made in a step of forming a transistor.

도 1(a) 내지 도 1(g)는 본 발명에 따른 스텍 게이트 형성 방법을 나타낸 단면도.1 (a) to 1 (g) are cross-sectional views illustrating a stack gate forming method according to the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉<Description of Signs of Major Parts of Drawings>

1 : 실리콘 기판 2 : 제 1 산화막1: silicon substrate 2: first oxide film

3 : 터널 산화막 4 : 제 2 산화막3: tunnel oxide film 4: second oxide film

5, 7 : 폴리실리콘 6 : 유전체막5, 7: polysilicon 6: dielectric film

8 : 텅스텐 실리사이드 9 : 아크층8: tungsten silicide 9: arc layer

10 : 포토레지스터10: Photoresistor

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

도 1(a) 내지 도 1(g)는 본 발명에 따른 스텍 게이트 형성 방법을 나타낸 단면도이다.1 (a) to 1 (g) are cross-sectional views illustrating a stack gate forming method according to the present invention.

도 1(a)는 메모리 셀 영역(MC)과 고전압용 트랜지스터 및 저전압용 트랜지스터 형성 영역을 포함하는 주변회로 영역(PH)의 실리콘 기판상에 희생 산화막을 형성한 후 상기 주변회로 영역(PH) 및 메모리 셀 영역(MC)의 상기 실리콘 기판(1)에 문턱전압 조절용 이온 주입을 실시한 상태의 단면도이다.FIG. 1A illustrates a sacrificial oxide film formed on a silicon substrate of a peripheral circuit region PH including a memory cell region MC, a high voltage transistor and a low voltage transistor formation region, and then the peripheral circuit region PH and It is sectional drawing of the state which threshold-voltage ion implantation was performed to the said silicon substrate 1 of the memory cell area MC.

도 1(b)는 상기 희생산화막을 제거한 후 상기 실리콘 기판(1)상에 제 1 산화막(2)을 형성하고 상기 주변회로 영역(PH)의 저전압용 트랜지스터 형성 영역 및 상기 메모리 셀 영역(MC)의 상기 실리콘 기판(1)이 노출되도록 상기 제 1 산화막(2)을 패터닝한 상태의 단면도이다.FIG. 1B illustrates a first oxide film 2 formed on the silicon substrate 1 after removing the sacrificial oxide film, and a low voltage transistor forming region and the memory cell region MC of the peripheral circuit region PH. It is sectional drawing of the state which patterned the said 1st oxide film 2 so that the said silicon substrate 1 might be exposed.

도 1(c)는 상기 메모리 셀 영역(MC) 및 저전압용 트랜지스터 형성 영역의 상기 실리콘 기판(1)상에 터널 산화막(3) 및 제 2 산화막(4)을 형성한 후, 상기 메모리 셀 영역(MC) 및 주변회로 영역(PH)에 형성된 상기 터널 산화막(3), 제 1 및 제 2 산화막(2 및 4)상에 제 1 폴리실리콘층(5)을 형성한 상태의 단면도이다. 이때 터널 산화막(3) 및 제 2 산화막(4)은 같은 두께를 가지고 있으므로 동시에 성장시킨다.FIG. 1C illustrates a tunnel oxide film 3 and a second oxide film 4 formed on the silicon substrate 1 in the memory cell region MC and the low voltage transistor formation region, and then the memory cell region ( It is sectional drawing of the state in which the 1st polysilicon layer 5 was formed on the said tunnel oxide film 3 and the 1st and 2nd oxide films 2 and 4 formed in MC and the peripheral circuit area | region PH. At this time, since the tunnel oxide film 3 and the second oxide film 4 have the same thickness, they are grown at the same time.

도 1(d)는 상기 제 1 폴리실리콘층(5)의 필드 영역을 패터닝하고, 상기 메모리 셀 영역(MC) 및 주변회로 영역(PH)의 제 1 폴리실리콘층(5)상에 유전체막(6)을 증착한 후, 상기 주변회로 영역(PH)의 제 1 폴리실리콘층(5)이 노출되도록 패터닝한 상태의 단면도이다.FIG. 1D illustrates the patterning of the field region of the first polysilicon layer 5, and a dielectric film (eg, on the first polysilicon layer 5 of the memory cell region MC and the peripheral circuit region PH). 6) is a cross-sectional view of the state in which the first polysilicon layer 5 of the peripheral circuit region PH is patterned so as to be exposed.

도 1(e)는 상기 전체 구조상에 제 2 폴리실리콘층(7), 텅스텐 실리사이드층(8) 및 아크층(9)을 순차적으로 적층한 후, 포토레지스트 패턴(10)을 형성한 상태를 나타낸 단면도이다. 이때 상기 제 1 및 제 2 폴리실리콘층(5 및 7) 형성후에 폴리실리콘 도핑 공정을 실시한다. 또한 제 1 및 제 2 폴리실리콘층(5 및 7)의 증착시, 인-씨튜(IN-SITU) 도프트 폴리실리콘을 증착시킬 수 있다.FIG. 1 (e) shows a state in which a photoresist pattern 10 is formed after sequentially stacking a second polysilicon layer 7, a tungsten silicide layer 8, and an arc layer 9 on the entire structure. It is a cross section. In this case, the polysilicon doping process is performed after the first and second polysilicon layers 5 and 7 are formed. In addition, in the deposition of the first and second polysilicon layers 5 and 7, it is possible to deposit IN-SITU doped polysilicon.

도 1(f)는 메모리 셀 영역(MC)과 고전압 및 저전압 형성 영역의 주변회로 영역(PH)의 유전체막(6) 및 제 1 폴리실리콘층(5)이 노출되도록 상기 아크층(9), 텅스텐 실리사이드층(8) 및 제 2 폴리실리콘층(7)을 순차적으로 패터닝한 상태를 나타낸 단면도이다.FIG. 1F illustrates the arc layer 9 so that the dielectric film 6 and the first polysilicon layer 5 of the memory cell region MC and the peripheral circuit region PH of the high voltage and low voltage formation region are exposed. It is sectional drawing which shows the state which patterned the tungsten silicide layer 8 and the 2nd polysilicon layer 7 sequentially.

도 1(g)는 상기 메모리 셀 영역(MC)과 고전압 및 저전압 형성 영역의 주변회로 영역(PH)의 실리콘 기판(1)이 노출되도록 상기 유전체막(6) 및 제 1 폴리실리콘층(5)을 패터닝하여 메모리 셀(MC), 고전압 트랜지스터(HV) 및 저전압 트랜지스터(LV)를 형성한 상태를 나타낸 단면도이다.FIG. 1G illustrates the dielectric film 6 and the first polysilicon layer 5 to expose the silicon substrate 1 of the memory cell region MC and the peripheral circuit region PH of the high voltage and low voltage formation region. Is a cross-sectional view illustrating a state in which the memory cell MC, the high voltage transistor HV, and the low voltage transistor LV are formed by patterning the semiconductor cells.

상기 게이트 전극을 형성하는 식각 공정을 실시한 후, 식각시에 발생한 산화막의 손상(damage)를 완화시키는 열공정을 실시한다. 그 후, 셀의 소오스를 형성시킬 이온주입 공정을 진행한 후, 주변회로의 형성에 필요한 이온주입을 실시한 다음에 콘택과 금속 배선을 형성한다. 상기의 발명을 적용하기 위한 전제 조건은 터널 산화막과 같은 두께를 갖는 주변회로의 게이트 산화막이 있어야 한다. 따라서 본 발명은 동작 전압이 낮아져서 게이트 산화막의 두께가 수축되어 터널 산화막과 같은 두께로도 소자 구동이 가능한 주변회로의 트랜지스터가 있을 경우에 적용가능하다.After performing the etching process for forming the gate electrode, a thermal process for alleviating damage of the oxide film generated during etching is performed. Thereafter, an ion implantation step for forming a source of the cell is performed, followed by ion implantation necessary for forming a peripheral circuit, and then forming a contact and a metal wiring. A precondition for applying the above invention should be a gate oxide film of a peripheral circuit having the same thickness as the tunnel oxide film. Accordingly, the present invention is applicable to a case where there is a transistor of a peripheral circuit in which the operation voltage is reduced and the thickness of the gate oxide film is contracted so that the device can be driven at the same thickness as the tunnel oxide film.

또한 본 발명은 제 1 및 제 2 폴리실리콘의 도핑을 POCl3도핑으로 실시하거나 인-씨튜 폴리실리콘 증착으로 실시하는 것을 포함한다.The present invention also includes the doping of the first and second polysilicon with POCl 3 doping or with in-situ polysilicon deposition.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 다음과 같은 탁월한 효과가 있다.As described above, the present invention has the following excellent effects.

첫 째, 주변회로의 게이트를 전부 제 2 폴리실리콘층을 형성하고 셀과 주변회로의 게이트를 한 번에 정의하여 게이트 식각을 하므로 모든 트랜지스터를 텅스텐 실리사이드 게이트로 형성할 수 있어서 고속의 스피드를 요구하는 기술적 추세에 적합하다. 또한 이를 구현하는데 있어서, 종래 공정에 비해 마스크 공정 수가 늘어나지 않으면서 셀과 주변회로를 동시에 한 번의 식각을 통해 형성하므로 식각 공정을 거치므로 콘택홀과 게이트 사이의 공간의 게이트 관련 디자인 룰 측면에서 유리하다.First, since all the gates of the peripheral circuits form the second polysilicon layer and gate etching is performed by defining the gates of the cell and the peripheral circuits at once, all transistors can be formed of tungsten silicide gates, requiring high speed. Suitable for technical trends Also, in implementing this, since the cell and the peripheral circuit are formed through one etching at the same time without increasing the number of mask processes, the etching process is advantageous in terms of the gate related design rule of the space between the contact hole and the gate. .

둘 째, 텅스텐 실리사이드 게이트를 모든 트랜지스터에서 구현하려고 할 때 종래 방법에서 문제가 되던 유전체막의 마스크 스텝 노출 문제를 최소화하여 유전체막이 노출된 상태에서 한 번의 마스크 공정을 거치게 된다.Second, when the tungsten silicide gate is to be implemented in all transistors, the mask step exposure problem of the dielectric film, which is a problem in the conventional method, is minimized, so that the mask film is subjected to one mask process in the state where the dielectric film is exposed.

셋 째, 게이트 식각 마스크를 이용하여 셀의 스텍 게이트를 형성하기 때문에 종래 셀의 제 1 폴리실리콘 식각을 하기 위한 식각 하드 마스크의 용도로 사용되는 아크층의 두께를 감소시킬 수 있다. 아크층의 두께 감소로 게이트 상에 형성되는 금속 콘택의 식각 공정이 용이해 질 수 있다. 또한 셀과 주변회로의 게이트 토폴리지가 같기 때문에 BPSG 플로우 후의 셀과 주변회로 간의 단차를 줄일 수 있다.Third, since the stack gate of the cell is formed by using the gate etching mask, the thickness of the arc layer used for the etching hard mask for performing the first polysilicon etching of the conventional cell may be reduced. Reducing the thickness of the arc layer can facilitate the etching process of the metal contacts formed on the gate. In addition, since the gate topology of the cell and the peripheral circuit is the same, the step difference between the cell and the peripheral circuit after the BPSG flow can be reduced.

넷 째, 주변회로의 게이트 전극 구성이 제 1 및 제 2 폴리실리콘등으로 구성이 되어서 트랜지스터의 종류에 상관없이 게이트 전극의 도핑 레벨이 균일하다.Fourth, the gate electrode configuration of the peripheral circuit is composed of the first and second polysilicon and the like, so that the doping level of the gate electrode is uniform regardless of the type of transistor.

다섯째, 후속 공정으로 S.A.S 식각을 실시할 경우 S.A.S 식각에 의한 어택(Attack)으로 텅스텐 실리사이드의 변태적인 성장이 발생할 가능성이 있는데 이를 방지하기 위하여 텅스텐 실리사이드 상에 폴리실리콘를 덮는 공정이 필요하다. 그러나 S.A.S 식각 후에도 아크층이 잔류하도록 아크층의 두께를 조절하면 폴리실리콘층의 추가없이 텅스텐 실리사이드층의 변태적인 성장을 방지할 수 있다.Fifth, when S.A.S etching is performed in a subsequent process, there is a possibility that morphological growth of tungsten silicide occurs due to an attack caused by S.A.S etching, and a process of covering polysilicon on tungsten silicide is necessary to prevent this. However, by controlling the thickness of the arc layer so that the arc layer remains after the S.A.S etching, the growth of the tungsten silicide layer can be prevented without the addition of the polysilicon layer.

Claims (1)

메모리 셀 형성 영역과 고전압용 트랜지스터 및 저전압용 트랜지스터 형성 영역을 포함하는 주변회로 형성 영역의 실리콘 기판상에 문턱전압 조절용 이온 주입을 실시한 다음에 고전압용 트랜지스터 형성 영역상에 패턴화된 제 1 산화막을 형성하는 단계와,After the threshold voltage adjustment ion implantation is performed on the silicon substrate of the peripheral circuit forming region including the memory cell forming region and the high voltage transistor and low voltage transistor forming region, a patterned first oxide film is formed on the high voltage transistor forming region. To do that, 상기 메모리 셀 형성 영역 및 저전압용 트랜지스터 형성 영역의 상기 실리콘 기판상에 터널 산화막 및 제 2 산화막을 형성한 후, 상기 전체 구조상에 제 1 폴리실리콘층을 형성한 다음에 패턴화된 유전체막을 상기 메모리 셀 형성 영역에 형성하는 단계와,After a tunnel oxide film and a second oxide film are formed on the silicon substrate in the memory cell formation region and the low voltage transistor formation region, a first polysilicon layer is formed on the entire structure, and then a patterned dielectric film is formed on the memory cell. Forming in the formation region; 상기 전체 구조상에 제 2 폴리실리콘층, 텅스텐 실리사이드층 및 아크층을 순차적으로 적층한 후, 상기 메모리 셀 형성 영역과 고전압용 및 저전압용 트랜지스터 형성 영역의 주변회로 형성 영역의 상기 유전체막 및 제 1 폴리실리콘층이 노출되도록 상기 아크층, 텅스텐 실리사이드층 및 제 2 폴리실리콘층을 순차적으로 패터닝하는 단계와,After sequentially stacking a second polysilicon layer, a tungsten silicide layer and an arc layer on the entire structure, the dielectric film and the first poly in the peripheral circuit forming region of the memory cell forming region and the high voltage and low voltage transistor forming region. Sequentially patterning the arc layer, the tungsten silicide layer, and the second polysilicon layer to expose a silicon layer; 상기 메모리 셀 형성 영역과 고전압용 및 저전압용 트랜지스터 형성 영역의 주변회로 형성 영역의 상기 실리콘 기판이 노출되도록 상기 유전체막 및 제 1 폴리실리콘층을 패터닝하여 메모리 셀, 고전압 트랜지스터 및 저전압 트랜지스터를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스텍 게이트 형성 방법.Patterning the dielectric film and the first polysilicon layer to expose the silicon substrate in the peripheral circuit forming region of the memory cell forming region and the high voltage and low voltage transistor forming region to form a memory cell, a high voltage transistor, and a low voltage transistor Stack gate forming method comprising a.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100407573B1 (en) * 2001-08-09 2003-11-28 삼성전자주식회사 Method of forming non volatile memory having floating trap type device
KR100567050B1 (en) * 1999-11-19 2006-04-04 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming silicide of semiconductor memory
KR100625940B1 (en) * 2004-12-30 2006-09-20 매그나칩 반도체 유한회사 Method for manufacturing semiconductor device

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