KR20000024754A - Method for manufacturing semiconductor device using metal salicide - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a semiconductor device using metal salicide is provided to form a salicide to a DRAM cell region, ensure a mis-alignment margin, and apply SAC(self-alignment contact) process. CONSTITUTION: A method for manufacturing a semiconductor device forms a gate electrode(106) on a semiconductor substrate of a cell area and peripheral area. A first conductive layer and a first material layer are sequentially deposited. A second material layer is formed on the semiconductor substrate(100) and the gate electrode. A first interlayer insulation layer is formed on the semiconductor substrate. The first interlayer insulation layer and the second material layer are evenly etched until the first material layer is exposed. A first material layer on the first conductive layer is removed by a wet-type etching process. A metal salicide layer(110,114) is formed on the first conductive layer. A third material layer having an etching selection ratio with the first interlayer insulation layer is formed on the semiconductor substrate, and a thicker thickness than that of the second material layer by 1.5 times. A third material layer of a gate electrode's both sides is etched so as to be parallel with the third material layer. A second interlayer insulation layer is formed on the semiconductor substrate. The second and first interlayer insulation layer are sequentially etched until the third and second material layers are exposed by using a contact hole forming mask, thereby a self-alignment contact hole(120) is formed.

Description

금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법(METHOD OF FABRICATING SEMICONDUCTOR DEVICE USING METAL SALICIDE)METHOD OF FABRICATING SEMICONDUCTOR DEVICE USING METAL SALICIDE

본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 금속 샐러사이드(metal salicide)를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device using a metal salicide.

최근 디램 셀 어레이(DRAM cell array)와 로직 회로(logic circuit)를 칩(chip) 하나로 합쳐서 구성하는 임베디드 디램(EMBEDDED DRAM:MDL)의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이 경우, 로직(logic) 부분의 속도(speed)를 개선하기 위한 금속 샐러사이드 형성 공정은 필수적이다.Recently, the development of embedded DRAM (EMBEDDED DRAM) (MDL), which combines a DRAM cell array and a logic circuit into one chip, is being actively performed. In this case, a metal salicide formation process is essential to improve the speed of the logic portion.

DRAM 셀 어레이 부분의 샐러사이드 형성 공정은 소스/드레인 영역의 도핑 농도가 낮고, 샐러사이드 형성 후, 리프레쉬(refresh) 기능의 열화로 인해 매우 어려워지는 문제가 있다. 그러나, DRAM의 데이터 액세스 타임(data access time) 개선을 위해서는 워드 라인(셀 영역의 게이트 전극)의 저항을 낮추어야 하는데 이를 위해, 게이트 전극 형성용 도전막인 폴리실리콘막의 샐러사이데이션(salicidation) 공정은 필수적이다. 또한, 차세대 고성능 DRAM의 개발시 속도 개선을 위해서는 샐러사이드 공정이 적용되어야 한다.The salicide formation process of the DRAM cell array portion has a problem that the doping concentration of the source / drain region is low and becomes very difficult due to deterioration of the refresh function after the salicide formation. However, in order to improve the data access time of DRAM, the resistance of the word line (gate electrode in the cell region) must be lowered. For this purpose, the salicidation process of the polysilicon film, which is a conductive film for forming the gate electrode, is performed. It is essential. In addition, the salicide process should be applied to improve the speed of development of next generation high performance DRAM.

상술한 문제들을 해결하기 위해 다음과 같은 공정이 수행된다.In order to solve the above problems, the following process is performed.

먼저, 셀 영역과 주변 영역의 반도체 기판 상에 폴리실리콘막과 게이트 마스크가 차례로 적층된다. 이어, 게이트 전극 형성용 마스크를 사용하여 상기 반도체 기판의 표면이 노출될 때까지 상기 게이트 마스크 및 폴리실리콘막을 차례로 식각함으로써 게이트 전극이 형성된다.First, a polysilicon film and a gate mask are sequentially stacked on a semiconductor substrate in a cell region and a peripheral region. Subsequently, the gate electrode is formed by sequentially etching the gate mask and the polysilicon film until the surface of the semiconductor substrate is exposed using the gate electrode forming mask.

다음에, 상기 게이트 전극을 포함하여 상기 반도체 기판 상에 실리콘 질화막을 에치 백 공정으로 전면 식각함으로써 상기 게이트 전극의 양측벽에 절연막 스페이서가 형성된다. 그런 후, 상기 절연막 스페이서 양측의 반도체 기판에 불순물 이온을 주입함으로써 모스 트랜지스터가 형성된다.Next, an insulating film spacer is formed on both sidewalls of the gate electrode by etching the entire surface of the silicon nitride film on the semiconductor substrate including the gate electrode by an etch back process. Then, a MOS transistor is formed by implanting impurity ions into the semiconductor substrate on both sides of the insulating film spacer.

상기 반도체 기판의 전면에 얇은 두께의 층간 절연막이 증착된다. 이어, 포토레지스트막 패턴을 사용하여 주변 영역의 상기 층간 절연막을 식각함으로써 샐러사이드가 형성될 소스/드레인 영역이 노출되고, 상기 DRAM 셀 어레이의 상기 층간 절연막 및 마스크 질화막을 식각함으로써 폴리실리콘막의 표면이 노출된다. 상기 반도체 기판에 형성된 구조물들을 따라 Co막과 Ti막 중 어느 하나의 막을 형성하고 샐러사이데이션 공정을 수행한 후, 반응하지 않은 금속막을 제거하여 샐러사이드를 형성함으로써 DRAM 셀 영역에 샐러사이드막을 형성할 수 있다.A thin interlayer insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate. Subsequently, the source / drain region in which the salicide is to be formed is exposed by etching the interlayer insulating layer in the peripheral region using the photoresist layer pattern, and the surface of the polysilicon layer is removed by etching the interlayer insulating layer and the mask nitride layer in the DRAM cell array. Exposed. After forming one of the Co film and the Ti film along the structures formed on the semiconductor substrate and performing a salsa sidization process, a salicide film is formed in the DRAM cell region by removing the unreacted metal film to form a salicide. Can be.

그러나, 반도체 메모리 장치가 고집적화되어 감에 따라 게이트 전극의 폭(width)이 감소되고 이로 인해, 셀 영역의 폴리실리콘막이 노출되도록 게이트 마스크를 식각하는 식각 공정시 오정렬 마진도 함께 감소되어 고집적 반도체 메모리 장치의 제조 공정시 적용하기가 어렵다.However, as the semiconductor memory device is highly integrated, the width of the gate electrode is reduced, and as a result, the misalignment margin is also reduced during the etching process of etching the gate mask to expose the polysilicon film of the cell region. It is difficult to apply during the manufacturing process.

또한, 상기 공정을 수행하여 샐러사이드를 형성한 후, 후속 DRAM 셀 어레이 부분에 자기 정렬 콘택(self-aligned contact:이하 SAC) 공정을 적용하기가 어려운 문제가 있다. 구체적으로 설명하면, 게이트 마스크를 제거하여 상기 폴리실리콘막을 노출시킨 후, 샐러사이드를 형성하기 때문에 상기 샐러사이드막이 게이트 전극의 상부층이 된다. 이는, 상기 게이트 전극 상에 실리콘 질화막과 같은 상기 층간 절연막과 선택비를 갖는 하드 마스크(hard mask)를 필요로 하는 이른바 SAC 공정의 적용이 힘들다는 것을 의미한다.In addition, after forming the salicide by performing the above process, it is difficult to apply a self-aligned contact (SAC) process to a subsequent DRAM cell array portion. Specifically, since the polysilicon film is exposed by removing the gate mask, a salicide is formed, so that the salicide film becomes an upper layer of the gate electrode. This means that it is difficult to apply a so-called SAC process that requires a hard mask having a selectivity with the interlayer insulating film such as a silicon nitride film on the gate electrode.

결과적으로, 상술한 종래의 금속 샐러사이드 형성 방법은 SAC를 필수적으로 사용하는 고집적 DRAM 셀에서 적용이 어려워지는 문제가 생긴다.As a result, the conventional metal salicide formation method described above has a problem that it is difficult to apply in a highly integrated DRAM cell which essentially uses SAC.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 셀 영역에 금속 샐러사이드를 적용하면서 오정렬 마진을 확보할 수 있고, 후속 자기 정렬 콘택(SAC) 공정을 적용할 수 있는 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, using a metal salicide that can secure misalignment margin while applying a metal salicide to a cell region, and can apply a subsequent self-aligned contact (SAC) process. Its purpose is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법의 공정들을 순차적으로 보여주는 흐름도이다.1A to 1F are flowcharts sequentially illustrating processes of a method of manufacturing a semiconductor device using a metal salicide according to an embodiment of the present invention.

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

100 : 반도체 기판 102 : 소자 격리 영역100 semiconductor substrate 102 device isolation region

106 : 게이트 전극 110, 114 : 샐러사이드막106: gate electrode 110, 114: salicide film

112, 118 : 층간 절연막 105, 116 : 게이트 마스크112, 118: interlayer insulating film 105, 116: gate mask

120 : 장기 정렬 콘택홀 122 : 콘택 플러그120: long-term alignment contact hole 122: contact plug

(구성)(Configuration)

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법은, 셀 영역과 주변 영역의 반도체 기판 상에 제 1 도전막 및 제 1 물질막이 차례로 적층된 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극을 포함하여 상기 반도체 기판 상에 제 2 물질막을 형성하는 단계와; 상기 반도체 기판의 전면에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 물질막의 표면이 노출될 때까지 상기 제 1 층간 절연막과 제 2 물질막을 평탄하게 식각하는 단계와; 상기 제 1 도전막 상의 제 1 물질막을 습식 식각 공정으로 제거하는 단계와; 상기 제 1 도전막 상에 금속 샐러사이드막을 형성하는 단계와; 상기 반도체 기판의 전면에 상기 제 1 층간 절연막과 식각 선택비를 갖는 제 3 물질막을 형성하되, 상기 제 2 물질막의 두께보다 약 1.5배 이상의 두께를 갖도록 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 상의 제 3 물질막과 나란하도록 게이트 전극 양측의 제 3 물질막을 식각하는 단계와; 상기 반도체 기판의 전면에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와; 콘택홀 형성용 마스크를 사용하여 상기 제 3 및 제 2 물질막의 표면이 노출될 때까지 상기 제 2 및 제 1 층간 절연막을 차례로 식각하여 자기 정렬 콘택홀을 형성하는 단계를 포함한다.According to the present invention for achieving the above object, in the method of manufacturing a semiconductor device using a metal salicide, a gate electrode in which a first conductive film and a first material film are sequentially stacked on a semiconductor substrate in a cell region and a peripheral region is formed. Making a step; Forming a second material layer on the semiconductor substrate including the gate electrode; Forming a first interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate; Etching the first interlayer insulating film and the second material film evenly until the surface of the first material film is exposed; Removing the first material film on the first conductive film by a wet etching process; Forming a metal salicide film on the first conductive film; Forming a third material film having an etch selectivity with the first interlayer insulating film on an entire surface of the semiconductor substrate, wherein the third material film has a thickness of about 1.5 times or more than the thickness of the second material film; Etching the third material film on both sides of the gate electrode to be parallel to the third material film on the gate electrode; Forming a second interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate; Forming a self-aligned contact hole by sequentially etching the second and first interlayer insulating films until the surfaces of the third and second material films are exposed using a contact hole forming mask.

이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 층간 절연막 형성 전에 주변 영역의 상기 게이트 전극 양측의 반도체 기판에 금속 샐러사이드막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the method, the method may further include forming a metal salicide film on a semiconductor substrate on both sides of the gate electrode in a peripheral region before forming the first interlayer insulating film.

이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 자기 정렬 콘택홀 형성 후, 상기 자기 정렬 콘택홀 내의 제 3 및 제 2 물질막을 전면 식각하여 상기 게이트 전극의 측벽에 절연막 스페이서를 형성하는 단계 및; 상기 콘택홀을 제 2 도전막으로 채워 콘택 플러그를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the method, after forming the self-aligned contact hole, forming an insulating film spacer on the sidewall of the gate electrode by etching the third and second material film in the self-aligned contact hole; The method may further include forming a contact plug by filling the contact hole with a second conductive layer.

(작용)(Action)

도 1c 및 도 1e를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신규한 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법은, 셀 영역과 주변 영역의 반도체 기판 상에 제 1 도전막 및 제 1 물질막이 차례로 적층된 게이트 전극을 포함하여 상기 반도체 기판 상에 제 2 물질막이 형성된다. 상기 반도체 기판의 전면에 제 1 층간 절연막을 형성한 후, 제 1 물질막의 표면이 노출될 때까지 제 1 층간 절연막과 제 2 물질막이 평탄하게 식각된다. 이어, 제 1 도전막 상의 제 1 물질막이 습식 식각 공정으로 제거되고, 상기 제 1 도전막 상에 금속 샐러사이드막이 형성된다. 다음에, 상기 반도체 기판의 전면에 상기 제 1 층간 절연막과 식각 선택비를 갖는 제 3 물질막을 형성하되, 상기 제 2 물질막의 두께보다 약 1.5배 이상의 두께를 갖도록 형성된다. 콘택홀 형성용 마스크를 사용하여 제 3 및 제 2 물질막의 표면이 노출될 때까지 제 2 및 제 1 층간 절연막을 차례로 식각함으로써 자기 정렬 콘택홀이 형성된다. 이와 같은 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 의해서, 포토 공정이 아닌 스트립 공정으로 게이트 마스크를 제거함으로써 오정렬 마진을 확보할 수 있고, 샐러사이드막 형성 후 층간 절연막과 식각 선택비를 갖는 마스크를 형성함으로써 후속 SAC 공정을 적용할 수 있다.1C and 1E, in a method of manufacturing a semiconductor device using a novel metal salicide according to an embodiment of the present invention, a first conductive film and a first material film are sequentially formed on a semiconductor substrate in a cell region and a peripheral region. A second material layer is formed on the semiconductor substrate including the stacked gate electrodes. After the first interlayer insulating film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate, the first interlayer insulating film and the second material film are etched flat until the surface of the first material film is exposed. Subsequently, the first material film on the first conductive film is removed by a wet etching process, and a metal salicide film is formed on the first conductive film. Next, a third material film having an etch selectivity with the first interlayer insulating film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate, and is formed to have a thickness of about 1.5 times or more than the thickness of the second material film. The self-aligned contact hole is formed by sequentially etching the second and first interlayer insulating films until the surfaces of the third and second material films are exposed using the contact hole forming mask. In this method of manufacturing a semiconductor device using a metal salicide, misalignment margin can be secured by removing the gate mask by a strip process rather than a photo process, and a mask having an interlayer insulating film and an etching selectivity after forming a salicide layer is formed. By forming, a subsequent SAC process can be applied.

(실시예)(Example)

이하, 도 1a 내지 도 1f를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 1F.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법의 공정들을 순차적으로 보여주는 흐름도이다.1A to 1F are flowcharts sequentially illustrating processes of a method of manufacturing a semiconductor device using a metal salicide according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법은, 먼저 셀 영역과 주변 영역을 갖는 반도체 기판(100) 내에 활성 영역과 비활성 영역을 정의하기 위한 소자 격리 영역(102)이 형성된다. 상기 소자 격리 영역(102)은 구체적으로 STI(shallow trench isolation)로 형성된다.Referring to FIG. 1A, a method of fabricating a semiconductor device using a metal salicide of the present invention, first, device isolation region 102 for defining an active region and an inactive region in a semiconductor substrate 100 having a cell region and a peripheral region. Is formed. The device isolation region 102 is specifically formed of shallow trench isolation (STI).

이어, 상기 반도체 기판(100)에 불순물 이온을 주입함으로써 웰(well) 영역이 형성되고, 트랜지스터의 문턱 전압(threshold voltage)이 조절된다. 그런 후, 상기 반도체 기판(100) 상에 게이트 산화막(도면에 미도시)을 사이에 두고 폴리실리콘막(104)과 게이트 마스크(105)가 차례로 형성된다. 계속해서, 게이트 전극 형성용 마스크를 사용하여 상기 게이트 마스크(105) 및 폴리실리콘막(104)을 차례로 식각함으로써 게이트 전극(106)이 형성된다.Subsequently, a well region is formed by implanting impurity ions into the semiconductor substrate 100, and a threshold voltage of the transistor is controlled. Thereafter, a polysilicon film 104 and a gate mask 105 are sequentially formed on the semiconductor substrate 100 with a gate oxide film (not shown) interposed therebetween. Subsequently, the gate mask 106 is formed by sequentially etching the gate mask 105 and the polysilicon film 104 using a gate electrode forming mask.

상기 게이트 전극(106)을 포함하여 상기 반도체 기판(100) 상에 실리콘 질화막(108)이 30nm 내지 70nm의 두께 범위 내로 형성된다. 다음에, 마스크를 사용하여 상기 셀 영역을 제외한 주변 영역을 오픈한 후(도면에 미도시), 에치 백 공정으로 전면 식각함으로써 상기 주변 영역에 형성된 게이트 전극(106)의 양측벽에 절연막 스페이서(108a)가 도면과 같이 형성된다.The silicon nitride film 108 is formed on the semiconductor substrate 100 including the gate electrode 106 within a thickness range of 30 nm to 70 nm. Next, after the peripheral region except for the cell region is opened using a mask (not shown), the insulating layer spacer 108a is formed on both sidewalls of the gate electrode 106 formed in the peripheral region by etching the entire surface by an etch back process. ) Is formed as shown in the drawing.

도 1b에 있어서, 상기 마스크를 제거한 후, 반도체 기판(100) 내에 불순물 이온을 주입함으로써 소스/드레인 영역이 형성된다. 다음에, 상기 반도체 기판(100) 상에 형성된 구조물들을 따라 금속막을 증착한 후, 샐러사이데이션(salicidation) 공정을 수행함으로써 샐러사이드막(110)이 형성된다. 이어, 반응하지 않은 금속은 제거된다. 상기 금속막은 Co막과 Ti막 중 어느 하나이다.In FIG. 1B, after removing the mask, source / drain regions are formed by implanting impurity ions into the semiconductor substrate 100. Next, after depositing a metal film along the structures formed on the semiconductor substrate 100, the salicide layer 110 is formed by performing a salicidation process. Subsequently, the unreacted metal is removed. The metal film is any one of a Co film and a Ti film.

게이트 전극을 형성하고 나서 게이트 마스크를 제거한 후, 샐러사이드막을 형성하는 상기 샐러사이드막 형성 공정은 사용되는 금속막이 상기 Co막과 Ti막 중 어느 하나일 때 수행되는 공정이다.The salicide film forming process of forming a salicide film after removing a gate mask after forming a gate electrode is a process performed when the metal film used is one of the Co film and the Ti film.

이때, 상기 샐러사이드막(110)은 소자의 속도를 개선하기 위해 형성되는 막이며, 셀 영역의 소스/드레인 영역에는 앞서 기술한 바와 같이, 도핑 농도가 낮고, 샐러사이드막의 형성 후 리프레쉬(refresh) 기능이 저하되기 때문에 상기 실리콘 질화막으로 기판이 노출되지 않도록 함으로써 형성되지 않고, 주변 영역의 소스/드레인 영역에는 형성된다.In this case, the salicide layer 110 is a layer formed to improve the speed of the device, and as described above, the source / drain region of the cell region has a low doping concentration and is refreshed after formation of the salicide layer. It is not formed by exposing the substrate to the silicon nitride film because the function is deteriorated, but is formed in the source / drain region of the peripheral region.

그런 후, 상기 반도체 기판(100)의 전면에 산화막으로 층간 절연막(112)이 형성된다. 이어, 상기 게이트 마스크(105)의 표면이 노출될 때까지 상기 층간 절연막(112) 및 셀 영역의 실리콘 질화막(108)이 CMP(chemical mechanical polishing) 공정으로 평탄하게 식각된다. 이때, 상기 층간 절연막(112)인 산화막과 실리콘 질화막(108)은 식각 선택비를 갖지 않는다.Then, an interlayer insulating film 112 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 as an oxide film. Subsequently, the interlayer insulating layer 112 and the silicon nitride layer 108 in the cell region are etched flat by a chemical mechanical polishing (CMP) process until the surface of the gate mask 105 is exposed. In this case, the oxide film and the silicon nitride film 108 which are the interlayer insulating film 112 do not have an etching selectivity.

도 1c를 참조하면, 인산 스트립(H3PO4strip) 공정을 수행하여 상기 게이트 마스크(105)를 제거함으로써 폴리실리콘막(104)의 표면이 노출된다. 즉, 포토 공정을 하지 않고 상기 폴리실리콘막(104) 상의 게이트 마스크(105)를 제거할 수 있어 오정렬 마진이 확보된다. 이때, 게이트 마스크(105) 양측의 실리콘 질화막(108)의 일부 두께도 함께 식각된다.Referring to FIG. 1C, the surface of the polysilicon film 104 is exposed by performing a phosphate strip (H 3 PO 4 strip) process to remove the gate mask 105. That is, the gate mask 105 on the polysilicon film 104 can be removed without performing a photo process, thereby ensuring a misalignment margin. At this time, some thicknesses of the silicon nitride film 108 on both sides of the gate mask 105 are also etched.

다음에, 상기 폴리실리콘막(104) 상에 게이트 전극의 저항을 감소시켜 DRAM의 데이터 액세스 타임 개선을 위한 샐러사이드막 형성 공정이 수행된다. 구체적으로, 상기 반도체 기판(100) 상에 형성된 구조물들을 따라 금속막을 증착한 후, 샐러사이데이션 공정을 수행함으로써 상기 금속막이 상기 게이트 전극(106)의 폴리실리콘막(104)과 반응하여 금속 샐러사이드막(114)이 형성된다. 이어서, 상기 폴리실리콘막(104)과 반응하지 않은 금속막이 제거된다. 상기 금속막은 Co막과 Ti막 중 어느 하나이며, 5nm 내지 20nm의 두께 범위로 증착된다.Next, a salicide film forming process for improving data access time of a DRAM is performed by reducing the resistance of the gate electrode on the polysilicon film 104. Specifically, after depositing a metal film along the structures formed on the semiconductor substrate 100, by performing a salsaside process, the metal film reacts with the polysilicon film 104 of the gate electrode 106 to metal salicide A film 114 is formed. Subsequently, the metal film not reacted with the polysilicon film 104 is removed. The metal film is any one of a Co film and a Ti film, and is deposited in a thickness range of 5 nm to 20 nm.

도 1d에 있어서, 상기 반도체 기판(100)의 전면에 실리콘 질화막(116)이 CVD(chemical vapor deposition) 공정으로 증착된다. 상기 실리콘 질화막(116)은 상기 도 1a에서 증착한 실리콘 질화막(108)의 두께보다 약 1.5배 두껍게 증착된다.In FIG. 1D, a silicon nitride film 116 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 100 by a chemical vapor deposition (CVD) process. The silicon nitride film 116 is deposited about 1.5 times thicker than the thickness of the silicon nitride film 108 deposited in FIG. 1A.

이어, 상기 게이트 전극(106) 상에 증착된 실리콘 질화막(116)을 제외한 나머지 실리콘 질화막(116)이 CMP 공정으로 제거된다. 그리고 나서, 상기 반도체 기판(100)의 전면에 제 2 층간 절연막(118)이 형성된다. 그런 후, 다마신(damascene) 공정으로 콘택 형성 공정이 수행된다. 구체적으로, 콘택홀 형성용 마스크를 사용하여 셀 영역의 상기 실리콘 질화막(108 및 116)의 표면이 노출될 때까지 상기 제 1 및 제 2 층간 절연막(112 및 118)을 차례로 식각함으로써 자기 정렬 콘택홀(120)이 형성된다.Subsequently, the silicon nitride film 116 except for the silicon nitride film 116 deposited on the gate electrode 106 is removed by a CMP process. Then, a second interlayer insulating film 118 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100. Thereafter, the contact forming process is performed in a damascene process. Specifically, the self-aligned contact holes are sequentially etched by sequentially etching the first and second interlayer insulating films 112 and 118 until the surfaces of the silicon nitride films 108 and 116 in the cell region are exposed using a contact hole forming mask. 120 is formed.

상기 자기 정렬 콘택홀(120) 형성을 위한 식각 공정은 상기 층간 절연막(112 및 118)인 산화막과 실리콘 질화막이 서로 다른 식각 선택비를 갖는 전형적인 SAC 공정으로 수행된다. 따라서, 상기 자기 정렬 콘택홀(120) 형성을 위한 식각시 상기 콘택홀 형성용 마스크가 오정렬되어 도 1e와 같이, 콘택홀(120)이 형성되어도 서로 다른 식각 선택비 때문에 게이트 전극(106)의 샐러사이드막(114)은 노출되지 않는다. 즉, 오정렬 마진을 확보할 수 있다.The etching process for forming the self-aligned contact hole 120 is performed by a typical SAC process in which the oxide and silicon nitride layers, which are the interlayer insulating films 112 and 118, have different etching selectivity. Therefore, even when the contact hole forming mask is misaligned during the etching for forming the self-aligned contact hole 120, even when the contact hole 120 is formed, as shown in FIG. The side film 114 is not exposed. That is, misalignment margin can be secured.

이어, 상기 자기 정렬 콘택홀(120) 내의 실리콘 질화막(108 및 116)을 반도체 기판(100)의 표면이 노출될 때까지 에치 백 공정으로 식각함으로써 상기 게이트 전극(106)의 측벽에 절연막 스페이서가 형성된다. 이때, 상기 게이트 전극 상부에 형성되어 있는 실리콘 질화막(116)의 두께(B)는 상기 게이트 전극(106) 양측의 반도체 기판(100) 상에 형성되어 있는 실리콘 질화막(108)의 두께(A)보다 약 1.5배 두껍게 형성되어 있어 상기 절연막 스페이서 형성을 위한 식각시 실리사이드막(114)의 노출이 방지된다. 따라서, 상기 샐러사이드막(114) 상의 마스크층(116)으로 인해 고집적 DRAM 셀에서 SAC 공정을 적용할 수 있다.Next, an insulating layer spacer is formed on the sidewall of the gate electrode 106 by etching the silicon nitride layers 108 and 116 in the self-aligned contact hole 120 by an etch back process until the surface of the semiconductor substrate 100 is exposed. do. In this case, the thickness B of the silicon nitride film 116 formed on the gate electrode is greater than the thickness A of the silicon nitride film 108 formed on the semiconductor substrate 100 on both sides of the gate electrode 106. It is formed about 1.5 times thicker to prevent exposure of the silicide layer 114 during etching for forming the insulating layer spacer. Therefore, the SAC process may be applied to the highly integrated DRAM cell due to the mask layer 116 on the salicide layer 114.

상기 자기 정렬 콘택홀(120)을 폴리실리콘막으로 채운 후, 평탄하게 식각함으로써 도 1f와 같이, 상기 반도체 기판(100)과 전기적으로 연결되는 콘택 플러그(122)가 형성된다. 계속해서, 비트 라인, 스토리지 노드, 금속 배선 공정 등 후속 공정이 수행된다(도면에 미도시).After filling the self-aligned contact hole 120 with a polysilicon film, the contact plug 122 is electrically connected to the semiconductor substrate 100 by forming a flat etching, as shown in FIG. 1F. Subsequently, subsequent processes such as bit lines, storage nodes, and metal wiring processes are performed (not shown in the figure).

본 발명은 종래의 샐러사이드막 형성을 위한 게이트 마스크 식각 공정시 오정렬 마진이 감소되고, 샐러사이드막 형성 후 SAC 공정을 적용할 수 없는 문제점을 해결한 것으로서, 포토 공정이 아닌 스트립 공정으로 게이트 마스크를 제거함으로써 오정렬 마진을 확보할 수 있고, 샐러사이드막 형성 후 층간 절연막과 식각 선택비를 갖는 마스크를 형성함으로써 후속 SAC 공정을 적용할 수 있는 효과가 있다.The present invention solves the problem that the misalignment margin is reduced during the gate mask etching process for forming a salicide layer, and that the SAC process cannot be applied after the salicide layer is formed. In this case, the misalignment margin can be secured, and a subsequent SAC process can be applied by forming a mask having an etch selectivity with an interlayer insulating film after forming a salicide film.

Claims (7)

셀 영역과 주변 영역의 반도체 기판 상에 제 1 도전막 및 제 1 물질막이 차례로 적층된 게이트 전극을 형성하는 단계와;Forming a gate electrode in which a first conductive film and a first material film are sequentially stacked on a semiconductor substrate in a cell region and a peripheral region; 상기 게이트 전극을 포함하여 상기 반도체 기판 상에 제 2 물질막을 형성하는 단계와;Forming a second material layer on the semiconductor substrate including the gate electrode; 상기 반도체 기판의 전면에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계와;Forming a first interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate; 상기 제 1 물질막의 표면이 노출될 때까지 상기 제 1 층간 절연막과 제 2 물질막을 평탄하게 식각하는 단계와;Etching the first interlayer insulating film and the second material film evenly until the surface of the first material film is exposed; 상기 제 1 도전막 상의 제 1 물질막을 습식 식각 공정으로 제거하는 단계와;Removing the first material film on the first conductive film by a wet etching process; 상기 제 1 도전막 상에 금속 샐러사이드막을 형성하는 단계와;Forming a metal salicide film on the first conductive film; 상기 반도체 기판의 전면에 상기 제 1 층간 절연막과 식각 선택비를 갖는 제 3 물질막을 형성하되, 상기 제 2 물질막의 두께보다 약 1.5배 이상의 두께를 갖도록 형성하는 단계와;Forming a third material film having an etch selectivity with the first interlayer insulating film on an entire surface of the semiconductor substrate, wherein the third material film has a thickness of about 1.5 times or more than the thickness of the second material film; 상기 게이트 전극 상의 제 3 물질막과 나란하도록 게이트 전극 양측의 제 3 물질막을 식각하는 단계와;Etching the third material film on both sides of the gate electrode to be parallel to the third material film on the gate electrode; 상기 반도체 기판의 전면에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와;Forming a second interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate; 콘택홀 형성용 마스크를 사용하여 상기 제 3 및 제 2 물질막의 표면이 노출될 때까지 상기 제 2 및 제 1 층간 절연막을 차례로 식각하여 자기 정렬 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법.Using a metal salicide, including forming a self-aligned contact hole by sequentially etching the second and first interlayer insulating films until the surfaces of the third and second material films are exposed using a contact hole forming mask. The manufacturing method of a semiconductor device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 층간 절연막 형성 전에 주변 영역의 상기 게이트 전극 양측의 반도체 기판에 금속 샐러사이드막을 형성하는 단계를 더 포함하는 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법.Forming a metal salicide film on a semiconductor substrate on both sides of the gate electrode in a peripheral region before forming the first interlayer insulating film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기 정렬 콘택홀 형성 후, 상기 자기 정렬 콘택홀 내의 제 3 및 제 2 물질막을 전면 식각하여 상기 게이트 전극의 측벽에 절연막 스페이서를 형성하는 단계 및;After forming the self-aligned contact hole, etching the third and second material layers in the self-aligned contact hole to form an insulating film spacer on the sidewall of the gate electrode; 상기 콘택홀을 제 2 도전막으로 채워 콘택 플러그를 형성하는 단계를 더 포함하는 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법.And forming a contact plug by filling the contact hole with a second conductive layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 도전막들은 폴리실리콘막이고, 상기 제 1 및 제 2 그리고 제 3 물질막들은 실리콘 질화막인 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법.The first and second conductive films are polysilicon films, and the first, second and third material films are silicon nitride films. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 습식 식각 공정은 인산 용액으로 수행되는 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법.The wet etching process is a method of manufacturing a semiconductor device using a metal salicide is performed with a phosphoric acid solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 샐러사이드막은 Co막과 Ti막 중 어느 하나인 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법.The metal salicide film is a semiconductor device manufacturing method using a metal salicide, which is one of a Co film and a Ti film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3 물질막은 CVD(chemical vapor deposion) 공정으로 증착되는 금속 샐러사이드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법.The third material film is a semiconductor device manufacturing method using a metal salicide is deposited by a chemical vapor deposition (CVD) process.
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