KR20000043901A - Formation of contact hole of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for forming a contact hole of a semiconductor device is provided to prevent contact resistance increasing owing to much smaller contact hole. CONSTITUTION: First, a gate insulating layer(21), a gate electrode(22) and an etch barrier(23) are successively formed on a semiconductor substrate(100) having an isolation layer(11). Next, a lightly doped regions(31) for source/drain are formed in the substrate(100), and then a gate sidewall etch barrier(25) such as a silicon nitride and an LDD spacer(26) such as silicon oxide are successively deposited over all surfaces. Next, the LDD spacer(26) and the gate sidewall etch barrier(25) are selectively etched to expose the substrate(100). Then, a heavily doped region(32) is formed in a periphery region of the substrate(100), and an interlayer dielectric(41) is formed over all surfaces. Subsequently, the interlayer dielectric(41) and the LDD spacer(26) in a cell region are etched by using both the etch barrier(23) and the gate sidewall etch barrier(25) as an etch mask until the substrate(100) is exposed. By doing so, bit line contact holes(42) and storage electrode contact holes(43) are formed not to be much smaller.

Description

반도체 소자의 콘택홀 형성 방법Contact hole formation method of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법에 관한 것으로, 특히 셀 지역 및 주변 지역에서 게이트 스페이서막으로 게이트 측벽 식각 장벽막 및 LDD(lightly doped drain) 스페이서막의 이중 막 구조로 형성하고, 셀 지역의 콘택홀 형성시 LDD 스페이서막을 제거하여 게이트 측벽 식각 장벽막을 이용한 자기정렬콘택 공정으로 콘택홀을 형성하므로 콘택 저항을 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a contact hole in a semiconductor device, and in particular, a double layer structure of a gate sidewall etching barrier layer and a lightly doped drain (LDD) spacer layer as a gate spacer layer in a cell region and a peripheral region, and a contact of a cell region. The present invention relates to a method of forming a contact hole in a semiconductor device capable of reducing contact resistance because a contact hole is formed by removing an LDD spacer layer and forming a contact hole using a gate sidewall etch barrier layer during hole formation.

일반적으로, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 상하의 배선이나 캐패시터 등을 연결하는 콘택 자체의 크기와 주변 배선과의 간격이 감소된다. 따라서, 다층의 도전성을 구비하는 반도체 소자에서 콘택을 형성하기 위해서는 제조 공정에서의 정확하고 엄격한 정렬이 요구되어 공정 여유도가 감소된다. 또한, 콘택홀 크기의 감소는 반도체 제조 장비의 고정밀성을 요구하게 되며, 현재의 장비로는 어느 정도 이하 크기 예를 들어, 0.1㎛의 미세 패턴 형성이 매우 어렵다. 상기와 같은 여러 가지 사항들을 고려하면 콘택홀 자체의 크기 및 간격이 넓어져 소자의 고집적화가 어려워진다. 이를 해결하기 위한 방법중의 하나가 자기졍렬콘택(SAC) 방법으로, 이 방법의 특징은 층간 절연막과 식각 선택비가 있는 식각 장벽막을 게이트 전극의 상부(게이트 상부 식각 장벽막)와 게이트 전극의 측벽(게이트 측벽 식각 장벽막; 일반적으로 게이트 스페이서막임)에 형성하고, 층간 절연막을 식각 하여 콘택홀을 만드는 것으로, 현재의 장비로서도 공정 여유도가 있는 콘택홀을 만들 수 있어, 셀 지역의 크기를 축소시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만, 일반적으로 게이트 측벽 식각 장벽막은 주변 지역의 트랜지스터 형성시 LDD 구조를 만들기 위한 LDD 스페이서막과 동시에 만들어지는데, LDD 스페이서막에 필요한 두께는 게이트 측벽 식각 장벽막에 필요한 두께보다 더 커서 셀 지역의 콘택홀 크기를 필요 이상으로 작게 만들어 콘택 저항이 증가하는 문제점이 된다.In general, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of the contact itself connecting the upper and lower wirings, the capacitors, and the like decreases with the distance between the peripheral wirings. Therefore, in order to form a contact in a semiconductor device having a multi-layer conductivity, accurate and strict alignment in a manufacturing process is required, thereby reducing process margin. In addition, the reduction of the contact hole size requires a high precision of the semiconductor manufacturing equipment, it is very difficult to form a fine pattern of a certain size, for example 0.1 ㎛ with a current equipment. In consideration of the above-mentioned various matters, the contact hole itself becomes larger in size and distance, making it difficult to integrate the device. One of the methods to solve this problem is a self-aligned contact (SAC) method, which is characterized in that an etch barrier film having an interlayer insulating film and an etching selectivity is formed on the top of the gate electrode (the gate upper etch barrier film) and the sidewall of the gate electrode ( It is formed on the gate sidewall etch barrier film (generally a gate spacer film), and the interlayer insulating film is etched to make contact holes, which can make contact holes with process margin even with current equipment, thereby reducing the size of the cell region. There are advantages to it. In general, however, the gate sidewall etch barrier layer is formed simultaneously with the LDD spacer layer to form the LDD structure when forming transistors in the peripheral region. The thickness of the LDD spacer layer is larger than that required for the gate sidewall etch barrier layer, so that the contact of the cell region is performed. It becomes a problem that the contact resistance increases by making the hole size smaller than necessary.

따라서, 본 발명은 셀 지역 및 주변 지역에서 게이트 스페이서막으로 게이트 측벽 식각 장벽막 및 LDD 스페이서막의 이중 막 구조로 형성하고, 셀 지역의 콘택홀 형성시 LDD 스페이서막을 제거하여 게이트 측벽 식각 장벽막을 이용한 자기정렬콘택 공정으로 콘택홀을 형성하므로 콘택 저항을 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a double layer structure of a gate sidewall etch barrier layer and an LDD spacer layer as a gate spacer layer in a cell region and a peripheral region, and removes the LDD spacer layer when forming a contact hole in a cell region, thereby using a gate sidewall etch barrier layer. It is an object of the present invention to provide a method for forming a contact hole in a semiconductor device capable of reducing contact resistance because the contact hole is formed by an alignment contact process.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 의한 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법은 게이트 절연막, 게이트 전극, 게이트 상부 식각 장벽막으로 이루어진 게이트 구조가 셀 지역 및 주변 지역 각각에 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계; 상기 셀 지역 및 주변 지역의 게이트 구조 양측의 반도체 기판 내에 저농도 불순물 영역을 형성하는 단계; 상기 게이트 구조의 측벽에 게이트 측벽 식각 장벽막 및 LDD 스페이서막으로 된 이중 스페이서막을 형성한 후, 상기 주변 지역에만 고농도 불순물 영역을 형성하는 단계; 및 층간 절연막을 형성한 후, 자기정렬콘택 공정으로 상기 셀 지역에 비트 라인 콘택홀과 전하저장전극 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A method of forming a contact hole in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object includes a semiconductor substrate having a gate structure including a gate insulating film, a gate electrode, and an etch barrier layer formed on the cell region and the peripheral region. Provided step; Forming a low concentration impurity region in the semiconductor substrate on both sides of the gate structure of the cell region and the peripheral region; Forming a double spacer layer including a gate sidewall etch barrier layer and an LDD spacer layer on sidewalls of the gate structure, and then forming a high concentration impurity region only in the peripheral region; And forming a bit line contact hole and a charge storage electrode contact hole in the cell region by a self-aligned contact process after forming the interlayer insulating film.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 의한 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법은 게이트 절연막, 게이트 전극, 게이트 상부 식각 장벽막으로 이루어진 게이트 구조가 셀 지역 및 주변 지역 각각에 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계; 상기 셀 지역 및 주변 지역의 게이트 구조 양측의 반도체 기판 내에 저농도 불순물 영역을 형성하는 단계; 상기 게이트 구조의 측벽에 게이트 측벽 식각 장벽막으로 된 단일 스페이서막을 형성하는 단계; 상기 단일 스페이서막 상에 LDD 스페이서막으로 된 스페이서막을 형성하여 이중 스페이서막을 형성한 후, 상기 주변 지역에만 고농도 불순물 영역을 형성하는 단계; 및 층간 절연막을 형성한 후, 자기정렬콘택 공정으로 상기 셀 지역에 비트 라인 콘택홀과 전하저장전극 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the contact hole forming method of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention for achieving the above object is a gate structure consisting of a gate insulating film, a gate electrode, an upper gate etch barrier film formed in each of the cell region and the peripheral region Providing a semiconductor substrate; Forming a low concentration impurity region in the semiconductor substrate on both sides of the gate structure of the cell region and the peripheral region; Forming a single spacer layer of a gate sidewall etch barrier layer on sidewalls of the gate structure; Forming a double spacer film by forming a spacer film of an LDD spacer film on the single spacer film, and then forming a high concentration impurity region only in the peripheral region; And forming a bit line contact hole and a charge storage electrode contact hole in the cell region by a self-aligned contact process after forming the interlayer insulating film.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1A and 1B are cross-sectional views of a device for explaining a method for forming a contact hole in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.2A and 2B are cross-sectional views of devices for explaining a method for forming a contact hole in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.3A and 3B are cross-sectional views of devices for explaining a method for forming contact holes in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention;

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

100: 반도체 기판 11: 소자 분리막100: semiconductor substrate 11: device isolation film

21: 게이트 절연막 22: 게이트 전극21: gate insulating film 22: gate electrode

23: 게이트 상부 식각 장벽막 25: 게이트 측벽 식각 장벽막23: gate upper etching barrier layer 25: gate sidewall etching barrier layer

26: LDD 스페이서막 31: 저농도 불순물 영역26: LDD spacer film 31: low concentration impurity region

32: 고농도 불순물 영역 41: 층간 절연막32: high concentration impurity region 41: interlayer insulating film

42: 비트 라인 콘택홀 43: 전하저장전극 콘택홀42: bit line contact hole 43: charge storage electrode contact hole

C: 셀 지역 P: 주변 지역C: cell area P: surrounding area

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

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views of devices for describing a method for forming contact holes in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 반도체 기판(100)에 소자 분리막(11)을 형성하고, 게이트 절연막(21), 게이트 전극(22), 게이트 상부 식각 장벽막(23)으로 이루어진 게이트 구조를 셀 지역(C) 및 주변 지역(P) 각각에 형성한다. 저농도 불순물 이온을 주입하여 셀 지역(C) 및 주변 지역(P)의 게이트 구조 양측의 반도체 기판(100) 내에 저농도 불순물 영역(31)을 형성한다. 저농도 불순물 영역(31)은 셀 지역에서는 소오스/드레인 역할을 하게 된다. 게이트 구조를 포함한 전체 상부에 게이트 측벽 식각 장벽막(25) 및 LDD 스페이서막(26)을 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 1A, a device isolation layer 11 is formed on a semiconductor substrate 100, and a gate structure including a gate insulating layer 21, a gate electrode 22, and an upper gate etch barrier layer 23 is defined as a cell region (C). ) And the surrounding area P, respectively. Low concentration impurity ions are implanted to form the low concentration impurity region 31 in the semiconductor substrate 100 on both sides of the gate structure of the cell region C and the peripheral region P. The low concentration impurity region 31 serves as a source / drain in the cell region. The gate sidewall etch barrier layer 25 and the LDD spacer layer 26 are sequentially formed on the entire top including the gate structure.

상기에서, 게이트 측벽 식각 장벽막(25)은 실리콘 질화물을 200 내지 500Å의 두께로 증착하여 형성되며, LDD 스페이서막(26)은 실리콘 산화물로 형성된다.In the above, the gate sidewall etch barrier layer 25 is formed by depositing silicon nitride to a thickness of 200 to 500 Å, and the LDD spacer layer 26 is formed of silicon oxide.

도 1b를 참조하면, LDD 스페이서막(26) 및 게이트 측벽 식각 장벽막(25)을 전면 식각 공정으로 반도체 기판(100)이 드러날 때까지 순차적으로 식각한 후, 주변 지역(P)에만 고농도 불순물 이온을 주입하여 고농도 불순물 영역(32)을 형성하고, 이로 인하여 주변 지역(P)에는 저농도 불순물 영역(31)과 함께 LDD 구조의 접합부가 형성된다. 전체 구조상에 층간 절연막(41)을 형성한 후, 비트 라인 콘택홀과 전하저장전극 콘택홀이 형성될 부분이 개방(open)되고 나머지 부분은 덮여진(close)진 감광막 패턴(도시 안됨)과 게이트 상부 식각 장벽막(23)과 게이트 측벽 식각 장벽막(25)을 식각 마스크로 한 자기정렬콘택 공정으로 층간 절연막(41)과 LDD 스페이서막(26)을 반도체 기판(100)이 드러날 때까지 식각 하여 비트 라인 콘택홀(42)과 전하저장전극 콘택홀(43)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, the LDD spacer layer 26 and the gate sidewall etch barrier layer 25 are sequentially etched until the semiconductor substrate 100 is exposed by the front etching process, and then high concentration impurity ions are formed only in the peripheral region P. Is implanted to form a high concentration impurity region 32, thereby forming a junction portion of the LDD structure together with the low concentration impurity region 31 in the peripheral region P. After the interlayer insulating film 41 is formed on the entire structure, a portion of the bit line contact hole and the charge storage electrode contact hole to be formed is opened, and the remaining part is covered with a photoresist pattern (not shown) and a gate. The interlayer insulating layer 41 and the LDD spacer layer 26 are etched until the semiconductor substrate 100 is exposed by a self-aligned contact process using the upper etching barrier layer 23 and the gate sidewall etching barrier layer 25 as an etching mask. The bit line contact hole 42 and the charge storage electrode contact hole 43 are formed.

상기한 본 발명의 제 1 실시예는 셀 지역(C)의 콘택홀(42 및 43) 형성시 게이트 상부 식각 장벽막(23) 및 게이트 측벽 식각 장벽막(25)을 이용한 자기정렬콘택 공정으로 층간 절연막(41)과 함께 필요 없는 두께의 LDD 스페이서막(26)을 제거하여 콘택홀(42 및 43)을 형성하므로, 셀 지역(C)의 콘택홀(42 및 43)을 필요 이상 작아지게 되는 것을 방지하여 셀 지역(C)의 콘택 저항을 개선할 수 있다.According to the first embodiment of the present invention, the interlayer is formed by the self-aligned contact process using the gate upper etching barrier layer 23 and the gate sidewall etching barrier layer 25 when forming the contact holes 42 and 43 in the cell region C. Since the contact holes 42 and 43 are formed together with the insulating film 41 by removing the LDD spacer film 26 having an unnecessary thickness, the contact holes 42 and 43 in the cell region C become smaller than necessary. This can improve the contact resistance of the cell region (C).

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views of devices for describing a method for forming contact holes in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 반도체 기판(100)에 소자 분리막(11)을 형성하고, 게이트 절연막(21), 게이트 전극(22), 게이트 상부 식각 장벽막(23)으로 이루어진 게이트 구조를 셀 지역(C) 및 주변 지역(P) 각각에 형성한다. 저농도 불순물 이온을 주입하여 셀 지역(C) 및 주변 지역(P)의 게이트 구조 양측의 반도체 기판(100) 내에 저농도 불순물 영역(31)을 형성한다. 저농도 불순물 영역(31)은 셀 지역에서는 소오스/드레인 역할을 하게 된다. 게이트 구조를 포함한 전체 상부에 게이트 측벽 식각 장벽막(25) 및 LDD 스페이서막(26)을 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 2A, the device isolation layer 11 is formed on the semiconductor substrate 100, and the gate structure including the gate insulating layer 21, the gate electrode 22, and the gate upper etching barrier layer 23 is defined as a cell region (C). ) And the surrounding area P, respectively. Low concentration impurity ions are implanted to form the low concentration impurity region 31 in the semiconductor substrate 100 on both sides of the gate structure of the cell region C and the peripheral region P. The low concentration impurity region 31 serves as a source / drain in the cell region. The gate sidewall etch barrier layer 25 and the LDD spacer layer 26 are sequentially formed on the entire top including the gate structure.

상기에서, 게이트 측벽 식각 장벽막(25)은 실리콘 질화물을 200 내지 500Å의 두께로 증착하여 형성되며, LDD 스페이서막(26)은 실리콘 산화물로 형성된다.In the above, the gate sidewall etch barrier layer 25 is formed by depositing silicon nitride to a thickness of 200 to 500 Å, and the LDD spacer layer 26 is formed of silicon oxide.

도 2b를 참조하면, LDD 스페이서막(26) 및 게이트 측벽 식각 장벽막(25)을 전면 식각 공정으로 반도체 기판(100)이 드러날 때까지 순차적으로 식각한 후, 주변 지역(P)에만 고농도 불순물 이온을 주입하여 고농도 불순물 영역(32)을 형성하고, 이로 인하여 주변 지역(P)에는 저농도 불순물 영역(31)과 함께 LDD 구조의 접합부가 형성된다. 전체 구조상에 층간 절연막(41)을 형성한 후, 비트 라인 콘택홀과 전하저장전극 콘택홀이 형성될 부분이 개방(open)되고 나머지 부분은 덮여진(close)진 감광막 패턴(도시 안됨)과 게이트 상부 식각 장벽막(23)과 게이트 측벽 식각 장벽막(25)을 식각 마스크로 한 자기정렬콘택 공정으로 층간 절연막(41)과 LDD 스페이서막(26)을 반도체 기판(100)이 드러날 때까지 식각한 다음, 이어서 반도체 기판(100)과 접촉된 부분의 게이트 측벽 식각 장벽막(25)의 돌출 부분을 완전히 제거하여 비트 라인 콘택홀(42)과 전하저장전극 콘택홀(43)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, the LDD spacer layer 26 and the gate sidewall etch barrier layer 25 are sequentially etched until the semiconductor substrate 100 is exposed by the front side etching process, and then high concentration impurity ions are formed only in the peripheral region P. Is implanted to form a high concentration impurity region 32, thereby forming a junction portion of the LDD structure together with the low concentration impurity region 31 in the peripheral region P. After the interlayer insulating film 41 is formed on the entire structure, a portion of the bit line contact hole and the charge storage electrode contact hole to be formed is opened, and the remaining part is covered with a photoresist pattern (not shown) and a gate. The interlayer insulating layer 41 and the LDD spacer layer 26 are etched until the semiconductor substrate 100 is exposed by a self-aligned contact process using the upper etching barrier layer 23 and the gate sidewall etching barrier layer 25 as an etching mask. Next, the bit line contact hole 42 and the charge storage electrode contact hole 43 are formed by completely removing the protruding portion of the gate sidewall etching barrier layer 25 in the contact portion with the semiconductor substrate 100.

상기한 본 발명의 제 2 실시예는 셀 지역(C)의 콘택홀(42 및 43) 형성시 게이트 상부 식각 장벽막(23) 및 게이트 측벽 식각 장벽막(25)을 이용한 자기정렬콘택 공정으로 층간 절연막(41)과 함께 필요 없는 두께의 LDD 스페이서막(26)을 제거함은 물론 콘택홀(42 및 43) 바닥에 돌출 되어 존재하는 측벽 식각 장벽막(43)의 일부분을 제거하여 콘택홀(42 및 43)을 형성하므로, 셀 지역(C)의 콘택홀(42 및 43)을 필요 이상 작아지게 되는 것을 방지하여 셀 지역(C)의 콘택 저항을 개선할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, the interlayer is formed by the self-aligned contact process using the gate upper etching barrier layer 23 and the gate sidewall etching barrier layer 25 when forming the contact holes 42 and 43 in the cell region C. In addition to removing the LDD spacer layer 26 having an unnecessary thickness along with the insulating layer 41, a portion of the sidewall etch barrier layer 43 protruding from the bottom of the contact holes 42 and 43 may be removed to remove the contact holes 42 and. Since 43 is formed, the contact holes 42 and 43 of the cell region C can be prevented from becoming smaller than necessary to improve the contact resistance of the cell region C. FIG.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.3A and 3B are cross-sectional views of devices for describing a method for forming contact holes in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 반도체 기판(100)에 소자 분리막(11)을 형성하고, 게이트 절연막(21), 게이트 전극(22), 게이트 상부 식각 장벽막(23)으로 이루어진 게이트 구조를 셀 지역(C) 및 주변 지역(P) 각각에 형성한다. 저농도 불순물 이온을 주입하여 셀 지역(C) 및 주변 지역(P)의 게이트 구조 양측의 반도체 기판(100) 내에 저농도 불순물 영역(31)을 형성한다. 저농도 불순물 영역(31)은 셀 지역에서는 소오스/드레인 역할을 하게 된다. 게이트 구조를 포함한 전체 상부에 게이트 측벽 식각 장벽막(25)을 형성한 후, 전면 식각 공정으로 게이트 측벽 식각 장벽막(25)을 반도체 기판(100)이 드러날 때까지 식각 한다. 이후, LDD 스페이서막(26)을 전체 구조상에 형성한다.Referring to FIG. 3A, the device isolation layer 11 is formed on the semiconductor substrate 100, and the gate structure including the gate insulating layer 21, the gate electrode 22, and the gate upper etching barrier layer 23 is defined as a cell region (C). ) And the surrounding area P, respectively. Low concentration impurity ions are implanted to form the low concentration impurity region 31 in the semiconductor substrate 100 on both sides of the gate structure of the cell region C and the peripheral region P. The low concentration impurity region 31 serves as a source / drain in the cell region. After the gate sidewall etch barrier layer 25 is formed on the entire top including the gate structure, the gate sidewall etch barrier layer 25 is etched until the semiconductor substrate 100 is exposed by the front side etching process. Thereafter, the LDD spacer film 26 is formed on the entire structure.

상기에서, 게이트 측벽 식각 장벽막(25)은 실리콘 질화물을 200 내지 500Å의 두께로 증착하여 형성되며, LDD 스페이서막(26)은 실리콘 산화물로 형성된다.In the above, the gate sidewall etch barrier layer 25 is formed by depositing silicon nitride to a thickness of 200 to 500 Å, and the LDD spacer layer 26 is formed of silicon oxide.

도 3b를 참조하면, LDD 스페이서막(26)을 전면 식각 공정으로 반도체 기판(100)이 드러날 때까지 순차적으로 식각한 후, 주변 지역(P)에만 고농도 불순물 이온을 주입하여 고농도 불순물 영역(32)을 형성하고, 이로 인하여 주변 지역(P)에는 저농도 불순물 영역(31)과 함께 LDD 구조의 접합부가 형성된다. 전체 구조상에 층간 절연막(41)을 형성한 후, 비트 라인 콘택홀과 전하저장전극 콘택홀이 형성될 부분이 개방(open)되고 나머지 부분은 덮여진(close)진 감광막 패턴(도시 안됨)과 게이트 상부 식각 장벽막(23)과 게이트 측벽 식각 장벽막(25)을 식각 마스크로 한 자기정렬콘택 공정으로 층간 절연막(41)과 LDD 스페이서막(26)을 반도체 기판(100)이 드러날 때까지 식각 하여 비트 라인 콘택홀(42)과 전하저장전극 콘택홀(43)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, the LDD spacer layer 26 is sequentially etched until the semiconductor substrate 100 is exposed by the entire etching process, and then the high concentration impurity regions 32 are implanted by implanting high concentration impurity ions into the peripheral region P only. As a result, a junction portion of the LDD structure is formed in the peripheral region P together with the low concentration impurity region 31. After the interlayer insulating film 41 is formed on the entire structure, a portion of the bit line contact hole and the charge storage electrode contact hole to be formed is opened, and the remaining part is covered with a photoresist pattern (not shown) and a gate. The interlayer insulating layer 41 and the LDD spacer layer 26 are etched until the semiconductor substrate 100 is exposed by a self-aligned contact process using the upper etching barrier layer 23 and the gate sidewall etching barrier layer 25 as an etching mask. The bit line contact hole 42 and the charge storage electrode contact hole 43 are formed.

상기한 본 발명의 제 3 실시예는 제 2 실시예와 공정 순서를 변경시킴에 의해 제 2 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.The third embodiment of the present invention described above can obtain the same effects as the second embodiment by changing the process sequence from the second embodiment.

상술한 바와 같이, 본 발명은 게이트 스페이서막을 일정한 두께의 게이트 측벽 식각 장벽막과 일정한 두께의 LDD 스페이서막으로 이루어진 이중 스페이서막으로 만들어 주변 지역의 LDD 구조를 형성하기 위하여 필요한 게이트 스페이서막의 두께를 확보하면서 셀 지역의 콘택홀 형성시 LDD 스페이서막을 제거하여 게이트 측벽 식각 장벽막을 이용한 자기정렬콘택 공정으로 콘택홀을 형성하므로, 셀 지역의 콘택홀을 필요이상 작아지게 되는 것을 방지하여 셀 지역의 콘택 저항을 감소시킬 수 있어, 반도체 소자의 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the gate spacer layer is formed of a double spacer layer including a gate sidewall etch barrier layer having a predetermined thickness and an LDD spacer layer having a predetermined thickness, thereby securing the thickness of the gate spacer layer necessary for forming an LDD structure in the surrounding area. When forming the contact hole in the cell area, the contact hole is formed by removing the LDD spacer layer by the self-aligned contact process using the gate sidewall etching barrier film, thereby reducing the contact resistance in the cell area by reducing the contact hole in the cell area. It is possible to improve the reliability and yield of the semiconductor device.

Claims (9)

게이트 절연막, 게이트 전극, 게이트 상부 식각 장벽막으로 이루어진 게이트 구조가 셀 지역 및 주변 지역 각각에 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계;Providing a semiconductor substrate having a gate structure formed of a gate insulating film, a gate electrode, and an upper gate etching barrier film in each of a cell region and a peripheral region; 상기 셀 지역 및 주변 지역의 게이트 구조 양측의 반도체 기판 내에 저농도 불순물 영역을 형성하는 단계;Forming a low concentration impurity region in the semiconductor substrate on both sides of the gate structure of the cell region and the peripheral region; 상기 게이트 구조의 측벽에 게이트 측벽 식각 장벽막 및 LDD 스페이서막으로 된 이중 스페이서막을 형성한 후, 상기 주변 지역에만 고농도 불순물 영역을 형성하는 단계; 및Forming a double spacer layer including a gate sidewall etch barrier layer and an LDD spacer layer on sidewalls of the gate structure, and then forming a high concentration impurity region only in the peripheral region; And 층간 절연막을 형성한 후, 자기정렬콘택 공정으로 상기 셀 지역에 비트 라인 콘택홀과 전하저장전극 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법.And forming a bit line contact hole and a charge storage electrode contact hole in said cell region by forming an interlayer insulating film, followed by a self-aligned contact process. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 측벽 식각 장벽막은 실리콘 질화물을 200 내지 500Å의 두께로 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법.The gate sidewall etch barrier layer is formed by depositing silicon nitride to a thickness of 200 to 500Å. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LDD 스페이서막은 실리콘 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법.And the LDD spacer layer is formed of silicon oxide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기정렬콘택 공정은 상기 게이트 상부 식각 장벽막 및 상기 게이트 측벽 식각 장벽막과 함께 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 층간 절연막과 상기 LDD 스페이서막을 반도체 기판이 드러날 때까지 식각 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법.The self-aligned contact process may etch the interlayer insulating layer and the LDD spacer layer together with the gate upper etching barrier layer and the gate sidewall etching barrier layer as an etching mask until the semiconductor substrate is exposed. Contact hole formation method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기정렬콘택 공정은 상기 게이트 상부 식각 장벽막 및 상기 게이트 측벽 식각 장벽막과 함께 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 층간 절연막과 상기 LDD 스페이서막을 반도체 기판이 드러날 때까지 식각 하되, 상기 콘택홀 바닥에 돌출 되어 존재하는 상기 게이트 측벽 식각 장벽막의 일부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법.The self-aligned contact process may etch the interlayer insulating layer and the LDD spacer layer together with the gate upper etch barrier layer and the gate sidewall etch barrier layer as an etch mask until the semiconductor substrate is exposed, and at the bottom of the contact hole. And removing a portion of the gate sidewall etch barrier layer that protrudes from the gate sidewall. 게이트 절연막, 게이트 전극, 게이트 상부 식각 장벽막으로 이루어진 게이트 구조가 셀 지역 및 주변 지역 각각에 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계;Providing a semiconductor substrate having a gate structure formed of a gate insulating film, a gate electrode, and an upper gate etching barrier film in each of a cell region and a peripheral region; 상기 셀 지역 및 주변 지역의 게이트 구조 양측의 반도체 기판 내에 저농도 불순물 영역을 형성하는 단계;Forming a low concentration impurity region in the semiconductor substrate on both sides of the gate structure of the cell region and the peripheral region; 상기 게이트 구조의 측벽에 게이트 측벽 식각 장벽막으로 된 단일 스페이서막을 형성하는 단계;Forming a single spacer layer of a gate sidewall etch barrier layer on sidewalls of the gate structure; 상기 단일 스페이서막 상에 LDD 스페이서막으로 된 스페이서막을 형성하여 이중 스페이서막을 형성한 후, 상기 주변 지역에만 고농도 불순물 영역을 형성하는 단계; 및Forming a double spacer film by forming a spacer film of an LDD spacer film on the single spacer film, and then forming a high concentration impurity region only in the peripheral region; And 층간 절연막을 형성한 후, 자기정렬콘택 공정으로 상기 셀 지역에 비트 라인 콘택홀과 전하저장전극 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법.And forming a bit line contact hole and a charge storage electrode contact hole in said cell region by forming an interlayer insulating film, followed by a self-aligned contact process. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 게이트 측벽 식각 장벽막은 실리콘 질화물을 200 내지 500Å의 두께로 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법.The gate sidewall etch barrier layer is formed by depositing silicon nitride to a thickness of 200 to 500Å. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 LDD 스페이서막은 실리콘 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법.And the LDD spacer layer is formed of silicon oxide. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 자기정렬콘택 공정은 상기 게이트 상부 식각 장벽막 및 상기 게이트 측벽 식각 장벽막과 함께 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 층간 절연막과 상기 LDD 스페이서막을 반도체 기판이 드러날 때까지 식각 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법.The self-aligned contact process may etch the interlayer insulating layer and the LDD spacer layer together with the gate upper etching barrier layer and the gate sidewall etching barrier layer as an etching mask until the semiconductor substrate is exposed. Contact hole formation method.
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KR100861358B1 (en) * 2002-09-10 2008-10-01 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming of semiconductor memory device

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