KR20110067844A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 트랜지스터 제조 방법에 관한 것으로, 특히, PMOS 소자의 특성을 개선하는 기술에 대한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a transistor of a semiconductor device, and more particularly, to a technique for improving the characteristics of a PMOS device.
반도체 소자의 고속화 및 고집적화가 급속하게 진행되고 있고, 이에 수반하여 패턴의 미세화 및 패턴 치수의 고정밀화에 대한 요구가 높아지고 있다. 이는 활성 영역에 형성되는 패턴뿐만 아니라 상대적으로 넓은 영역을 차지하는 소자분리막에도 해당한다.High speed and high integration of semiconductor devices are rapidly progressing, and along with this, there is a demand for miniaturization of patterns and high precision of pattern dimensions. This is not only a pattern formed in the active region but also a device isolation layer occupying a relatively large region.
여기서, 기존의 소자분리막 형성 방법으로는 로코스(LOCOS) 공정을 이용하였으나, 상단 코너부에 새부리 형상의 버즈빅(bird's beak)이 발생하기 때문에 활성 영역의 크기를 감소시키는 단점과 함께 한계점이 드러나게 되었다. 따라서 현재 대부분의 반도체 소자는 활성 영역의 크기를 확보하여 고집적 소자의 구현을 가능하게 하는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 이용하여 소자분리막을 형성하고 있다.Here, although the LOCOS process is used as a conventional method of forming an isolation layer, a bird's beak of a beak shape is generated at the upper corner, thereby reducing the size of the active region and revealing limitations. It became. Therefore, at present, most semiconductor devices form a device isolation layer by using a shallow trench isolation (STI) process, which secures the size of the active region to enable the implementation of highly integrated devices.
최근의 반도체 소자의 고집적화 추세에 따라, 활성 영역 사이의 필드 영역의 폭이 감소하고 필드 영역에 형성되는 트렌치의 종횡비가 증가하여 트렌치 내에 소 자분리막을 매립시키는 공정이 점점 어려워지고 있다. 따라서 소자분리막의 매립 특성을 향상시키기 위해 화학기상증착(CVD)방식으로 고밀도 플라즈마(HDP)를 사용한 산화막 대신 스핀 코팅(spin coating) 방식으로 증착되는 SOD(Spin on dielectric) 물질을 이용하여 트렌치를 매립하는 기술이 제안되었으나, 이러한 SOD 물질은 습식 식각률이 높고 불균일한 물질 특성을 가지고 있다.With the recent trend of higher integration of semiconductor devices, the width of the field region between the active regions decreases, and the aspect ratio of the trenches formed in the field region increases, making it increasingly difficult to embed the element separator in the trench. Therefore, in order to improve the buried characteristics of the device isolation layer, the trench is embedded by using a spin on dielectric (SOD) material deposited by spin coating instead of an oxide film using high density plasma (HDP) by chemical vapor deposition (CVD). The SOD material has been proposed, but the SOD material has high wet etching rate and non-uniform material properties.
특히, PMOS 소자의 경우, 활성 영역의 라이너 질화막에 전자들이 트랩(trap) 되어 상기 전자들이 PMOS 소자의 홀을 끌어당기어 문턱 전압(Vt)을 낮추고 트랜지스터의 특성을 열화시키는 문제점이 있다.In particular, in the PMOS device, electrons are trapped in the liner nitride layer of the active region, and the electrons attract holes of the PMOS device to lower the threshold voltage Vt and deteriorate the characteristics of the transistor.
본 발명은 셀 영역의 매립 게이트와 페리 영역의 게이트 형성 시, 셀 영역의 매립 게이트 형성 후, 페리 영역에 게이트 형성 시 라이너(Liner) 질화막의 일부를 제거해줌으로써 PMOS 소자의 HEIP(Hot Electron Induced Punch) 특성을 개선할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.The present invention removes a portion of the liner nitride film during the formation of the buried gate of the cell region and the gate of the ferry region, and removes a part of the liner nitride film when forming the gate of the ferry region. Provided is a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving characteristics.
본 발명은 셀 영역 및 페리 영역이 구비된 반도체 기판상에 패드 폴리실리콘층을 형성하는 단계, 상기 패드 폴리실리콘층 및 상기 반도체 기판을 식각하여 소자 분리 영역을 형성하는 단계, 상기 소자 분리 영역 상부에 라이너 질화막 및 SOD막을 순차적으로 형성한 후, 상기 패드 폴리실리콘층이 노출될 때까지 평탄화 식각하여 소자 분리막을 형성하는 단계, 상기 소자분리막을 포함한 전면에 절연막을 형성하는 단계, 상기 페리 영역을 노출시키는 마스크로 상기 절연막을 식각하는 단계 및 상기 패드 폴리실리콘층 및 상기 라이너 질화막을 제거한 후, 게이트 산화막을 증착하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a pad polysilicon layer is formed on a semiconductor substrate having a cell region and a ferry region. After forming the liner nitride film and the SOD film sequentially, forming a device isolation layer by planarizing etching until the pad polysilicon layer is exposed, forming an insulating film on the entire surface including the device isolation film, exposing the ferry region And etching the insulating film with a mask, removing the pad polysilicon layer and the liner nitride film, and depositing a gate oxide film.
바람직하게는, 상기 반도체 기판과 상기 패드 폴리실리콘층 사이에 패드 산화막 및 패드 질화막을 형성하는 단계를 포함한다.Preferably, forming a pad oxide film and a pad nitride film between the semiconductor substrate and the pad polysilicon layer.
바람직하게는, 상기 절연막은 산화막(Oxide) 또는 질화막(Nitride)으로 형성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the insulating film is formed of an oxide film or a nitride film.
바람직하게는, 상기 패드 폴리실리콘층은 건식 또는 습식 식각 공정을 이용 하여 제거하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the pad polysilicon layer is removed using a dry or wet etching process.
바람직하게는, 상기 라이너 질화막은 습식 클리닝 공정을 이용하여 제거하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the liner nitride film is removed using a wet cleaning process.
바람직하게는, 상기 소자 분리막을 형성하는 단계 후, 상기 셀 영역에 매립 게이트를 형성하는 단계를 더 포함한다.The method may further include forming a buried gate in the cell region after forming the device isolation layer.
본 발명은 셀 영역의 매립 게이트와 페리 영역의 게이트 형성 시, 셀 영역의 매립 게이트 형성 후, 페리 영역에 게이트 형성 시 라이너(Liner) 질화막의 일부를 제거해줌으로써 PMOS 소자의 HEIP(Hot Electron Induced Punch) 특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.The present invention removes a portion of the liner nitride film during the formation of the buried gate of the cell region and the gate of the ferry region, and removes a part of the liner nitride film when forming the gate of the ferry region. There is an advantage to improve the characteristics.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도들로서, (ⅰ)은 셀 영역을 도시한 것이고, (ⅱ)은 페리 영역을 도시한 것이다.1A to 1E are cross-sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, (i) shows a cell region, and (ii) shows a ferry region.
도 1a를 참조하면, 셀 영역 및 페리 영역이 구비된 반도체 기판(100) 상부에 패드 산화막(110), 패드 질화막(120), 패드 폴리실리콘층(130) 및 소자 분리 영역을 한정하는 감광막 패턴(미도시)을 차례로 형성한다.Referring to FIG. 1A, a photoresist layer pattern defining a
상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 패드 폴리실리콘층(130), 패드 질화막(120), 패드 산화막(110) 및 반도체 기판(100)을 식각하여 활성 영역(140)을 정 의하는 소자 분리 영역(미도시)을 형성한다.An isolation region (not shown) defining the
상기 소자 분리 영역에 라이너(Liner) 질화막(150) 및 SOD막을 순차적으로 증착한 후, 상기 패드 폴리실리콘층(130)이 노출될 때까지 평탄화 식각(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하여 소자분리막(160)을 완성한다.After sequentially depositing a
이후, 소자분리막(160)을 포함한 전면에 제 1 질화막(Nitride, 170)을 증착한 후, 제 1 질화막(170)을 포함한 전면에 감광막을 형성한 후, 셀 영역(1000a)을 노출시키는 매립 게이트 마스크를 이용하여 상기 제 1 질화막(170), 패드 폴리실리콘층(130), 패드 질화막(120), 패드 산화막(110) 및 활성 영역(140)을 식각하여 매립 게이트 영역(미도시)을 형성한다.Subsequently, after the
상기 매립 게이트 영역에 도전 물질 및 SOD 물질을 증착한 후, 평탄화 식각하여 매립 게이트(180)를 형성한다.After the conductive material and the SOD material are deposited in the buried gate region, the buried
다음에는, 셀 영역의 매립 게이트(180) 및 페리 영역을 포함한 전면에 제 2 질화막(190), 산화막(200) 및 제 3 질화막(210)을 순차적으로 증착한다.Next, the
도 1b를 참조하면, 제 3 질화막(210)을 포함한 전면에 감광막을 형성한 후, 페리 영역을 노출하는 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 감광막 패턴(220)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, after the photoresist film is formed on the entire surface including the
상기 패드 폴리실리콘층(130)이 노출될 때까지 감광막 패턴(220)을 마스크로 페리 영역의 제 3 질화막(210), 산화막(200), 제 2 질화막(190) 및 제 1 질화막(170)을 식각한다.The
도 1c 및 도 1d를 참조하면, 페리 영역의 패드 폴리실리콘층(130)을 제거한 다. 이때, 패드 폴리실리콘층(130)은 건식(Dry) 또는 습식(Wet) 식각 공정을 이용하여 제거한다. 이후, 습식 클리닝 방법을 이용하여 'A'와 같이 상기 라이너 질화막(150)을 제거한다. 여기서, 라이너 질화막(150)을 제거한 후, 패드 폴리실리콘층(130)을 제거할 수도 있다.1C and 1D, the
도 1e를 참조하면, 제거된 영역에 게이트 산화막(220)을 증착하거나, Vt 스크린 산화막을 증착할 수 있다.Referring to FIG. 1E, the
전술한 바와 같이, 본 발명은 셀 영역의 매립 게이트와 페리 영역의 게이트 형성 시, 셀 영역의 매립 게이트 형성 후, 페리 영역에 게이트 형성 시 라이너(Liner) 질화막의 일부를 제거해줌으로써 PMOS 소자의 HEIP(Hot Electron Induced Punch) 특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention removes a part of the liner nitride film when forming the buried gate of the cell region and the gate of the ferry region, and after forming the buried gate of the cell region. Hot Electron Induced Punch) has the advantage of improving the characteristics.
아울러 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions, and substitutions are possible, and that various modifications, additions and substitutions are possible, within the spirit and scope of the appended claims. As shown in Fig.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도들.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with the present invention.
Claims (6)
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KR1020090124609A KR20110067844A (en) | 2009-12-15 | 2009-12-15 | Method for manufacturing semiconductor device |
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KR1020090124609A KR20110067844A (en) | 2009-12-15 | 2009-12-15 | Method for manufacturing semiconductor device |
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KR1020090124609A KR20110067844A (en) | 2009-12-15 | 2009-12-15 | Method for manufacturing semiconductor device |
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KR (1) | KR20110067844A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8928073B2 (en) | 2012-03-20 | 2015-01-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices including guard ring structures |
US10325802B2 (en) | 2016-12-21 | 2019-06-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
-
2009
- 2009-12-15 KR KR1020090124609A patent/KR20110067844A/en not_active Application Discontinuation
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US8928073B2 (en) | 2012-03-20 | 2015-01-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices including guard ring structures |
US10325802B2 (en) | 2016-12-21 | 2019-06-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
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