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KR20080090798A - Transistor manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Publication number
KR20080090798A
KR20080090798A KR1020070034112A KR20070034112A KR20080090798A KR 20080090798 A KR20080090798 A KR 20080090798A KR 1020070034112 A KR1020070034112 A KR 1020070034112A KR 20070034112 A KR20070034112 A KR 20070034112A KR 20080090798 A KR20080090798 A KR 20080090798A
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KR
South Korea
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ion implantation
spacer oxide
semiconductor device
spacer
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020070034112A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
윤효근
김우진
김동주
박지용
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020070034112A priority Critical patent/KR20080090798A/en
Publication of KR20080090798A publication Critical patent/KR20080090798A/en
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Abstract

본 발명의 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법은, 셀 영역 및 주변회로영역이 정의된 반도체 기판 상에 게이트 패턴을 형성하는 단계; 게이트 패턴 및 반도체 기판 위에 버퍼막, 스페이서 질화막 및 스페이서 산화막을 순차적으로 증착하는 단계; 주변회로영역을 차단하면서 셀 영역의 스페이서 산화막을 노출시키는 마스크막 패턴을 형성하는 단계; 마스크막 패턴을 이온주입마스크로 노출된 셀 영역의 스페이서 산화막 상에 이온주입공정을 진행하는 단계; 및 이온주입공정이 진행된 스페이서 산화막을 식각하여 제거하는 단계를 포함한다.A transistor manufacturing method of a semiconductor device of the present invention includes forming a gate pattern on a semiconductor substrate in which a cell region and a peripheral circuit region are defined; Sequentially depositing a buffer film, a spacer nitride film, and a spacer oxide film on the gate pattern and the semiconductor substrate; Forming a mask layer pattern exposing the spacer oxide layer of the cell region while blocking the peripheral circuit region; Performing an ion implantation process on the spacer oxide film of the cell region exposed with the mask layer pattern by the ion implantation mask; And etching to remove the spacer oxide film having undergone the ion implantation process.

Description

반도체 소자의 트랜지스터 제조방법{Method for manufacturing transistor in semiconductor device}Method for manufacturing transistor in semiconductor device

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.1 to 6 are views illustrating a method of manufacturing a transistor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공간 마진 부족 현상을 개선시킬 수 있는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a transistor manufacturing method of a semiconductor device capable of improving a lack of space margin.

최근 반도체 소자가 고집적화되면서 디자인 룰(design rule)이 작아지고 있다. 이에 따라 소자의 크기 또한 작아지고 있다. 소자의 크기가 작아지면서 게이트와 게이트 사이의 공간 마진(space margin)도 작아짐에 따라 게이트 상에 버퍼막 및 스페이서 질화막이 적층된 스페이서 구조를 적용하고 있다. 이는 공간 마진이 작아지면서 스페이서를 얇게 증착하면서도 우수한 스텝 커버리지 특성 및 금속간 우수한 절연 특성이 요구되기 때문이다. 이때, 스페이서 질화막은 트랜지스터 형성과정에서 진행되는 이온주입공정에서 이온주입배리어막으로도 사용되어 정션 영역 및 트랜지스터의 특성을 개선하는 역할을 한다. 또한, 스페이서 질화막은 후속 랜딩플러그를 형성하기 위해 진행하는 식각 공정에서 식각 배리어막으로 사용되어 게이트와 비트라인 간의 SAC(Self alignment contact) 불량 방지, 워드라인과 캐패시터의 SAC 불량 방지를 방지하여 최종적으로는 소자의 특성을 개선하여 반도체 소자의 수율 및 안정성을 증가시킨다. Recently, as semiconductor devices have been highly integrated, design rules have become smaller. As a result, the size of the device is also decreasing. As the size of the device becomes smaller and the space margin between the gate and the gate becomes smaller, a spacer structure in which a buffer film and a spacer nitride film are stacked on the gate is applied. This is because a thinner spacer is deposited as the space margin becomes smaller, while requiring excellent step coverage characteristics and excellent intermetallic insulating properties. At this time, the spacer nitride film is also used as an ion implantation barrier film in the ion implantation process performed in the transistor formation process to improve the characteristics of the junction region and the transistor. In addition, the spacer nitride layer is used as an etch barrier layer in an etching process to form a subsequent landing plug, thereby preventing self alignment contact (SAC) defects between the gate and the bit line, and preventing SAC defects between the word line and the capacitor. Improves the characteristics of the device to increase the yield and stability of the semiconductor device.

한편, 80-100nm급 이상의 디램(DRAM; Dynamic random access memory) 소자 제조시 버퍼막, 스페이서 질화막 및 스페이서 산화막의 구조로 이루어진 게이트 스페이서를 이용하여 워드라인을 형성할 경우, 셀 영역은 워드라인 간의 공간 선폭(CD; Critical dimension) 마진 부족으로 인해 랜딩플러그를 형성하기 위한 식각 공정에서 스페이서 질화막이 식각되는 문제가 발생할 수 있다. 스페이서 질화막이 식각되면 결국 채널 형성영역인 반도체 기판이 노출되면서 트랜지스터 특성이 저하되는 문제가 유발될 수 있다. 이에 따라 게이트 스페이서를 형성한 후 주변회로영역은 차단하고, 셀 영역의 스페이서 산화막을 선택적으로 제거한 다음, 질화막을 소정 두께만큼 증착한 후, 랜딩플러그를 형성하기 위한 식각공정을 진행함으로서 후속 공정의 SAC 불량을 방지하는 방법이 제안되어 있다. Meanwhile, when a word line is formed using a gate spacer formed of a buffer film, a spacer nitride film, and a spacer oxide film when fabricating a DRAM having a dynamic random access memory (DRAM) of 80-100 nm or more, the cell region has a space between the word lines. Due to lack of critical dimension (CD) margin, a problem may occur in that the spacer nitride layer is etched in the etching process for forming the landing plug. When the spacer nitride layer is etched, the semiconductor substrate, which is a channel formation region, may be exposed, resulting in a problem of deterioration of transistor characteristics. Accordingly, after forming the gate spacer, the peripheral circuit region is blocked, the spacer oxide layer of the cell region is selectively removed, the nitride layer is deposited to a predetermined thickness, and the etching process for forming the landing plug is performed. A method of preventing a defect has been proposed.

그러나 80nm 이하의 디램(DRAM) 소자의 경우에는 습식 케미컬을 이용하여 셀 영역의 스페이서 산화막을 제거하는 공정에서 공간 마진 측면의 한계에 직면하고 있다. 구체적으로, 게이트와 게이트 사이의 공간이 좁아지면서 스페이서 산화막은 상기 게이트와 게이트 사이의 공간을 모두 매립하면서 증착된다. 이에 따라 셀 영역의 스페이서 산화막 식각시, 식각 타겟 위치는 거의 게이트의 높이가 된다. 또 한, 식각을 진행하는 시간에 따라 랜딩플러그를 형성하기 위한 식각 공정에서 게이트 사이에 스페이서 산화막이 잔여하면서 랜딩플러그가 제대로 형성되지 않는(Bit line contact not open) 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 개선하기 위해 스페이서 산화막의 증착 두께를 감소시켜 식각 케미컬 침투를 용이하게 하는 방법도 있으나 식각 공정에서 SAC 불량을 유발할 수 있다. 또한, 주변회로영역에서 게이트 스페이서의 선폭(CD) 감소를 가져와 주변회로영역에 배치된 트랜지스터의 셀 문턱전압 저하를 초래하게 되어 대안이 될 수 없다. However, DRAM devices of 80 nm or less face limitations in terms of space margin in the process of removing spacer oxide layers in the cell region using wet chemicals. Specifically, as the space between the gate becomes narrower, a spacer oxide film is deposited while filling the space between the gate and the gate. Accordingly, when the spacer oxide layer is etched in the cell region, the etching target position is almost the height of the gate. In addition, in the etching process for forming the landing plug according to the etching time, a phenomenon in which the landing plug is not properly formed may occur while the spacer oxide layer remains between the gates. In order to improve this phenomenon, there is also a method of reducing the deposition thickness of the spacer oxide layer to facilitate etching chemical penetration, but may cause SAC defects in the etching process. In addition, since the line width CD of the gate spacer is reduced in the peripheral circuit region, the cell threshold voltage of the transistor disposed in the peripheral circuit region is lowered.

따라서 셀 영역 내에 잔여 산화막이 완전하게 제거되면서 식각 케미컬에 의한 주변회로영역에 배치된 트랜지스터의 측면 어택(Lateral attack)이 없으면서, 주변회로영역의 스페이서 산화막의 두께는 일정하게 유지되어 안정적인 PMOS/NMOS 트랜지스터의 문턱전압이 구현될 수 있는 셀 영역의 스페이서 산화막 제거방법이 요구된다. Therefore, while the remaining oxide film is completely removed in the cell region, there is no side attack of the transistor disposed in the peripheral circuit region by the etching chemical, and the thickness of the spacer oxide layer in the peripheral circuit region is kept constant so that the PMOS / NMOS transistor is stable. There is a need for a method of removing a spacer oxide layer in a cell region in which a threshold voltage of 5 is implemented.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 게이트 스페이서 형성시 셀 영역의 스페이서 산화막을 선택적으로 제거하여 워드라인의 공간 마진 부족 현상을 개선할 수 있는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method of fabricating a transistor of a semiconductor device capable of improving a space margin shortage phenomenon of a word line by selectively removing a spacer oxide layer in a cell region when forming a gate spacer.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법은, 셀 영역 및 주변회로영역이 정의된 반도체 기판 상에 게이트 패턴을 형성하는 단계; 상기 게이트 패턴 및 반도체 기판 위에 버퍼막, 스페이서 질 화막 및 스페이서 산화막을 순차적으로 증착하는 단계; 상기 주변회로영역을 차단하면서 상기 셀 영역의 스페이서 산화막을 노출시키는 마스크막 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크막 패턴을 이온주입마스크로 상기 노출된 셀 영역의 스페이서 산화막 상에 이온주입공정을 진행하는 단계; 및 상기 이온주입공정이 진행된 스페이서 산화막을 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a transistor manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention, forming a gate pattern on a semiconductor substrate in which a cell region and a peripheral circuit region is defined; Sequentially depositing a buffer film, a spacer nitride film, and a spacer oxide film on the gate pattern and the semiconductor substrate; Forming a mask layer pattern exposing the spacer oxide layer of the cell region while blocking the peripheral circuit region; Performing an ion implantation process on the spacer oxide layer of the exposed cell region using the mask layer pattern as an ion implantation mask; And etching to remove the spacer oxide film in which the ion implantation process has been performed.

본 발명에 있어서, 상기 버퍼막은 산화공정을 이용하여 형성할 수 있다. In the present invention, the buffer film may be formed using an oxidation process.

상기 마스크막 패턴은 포토레지스트 물질로 형성할 수 있다. The mask layer pattern may be formed of a photoresist material.

상기 이온주입공정은 포스포러스(P) 이온 또는 아세닉(As) 이온을 이용하는 것이 바람직하다. In the ion implantation step, it is preferable to use phosphorus (P) ions or ascetic (As) ions.

상기 이온주입공정은 0-10°의 틸트(tilt)각에서 1.0E14 ~ 1.5E16 atoms/㎠의 도즈량으로 5~20KeV의 이온주입에너지를 유지한 상태에서 진행한다.The ion implantation process is carried out while maintaining ion implantation energy of 5 to 20 KeV at a dose of 1.0E14 to 1.5E16 atoms / cm 2 at a tilt angle of 0-10 °.

상기 이온주입공정은 붕소(B)이온 또는 플루오르화붕소(BF2)이온을 이용하는 것이 바람직하다.In the ion implantation process, it is preferable to use boron (B) ions or boron fluoride (BF 2 ) ions.

상기 이온주입공정은 1.0E12 ~ 1.0E14 atoms/㎠의 도즈량으로 5~10KeV의 이온주입에너지를 유지한 상태에서 진행한다.The ion implantation step proceeds in a state in which ion implantation energy of 5 to 10 KeV is maintained at a dose of 1.0E12 to 1.0E14 atoms / cm 2.

상기 스페이서 산화막을 식각하여 제거하는 단계는 습식식각을 이용하여 진행하는 것이 바람직하다. Etching and removing the spacer oxide layer is preferably performed by wet etching.

상기 습식식각은 BOE용액, 불산(DHF)용액 또는 이와 유사한 특성을 나타낼 수 있는 식각용액을 이용하는 것이 바람직하다. The wet etching is preferably using a BOE solution, hydrofluoric acid (DHF) solution or an etching solution that can exhibit similar characteristics.

상기 습식식각은 10-15초 동안 진행하는 것이 바람직하다. The wet etching is preferably performed for 10-15 seconds.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다. 특히 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 트랜지스터를 나타내보인 셈(SEM) 사진이다.1 to 6 are views illustrating a method of manufacturing a transistor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In particular, Figure 6 is a SEM (SEM) picture showing a transistor formed in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 반도체 기판(100) 상에 제1 게이트 패턴(112a) 및 제2 게이트 패턴(112b)을 배치한다. 반도체 기판(100)은 셀 영역(cell region, A) 및 주변회로영역(peripheral region, B)이 정의되어 있으며, 반도체 기판(100)의 셀 영역(A) 내에 리세스 트렌치(102)가 형성되어 있다. 제1 게이트 패턴(112a)은 셀 영역(A)에 형성된 리세스 트렌치(102)와 중첩하여 배치되며, 제2 게이트 패턴(112b)은 주변회로영역(B)에 배치되어 있다. 여기서 제1 및 제2 게이트 패턴(112a, 112b)은 게이트절연막패턴(104), 도전막패턴(106), 금속막패턴(108) 및 하드마스크막패턴(110)이 적층된 구조로 형성되어 있다. 이때, 도전막패턴(106)은 폴리실리콘으로 형성할 수 있고, 금속막패턴(108)은 텅스텐(W) 또는 텅스텐실리사이드(WSix)로 형성할 수 있다. 또한, 하드마스크막패턴(110)은 질화막으로 형성할 수 있다. 한편, 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 패턴간의 밀도가 점점 높아지면서, 셀 영역(A)에 배치된 제1 게이트 패턴(112a)은 주변회로영역(B)에 배치된 제2 게이트 패턴(112b)보다 게이트와 게이트사이의 공간 마진(space margin, a)이 좁게 나타난다. Referring to FIG. 1, a first gate pattern 112a and a second gate pattern 112b are disposed on a semiconductor substrate 100. In the semiconductor substrate 100, a cell region A and a peripheral region B are defined, and a recess trench 102 is formed in the cell region A of the semiconductor substrate 100. have. The first gate pattern 112a is disposed to overlap the recess trench 102 formed in the cell region A, and the second gate pattern 112b is disposed in the peripheral circuit region B. The first and second gate patterns 112a and 112b have a structure in which the gate insulating film pattern 104, the conductive film pattern 106, the metal film pattern 108, and the hard mask film pattern 110 are stacked. . In this case, the conductive film pattern 106 may be formed of polysilicon, and the metal film pattern 108 may be formed of tungsten (W) or tungsten silicide (WSix). In addition, the hard mask film pattern 110 may be formed of a nitride film. On the other hand, as the semiconductor devices are highly integrated, the density between patterns increases, so that the first gate pattern 112a disposed in the cell region A is more gated than the second gate pattern 112b disposed in the peripheral circuit region B. The space margin a between the gate and the gate appears narrow.

도 2를 참조하면, 제1 및 제2 게이트 패턴(112a, 112b)이 형성된 반도체 기판(100) 상에 버퍼산화막(114), 스페이서 질화막(116) 및 스페이서 산화막(118)을 순차적으로 증착한다. Referring to FIG. 2, a buffer oxide film 114, a spacer nitride film 116, and a spacer oxide film 118 are sequentially deposited on the semiconductor substrate 100 on which the first and second gate patterns 112a and 112b are formed.

구체적으로, 반도체 기판(100) 상에 버퍼막(114)을 증착한다. 버퍼막(114)은 산화공정, 예를 들어 열산화공정을 실시하여 제1 및 제2 게이트 패턴(112a, 112b) 양 측면 및 반도체 기판(100) 위에 형성한다. 이러한 버퍼막(114)은 제1 및 제2 게이트 패턴(112a, 112b)을 형성하기 위해 진행된 식각 공정에서 제1 및 제2 게이트 패턴(112a, 112b) 상에 가해진 식각 데미지(etch damage)를 복구하는 역할을 한다. 다음에 버퍼막(114) 위에 스페이서 질화막(116)을 화학기상증착(CVD; Chemical vapor deposition)등의 방법을 이용하여 80-200Å의 두께로 증착한다. 스페이서 질화막(116) 이후 습식 케미컬(wet chemical)을 이용한 식각 공정을 진행하는 과정에서 제1 및 제2 게이트 패턴(112a, 112b) 습식 케미컬(wet chemical)에 어택(attack)받는 것을 보호하는 역할을 한다. Specifically, the buffer film 114 is deposited on the semiconductor substrate 100. The buffer layer 114 is formed on both sides of the first and second gate patterns 112a and 112b and the semiconductor substrate 100 by performing an oxidation process, for example, a thermal oxidation process. The buffer layer 114 recovers etch damage applied to the first and second gate patterns 112a and 112b in an etching process performed to form the first and second gate patterns 112a and 112b. It plays a role. Next, the spacer nitride film 116 is deposited on the buffer film 114 to a thickness of 80-200 kPa using a method such as chemical vapor deposition (CVD). After the spacer nitride layer 116, the etching process using the wet chemical is performed to protect the first and second gate patterns 112a and 112b from being attacked by the wet chemical. do.

다음에 스페이서 질화막(116) 위에 스페이서 산화막(118)을 증착한다. 스페이서 산화막(118)은 이후 주변회로영역(B)에 엘디디(LDD; Lightly doped drain) 구조를 형성하는 과정에서 측벽 역할을 한다. 이러한 스페이서 산화막(118)은 습식식각속도(wet etching rate)가 빠르고, 스텝 커버리지 특성이 좋은 LPTEOS(Low pressure Tetra ethyl ortho silicate)막으로 580-680Å의 두께를 갖도록 증착한 다. 이때, 셀 영역(A)에 배치된 제1 게이트 패턴(112a)은 게이트와 게이트 사이의 공간 마진(a, 도 1 참조)이 80nm급 이하의 소자의 경우, 70-90nm 정도의 공간밖에 되지 않으므로 스페이서 산화막(118)에 의해 모두 매립된다. Next, a spacer oxide film 118 is deposited over the spacer nitride film 116. The spacer oxide layer 118 then serves as a sidewall in the process of forming a lightly doped drain (LDD) structure in the peripheral circuit region B. FIG. The spacer oxide layer 118 is a low pressure tetra ethyl ortho silicate (LPTEOS) layer having a fast wet etching rate and good step coverage, and is deposited to have a thickness of 580-680 kPa. At this time, the first gate pattern 112a disposed in the cell region A has only a space of about 70-90nm when the space margin (a, see FIG. 1) between the gate and the gate is 80 nm or less. All are filled by the spacer oxide film 118.

도 3을 참조하면, 주변회로영역(B)의 제2 게이트 패턴(112b)은 차단하고, 셀 영역(A)은 노출시키는 포토레지스트막 패턴(120)을 형성한다. 구체적으로, 반도체 기판(100) 상에 포토레지스트막을 스핀 코팅(spin coating) 등의 방법을 이용하여 도포한다. 다음에 포토레지스트막에 노광 및 현상 공정을 이용한 포토 공정을 진행하여 셀 영역(A)을 선택적으로 노출시키는 포토레지스트막 패턴(120)을 형성한다. Referring to FIG. 3, the photoresist layer pattern 120 may be formed to block the second gate pattern 112b of the peripheral circuit region B and expose the cell region A. FIG. Specifically, the photoresist film is applied onto the semiconductor substrate 100 using a method such as spin coating. Next, the photoresist film pattern 120 which selectively exposes the cell region A is formed by performing a photo process using an exposure and development process on the photoresist film.

도 4를 참조하면, 포토레지스트막 패턴(120)을 이온주입마스크로 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(100) 상에 불순물을 주입하는 이온주입공정을 수행한다. 이온주입공정은 포토레지스트막 패턴(120)에 의해 노출된 셀 영역(A)의 스페이서 산화막(118) 상에 주입된다. 여기서 불순물은 n형 불순물, 예를 들어 포스포러스(P) 이온 또는 아세닉(As)을 주입한다. 이온주입공정은 0-10°의 틸트(tilt)각에서 1.0E14 ~ 1.5E16 atoms/㎠의 도즈량으로 5~20KeV의 이온주입에너지를 유지한 상태에서 주입한다. 이때, 셀 영역(A)의 스페이서 산화막(118)에 주입되는 불순물은 p형 불순물, 예컨대 붕소(B)이온 또는 플루오르화붕소(BF2)이온을 주입할 수도 있다. p형 불순물을 주입하는 경우 불순물은 1.0E12 ~ 1.0E14 atoms/㎠의 도즈량으로 5~10KeV의 이온주입에너지를 유지한 상태에서 주입하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 4, an ion implantation process of implanting impurities onto the semiconductor substrate 100 is performed by using the photoresist layer pattern 120 as an ion implantation mask as indicated by arrows in the drawing. An ion implantation process is implanted on the spacer oxide film 118 in the cell region A exposed by the photoresist film pattern 120. The impurities are implanted with n-type impurities, for example phosphorus (P) ions or asic (As). The ion implantation process is implanted at a dose angle of 1.0E14 to 1.5E16 atoms / cm 2 at a tilt angle of 0-10 ° while maintaining ion implantation energy of 5 to 20 KeV. In this case, the impurity to be injected into the spacer oxide film 118 of the cell region A may be implanted with p-type impurities such as boron (B) ions or boron fluoride (BF 2 ) ions. In the case of implanting the p-type impurity, the impurity is preferably implanted in a state in which ion implantation energy of 5 to 10 KeV is maintained at a dose of 1.0E12 to 1.0E14 atoms / cm 2.

이와 같이 진행하는 이온주입공정은 포토레지스트막 패턴(120)에 의해 노출된 영역, 즉, 셀 영역(A)의 스페이서 산화막(118)에 대한 습식식각속도(wet etch rate) 특성을 강화하는 역할을 한다. 일반적으로 불순물이 주입된 산화막의 습식 식각특성은 주입되는 불순물의 질량(mass)이 클수록, 도즈량(dose)이 많을수록 그리고 불순물을 주입하는 이온주입에너지가 작을수록 표면에서의 식각속도가 증가한다. 이러한 이온주입 특성을 이용하여 셀 영역(A)의 스페이서 산화막(118)에 불순물을 주입하는 이온주입공정을 수행하면, 이온주입이 진행된 스페이서 산화막(118)은 이온주입공정이 진행되지 않은 산화막과 비교하여 약 7-10배 이상 빠른 식각 속도를 갖게 된다. The ion implantation process performed in this manner serves to enhance wet etch rate characteristics of the spacer oxide film 118 of the region exposed by the photoresist film pattern 120, that is, the cell region A. FIG. do. In general, the wet etching characteristics of the oxide film implanted with impurities increase as the mass of impurities implanted, the larger the dose, and the smaller the ion implantation energy for implanting impurities, the faster the etching rate on the surface. When the ion implantation process of implanting impurities into the spacer oxide film 118 of the cell region A using the ion implantation characteristics is performed, the spacer oxide film 118 undergoing ion implantation is compared with the oxide film not undergoing the ion implantation process. Thus, the etching speed is about 7-10 times faster.

도 5를 참조하면, 이온주입공정이 진행된 반도체 기판(100) 상에 상기 포토레지스트막 패턴(120)을 식각 마스크로 셀 영역(A)의 스페이서 산화막(118)을 식각하여 제거한다. Referring to FIG. 5, the spacer oxide layer 118 of the cell region A is etched and removed using the photoresist layer pattern 120 as an etch mask on the semiconductor substrate 100 on which the ion implantation process is performed.

셀 영역(A)의 스페이서 산화막(118)은 상술한 이온주입공정에 의해 식각속도가 빨라지면서 식각용액에서 280-400Å/sec의 식각속도를 나타낸다. 이때, 스페이서 산화막(118)의 측면 산화막 손실량(lateral oxide loss)에 대한 수직 산화막 손실량(vertical oxide loss)의 선택비가 종래의 경우보다 최소 7배 이상 증가한다. 여기서 습식식각은 BOE(Buffered oxide etchant)용액, 불산(DHF)용액 또는 이와 유사한 특성을 나타낼 수 있는 식각용액을 이용하여 10-15초 동안 진행한다. 그러면 불순물이 주입된 셀 영역(A)의 스페이서 산화막(118)은 상술한 이온주입특성에 의해 이온주입공정이 진행되지 않은 산화막이 BOE 용액에서 40-50Å/sec의 식각속도 를 나타내는 것과 비교하여 약 7-10배 이상 빠른 식각 속도를 가진다. 종래의 경우, 스페이서 산화막을 선택적으로 제거시, 스페이서 산화막 증착 후 게이트 스페이서의 높이가 대략 350-400nm 범위가 되므로 이를 모두 제거할 타겟으로 습식 식각을 진행할 경우, 주변회로영역의 게이트 패턴에 어택을 주게 된다. 이는 셀 영역을 선택적으로 노출시키는 마스크로부터 주변회로영역까지의 두께가 게이트 스페이서 높이보다 짧은 250-350nm정도밖에 되지 않고, 또한 산화막 식각용액에 의한 케미컬 확산 속도는 수직 식각속도 대비 약 1.2 내지 1.5배 빠르기 때문이다. The spacer oxide film 118 in the cell region A has an etching rate of 280-400 Pa / sec in the etching solution while the etching rate is increased by the ion implantation process described above. At this time, the selection ratio of the vertical oxide loss to the lateral oxide loss of the spacer oxide 118 increases by at least 7 times. The wet etching is performed for 10-15 seconds using an etched solution which can exhibit a buffered oxide etchant (BOE) solution, a hydrofluoric acid (DHF) solution, or the like. Then, the spacer oxide film 118 of the cell region A in which the impurities are implanted is about compared with that of the oxide film that has not undergone the ion implantation process due to the above-described ion implantation characteristics, which exhibits an etching rate of 40-50 kV / sec in the BOE solution. Etch rate is 7-10 times faster. In the conventional case, when the spacer oxide film is selectively removed, the gate spacer height is approximately 350-400 nm after the deposition of the spacer oxide film, so that when the wet etching is performed with the target to remove all of them, the gate pattern of the peripheral circuit region is attacked. do. This means that the thickness from the mask that selectively exposes the cell region to the peripheral circuit region is about 250-350 nm, which is shorter than the gate spacer height, and the chemical diffusion rate by the oxide etching solution is about 1.2 to 1.5 times faster than the vertical etching rate. Because.

이에 대해 본 발명에서는 셀 영역(A)의 스페이서 산화막(118)의 식각속도를 높임으로써 습식식각공정 시간을 10-15초 정도로 짧은 시간임에도 게이트와 게이트 사이에 잔류 산화막을 남기지 않을 수 있다. 또한, 스페이서 산화막의 식각속도를 높임으로써 측면 어택(lateral attack)에 따른 주변회로영역의 산화막 손실도 감소시킬 수 있다. 이를 스페이서 산화막을 선택적으로 식각한 다음, 캡핑막으로 도전막을 증착하는 공정을 진행한 셈(SEM) 사진인 도 6을 통해 확인할 수 있다. In contrast, in the present invention, by increasing the etching rate of the spacer oxide layer 118 of the cell region A, the residual oxide layer may not be left between the gate and the gate even though the wet etching process time is short, such as 10-15 seconds. In addition, by increasing the etching rate of the spacer oxide film, it is possible to reduce the oxide film loss of the peripheral circuit area due to the lateral attack. This may be confirmed through FIG. 6, which is a SEM image of selectively etching the spacer oxide layer and then depositing a conductive layer with a capping layer.

본 발명에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법은, 셀 영역의 스페이서 산화막을 제거하기 전, 스페이서 산화막에 고농도의 불순물을 주입하는 이온주입공정을 실시한다. 이에 따라 스페이서 산화막의 측면 손실량에 대한 수직 손실량의 선택비를 최소 7배 이상 증가시켜 식각용액의 측면 어택에 대한 마진을 충분히 확보함과 동시에 주변회로영역의 측면 두께 변화 없이 셀 영역의 스페이서 산화막을 제거할 수 있다. 또한, 스페이서 산화막의 식각속도를 향상시킴으로써 후속 공정에서 비트라인컨택홀이 형성되지 않는 결함을 제어할 수 있고, 공간 마진 확보를 위 한 스페이서 산화막의 두께 감소를 고려하지 않아도 되므로 주변회로영역의 안정적인 문턱전압을 구현할 수 있다. In the transistor manufacturing method of the semiconductor device according to the present invention, an ion implantation step of implanting a high concentration of impurities into the spacer oxide film is performed before removing the spacer oxide film of the cell region. Accordingly, the selection ratio of the vertical loss amount to the side loss amount of the spacer oxide layer is increased by at least 7 times to secure enough margin for the side attack of the etching solution and to remove the spacer oxide layer of the cell region without changing the side thickness of the peripheral circuit region. can do. In addition, by improving the etching rate of the spacer oxide layer, it is possible to control defects in which the bit line contact hole is not formed in a subsequent process, and to reduce the thickness of the spacer oxide layer to secure a space margin, thereby ensuring a stable threshold of the peripheral circuit region. Voltage can be implemented.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법에 의하면, 셀 영역의 스페이서 산화막 상에 불순물을 주입하여 측면 산화막 손실에 대한 수직 산화막 손실의 선택비를 증가시켜 습식 케미컬의 측면 어택에 대한 마진을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 주변회로영역의 게이트 측벽 두께의 변화없이 셀 영역의 스페이서 산화막을 효과적으로 제거할 수 있다. 이에 따라 소자가 축소됨에 따라 게이트와 게이트 사이의 공간 마진 부족 현상을 불순물 도즈량을 조절하여 제어할 수 있다. 또한, 비트라인 컨택 제어 및 주변회로영역의 문턱전압 안정화를 구현할 수 있다. As described so far, according to the transistor manufacturing method of the semiconductor device according to the present invention, by implanting impurities on the spacer oxide film in the cell region to increase the selectivity ratio of the vertical oxide loss to the side oxide loss to the side attack of the wet chemical We can secure enough margin. In addition, the spacer oxide film of the cell region can be effectively removed without changing the gate sidewall thickness of the peripheral circuit region. Accordingly, as the device shrinks, the lack of space margin between the gate and the gate may be controlled by adjusting the amount of impurity dose. In addition, bit line contact control and threshold voltage stabilization of the peripheral circuit region may be implemented.

Claims (10)

셀 영역 및 주변회로영역이 정의된 반도체 기판상에 게이트 패턴을 형성하는 단계;Forming a gate pattern on a semiconductor substrate in which cell regions and peripheral circuit regions are defined; 상기 게이트 패턴 및 반도체 기판 위에 버퍼막, 스페이서 질화막 및 스페이서 산화막을 순차적으로 증착하는 단계;Sequentially depositing a buffer film, a spacer nitride film, and a spacer oxide film on the gate pattern and the semiconductor substrate; 상기 주변회로영역을 차단하면서 상기 셀 영역의 스페이서 산화막을 노출시키는 마스크막 패턴을 형성하는 단계;Forming a mask layer pattern exposing the spacer oxide layer of the cell region while blocking the peripheral circuit region; 상기 마스크막 패턴을 이온주입마스크로 상기 노출된 셀 영역의 스페이서 산화막 상에 이온주입공정을 진행하는 단계; 및Performing an ion implantation process on the spacer oxide layer of the exposed cell region using the mask layer pattern as an ion implantation mask; And 상기 이온주입공정이 진행된 스페이서 산화막을 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.And removing the spacer oxide film subjected to the ion implantation process by etching. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 버퍼막은 산화공정을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.The buffer film is a transistor manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that formed by the oxidation process. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 마스크막 패턴은 포토레지스트 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.And the mask film pattern is formed of a photoresist material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온주입공정은 포스포러스(P) 이온 또는 아세닉(As) 이온을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.The ion implantation process is a transistor manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that it uses phosphorus (P) ions or ashenic (As) ions. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 이온주입공정은 0-10°의 틸트(tilt)각에서 1.0E14 ~ 1.5E16 atoms/㎠의 도즈량으로 5~20KeV의 이온주입에너지를 유지한 상태에서 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.The ion implantation process is a transistor of a semiconductor device, characterized in that the ion implantation energy of 5 ~ 20 KeV at a tilt angle of 0-10 ° at a dose of 1.0E14 ~ 1.5E16 atoms / ㎠ Manufacturing method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온주입공정은 붕소(B)이온 또는 플루오르화붕소(BF2)이온을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.The ion implantation process is a transistor manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that using the boron (B) ions or boron fluoride (BF 2 ) ions. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 이온주입공정은 1.0E12 ~ 1.0E14 atoms/㎠의 도즈량으로 5~10KeV의 이온주입에너지를 유지한 상태에서 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.The ion implantation process is a transistor manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that the progress of the ion implantation energy of 5 ~ 10 KeV at a dose of 1.0E12 ~ 1.0E14 atoms / ㎠. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스페이서 산화막을 식각하여 제거하는 단계는 습식식각을 이용하여 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.And etching the spacer oxide layer to remove the spacer oxide layer by using wet etching. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 습식식각은 BOE용액, 불산(DHF)용액 또는 이와 유사한 특성을 나타낼 수 있는 식각용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.The wet etching method is a transistor manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that using an etching solution that can exhibit a BOE solution, hydrofluoric acid (DHF) solution or similar characteristics. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 습식식각은 10-15초 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법.The wet etching is a transistor manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that for 10-15 seconds.
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