KR19990042744A - Device manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로서 특히, 이중폴리실리콘층(double poly)과 듀얼 게이트산화막을 단일공정에서 형성하도록 하고 또한 동일한 칩 내에 구동 전압이 서로 다른 소자를 단일공정으로 형성할 수 있는 반도체장치의 제조방법을 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, to form a double polysilicon layer and a double gate oxide film in a single process, and to form devices having different driving voltages in the same chip in a single process. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
이를 위하여 본 발명에 따른 반도체장치의 소자형성방법은, 필드산화막이 형성된 제 1 도전형 반도체기판 위에 제 1 절연막을 형성하는 단계와, 제 1 절연막 제 2 도전형 제 1 도전층을 형성하는 단계와, 제 1 도전층 위에 제 2 절연막을 형성하는 단계와, 제 2 절연막과 제 1 도전층 그리고 제 1 절연막의 소정부위를 제거하여 잔류한 제 1 절연막과 제 2 절연막으로 보호되는 제 1 게이트와 제 1 스토리지전극을 형성하고 동시에 필드산화막과 기판의 표면을 노출시키는 단계와, 반도체기판의 전 표면에 제 3 절연막을 형성하는 단계와, 제 3 절연막 위에 제 2 도전형 제 2 도전층 형성하는 단계와, 제 2 도전층과 제 3 절연막의 일부를 제거하여 제 1 게이트와 제 1 스토리지전극의 상부 표면 및 필드산화막과 반도체기판의 표면이 노출되도록 하고 동시에 제 1 스토리지전극 상부에 잔류한 제 2 절연막과 제 3 절연막 위에 제 2 스토리지전극과 소정부위의 제 3 절연막 위에 제 2 게이트를 형성하는 단계로 이루어지고, 또한 상술한 제 2 스토리지전극과 제 2 게이트 형성단계 이후에, 제 1 게이트와 제 2 게이트의 측면 하단 부근의 반도체 기판내에 제 2 도전형 불순물이온으로 엘디디영역을 형성하는 단계와, 제 1 게이트, 제 2 게이트, 제 1 스토리지전극, 제 2 스토리지전극 측면에 절연물질로 측벽을 형성하는 단계와, 반도체기판 내의 엘디디영역과 연결된 측면에 제 2 도전형 소스/드레인을 형성하는 단계와, 반도체기판의 전면에 층간절연막을 충분한 두께로 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 공정을 구비한다.To this end, the device forming method of the semiconductor device according to the present invention includes the steps of forming a first insulating film on the first conductive semiconductor substrate having a field oxide film, forming a first insulating film second conductive type first conductive layer and Forming a second insulating film on the first conductive layer, removing a predetermined portion of the second insulating film, the first conductive layer, and the first insulating film, and the first gate and the second insulating film protected by the remaining first insulating film and the second insulating film. Forming a storage electrode and simultaneously exposing the field oxide film and the surface of the substrate, forming a third insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate, forming a second conductive second conductive layer on the third insulating film, and By removing a portion of the second conductive layer and the third insulating layer, the upper surface of the first gate and the first storage electrode and the surface of the field oxide layer and the semiconductor substrate are exposed, and at the same time Forming a second gate on the second insulating film and the third insulating film remaining on the ground electrode, and forming a second gate on the third insulating film of the predetermined portion, and also forming the second storage electrode and the second gate. Thereafter, forming an LED region with a second conductivity type impurity ion in a semiconductor substrate near the lower end side of the first gate and the second gate, the first gate, the second gate, the first storage electrode, and the second storage. Forming a sidewall with an insulating material on the side of the electrode, forming a second conductivity type source / drain on the side connected to the LED region in the semiconductor substrate, and forming an interlayer insulating film on the front surface of the semiconductor substrate to a sufficient thickness. It further comprises a step consisting of.
Description
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로서 특히, 이중폴리실리콘층(double poly)과 듀얼 게이트산화막을 단일공정에서 형성하도록 하고 또한 동일한 칩 내에 구동 전압이 서로 다른 소자를 단일공정으로 형성할 수 있는 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, to form a double polysilicon layer and a double gate oxide film in a single process, and to form devices having different driving voltages in the same chip in a single process. A method for manufacturing a semiconductor device.
최근에 화상, 음성 및 문자 등을 동시에 표현하는 멀티미디어(multimedia) 등과 같은 시스템(system)은 다양하고 복잡하며 향상된 기능을 가지면서 소형화 및 경량화가 요구되고 있다. 이와 같이 요구를 충족시키기 위해서는 시스템을 구성하는 서로 다른 기능을 갖는 반도체회로들을 통합하여 동일한 칩에 형성하는 1칩(one chip)화 하는 기술이 개발되고 있다.Recently, systems such as multimedia, which simultaneously display images, voices, and texts, are required to be miniaturized and lightweight while having various, complex, and improved functions. In order to meet the demand as described above, a technology of forming a single chip in which semiconductor circuits having different functions constituting a system are integrated and formed on the same chip has been developed.
1칩화된 반도체회로는 서로 다른 기능을 가지며 서로 다른 전원에서 동작하는 다수의 회로가 동일한 반도체기판에 본래의 기능과 성능이 유지되도록 형성되어야 한다. 즉, 동일한 반도체기판 상에 서로 다른 구동 전압을 갖는 트랜지스터의 구성이 필요하며, 이를 구현하기 위해서는 소자들의 문턱전압(threshold voltage)을 서로 다르도록 조절하여야 한다.Single-chip semiconductor circuits have different functions, and a plurality of circuits operating in different power sources must be formed such that the original functions and performances are maintained on the same semiconductor substrate. That is, a configuration of transistors having different driving voltages is required on the same semiconductor substrate, and in order to implement this, the threshold voltages of the devices must be adjusted to be different from each other.
로직(logic)제품중에서 최근 급격하게 수요가 늘어나는 아날로그 제품을 공정상에서 구현하기 위해서는 이중폴리실리콘층 형성공정이 요구되며 또한 반도체소자의 입력/출력단자 부위와 실질적으로 로직(logic)이 동작하는 코아(core) 부위의 동작전압이 각기 다르게 요구되는 경우의 제품에 대하여 듀알 게이트산화막 형성공정으로 그 요구를 충족시키는데 본 발명에서는 상술한 두가지 공정을 단일공정으로 단순화하면서 로직에서 필요로하는 저 저항과 고속 소자를 구현하는데 그 목적이 있다.In order to implement analog products that are rapidly increasing in demand among logic products in the process, a double polysilicon layer forming process is required, and a core in which logic operates substantially with the input / output terminal portion of a semiconductor device ( The dual gate oxide film forming process meets the requirements for products where the operating voltages of core parts are differently required. In the present invention, the low-resistance and high-speed devices required by logic are simplified while simplifying the above two processes in a single process. The purpose is to implement
종래의 기술에서는 이중폴리실리콘층 형성공정과 듀얼 게이트산화막 형성공정이 별개로 이루어지므로 도 1a 내지 도 1d와 도 2a 내지 도 2d에서 각각 그 제조공정을 표시한다.In the prior art, since the process of forming the double polysilicon layer and the process of forming the dual gate oxide film are performed separately, the manufacturing process is shown in FIGS. 1A to 1D and 2A to 2D, respectively.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 반도체장치의 소자 제조공정중 게이트절연막 형성공정 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views of a gate insulating film forming process in a device fabrication process of a semiconductor device according to the prior art.
도 1a에 있어서, 실리콘 기판(1) 표면에 게이트 산화막(2)을 열산화시켜 성장시킨 후 두꺼운 게이트 산화막 형성을 위한 사진공정을 실시하여 두꺼운 게이트산화막 형성 부위에 포토레지스트패턴(10)을 형성한다.In FIG. 1A, the gate oxide film 2 is thermally oxidized and grown on the surface of the silicon substrate 1, and a photoresist pattern 10 is formed on the thick gate oxide film formation site by performing a photo process for forming a thick gate oxide film. .
도 1b에 있어서, 포토레지스트패턴(10)으로 보호되지 아니하는 부위의 게이트산화막(3)의 일부를 제거한 다음 포토레지스트패턴(도시 안됨)을 제거한다. 이때 식각되어 제거된 부분은 이후 공정에서 얇은 게이트산화막이 형성된다.In FIG. 1B, a portion of the gate oxide film 3 in a portion that is not protected by the photoresist pattern 10 is removed and then a photoresist pattern (not shown) is removed. At this time, the portion removed by etching is a thin gate oxide film is formed in a subsequent process.
도 1c에 있어서, 실리콘기판(1) 표면에 전세정을 실시하여 얇은 게이트산화막 형성부위의 잔류한 게이트산화막을 완전히 제거하여 잔류한 게이트산화막(2)을 제외한 부위의 실리콘 기판(1) 표면을 완전히 노출시킨다.In FIG. 1C, the surface of the silicon substrate 1 is completely cleaned by performing pre-cleaning on the surface of the silicon substrate 1 to completely remove the remaining gate oxide film on the thin gate oxide film forming region, thereby removing the remaining gate oxide film 2. Expose
도 1d에 있어서, 실리콘 기판(1)의 표면을 열산화시켜 다시 기판(1)의 전표면에 산화막을 성장시킨다. 따라서 기존에 잔류한 게이트산화막 부위는 더욱 두껍게 되어 두꺼운 게이트산화막(4)이 형성되고 나머지 부위는 얇은 게이트산화막(5)이 된다.In Fig. 1D, the surface of the silicon substrate 1 is thermally oxidized to grow an oxide film on the entire surface of the substrate 1 again. Therefore, the remaining gate oxide film portion becomes thicker to form a thick gate oxide film 4 and the remaining portion becomes a thin gate oxide film 5.
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 반도체장치의 제조공정 단면도를 나타낸다.2A to 2D show cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device according to the prior art.
도 2a에 있어서, 소자간의 격리 또는 활성영역과 필드영역의 분리를 위한 필드산화막(22)이 형성된 실리콘 기판(21) 위에 제 1 게이트산화막(23)을 형성한 다음 그 위에 도핑된 제 1 폴리실리콘층(24)을 증착하여 형성하고 다시 그 위에 캡핑용 산화막(25)을 증착하여 형성한 후 다시 그 위에 도핑된 제 2 폴리실리콘층(26)을 증착하여 형성한다. 그리고 이후 형성될 캐패시터 형성용 마스크를 이용한 사진공정을 실시하여 포토레지스트패턴(270)을 형성한다.In FIG. 2A, a first gate oxide film 23 is formed on a silicon substrate 21 on which a field oxide film 22 is formed for isolation between devices or separation of an active region and a field region, and then doped with first polysilicon. The layer 24 is formed by depositing, and again, by depositing a capping oxide layer 25 thereon, and then again by depositing a doped second polysilicon layer 26 thereon. The photoresist pattern 270 is formed by performing a photolithography process using a capacitor forming mask to be formed later.
도 2b에 있어서, 제 1 폴리실리콘층(24)의 표면이 노출될 때까지 포토레지스트패턴(270)을 식각보호막으로 이용한 식각을 실시하여 제 2 폴리실리콘층(26), 캡핑용 산화막(25)의 일부를 제거하여 제 1 캐패시터패턴(26, 25)을 형성한다.In FIG. 2B, the second polysilicon layer 26 and the capping oxide layer 25 are etched by etching using the photoresist pattern 270 as an etch protection layer until the surface of the first polysilicon layer 24 is exposed. The first capacitor patterns 26 and 25 are formed by removing a part of the first capacitor patterns 26 and 25.
도 2c에 있어서, 필요한 게이트를 형성하기 위하여 사진공정으로 게이트 형성용 마스크를 이용하여 게이트 형성부위 및 캐패시터패턴(25) 주위에 제 2 포토레지스트패턴(280)을 형성한다.In FIG. 2C, a second photoresist pattern 280 is formed around the gate forming portion and the capacitor pattern 25 using a gate forming mask in a photolithography process to form a necessary gate.
도 2d에 있어서, 상기의 제 2 포토레지스트패턴(280)으로 보호되지 아니하는 부위의 제 1 폴리실리콘층(24) 및 게이트산화막(23)을 실리콘 기판(21)의 표면이 노출될 때까지 식각으로 제거한다. 그리고 형성된 소자 및 노출된 기판(21)의 전표면에 에이치엘디(high temperature low pressure dielectric)등으로 산화막을 증착한 다음 에치백을 실시하여 형성된 소자의 측면에 측벽(200)을 형성한다.In FIG. 2D, the first polysilicon layer 24 and the gate oxide film 23 of the portion not protected by the second photoresist pattern 280 are etched until the surface of the silicon substrate 21 is exposed. To remove it. Then, an oxide film is deposited on the entire surface of the formed device and the exposed substrate 21 by using a high temperature low pressure dielectric, etc., and then etched back to form sidewalls 200 on the side surfaces of the formed device.
이후 도면에 도시되지는 않았지만 측벽을 이용한 이온주입을 실시하여 형성된 게이트의 측면 하단 부근에 엘디디(lightly doped drain) 및 소스/드레인을 형성하여 반도체 소자등을 완성한다.Subsequently, although not shown in the drawing, an LED is formed around the lower surface side of the gate formed by ion implantation using sidewalls to form a semiconductor device and the like.
상술한 바와 같이 종래의 기술에서는 듀알 게이트산화막 형성공정과 이중폴리실리콘층 형성기술이 별개의 공정으로 이루어지기 때문에 경우에 따라 즉 듀알 게이트산화막 형성과 이중폴리실리콘층 형성이 모두 필요로되는 공정에서는 마스킹 작업의 단계수 증가에 따른 공정수의 증대때문에 공정 코스트가 높아지게 된다.As described above, since the dual gate oxide film forming process and the double polysilicon layer forming technology are performed as separate processes in the related art, in some cases, masking is required in a process requiring both the dual gate oxide film formation and the double polysilicon layer formation. The process cost increases due to the increase in the number of steps due to the increase in the number of steps in the operation.
본 발명의 목적은 이중폴리실리콘층(double poly)과 듀얼 게이트산화막을 단일공정에서 형성하도록 하고 또한 동일한 칩 내에 구동 전압이 서로 다른 소자를 단일공정으로 형성할 수 있는 반도체장치의 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a double polysilicon layer and a double gate oxide film are formed in a single process, and a device having different driving voltages in the same chip can be formed in a single process. have.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 소자형성방법은, 필드산화막이 형성된 제 1 도전형 반도체기판 위에 제 1 절연막을 형성하는 단계와, 제 1 절연막 제 2 도전형 제 1 도전층을 형성하는 단계와, 제 1 도전층 위에 제 2 절연막을 형성하는 단계와, 제 2 절연막과 제 1 도전층 그리고 제 1 절연막의 소정부위를 제거하여 잔류한 제 1 절연막과 제 2 절연막으로 보호되는 제 1 게이트와 제 1 스토리지전극을 형성하고 동시에 필드산화막과 기판의 표면을 노출시키는 단계와, 반도체기판의 전 표면에 제 3 절연막을 형성하는 단계와, 제 3 절연막 위에 제 2 도전형 제 2 도전층 형성하는 단계와, 제 2 도전층과 제 3 절연막의 일부를 제거하여 제 1 게이트와 제 1 스토리지전극의 상부 표면 및 필드산화막과 반도체기판의 표면이 노출되도록 하고 동시에 제 1 스토리지전극 상부에 잔류한 제 2 절연막과 제 3 절연막 위에 제 2 스토리지전극과 소정부위의 제 3 절연막 위에 제 2 게이트를 형성하는 단계로 이루어지고, 또한 상술한 제 2 스토리지전극과 제 2 게이트 형성단계 이후에, 제 1 게이트와 제 2 게이트의 측면 하단 부근의 반도체 기판내에 제 2 도전형 불순물이온으로 엘디디영역을 형성하는 단계와, 제 1 게이트, 제 2 게이트, 제 1 스토리지전극, 제 2 스토리지전극 측면에 절연물질로 측벽을 형성하는 단계와, 반도체기판 내의 엘디디영역과 연결된 측면에 제 2 도전형 소스/드레인을 형성하는 단계와, 반도체기판의 전면에 층간절연막을 충분한 두께로 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 공정을 구비한다.A device forming method of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object, the step of forming a first insulating film on the first conductive semiconductor substrate on which the field oxide film is formed, the first insulating film second conductive type first conductive layer Forming a second insulating film on the first conductive layer, and removing a predetermined portion of the second insulating film, the first conductive layer, and the first insulating film, and protecting the first insulating film and the second insulating film. Forming a first gate and a first storage electrode and simultaneously exposing the surface of the field oxide film and the substrate, forming a third insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate, and forming a second conductive second conductive layer on the third insulating film. And forming a portion of the second conductive layer and the third insulating layer to expose the upper surface of the first gate and the first storage electrode and the surface of the field oxide layer and the semiconductor substrate. Simultaneously forming a second gate on the second storage electrode and the third insulating film remaining on the first storage electrode and on the third insulating film. The second storage electrode and the second storage electrode After the gate forming step, forming an LED region with a second conductivity type impurity ion in a semiconductor substrate near the lower end side of the first gate and the second gate, the first gate, the second gate, the first storage electrode, Forming a sidewall with an insulating material on the side of the second storage electrode, forming a second conductive source / drain on the side connected to the LED area in the semiconductor substrate, and forming an interlayer insulating film on the front surface of the semiconductor substrate to a sufficient thickness. It further comprises a step comprising the step of forming.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 반도체장치의 소자 제조공정중 게이트절연막 형성 공정 단면도1A to 1D are cross-sectional views of a gate insulating film forming process in a device fabrication process of a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 반도체장치의 제조공정 단면도2A to 2D are cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device according to the prior art.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 반도체장치의 제조공정 단면도3A to 3E are cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device according to the present invention.
본 발명은 이중폴리실리콘층 형성공정과듀알 게이트산화막 형성공정을 단일공정으로 구현한다. 즉 입출력 부위 또는 특정영역은 메인 로직(main logic) 부위와 게이트산화막을 차별화하여 두께가 서로 상이한 트렌지스터를 제조할 수 있다.The present invention implements a double polysilicon layer forming process and a dual gate oxide film forming process in a single process. In other words, the transistors having different thicknesses may be manufactured by differentiating the main logic region and the gate oxide layer from the input / output region or the specific region.
또한 제 1 폴리실리콘층과 제 2 폴리실리콘층으로 이루어진 이중폴리실리콘층 형성시 그 층사이에 캡핑용 산화막을 자동적으로 형성할 수 있다. 즉 트렌지스터의 역할 측면에서 보면 제 1 폴리실리콘층과 제 1 게이트산화막으로 이루어진 제 1 트렌지스터와 제 2 폴리실리콘층과 제 2 게이트산화막으로 이루어진 제 2 트렌지스터가 형성되고 아날로그 공정을 구현하기 위한 캐패시터를 형성하기 위한 제 1 폴리실리콘층-캡핑용 산화막-제 2 폴리실리콘으로 캐패시터를 형성하게 된다.In addition, when forming a double polysilicon layer consisting of the first polysilicon layer and the second polysilicon layer, a capping oxide film may be automatically formed between the layers. In other words, in terms of the role of the transistor, a first transistor including a first polysilicon layer and a first gate oxide layer and a second transistor including a second polysilicon layer and a second gate oxide layer are formed, and a capacitor for implementing an analog process is formed. A capacitor is formed of the first polysilicon layer-capping oxide-second polysilicon.
일반적으로 로직(logic)의 경우 입출력부위와 메인 코아(main core) 부위의 동작전압을 다르게 하여 설계되고 시스템 경우에서도 그와 같이 요구하는 경향이 커지고 있다. 이는 데이타의 입출력시 외부전압을 그대로 수용하여 로직을 동작시키고 메인 코아에서는 낮은 전압으로 동작시키려는 의도때문이다. 따라서 이에따른 게이트산화막의 항복전압(breakdown voltage)과 문턱전압(threshold voltage)의 문제가 제기되는데 이를 위하여 듀알 게이트산화막 형성공정을 사용한다. 이와는 별도로 로직에서 아날로그신호를 구현하는 방법으로 이중폴리실리콘 형성공정이 널리 사용된다. 상술한 요구를 동시에 충족시키는 공정이 본 발명의 의의이다.In general, logic is designed by varying the operating voltages of the input / output part and the main core part, and in the case of the system, the demand tends to increase. This is due to the intention to operate the logic by accepting the external voltage as it is in the input / output of data and to operate the low voltage in the main core. Accordingly, problems of breakdown voltage and threshold voltage of the gate oxide film are raised. For this purpose, a dual gate oxide film forming process is used. Apart from this, the double polysilicon forming process is widely used as a method of implementing analog signals in logic. The process of simultaneously meeting the above-described needs is the significance of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 반도체장치의 소자제조공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views of device manufacturing processes of the semiconductor device according to the present invention.
도 3a에 있어서, 제 1 도전형 실리콘 기판(31) 상에 소자격리를 위한 필드산화막(32)을 로코스(LOCOS) 공정으로 형성한 다음 기판(31)의 표면에 제 1 절연막(33)을 질화막으로 증착하여 형성한다. 이때 제 1 절연막은 제 1 게이트 절연막이 되며 질화막 대신 기판의 표면을 열산화시켜 실리콘산화막을 형성할 수도 있다.In FIG. 3A, a field oxide film 32 for device isolation is formed on a first conductive silicon substrate 31 by a LOCOS process, and then a first insulating film 33 is formed on the surface of the substrate 31. It is formed by depositing with a nitride film. In this case, the first insulating film may be a first gate insulating film and a silicon oxide film may be formed by thermally oxidizing the surface of the substrate instead of the nitride film.
그리고 제 1 절연막(33) 위에 제 1 게이트와 제 1 스토리지전극을 형성하기 위한 제 2 도전형 불순물이 도핑된 제 1 폴리실리콘층(34)을 증착하여 형성한 후 그 위에 제 2 절연막(35)으로 질화막을 증착하여 형성한다. 이러한 질화막은 전기적으로 절연체이며 식각공정에서 식각에 대항하는 역할을 한다.In addition, a first polysilicon layer 34 doped with a second conductivity type impurity for forming the first gate and the first storage electrode is formed by depositing the first insulating layer 33 on the second insulating layer 35. The nitride film is formed by vapor deposition. The nitride film is an electrically insulator and plays a role of countering etching in the etching process.
그 다음 이후 형성될 게이트 및 스토리지전극 형성용 마스크와 포토레지스트를 이용한 사진공정을 실시하여 제 1 포토레지스트패턴(370)을 제 2 절연막 위에 형성한다.Thereafter, a first photoresist pattern 370 is formed on the second insulating layer by performing a photolithography process using a photoresist and a mask for forming a gate and storage electrode to be formed later.
도 3b에 있어서, 상기 포토레지스트패턴(370)으로 보호되지 아니하는 부위의 제 2 절연막(35), 제 1 폴리실리콘층(34) 그리고 제 1 절연막(33)을 습식식각으로 제거하여 상부면과 하부면이 각각 잔류한 제 1 절연막(33)과 제 2 절연막(35)으로 보호되는 제 1 게이트(344)와 제 1 스토리지전극(34)을 형성하고 또한 필드산화막(32)과 기판(31)의 표면을 노출시킨다. 이때 도면상 죄측에 위치한 제 1 게이트는 이후 제 1 트렌지스터가 되며 이러한 제 1 트렌지스터의 제 1 게이트의 게이트절연막의 두께는 제 1 절연막의 두께를 갖게 된다.In FIG. 3B, the second insulating layer 35, the first polysilicon layer 34, and the first insulating layer 33 of the portion not protected by the photoresist pattern 370 are removed by wet etching. The first gate 344 and the first storage electrode 34 which are respectively protected by the first insulating film 33 and the second insulating film 35 having the remaining lower surfaces are formed, and the field oxide film 32 and the substrate 31 are formed. Expose the surface of the. At this time, the first gate located on the opposite side of the drawing becomes a first transistor, and the thickness of the gate insulating film of the first gate of the first transistor has the thickness of the first insulating film.
도 3c에 있어서, 노출된 기판(31)의 표면과 노출된 제 1 게이트(344) 및 제 1 스토리지전극(34)의 측면을 보호하기 위하여 다시 기판(31)의 전 표면에 열산화를 실시하여 제 3 절연막(36)을 형성한다. 이때 성장시킨 제 3 절연막인 열산화막(36)의 성장 두께는 제 1 게이트(34) 하부에 잔류하고 있는 제 1 절연막(33)의 두께와 상이하게 형성하는데 이는 요구되는 트렌지스터의 요구전압에 부응하기 위해서이고, 또한 제 1 게이트(344) 및 제 1 스토리지전극(34) 상부에 잔류하고 있는 제 2 절연막(35)인 질화막 하부에서도 산화반응이 진행되어 제 2 절연막(35)과 제 1 게이트(344) 및 제 1 스토리지전극(34) 사이에도 제 3 절연막(36)이 형성되고 이때의 산화막은 층간버퍼용으로도 작용한다.In FIG. 3C, thermal oxidation is performed on the entire surface of the substrate 31 again to protect the exposed surface of the substrate 31 and the side surfaces of the exposed first gate 344 and the first storage electrode 34. The third insulating film 36 is formed. In this case, the growth thickness of the thermally oxidized film 36, which is the third insulating film grown, is formed to be different from the thickness of the first insulating film 33 remaining under the first gate 34, so as to meet the required voltage of the transistor. Also, the oxidation reaction proceeds under the nitride film, which is the second insulating film 35 remaining on the first gate 344 and the first storage electrode 34, so that the second insulating film 35 and the first gate 344 are oxidized. And the third insulating film 36 is also formed between the first storage electrode 34 and the oxide film also serves for the interlayer buffer.
그리고 다시 제 3 절연막(36)인 산화막 위에 제 2 도전형 불순물이 도핑된 제 2 폴리실리콘층(37)을 증착하여 형성하고 다시 그 위에 포토레지스트를 도포하고 제 2 게이트 및 제 2 스토리지전극 형성용 마스크를 이용한 사진공정을 실시하여 제 2 포토레지스트패턴(380)을 형성한다. 이때 캐패시터 형성부위의 제 1 스토리지전극(34) 상부에는 이중폴리실리콘층 형성으로 만들어질 제 2 스토리지전극을 형성하기 위한 포토레지스트패턴(380)이 형성되고, 도면상 제 1 게이트(344) 좌측에는 제 2 게이트 형성을 위한 포토레지스트패턴(380)이 위치한다.Then, a second polysilicon layer 37 doped with a second conductivity type impurity is deposited on the oxide layer, which is the third insulating layer 36, and then a photoresist is applied thereon to form the second gate and the second storage electrode. A photo process using a mask is performed to form the second photoresist pattern 380. In this case, a photoresist pattern 380 is formed on the first storage electrode 34 of the capacitor forming portion to form a second storage electrode to be formed by forming a double polysilicon layer, and on the left side of the first gate 344 in the drawing The photoresist pattern 380 for forming the second gate is positioned.
도 3d에 있어서, 상기한 제 2 포토레지스트패턴(380)으로 보호되지 아니하는 부위의 제 2 폴리실리콘층(37)과 제 3 절연막(36)을 식각으로 제거하여 제 1 게이트(344)와 제 1 스토리지전극(34)의 상부 표면 및 필드산화막(32)과 기판(31)의 표면이 노출되도록 한다. 그 결과 제 1 스토리지전극(34) 상부에 잔류한 제 2 절연막(35)과 제 제 3 절연막(36) 위에 제 2 스토리지전극(37)이 형성되고 도면상 제 1 게이트(344) 좌측에 제 3 절연막(36) 위에 제 2 게이트(377)가 형성되며, 이때 제 2 게이트의 게이트 절연막은 잔류한 제 3 절연막(36)으로서 상술한 바와 같이 요구되는 트렌지스터의 문턱전압 차이로 인해 그 두께는 제 1 게이트(34)의 두께와 상이하다.In FIG. 3D, the second polysilicon layer 37 and the third insulating layer 36 in portions not protected by the second photoresist pattern 380 are etched to remove the first gate 344 and the first gate 344. 1 The upper surface of the storage electrode 34 and the surface of the field oxide film 32 and the substrate 31 are exposed. As a result, the second storage electrode 37 is formed on the second insulating film 35 and the third insulating film 36 remaining on the first storage electrode 34 and the third gate is formed on the left side of the first gate 344 in the drawing. The second gate 377 is formed on the insulating film 36, wherein the gate insulating film of the second gate is the remaining third insulating film 36, and due to the difference in the threshold voltage of the transistor required as described above, the thickness thereof is the first. It is different from the thickness of the gate 34.
도 3e에 있어서, 제 2 도전형 불순물 이온주입을 제 1 게이트(344)와 제 2 게이트(377)를 마스크로 이용하여 저농도로 실시하여 게이트의 측면 하단 부근의 기판(31)내에 엘디디영역을 형성한 다음, 기판(31)의 전표면에 산화막을 두껍게 증착한 후 에치백을 실시하여 형성된 각각의 소자의 측면에 측벽(300)을 형성한다. 이때 형성된 측벽(300)은 제 2 게이트 및 제 2 스토리지전극 형성을 위한 식각에서 노출된 각각의 소자의 측면부위를 주위로 부터 절연시키면서 또한 트랜지스터 형성시 고농도 불순물주입영역 형성을 위한 마스크로 이용된다.In FIG. 3E, the second conductivity type impurity ion implantation is performed at low concentration using the first gate 344 and the second gate 377 as a mask to form the LED region in the substrate 31 near the lower side of the gate. After the formation, a thick oxide film is deposited on the entire surface of the substrate 31 and then etched back to form sidewalls 300 on the side surfaces of the formed elements. The sidewall 300 formed at this time is used as a mask for forming a high concentration impurity implantation region during transistor formation while insulating side surfaces of each device exposed from etching for forming the second gate and the second storage electrode from the surroundings.
그리고 제 1 게이트와 제 2 게이트의 측벽(300)을 마스크로 이용한 제 2 도전형 불순물 이온주입을 고농도로 실시하여 소스/드레인 영역을 위한 불순물 주입부를 형성한 뒤 열처리공정을 통해 불순물이온들을 충분히 기판(31)내로 확산시켜 소스/드레인 영역을 형성한 다음 기판(31)의 전면에 층간절연막(도시 안됨)을 충분한 두께로 증착하여 형성하므로서 트렌지스터 및 캐패시터를 완성한다.In addition, the second conductive type impurity ion implantation using the sidewalls 300 of the first gate and the second gate as a mask is performed at a high concentration to form an impurity implantation portion for the source / drain region, and then the substrate is sufficiently filled with impurity ions through a heat treatment process. The transistors and capacitors are completed by diffusing into (31) to form source / drain regions and then depositing an interlayer insulating film (not shown) to a sufficient thickness on the entire surface of the substrate (31).
따라서, 본 발명은 시스템 설계시 이중폴리실리콘층 형성공정을 위한 아날로그 반도체칩의 구현과 입출력부와 코아부의 동작전압이 다른 소자 설계시 종래의 기술과 비교하여 단순한공정을 제공하는 장점을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an advantage of providing an analog semiconductor chip for a double polysilicon layer forming process in system design and a simple process in comparison with the conventional technology in designing devices having different operating voltages of the input / output unit and the core unit.
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