KR19990061128A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 반도체 기판 상부에 게이트전극과 적층되는 실리사이드막패턴, 마스크용 산화막패턴을 순차적으로 형성하고 전표면에 스페이서용 산화막을 형성한 후, 스페이서용 산화막 측벽에 폴리실리콘막 스페이서를 형성하여 폴리실리콘막 스페이서와 중첩되는 이중구조의 산화막 스페이서를 형성한 다음, 비트라인 및 소오스/드레인 전극으로 예정된 부위에 플러그 폴리실리콘막패턴을 형성하여 트랜지스터를 형성함으로서 산화막과 폴리실리콘막으로 이루어진 이중 구조의 스페이서를 이용하여 게이트와 인접되는 도전층간의 스페이싱 패일(fail)을 개선시켜 디바이스 특성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, wherein a silicide film pattern stacked on a semiconductor substrate and an oxide film pattern for a mask are sequentially formed on the semiconductor substrate, and an oxide film for spacers is formed on the entire surface thereof, and then the The polysilicon layer spacer is formed to form an oxide layer spacer having a double structure overlapping with the polysilicon layer spacer, and then a transistor is formed by forming a plug polysilicon layer pattern at a predetermined portion of the bit line and the source / drain electrode to form a transistor. The present invention relates to a technique for improving device characteristics by improving a spacing fail between a gate and an adjacent conductive layer using a spacer having a double structure made of a silicon film.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 산화막과 폴리실리콘막으로 이루어진 이중 구조의 스페이서를 이용하여 게이트와 인접되는 도전층간의 스페이싱 패일(fail)을 개선시켜 디바이스 특성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND 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 technique for improving device characteristics by improving a spacing failure between a conductive layer adjacent to a gate by using a spacer having a double structure consisting of an oxide film and a polysilicon film. will be.
반도체의 집적도가 높아짐에 따라 소자의 트랜지스터의 크기도 점점 작아지고 있고, 소자동작영역도 작아짐에 따라 트랜지스터의 제조방법도 다양해지고 있다.As the degree of integration of semiconductors increases, the size of transistors of devices becomes smaller and smaller, and the method of manufacturing transistors also increases as the device operating area becomes smaller.
반도체 디바이스는 수 많은 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터로 구성되어 있으며, 높은 구동능력을 위해 MOSFET의 문턱전압(threshold)이 제로에 가까운 것이 소자의 우수한 특성을 갖는다.The semiconductor device is composed of many PMOS transistors and NMOS transistors, and the MOSFET's threshold voltage is near zero for high driving capability.
또한, 일반적인 CMOS 로직 회로에서는 PMOS 트랜지스터를 하이(high) 데이터를 읽고 쓰는데 사용하여 상기 높은 전류구동 능력을 위해서는 가능한한 PMOS 트랜지스터의 문턱전압을 낮게 가져가야 한다.In addition, in general CMOS logic circuits, PMOS transistors are used to read and write high data, and the threshold voltage of the PMOS transistors should be as low as possible for the high current driving capability.
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조공정도로서, 메모리 셀영역을 제외한 N모스영역과 P모스영역에서의 제조공정 예이다.1A to 1F are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to the prior art, and are examples of manufacturing processes in N-MOS regions and P-MOS regions except memory cell regions.
먼저, 반도체 기판(10) 상부에 게이트산화막(도시 안됨)과 게이트용 폴리실리콘막(12), 실리사이드막(14), 마스크용 산화막(16)을 순차적으로 형성한다.First, a gate oxide film (not shown), a gate polysilicon film 12, a silicide film 14, and a mask oxide film 16 are sequentially formed on the semiconductor substrate 10.
다음, 게이트용 마스크를 식각마스크로 반도체 기판(10)이 노출될때 까지 식각하여 마스크용 산화막(16)패턴과 실리사이드막(14)패턴이 적층되며, 폴리실리콘막(12)패턴과 게이트산화막패턴으로된 게이트전극을 순차적으로 형성한 후, 전표면에 스페이서용 제 1산화막(18)을 형성한다.(도 1a 참조)Next, the gate mask is etched as an etch mask until the semiconductor substrate 10 is exposed, and the mask oxide layer 16 pattern and the silicide layer 14 pattern are stacked, and the polysilicon layer 12 pattern and the gate oxide layer pattern are formed. After sequentially forming the gate electrodes, a first oxide film 18 for spacers is formed on the entire surface thereof (see FIG. 1A).
다음, 상기 스페이서용 제 1산화막(18) 상부에 스페이서용 제 1폴리실리콘막을 형성한 후, 스페이서용 제 1폴리실리콘막을 전면식각하여 상기 스페이서용 제 1산화막(18) 측벽에 제 1폴리실리콘막 스페이서(22)를 형성한다.(도 1b 참조)Next, after the first polysilicon film for the spacer is formed on the first oxide film 18 for the spacer, the first polysilicon film for the spacer is etched and the first polysilicon film is formed on the sidewall of the first oxide film 18 for the spacer. The spacer 22 is formed (see FIG. 1B).
그 다음, 상기 제 1폴리실리콘막 스페이서(22) 및 스페이서용 제 1산화막(18) 상부표면을 감싸는 제 2폴리실리콘막(24)를 형성한다.(도 1c 참조)Next, a second polysilicon film 24 is formed to surround the upper surface of the first polysilicon film spacer 22 and the first oxide film 18 for the spacer (see FIG. 1C).
다음, 플러그용 식각마스크로 상기 스페이서용 제 1산화막(18)이 노출될 때 까지 건식식각하여 상기 제 2폴리실리콘막(24) 및 제 1폴리실리콘막 스페이서(22)을 제거한다.(도 1d 참조)Next, the second polysilicon film 24 and the first polysilicon film spacer 22 are removed by dry etching until the first oxide film 18 for the spacer is exposed using a plug etching mask. (FIG. 1D). Reference)
그 다음, N형 마스크 및 P형 마스크로 상기 스페이서용 제 1산화막(18)을 전면식각하여 상기 마스크용 산화막(16)패턴과 실리사이드막(14)패턴, 게이트전극 측벽에 제 1산화막 스페이서(26)을 형성한다.(도 1e 참조)Next, the first oxide film 18 for spacers is etched entirely with an N-type mask and a P-type mask, so that the first oxide spacers 26 are formed on the sidewalls of the mask oxide layer 16 pattern, the silicide layer 14 pattern, and the gate electrode. (See FIG. 1E).
다음, 상기 구조의 전표면에 캐패시터와 소오스/드레인 확산영역을 연결 또는 비트라인과 소오스/드레인 확산영역을 연결하는 플러그용 폴리실리콘막(28) 및 감광막패턴(도시 안됨)을 순차적으로 형성한 후, 상기 감광막패턴을 마스크로 이용하여 상기 마스크용 산화막(16)패턴 상부 표면이 노출될때 까지 식각하여 플러그용 폴리실리콘막(26)패턴을 형성한다.(도 1f 참조)Next, the polysilicon layer 28 and the photoresist pattern (not shown) for connecting the capacitor and the source / drain diffusion region or the bit line and the source / drain diffusion region are sequentially formed on the entire surface of the structure. Using the photoresist pattern as a mask, the photoresist pattern is etched until the upper surface of the mask oxide layer 16 pattern is exposed to form a polysilicon layer pattern 26 for plugs (see FIG. 1F).
상기와 같은 종래 기술에 따르면, 메모리 셀영역을 형성하는 과정에서 게이트용 폴리실리콘막과 소오스/드레인으로 연결하는 다른 도전체간의 절연을 위해 단지 스페이서용 산화막으로만 게이트와 플러그 폴리실리콘막간을 절연시킨다.According to the related art as described above, in the process of forming the memory cell region, the gate and the plug polysilicon film are insulated only by the spacer oxide film for the insulation between the gate polysilicon film and other conductors connected by the source / drain. .
이 때, 스페이서용 산화막의 두께가 얇게 형성되는 경우 게이트 상부 좌우측의 모서리와 플러그-폴리실리콘막의 간격이 상당히 작게 형성되며 또한, 이와 반대로 스페이서용 산화막을 너무 두껍게 형성시켜 주면 소오스/드레인 확산영역에서 플러그-폴리실리콘막간의 접촉면적이 작게되어 고집적 디램 소자를 형성시 콘택저항이 증가하여 디바이스 특성을 저하시키는 문제점이 있다.At this time, when the thickness of the spacer oxide film is formed thin, the gap between the left and right edges of the upper gate and the plug-polysilicon film is formed to be considerably small. On the contrary, when the spacer oxide film is formed too thick, the plug in the source / drain diffusion region may be formed. -The contact area between the polysilicon films is small, and there is a problem in that the contact resistance increases when the highly integrated DRAM device is formed, thereby degrading device characteristics.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 반도체 기판 상부에 게이트전극과 적층되는 실리사이드막패턴, 마스크용 산화막패턴을 순차적으로 형성하고 전표면에 스페이서용 산화막을 형성한 후, 스페이서용 산화막 측벽에 폴리실리콘막 스페이서를 형성하여 폴리실리콘막 스페이서와 중첩되는 이중구조의 산화막 스페이서를 형성한 다음, 비트라인 및 소오스/드레인 전극으로 예정된 부위에 플러그 폴리실리콘막패턴을 형성하여 트랜지스터를 형성함으로서 산화막과 폴리실리콘막으로 이루어진 이중 구조의 스페이서를 이용하여 게이트와 인접되는 도전층간의 스페이싱 패일(fail)을 개선시켜 디바이스 특성을 향상시키는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, and after forming the silicide film pattern and the mask oxide film pattern to be stacked with the gate electrode on the semiconductor substrate in sequence and the oxide film for the spacer on the entire surface, the spacer oxide film sidewall Polysilicon film spacers are formed on the double layer to form an oxide spacer having a double structure overlapping with the polysilicon film spacers, and then a plug polysilicon film pattern is formed at predetermined portions of the bit lines and the source / drain electrodes to form transistors. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device that improves device characteristics by improving a spacing failure between a gate and an adjacent conductive layer by using a spacer having a double structure made of a polysilicon film.
도 1a 내지 도 1f 는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조공정도1A to 1F are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2d 는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조공정도2a to 2d is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to the present invention
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10, 50 : 반도체 기판 12, 52 : 게이트용 폴리실리콘막10, 50: semiconductor substrate 12, 52: polysilicon film for gate
14, 54 : 실리사이드막 16, 56 : 마스크용 산화막14, 54: silicide film 16, 56: oxide film for mask
18, 58 : 스페이서용 제 1산화막 22, 62 : 제 1폴리실리콘막 스페이서18, 58: first oxide film for spacer 22, 62: first polysilicon film spacer
24 : 제 2폴리실리콘막 26 : 제 1산화막 스페이서24: second polysilicon film 26: first oxide film spacer
28, 64 : 플러그용 폴리실리콘막28, 64: polysilicon film for plug
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면,According to the present invention to achieve the above object,
반도체 기판 상부에 게이트전극과 적층되는 실리사이드막패턴, 마스크용 산화막패턴을 순차적으로 형성하는 공정과,Sequentially forming a silicide film pattern stacked on the semiconductor substrate and an oxide film pattern for a mask on the semiconductor substrate;
상기 구조의 전표면에 스페이서용 산화막을 형성하는 공정과,Forming an oxide film for a spacer on the entire surface of the structure;
상기 스페이서용 산화막 측벽에 폴리실리콘막 스페이서를 형성하는 공정과,Forming a polysilicon film spacer on the spacer oxide sidewall;
상기 폴리실리콘막 스페이서와 중첩되는 이중구조의 산화막 스페이서를 형성하는 공정과,Forming an oxide film spacer having a dual structure overlapping with the polysilicon film spacer;
비트라인 및 소오스/드레인 전극으로 예정된 부위에 플러그 폴리실리콘막패턴을 형성하는 공정을 특징으로 한다.And forming a plug polysilicon film pattern on a predetermined portion of the bit line and the source / drain electrodes.
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 2a 내지 도 2d 는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조공정도로서 메모리 셀영역에서 형성하는 공정의 예이다.2A to 2D illustrate an example of a process of forming a semiconductor cell in a memory cell region according to the present invention.
먼저, 반도체 기판(50) 상부에 게이트산화막(도시 안됨)과 게이트용 폴리실리콘막(52), 실리사이드막(54), 마스크용 산화막(56)을 순차적으로 형성한다.First, a gate oxide film (not shown), a gate polysilicon film 52, a silicide film 54, and a mask oxide film 56 are sequentially formed on the semiconductor substrate 50.
다음, 게이트용 마스크를 식각마스크로 반도체 기판(50)이 노출될때 까지 식각하여 마스크용 산화막(56)패턴과 실리사이드막(54)패턴이 적층되며 폴리실리콘막(52)패턴과 게이트산화막패턴으로된 게이트전극을 순차적으로 형성한다.Next, the gate mask is etched as an etch mask until the semiconductor substrate 50 is exposed, and thus the mask oxide layer 56 pattern and the silicide layer 54 pattern are stacked to form the polysilicon layer 52 pattern and the gate oxide pattern. Gate electrodes are sequentially formed.
그 다음, 상기 구조의 전표면에 불순물 이온주입 공정을 실시하여 상기 게이트전극 양측의 반도체 기판에 소오스/드레인 확산영역(도시 안됨)을 형성한 후, 전표면에 스페이서용 산화막(58)을 형성한다.(도 2a 참조)Then, an impurity ion implantation process is performed on the entire surface of the structure to form a source / drain diffusion region (not shown) in the semiconductor substrates on both sides of the gate electrode, and then an oxide film 58 for spacers is formed on the entire surface. (See Figure 2A)
다음, 상기 스페이서용 산화막(58) 상부에 스페이서용 폴리실리콘막을 형성한 후, 스페이서용 폴리실리콘막을 마스크를 이용하지 않는 건식식각공정으로 상기 스페이서용 산화막(58) 측벽에 폴리실리콘막 스페이서(62)를 형성한다.Next, after the spacer polysilicon layer is formed on the spacer oxide layer 58, the polysilicon layer spacer 62 is formed on the sidewall of the spacer oxide layer 58 by a dry etching process without using a mask. To form.
이 때, 상기 스페이서용 폴리실리콘막(60)은 200 ∼ 400Å 두께로 형성한다.(도 2b 참조)At this time, the spacer polysilicon film 60 is formed to have a thickness of 200 to 400 kHz. (See Fig. 2B.)
그 다음,메모리 셀영역만을 개방하는 마스크로 상기 스페이서용 산화막(58)을 건식식각하여 상기 폴리실리콘막 스페이서(62)와 스페이서용 산화막(58)이 중첩되는 이중구조의 스페이서를 형성한다.(도 2c 참조)Then, the spacer oxide film 58 is dry-etched with a mask that opens only the memory cell region, thereby forming a double spacer structure in which the polysilicon film spacer 62 and the spacer oxide film 58 overlap. 2c)
다음, 상기 구조의 전표면에 캐패시터와 소오스/드레인 확산영역을 연결 또는 비트라인과 소오스/드레인 확산영역을 연결하는 플러그용 폴리실리콘막(64)을 형성한 후, 식각마스크로 상기 스페이서용 산화막(58) 상부 표면이 노출될때 까지 건식식각하여 플러그용 폴리실리콘막(64)패턴을 형성한다.Next, a plug polysilicon layer 64 is formed on the entire surface of the structure to connect a capacitor and a source / drain diffusion region or a bit line and a source / drain diffusion region, and then, as an etching mask, the oxide layer for the spacer ( 58) Dry etching is performed until the top surface is exposed to form a polysilicon film 64 pattern for plugs.
이 때, 캐패시터와 소오스/드레인 확산영역을 연결 또는 비트라인과 소오스/드레인 확산영역을 연결되는 부분에 플러그용 폴리실리콘막(64)이 형성됨으로서 종래의 게이트 상부 좌우측 모서리와 플러그-폴리실리콘막간의 산화막 두께를 형성시킴 만큼 그대로 간격을 유지할 수 있으므로 구조적으로 보다 더 완벽한 절연을 할 수 있다.At this time, the plug polysilicon layer 64 is formed at the portion connecting the capacitor and the source / drain diffusion region or the bit line and the source / drain diffusion region to form a gap between the left and right edges of the gate top and the plug-polysilicon layer. As the thickness of the oxide film is formed, the gap can be maintained as it is, so that structurally more complete insulation can be achieved.
또한, 메모리 셀영역을 제외한 나머지 부분에 대해서는 스페이서용 폴리실리콘막과 플러그용 폴리실리콘막(64)에 감광막패턴을 사용하여 플러그용 폴리실리콘막(64)을 건식식각시 제거하게 되면 스페이서용 산화막(58)이 존재하는 구조를 형성할 수 있다.(도 2d 참조)Also, for the remaining portions except for the memory cell region, when the plug polysilicon film 64 is removed during dry etching using a photosensitive film pattern for the spacer polysilicon film and the plug polysilicon film 64, the spacer oxide film ( 58) can be formed (see FIG. 2D).
본 발명의 바람직한 실시예로서, N모스영역 또는 P모스영역에 N모스(또는 P모스) 트랜지스터를 형성하기 위해 N형(또는 P형) 소오스/드레인 마스크를 사용하여 특정영역만을 개방시키고 건식식각하여 산화막 건식식각 공정을 실시함으로서 게이트 측벽에 스페이서 산화막을 형성시킬 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, in order to form an NMOS (or PMOS) transistor in an NMOS region or a PMOS region, only a specific region is opened and dry-etched by using an N-type (or P-type) source / drain mask. The spacer oxide film may be formed on the sidewall of the gate by performing an oxide film dry etching process.
이 때, N형(또는 P형) 소오스/드레인 확산영역에 As(또는 Bf2)이온을 주입하고 식각 및 이온주입 장벽으로 사용된 감광막을 제거한다.At this time, As (or Bf 2 ) ions are implanted into the N-type (or P-type) source / drain diffusion region and the photoresist film used as an etching and ion implantation barrier is removed.
상기한 바와같이 본 발명에 따르면, 디램 반도체 소자내 메모리 셀영역을 형성하는 과정에서 게이트용 폴리실리콘막과 소오스/드레인으로 연결하는 또 다른 도전체간의 절연 특성을 강화시키기 위해 게이트 측벽에 사용하는 스페이서 형태를 이중구조로 형성시킴과 더불어 메모리 셀영역을 제외한 부분의 CMOS 영역에서는 기존의 방식대로 트랜지스터를 형성할 수 있어 디바이스 특성을 향상시켜 소자의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, a spacer is used on a gate sidewall to enhance insulating properties between a gate polysilicon layer and another conductor connected to a source / drain in the process of forming a memory cell region in a DRAM semiconductor device. In addition to forming the dual structure, transistors can be formed in the conventional CMOS region except the memory cell region, thereby improving device characteristics and improving device reliability.
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KR1019970081382A KR19990061128A (en) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | Manufacturing method of semiconductor device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100469149B1 (en) * | 1997-12-31 | 2005-05-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | Manufacturing method of semiconductor device |
-
1997
- 1997-12-31 KR KR1019970081382A patent/KR19990061128A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100469149B1 (en) * | 1997-12-31 | 2005-05-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | Manufacturing method of semiconductor device |
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