KR20030085631A - 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플랫롬 영역만 로컬 평탄화를 구현하고 로직 영역의 원하는 부분에 실리사이드가 형성되도록 하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
로직영역과 플랫롬 영역을 갖는 반도체 기판 위에 언도프드 폴리실리콘을 이용하여 게이트를 형성하고, N LDD 및 P LDD 형성을 위한 이온이 주입되며, 상기 로직영역의 상기 게이트에 스페이서를 형성하기 위한 산화막 증착이 이루어진다. 상기 플랫롬 영역은 블랭킹 처리하고, 로직 영역에는 스페이서가 형성되며, 상기 로직 영역을 포함하여 포토레지스트가 도포된 후, 포토레지스트 에치백에 의한 평탄화가 수행된다. 이때 소스와 드레인 영역에 해비도핑에 의한 N 형 및 P 형 이온주입 공정을 진행하여 로직 부분에 듀얼 폴리 게이트를 형성하고, 증착에 의한 티타늄 샐리사이드가 로직영역에 형성된다. 또한, 상기 로직영역의 티타늄 잔류물을 제거한 후 상기 플랫롬 영역에 티타늄 샐리사이드가 더 형성된다. 이로써 상호간의 호환성 확보가 어려웠던 0.25㎛ 기술 이하의 로직 공정과 플랫롬 공정간의 호환성을 확보함으로써 0.25㎛ 이하의 기술과의 접목이 용이하며, 로직 기술의 최소 디자인룰을 갖고 플랫롬은 한 층 높은 회로 집적도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 플랫롬 영역만 로컬 평탄화를 구현하고 로직영역의 원하는 부분에 실리사이드가 형성되도록 하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
0.35㎛ 기술 이하의 플랫롬 병합(Merged) 로직의 경우, 기술이 미세화 될수록 로직 부분의 성능향상을 위해 샐리사이드(Salicide) 공정이 진행된다. 그러나, 플랫롬 코어(Flat ROM Core)의 경우는 샐리사이드가 되어져서는 안된다. 이를 위해서는 특정 영역, 즉 플랫롬 영역만 선택적으로 로컬 평탄화가 이루어져 롬영역에서는 하위 토폴로지(Topology)의 영향을 제거함으로 인해 하위 토폴로지를 이용하는 샐리사이드 공정에서 자연히 샐리사이드가 되지 않도록 한다.
플랫롬 병합 로직이 아니라고 하더라도 샐리사이드 영역과 비-샐리사이드(Non-Salicide) 영역의 구분이 필요한 모든 기술에 응용이 가능하다.
통상의 경우, 플랫롬 병합 로직의 경우에서는 0.35㎛ 기술까지 로직 부분의 성능을 조금 손해보면서 샐리사이드 공정을 진행하지 않는 비-샐리사이드 공정을 유지하여 왔다. 이는 플랫롬 코어 부분이 실리사이드화 된다면 플랫롬의 구조상 롬 코어를 구현할 수 없기 때문이다. 따라서, 비-샐리사이드로 인한 플랫롬 워드라인의 저항을 충분히 낮추기 위해 텅스텐 실리사이드 폴리실리콘 게이트를 사용하여 왔다.
이러한 텅스텐 실리사이드 폴리실리콘 게이트의 사용은 0.35㎛ 기술 이전까지의 공정과 호환(Compatibility)를 이룰 수 있었다. 그러나, 0.25㎛ 기술 이하에서는 로직 부분의 성능향상도 매우 중요해짐에 따라 언도프드(Undoped) 폴리실리콘 게이트에 NMOS의 게이트는 N+형, PMOS의 게이트는 P+형이 되도록 각각 소스와 드레인 영역에 N-형 및 P-형 이온주입을 한다. 그리고, 후속 샐리사이드 공정을 이용하여 2~3Ω/? 정도의 낮은 게이트 저항 및 액티브 저항을 구현하고 있고, 이런 게이트 재질과 플랫롬 공정과의 접목은 이제 향후의 기술개발의 주요 관심사로 대두되고 있으며, 이에 대한 공정개발 시도가 계속 이루어지고 있다.
이와 관련한 기술개발에 있어서 해결해야 하는 문제점으로는 듀얼 폴리 게이트를 이루기 이해서는 언도프드 폴리실리콘을 사용해야 하는데, 플랫롬 코어 부분을 마스크를 이용하여 비-실리사이드화 시키면 워드라인 폴리의 저항이 너무 높아지게 되는 문제가 발생된다. 그렇다고 하여 WSiX게이트를 사용하여 플랫롬 코어부분은 비-실리사이드화 하고, 로직 부분은 샐리사이드화 할 경우 베리드 채널 PMOS 소자가 형성될 수밖에 없으며, 이는 0.25㎛ 기술 이하에서 소자 성능의 한계점에 이를 수밖에 없는 문제를 야기시키게 된다.
이와 같이, 종래의 플랫롬 셀 머지드 로직인 경우, 롬 코어 부분이 비-실리사이드가 되어야 하므로, 워드라인 폴리의 저항이 매우 높을 수밖에 없어 워드라인을 통한 시그널 왜곡의 한계에 부딪히게 된다. 다른 한편으로는 로직의 게이트와 롬의 워드라인을 WSiX를 사용하면 신호 왜곡을 해결할 수 있으나 로직 액티브 저항이 너무 높아 로직 성능의 한계에 부딪히게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 롬 코어 부분만 로컬 평탄화를 구현하여 로직 부분만 선택적으로 실리사이드가 형성될 수 있도록 하여 시그널 왜곡 현상이 발생되지 않도록 하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 플랫롬 코어 부분에 대해서만 로컬 평탄화를 이루어서 플랫롬 코어 부분에서의 워드라인 폴리실리콘의 상단부분만 노출이 되게 하고, 액티브 부분은 평탄화에 의해 층간절연막인 산화막이 잔존하도록 하며, 로직 부분은 스페이서가 형성되도록 하여 후속 샐리사이드 공정 진행시 로직 부분은 폴리게이트와 액티브 부분에서 실리사이드화가 이루어지게 하고, 플랫롬 코어에서는 워드라인 폴리실리콘의 상단부분만 실리사이드화가 이루어지게 하여 플랫롬 코어 부분의 워드라인 저항문제와 로직 부분의 듀얼 게이트 폴리의 공정구현이 가능하도록 하기 위한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 반도체 소자 제조 방법의 실시예를 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체 기판12, 20 : 게이트
14 : 스페이서15 : 산화막
16, 18 : 포토레지스트22, 24 : 티타늄층
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 로직영역과 플랫롬 영역을 갖는 반도체 기판 위에 언도프드 폴리실리콘을 이용하여 게이트를 형성하는 단계와, N LDD(Lightly Doped Drain) 및 P LDD 형성을 위한 이온을 주입하는 단계와, 상기 로직영역의 상기 게이트에 스페이서를 형성하기 위한 산화막 증착이 이루어지는 단계와, 상기 플랫롬 영역에 상기 게이트를 커버하는 산화막을 도포한 후 포토레지스트를 도포하여 블랭킹 처리하고, 로직 영역에 대해서 식각에 의한 스페이서가 형성되는 단계와, 상기 로직 영역을 포함하여 포토레지스트가 도포된 후, 포토레지스트 에치백에 의한 평탄화를 수행하는 단계와, 소스와 드레인 영역에 해비도핑에 의한 N 형 및 P 형 이온주입 공정을 진행하여 로직 부분에 듀얼 폴리 게이트를 형성하는 단계와, 증착에 의한 티타늄 샐리사이드가 상기 로직영역에 형성되는 단계; 그리고, 상기 로직영역의 티타늄 잔류물을 제거한 후 상기 플랫롬 영역에 티타늄 샐리사이드가 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 예에 의해, 상기 에치백 단계는 플랫롬 부분의 산화막이 평탄화되도록 하며, 이때 상기 게이트의 상부 막질이 제거되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 티타늄 샐리사이드 형성에 의해 로직 부분의 폴리 게이트 및 액티브 표면에 티타늄층이 형성되며, 실리사이드화를 위한 어닐링이 이루어지고, 상기 폴리 게이트 및 액티브 영역에 티타늄 실리사이드가 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 플랫롬 영역에 형성되는 티타늄 샐리사이드는 워드라인에만 선택적으로 티타늄 실리사이드로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예에 대한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 아래에 기재된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명하기 위한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 권리범위가 여기에 한정되는 것으로 이해되어서는 안될 것이다. 아래의 실시예로부터 다양한 변형, 변경 및 수정이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명의 반도체 소자의 제조 방법의 실시예는 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
우선, 반도체 기판(10) 상에 소자분리막과 절연막을 형성한다. 통상의 플랫롬 제조공정을 진행하여 P-형 실리콘 반도체 기판(10) 위에 언도프드 폴리실리콘을 이용하여 게이트(12, 20)를 형성하고, N LDD(Lightly Doped Drain) 및 P LDD 형성을 위한 이온주입 공정 및 스페이서 산화막 증착공정까지 진행한다.
이후, 플랫롬 부분은 포토레지스트(16)를 이용하여 블랭킹(Blanking)하고, 로직 영역에 대해서만 스페이서 식각 공정이 이루어지도록 한 후 포토레지스트를 제거한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 플랫롬 부분은 마스킹이 이루어지고, 로직부분에만 스페이서(14)가 형성되도록 식각이 진행된 상태를 보여주고 있다.
도 2를 참조하면, 그 후에 평탄화를 위해 다시 포토레지스트를 도포한 뒤, 포토레지스트 에치백 공정을 이용하여 플랫롬 부분의 산화막(15)이 평탄화되면서 계속 식각되도록 한다. 상기 산화막은 TEOS(Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate) 등의 것으로 구성될 수 있다. 이때 상기 산화막(15)은 워드라인 폴리의 상단부분까지만 식각 타겟을 설정하여 식각을 진행한다.
이때 상기 게이트(12, 20)의 상부 막질인 산화막 또는 질화막은 상기 에치백 공정에 의해 제거된다.
이후 잔존하는 포토레지스트(18)를 제거하기 위해 황산에 의한 세정공정이 진행된다. 즉, 도 3에서 보는 바와 같이 플랫롬 부분은 평탄화가 이루어지고 로직 부분은 스페이서(14)가 형성된 후 황산에 의한 세정에 의해 포토레지스트(18)가 제거된 것을 확인할 수 있다.
도 4를 참조하면, 다시 소스와 드레인 영역에 많은 도즈량을 갖도록(Heavy Doping) N 형 및 P 형 이온주입(N+S/D, P+S/D) 공정을 진행하여 로직 부분은 듀얼 폴리 게이트를 이루고 나서 티타늄 샐리사이드를 형성하기 위해 티타늄 증착을 진행한다. 그러면, 로직 부분에서는 폴리 게이트(12) 및 액티브 표면에 티타늄층(24)이 형성되고, 후속공정에서 실리사이드화를 위한 어닐링(Annealing) 공정 진행시 티타늄층(24)과 접하고 있는 영역에서만 티타늄 실리사이드(TiSiX) 물질이 형성되어 낮은 저항을 이룰 수 있게 된다.
이후, 로직영역의 잔존 티타늄 제거공정을 거친 후 재차 어닐공정을 진행하게 된다. 이때 안정된 티타늄 실리사이드 물질이 로직 부분과는 달리 플랫롬 영역의 액티브 부분에서는 티타늄 실리사이드가 형성되지 않고, 워드라인만 선택적으로 티타늄 실리사이드로 이루어지는 티타늄층(22)이 형성되도록 하는 선택적 샐리사이드 공정을 이룰 수 있는 것이다.
이와 같이 본 실시예에 의해 구현된 로직 영역과 플랫롬 영역에 티타늄 실리사이드를 형성함으로써 저항치를 감소시킬 수 있으며, 이로 인한 반도체 소자의 특성이 개선되는 이점이 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 상호간의 호환성 확보가 어려웠던 0.25㎛ 기술 이하의 로직 공정과 플랫롬 공정간의 호환성을 확보함으로써 0.25㎛ 이하의 기술과의 접목이 용이하며, 이를 통해 플랫롬에 채택되는 로직 기술의 최소 디자인룰과 플랫롬 코어의 셀 사이즈 쉬링크(Shrink) 한계에 따라 플랫롬 제품은 한 층 높은 회로 집적도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
플랫롬 코어 부분에 대해서만 로컬 평탄화를 이루어서 플랫롬 코어 부분에서의 워드라인 폴리실리콘의 상단부분만 노출이 되게 하고, 액티브 부분은 평탄화에 의해 층간절연막인 산화막이 잔존하도록 하며, 로직 부분은 스페이서가 형성되도록 하여 후속 샐리사이드 공정 진행시 로직 부분은 폴리게이트와 액티브 부분에서 실리사이드화가 이루어지게 하고, 플랫롬 코어에서는 워드라인 폴리실리콘의 상단부분만 실리사이드화가 이루어지게 함으로써 플랫롬 코어 부분의 워드라인 저항문제와 로직 부분의 듀얼 게이트 폴리의 공정구현이 가능한 이점이 있다.
또한, 우선 0.25㎛ 로직 공정 뿐만 아니라, 0.22㎛/0.18㎛까지의 로직 공정과의 접목이 가능하며, 플랫롬 제품의 향후 기술개발의 초점을 플랫롬 코어 셀 사이즈 쉬링크로 한정 지어줄 수 있으므로 개발추진이 신속하게 이루어지는 효과가 있다.
Claims (6)
- 로직영역과 플랫롬 영역을 갖는 반도체 기판 위에 언도프드 폴리실리콘을 이용하여 게이트를 형성하는 단계와;N LDD(Lightly Doped Drain) 및 P LDD 형성을 위한 이온을 주입하는 단계와;상기 로직영역의 상기 게이트에 스페이서를 형성하기 위한 산화막 증착이 이루어지는 단계와;상기 플랫롬 영역에 상기 게이트를 커버하는 산화막을 도포한 후 포토레지스트를 도포하여 블랭킹 처리하고, 로직 영역에 대해서 식각에 의한 스페이서가 형성되는 단계와;상기 로직 영역을 포함하여 포토레지스트가 도포된 후, 포토레지스트 에치백에 의한 평탄화를 수행하는 단계와;소스와 드레인 영역에 해비도핑에 의한 N 형 및 P 형 이온주입 공정을 진행하여 로직 부분에 듀얼 폴리 게이트를 형성하는 단계와;증착에 의한 티타늄 샐리사이드가 상기 로직영역에 형성되는 단계; 그리고,상기 로직영역의 티타늄 잔류물을 제거한 후 상기 플랫롬 영역에 티타늄 샐리사이드가 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 에치백 단계는,플랫롬 부분의 산화막이 평탄화되도록 하며, 이때 상기 게이트의 상부 막질이 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 티타늄 샐리사이드 형성에 의해,로직 부분의 폴리 게이트 및 액티브 표면에 티타늄층이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 티타늄 샐리사이드가 형성된 후에,실리사이드화를 위한 어닐링이 이루어지고, 상기 폴리 게이트 및 액티브 영역에 티타늄 실리사이드가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 플랫롬 영역에 형성되는 티타늄 샐리사이드는,워드라인에만 선택적으로 티타늄 실리사이드로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 포토레지스트 에치백에 의한 평탄화 후에는 황산세정에 의해 상기 포토레지스트가 제거되는 단계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
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