KR20030002726A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 단일 폴리 비휘발성 메모리에 있어 동일한 면적내에서 프로그램 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 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 method for manufacturing a semiconductor device capable of improving program characteristics within the same area in a single poly nonvolatile memory.
단일 폴리 EEPROM(single poly electrically erasable programmable read only memory)셀은 스택 게이트 EEPROM(stack gate EEPROM)이 2개의 폴리를 사용하는 것과 달리 단층의 폴리를 사용하는 비휘발성 메모리 셀이다.A single poly electrically erasable programmable read only memory (EEPROM) cell is a non-volatile memory cell that uses a single layer of poly, unlike a stack gate EEPROM using two polys.
일반적인, 단일 폴리 EEPROM을 도 1, 도 2a 및 도 2b를 통해 상세히 설명하면, 다음과 같다.A typical, single poly EEPROM is described in detail with reference to FIGS. 1, 2A and 2B as follows.
도 1은 메모리 셀의 평면도이고, 도 2a는 도 1의 A1-A1 선을 따라 도시한 단면도이며, 도 2b는 도 1의 A2-A2선을 따라 도시한 단면도이다.1 is a plan view of a memory cell, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line A1-A1 of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A2-A2 of FIG.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 반도체 기판(11)이 제공되고, 상기 반도체 기판(11)에 활성영역(12)을 정의(define)하기 위한 소자분리막(13)이 형성된다. 이어서, 불순물 이온 주입마스크를 이용한 불순물 이온 주입공정을 진행하여 상기 활성영역의 소정 부위에 접합영역(14)이 형성된다. 그런 다음, 전체 구조 상부에 터널 산화막(15) 및 폴리실리콘층(16)이 순차적으로 형성된 후, 게이트 마스크를 이용한 식각공정을 진행하여 상기 폴리실리콘층(16) 및 터널 산화막(15)을 일방향으로 식각하여 게이트전극(10)이 형성된다. 여기서, 이 과정에서 상기 폴리실리콘층(16) 및 활성영역(12) 사이의 터널 산화막(15)에 채널 영역이 형성되고, 상기 폴리실리콘층(16) 및 접합영역(14) 사이의 터널 산화막(15)에 캐패시터 영역이 형성되며, 상기 폴리실리콘층(16)의 하부방향으로 돌출된 부위와 접합영역(14) 사이의 터널 산화막(15) 사이에 터널 영역이 형성된다. 이어서, 소오스/드레인 이온 주입마스크를 이용한 소오스/드레인 이온 주입공정을 진행하여 상기 활성영역(12)에 소오스 영역(17) 및 드레인 영역(18)이 형성된다.1, 2A, and 2B, a semiconductor substrate 11 is provided, and an isolation layer 13 is formed in the semiconductor substrate 11 to define an active region 12. Subsequently, an impurity ion implantation process using an impurity ion implantation mask is performed to form a junction region 14 at a predetermined portion of the active region. Then, after the tunnel oxide film 15 and the polysilicon layer 16 are sequentially formed on the entire structure, an etching process using a gate mask is performed to move the polysilicon layer 16 and the tunnel oxide film 15 in one direction. By etching, the gate electrode 10 is formed. In this process, a channel region is formed in the tunnel oxide layer 15 between the polysilicon layer 16 and the active region 12, and a tunnel oxide layer between the polysilicon layer 16 and the junction region 14 is formed. A capacitor region is formed at 15, and a tunnel region is formed between the portion protruding downward of the polysilicon layer 16 and the tunnel oxide layer 15 between the junction region 14. Subsequently, a source / drain ion implantation process using a source / drain ion implantation mask is performed to form a source region 17 and a drain region 18 in the active region 12.
상기와 같은 구조를 가지는 셀에서는 캐패시터 영역이 폴리실리콘층(16)과 접합영역(14) 사이에 형성됨에 따라 캐패시터 영역 면적이 한정되어 캐패시터의 정전용량을 증가시키는데 한계를 보인다. 이로 인해, 셀 프로그램시 셀 프로그램의 특성을 향상시킬 수 없다. 따라서, 한정된 면적내에서 캐패시터 영역 면적을 증가시킬 수 있는 새로운 기술개발이 시급한 실정이다.In the cell having the above structure, as the capacitor region is formed between the polysilicon layer 16 and the junction region 14, the capacitor region area is limited, thereby showing a limitation in increasing the capacitance of the capacitor. For this reason, the characteristics of the cell program cannot be improved when the cell is programmed. Therefore, there is an urgent need to develop new technologies that can increase the capacitor area within a limited area.
따라서, 본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 반도체 기판에 불순물 이온 주입공정을 진행하여 접합영역을 형성한 후, 식각공정을 진행하여 상기 접합영역의 상부면에 요철구조를 형성함으로써, 후속 공정에 의해 형성되는 캐패시터 영역의 면적을 증가시킬 수 있어 동일한 면적내에서 프로그램 특성을 향상시키는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by forming a junction region by performing an impurity ion implantation process on a semiconductor substrate, and then forming an uneven structure on the upper surface of the junction region by performing an etching process The purpose of the present invention is to increase the area of the capacitor region formed by a subsequent process, thereby improving the program characteristics within the same area.
도 1은 일반적인 반도체 소자의 평면도.1 is a plan view of a general semiconductor device.
도 2a는 도 1의 선 'A1-A1'을 따라 도시한 반도체 소자의 단면도.FIG. 2A is a cross-sectional view of the semiconductor device taken along the line A1-A1 in FIG. 1. FIG.
도 2b는 도 1의 선 'A2-A2'을 따라 도시한 반도체 소자의 단면도.FIG. 2B is a cross-sectional view of the semiconductor device taken along the line 'A2-A2' of FIG. 1.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도.3A to 3H are cross-sectional views of semiconductor devices in accordance with an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11, 21 : 반도체 기판 12 : 활성영역11, 21: semiconductor substrate 12: active region
13, 22 : 소자분리막 14, 23 : 접합영역13, 22: isolation layer 14, 23: junction region
15, 25 : 터널 산화막 16, 26 : 폴리실리콘층15, 25: tunnel oxide film 16, 26: polysilicon layer
10, 26a : 게이트전극 17 : 소오스 영역10, 26a: gate electrode 17: source region
18 : 드레인 영역 24 : 채널 산화막18 drain region 24 channel oxide film
본 발명은 반도체 기판에 소자분리막을 형성하여 채널 영역 및 캐패시터 영역을 정의하는 단계; 상기 캐패시터 영역의 상기 반도체 기판에 접합영역을 형성하는 단계; 상기 접합영역의 상부면을 식각하여 요철구조를 형성하는 단계; 전체 구조에 채널 산화막을 형성하는 단계; 상기 캐패시터 영역에 포함되는 터널 영역의 채널 산화막을 제거하는 단계; 상기 반도체 기판과 상기 채널 산화막 사이에 터널 산화막을 형성하는 단계; 및 전체 구조 상부에 폴리실리콘층을 형성한 후, 패터닝하고, 소오스 및 드레인 영역을 형성하여 트랜지스터 및 캐패시터를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.The present invention includes forming a device isolation film on a semiconductor substrate to define a channel region and a capacitor region; Forming a junction region in the semiconductor substrate of the capacitor region; Etching the upper surface of the junction region to form an uneven structure; Forming a channel oxide film on the entire structure; Removing the channel oxide layer of the tunnel region included in the capacitor region; Forming a tunnel oxide film between the semiconductor substrate and the channel oxide film; And forming a polysilicon layer over the entire structure, then patterning, forming source and drain regions to form transistors and capacitors.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 단계별 단면도이다.3A to 3H are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(21)이 제공되고, 상기 반도체 기판(21) 상부에 활성영역(도시되지 않음)을 정의하기 위한 소자분리막(22)이 형성된다. 이어서, 전체 구조 상부에 포토레지스트(photo resist)를 도포한 후, 포토 마스크(photo mask)를 이용한 노광공정을 진행하여 상기 포토레지스트를 패터닝하여 불순물 이온 주입마스크로 사용하기 위한 제 1 포토레지스트 패턴(100)이 형성된다. 이어서, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(100)을 이용한 불순물 이온 주입공정을 진행하여 상기 활성영역에 접합영역(23)이 형성된다. 그런 다음, 소정의 스트립공정에 의해 상기 제 1 포토레지스트 패턴(100)은 제거된다.Referring to FIG. 3A, a semiconductor substrate 21 is provided, and an isolation layer 22 is formed on the semiconductor substrate 21 to define an active region (not shown). Subsequently, after the photoresist is applied over the entire structure, an exposure process using a photo mask is performed to pattern the photoresist to be used as an impurity ion implantation mask. 100) is formed. Subsequently, an impurity ion implantation process using the first photoresist pattern 100 is performed to form a junction region 23 in the active region. Then, the first photoresist pattern 100 is removed by a predetermined stripping process.
도 3b 및 도 3c를 참조하면, 전체 구조 상부에 포토레지스트를 도포한 후,소정 포토 마스크를 이용한 노광공정을 진행하여 후속 공정에서 캐패시터 영역이 형성될 부분에 도포되는 상기 포토레지스트가 요철구조로 패터닝되도록 상기 포토레지스트를 패터닝하여 요철구조를 가진 제 2 포토레지스트 패턴(200)이 형성된다. 이어서, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(200)을 마스크로 이용한 식각공정을 진행하여 상기 접합영역(23)을 식각함으로써, 상기 접합영역(23)의 상부면에 요철구조가 형성된다. 그런 다음, 소정의 스트립공정에 의해 상기 제 2 포토레지스트 패턴(200)은 제거된다.Referring to FIGS. 3B and 3C, after the photoresist is applied over the entire structure, an exposure process using a predetermined photo mask is performed to pattern the photoresist that is applied to the portion where the capacitor region is to be formed in the subsequent process. The photoresist is patterned to form a second photoresist pattern 200 having an uneven structure. Subsequently, an etching process using the second photoresist pattern 200 as a mask is performed to etch the junction region 23, thereby forming an uneven structure on the upper surface of the junction region 23. Then, the second photoresist pattern 200 is removed by a predetermined stripping process.
도 3d 내지 도 3e를 참조하면, 전체 구조 상부에 채널영역을 형성하기 위한 채널 산화막(24)이 형성된다. 상기 채널 산화막(24)은 열공정을 진행하여 성장시켜 형성되거나, 증착공정에 의해 증착되어 형성된다. 이어서, 전체 구조 상부에 포토레지스트를 도포한 후, 소정 포토 마스크를 이용한 노광공정을 진행하여 후속 공정에서 터널 영역이 형성될 부분만 오픈되도록 상기 포토레지스트를 패터닝하여 제 3 포토레지스트 패턴(300)이 형성된다. 그런 다음, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(300)을 마스크로 이용한 식각공정을 진행하여 터널 영역이 형성될 부위의 채널 산화막(24)을 식각하여 상기 접합영역(23)의 소정 부위를 노출시킨다. 그런 다음, 소정의 스트립공정에 의해 상기 제 3 포토레지스트 패턴(300)은 제거된다.3D to 3E, a channel oxide film 24 for forming a channel region is formed on the entire structure. The channel oxide film 24 is formed by growing through a thermal process, or is deposited by a deposition process. Subsequently, after the photoresist is applied over the entire structure, an exposure process using a predetermined photo mask is performed, and the third photoresist pattern 300 is patterned by patterning the photoresist so that only a portion where a tunnel region is to be formed in a subsequent process is opened. Is formed. Next, an etching process using the third photoresist pattern 300 as a mask is performed to etch the channel oxide layer 24 in the portion where the tunnel region is to be formed to expose a predetermined portion of the junction region 23. Then, the third photoresist pattern 300 is removed by a predetermined stripping process.
도 3f를 참조하면, 열산화공정을 진행하여 성장시켜 상기 반도체 기판(21)과 채널 산화막(24) 사이에 터널 영역을 형성하기 위한 터널 산화막(25)이 형성된다. 여기서, 상기 터널 산화막(25)을 열산화공정을 진행하여 성장시킴으로써, 터널 영역에는 터널 산화막(25)의 단일층이 형성되고, 상기 터널 영역을 제외한 채널 영역및 캐패시터영역은 터널 산화막(25) 및 채널 산화막(24)의 적층구조가 형성된다.Referring to FIG. 3F, a tunnel oxide film 25 for forming a tunnel region between the semiconductor substrate 21 and the channel oxide film 24 is formed by performing a thermal oxidation process. Here, by growing the tunnel oxide layer 25 by thermal oxidation, a single layer of the tunnel oxide layer 25 is formed in the tunnel region, and the channel region and the capacitor region except for the tunnel region are formed of the tunnel oxide layer 25 and A laminated structure of the channel oxide film 24 is formed.
도 3g 및 도 3h를 참조하면, 전체 구조 상부에 폴리실리콘층(26)을 형성한 후, 소자분리를 하기 위해 게이트 마스크를 이용한 식각공정을 진행하여 상기 폴리실리콘층(26)을 식각하여 게이트전극(26a)이 형성된다. 이어서, 소오스/드레인 이온 주입마스크를 이용한 소오스/드레인 이온 주입공정을 진행하여 상기 활성영역에 소오스 및 드레인 영역(도시되지 않음)이 형성되어 트랜지스터가 형성되고, 캐패시터 영역에는 캐패시터가 형성3G and 3H, after the polysilicon layer 26 is formed on the entire structure, the polysilicon layer 26 is etched by performing an etching process using a gate mask to separate devices. 26a is formed. Subsequently, a source / drain ion implantation process using a source / drain ion implantation mask is performed to form a source and a drain region (not shown) in the active region to form a transistor, and a capacitor in the capacitor region.
된다. 이후의 공정은 일반적인 공정과 동일함으로 생략하기로 한다.do. The subsequent process is the same as the general process and will be omitted.
본 발명은 반도체 기판에 불순물 이온 주입공정을 진행하여 접합영역을 형성한 후, 식각공정을 진행하여 상기 접합영역의 상부면에 요철구조를 형성함으로써, 후속 공정에 의해 형성되는 캐패시터 영역의 면적을 증가시킬 수 있어 동일한 면적내에서 프로그램 특성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, after the impurity ion implantation process is performed on a semiconductor substrate to form a junction region, an etching process is performed to form an uneven structure on the upper surface of the junction region, thereby increasing the area of the capacitor region formed by a subsequent process. It is possible to improve the program characteristics in the same area.
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KR100730193B1 (en) * | 2005-12-26 | 2007-06-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method of manufacturing organic light emitting display apparatus |
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2001
- 2001-06-29 KR KR1020010038426A patent/KR20030002726A/en not_active Application Discontinuation
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