KR20030060514A - Method for manufacturing semiconductor device having triple gate and semiconductor device made by the same - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor device having triple gate and semiconductor device made by the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20030060514A KR20030060514A KR1020020001247A KR20020001247A KR20030060514A KR 20030060514 A KR20030060514 A KR 20030060514A KR 1020020001247 A KR1020020001247 A KR 1020020001247A KR 20020001247 A KR20020001247 A KR 20020001247A KR 20030060514 A KR20030060514 A KR 20030060514A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gate insulating
- voltage
- silicon
- film
- gate
- 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- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/01—Manufacture or treatment
- H10D84/0123—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs
- H10D84/0126—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs
- H10D84/0135—Manufacturing their gate conductors
- H10D84/014—Manufacturing their gate conductors the gate conductors having different materials or different implants
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/01—Manufacture or treatment
- H10D84/0123—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs
- H10D84/0126—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs
- H10D84/0144—Manufacturing their gate insulating layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/01—Manufacture or treatment
- H10D84/0123—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs
- H10D84/0126—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs
- H10D84/0151—Manufacturing their isolation regions
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
본 발명은 삼중 게이트를 갖는 반도체 메모리장치의 제조방법 및 그에 의해 제조된 삼중 게이트를 가진 반도체 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 반도체 기판 상에 고전압, 중전압, 저전압의 세 개의 문턱전압 영역을 포함하는 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법에 있어서, 먼저, 반도체 기판 상에 소자분리용 산화막을 형성하여 소자형성 영역을 정의한다. 고전압 영역을 포함하여 반도체 기판 전면에 실리콘 산화막/실리콘 질화막/실리콘 산화막의 복수의 막으로 형성된 고전압용 게이트 절연막을 형성한다. 중전압 영역과 저전압 영역에서 고전압용 게이트 절연막을 제거하고 중전압용 게이트 절연막을 형성한다. 자전압 영역에서 중전압용 게이트 절연막을 제거하고 저전압용 게이트 절연막을 형성한다. 그런 다음, 고, 중, 저전압용 게이트 절연막 상에 게이트 도전막을 형성한 후, 이 게이트 도전막에 게이트 패턴을 형성한다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device having a triple gate, and a semiconductor device having a triple gate manufactured thereby. The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate including three threshold voltage regions of high voltage, medium voltage, and low voltage on a semiconductor substrate. First, an element isolation oxide film is formed on a semiconductor substrate to form a device. Define the area. A gate insulating film for high voltage formed of a plurality of films of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film is formed over the semiconductor substrate including the high voltage region. The high voltage gate insulating film is removed in the medium voltage region and the low voltage region to form a medium voltage gate insulating film. The medium voltage gate insulating film is removed in the magnetic voltage region, and a low voltage gate insulating film is formed. Then, a gate conductive film is formed on the high, medium, and low voltage gate insulating film, and then a gate pattern is formed on the gate conductive film.
이렇게 복수의 실리콘 절연막을 적용하여 고전압용 게이트 절연막을 형성하면, 자동전압과 두께가 각각 다른 다중 게이트 절연막을 형성할 때, 포토 공정을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 공정이 단순해져서 생산단가가 절감되는 장점이 있다.When the gate insulating film for high voltage is formed by applying a plurality of silicon insulating films in this way, when forming a multi-gate insulating film having different thicknesses and automatic voltages, the photo process can be reduced, thereby simplifying the process and reducing the production cost. There is an advantage.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device having a triple gate.
반도체 소자들 중에는 작동전압이제각기 다른 다중 게이트를 갖는 반도체 장치들이 있다, 로직 제품들 일부와 디지털 시그널 프로세서(DSP) 등은 복수의 문턱전압을 갖는 다중 게이트를 채용하는 전형적인 예들이다. 특히, 반도체 장치들중에서 삼중 게이트를 사용하는 제품들도 등장하게 되었다.Among semiconductor devices, there are semiconductor devices having multiple gates having different operating voltages. Some logic products and digital signal processors (DSPs) are typical examples of employing multiple gates having a plurality of threshold voltages. In particular, products using triple gates have emerged in semiconductor devices.
이러한 다중 게이트 방식의 제품들은 반도체 장치를 제조할 때, 각 게이트의 문턱전압(Vt)을 조절하기 위해서 게이트 절연막의 두께를 조절하여 각각 다른 두께로 형성한다. 도 9 내지 도 12는 복수의 게이트를 갖는 특히 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방버에 대해서 종래의 기술을 단계적으로 도시한 단면도들이다. 도 9내지 도 10을 참조하면, 반도체 기판(100) 전면에 실리콘 산화막(1111)과 실리콘 질화막(1113) 및 실리콘 질화막(1115)으로 구성된 마스크용 절연막(1110)을 형성하고, 소정의 포토 및 식각공정을 거쳐서 고전압 영역(H)의 마스크용 절연막(1110)을 제거한다. 그런 다음, 기지 실리콘(100)의 표면이 드러난 고전압 영역(H)에 실리콘 산화막을 증착하여 가장 두꺼운 고전압용 게이트 절연막(1120)을 형성한다. 그리고, 도 11에 도시된 바와 같이, 포토 및 건식식각 공정을 거쳐서 중전압 및 저전압 영역(M,L)의 마스크용 절연막(1110)을 제거하고, 기지 실리콘(100)이 드러난 중전압 영역(M)과 저전압 영역(L)을 산화시켜 중전압(M) 및 저전압 영역(L)에 중간 두께의 실리콘 산화막으로 중전압용 게이트 절연막(1130)을 형성하며, 마지막으로 도 12에 도시된 바와 같이 포토 및 식각공정을 거쳐서 저전압 영역(L)의 중전압용 게이트 절연막(1130)을 제거하고 박막의 저전압용 게이트 절연막(1140)을 형성한다. 이후 통상의 반도체 정치의 제조방법을 이용하여 공정을 마치면, 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치가 완성된다. 상기 도면들에서 1310, 1320, 1330은 패턴된 포토 레지스트 패턴이다.These multi-gate products are formed in different thicknesses by adjusting the thickness of the gate insulating film to control the threshold voltage (Vt) of each gate when manufacturing a semiconductor device. 9 to 12 are cross-sectional views showing a conventional technique step by step with respect to the manufacturing method of a semiconductor device having a plurality of gates, in particular having a triple gate. 9 to 10, a mask insulating film 1110 composed of a silicon oxide film 1111, a silicon nitride film 1113 and a silicon nitride film 1115 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100, and a predetermined photo and etching process is performed. The mask insulating film 1110 in the high voltage region H is removed through the process. Then, a silicon oxide film is deposited on the high voltage region H where the surface of the known silicon 100 is exposed to form the thickest high voltage gate insulating film 1120. As shown in FIG. 11, the mask insulating film 1110 of the medium and low voltage regions M and L is removed through photo and dry etching, and the medium voltage region M on which the known silicon 100 is exposed. ) And the low voltage region L to form a gate insulating film 1130 for medium voltage using a silicon oxide film having a medium thickness in the medium voltage M and the low voltage region L. Finally, as shown in FIG. After the etching process, the gate insulating film 1130 for the medium voltage in the low voltage region L is removed and the thin film for the low voltage gate insulating film 1140 is formed. Subsequently, when the process is completed using a conventional method for manufacturing a semiconductor, a semiconductor device having a triple gate is completed. In the drawings, 1310, 1320, and 1330 are patterned photoresist patterns.
그런데, 이러한 종래의 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법은, 각게이트 절연막을 형성하면서, 포토 레지스트(310,320,330)와 게이트 절연막이 형성될 소자영역들(M,L)의 기지 실리콘이 직접 접촉함으로써, 포토 레지스트에 함유된 카본을 포함한 중금속 불순물들이 기지실리콘으로 침투하여 게이트 절연막들(1120,1130,1140)의 신뢰성을 저하시킬 가능성이 있다. 그리고, 각각의 게이트 절연막을 형성할 때마다 포토 및 건식식각 공정이 포함되어 제조단가가 상대적으로 높아지는 단점이 있다.However, in the conventional method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate, the photoresist 310, 320, 330 and the base silicon of the device regions M and L on which the gate insulating film is to be formed are directly contacted while forming the gate insulating film. There is a possibility that heavy metal impurities including carbon contained in the photoresist penetrate into the known silicon and degrade the reliability of the gate insulating layers 1120, 1130, and 1140. In addition, a photo and dry etching process is included every time the gate insulating layer is formed, and thus manufacturing cost is relatively high.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 삼중 게이트 절연막을 형성하는 공정을 단순화하여, 삼중 게이트를 형성하는 공정 중에 포토 공정을 감소시켜 공정단가를 절감시키며, 기지 실리콘과 포토 레지스트가 접하는 횟수를 감소시켜 삼중 게이트의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to simplify the process of forming the triple gate insulating film, to reduce the process cost by reducing the photo process during the process of forming the triple gate, and to reduce the number of contact between the substrate silicon and the photoresist. It is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate that can improve the electrical characteristics of the triple gate.
도 1은 본 발명에 의해서 제조된 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a triple gate manufactured by the present invention.
도 2 내지 도 8은 본 발명에 의한 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법을 설명하기 위하여 순차적으로 도시한 단면도들이다.2 to 8 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate according to the present invention.
도 9 내지 12는 종래의 기술에 의한 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.9 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate according to the related art.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법은, 먼저, 반도체 기판 상에 소자분리용 산화막을 형성하여 고전압, 중전압, 저전압의 세 개의 문턱전압 영역을 포함하는 소자형성 영역을 정의한다. 고전압 영역을 포함하여 반도체 기판 전면에 실리콘 산화막/실리콘 질화막/실리콘 산화막의 복수의 막으로 형성된 고전압용 게이트 절연막을 형성한다. 그리고, 중전압 영역과 저전압 영역에 형성된 고전압용 게이트 절연막을 제거하고, 중전압용 게이트 절연막을 형성한다. 저전압 영역에 형성된 중전압용 게이트 절연막을 제거하고 저전압용 게이트 절연막을 형성한다. 이렇게 형성된 고, 중, 저전압용 게이트 절연막 상에 게이트 도전막을 형성하고, 게이트 도전막에 게이트 패턴을 형성한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate of the present invention, first, forming an oxide film for isolation on the semiconductor substrate to include three threshold voltage regions of high voltage, medium voltage, low voltage Define the device formation region. A gate insulating film for high voltage formed of a plurality of films of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film is formed over the semiconductor substrate including the high voltage region. Then, the high voltage gate insulating film formed in the medium voltage region and the low voltage region is removed to form a medium voltage gate insulating film. The medium voltage gate insulating film formed in the low voltage region is removed and a low voltage gate insulating film is formed. A gate conductive film is formed on the high, medium, and low voltage gate insulating films thus formed, and a gate pattern is formed on the gate conductive film.
여기서, 소자분리 공정은 반도체 기판의 기지 실리콘을 소정 깊이 트렌치를 형성하여 함몰하고, 이 트렌치 내부에 실리콘 절연막으로서 실리콘 산화막을 증착하고 소정의 평탄화 공정을 거쳐서 트렌치 내부에만 실리콘 산화막을 남겨두어 소자분리용 산화막을 충진한다.Here, in the device isolation process, a trench is formed by recessing a predetermined depth of a semiconductor substrate, and a silicon oxide film is deposited as a silicon insulating film in the trench, and the silicon oxide film is left only in the trench through a predetermined planarization process. Fill the oxide film.
그런 다음, 반도체 기판 전면의 소자형성 영역에 기지 실리콘을 산화(oxidation)시켜 표면에 하부 산화막을 형성한다. 다시, 반도체 기판 전면에 저압화학기상증착법(LP CVD)을 이용하여 실리콘 질화막을 형성한다. 실리콘 질화막 상에 화학기상 증착법(chemical vapor deposition)으로 실리콘 산화막을 형성하여 실리콘 산화막/ 실리콘 질화막/ 실리콘 산화막의 삼중막으로 형성된 고전압용 게이트 절연막을 고전압 영역을 포함하여 반도체 기판 전면에 형성한다. 여기서 하부 산화막은 화학기상증착법을 이용하여 형성된 실리콘 산화막을 적용할 수도 있다.Then, the silicon oxide is oxidized in the element formation region of the front surface of the semiconductor substrate to form a lower oxide film on the surface. Again, a silicon nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate by low pressure chemical vapor deposition (LP CVD). A silicon oxide film is formed on the silicon nitride film by chemical vapor deposition to form a high voltage gate insulating film formed of a triple film of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film including a high voltage region on the entire surface of the semiconductor substrate. The lower oxide film may be a silicon oxide film formed using a chemical vapor deposition method.
포토 공정을 이용하여 고전압 영역을 포토 레지스트로 가리고 중전압과 저전압영역을 노출시켜, 중전압 및 저전압 영역의 고전압용 게이트 절연막을 제거한다. 이때, 플라즈마를 이용한 건식식각법으로 제거하든지 혹은, 포토 레지스트를 하드 마스크로 하여 습식식각으로 제거할 수도 있다. 그리고, 기지 실리콘이 드러난 중전압 및 저전압 영역의 소자형성 영역에 기지 실리콘을 산화(oxidation)시켜 실리콘 산화막으로 중전압용 게이트 절연막을 형성한다.By using the photo process, the high voltage region is covered with the photoresist and the medium voltage and the low voltage region are exposed to remove the high voltage gate insulating film in the medium voltage and the low voltage region. At this time, it may be removed by a dry etching method using a plasma, or by wet etching using a photoresist as a hard mask. Then, the silicon is formed in the element formation region of the medium voltage and the low voltage region where the known silicon is exposed to form a gate insulating film for medium voltage using the silicon oxide film.
저전압 영역만을 노출시킨 채 고전압 및 중전압 영역만을 소정의 포토 공정을 거쳐서 포토 레지스트로 가리고, 건식식각 또는 습식식각을 이용하여 저전압 영역의 소자형성 영역에 형성된 중전압 게이트 절연막을 제거하고 기지 실리콘을 드러낸다. 이렇게 표면으로 드러난 저전압 영역의 기지 실리콘을 산화(oxidation)시켜 실리콘 산화막으로 형성된 저전압용 게이트 절연막을 형성한다.Only the high voltage and medium voltage regions are exposed to the photoresist through a predetermined photo process while only the low voltage region is exposed, and the medium voltage gate insulating film formed in the element formation region of the low voltage region is removed by using dry etching or wet etching to expose the known silicon. . The low-voltage gate insulating film formed of the silicon oxide film is formed by oxidizing the known silicon in the low-voltage region exposed to the surface.
그런 다음, 각 게이트 절연막이 완성된 반도체 기판 전면에 게이트 도전막을 형성하고, 게이트 도전막에 소정의 포토 공정을 거쳐서 게이트 패턴을 형성한다. 이때, 게이트 도전막은 불순물이 도핑된 도전성의 폴리 실리콘을 포함하고, 게이트의 도전성을 향상시키기 위해서 텅스텐 실리사이드(WSi)나 티타늄 실리사이드(TiSi) 또는 몰리 실리사이드(MoSi)와 같은 금속 실리사이드 막을 더 포함하여 형성할 수도 있다.Then, a gate conductive film is formed over the entire semiconductor substrate on which each gate insulating film is completed, and a gate pattern is formed on the gate conductive film through a predetermined photo process. In this case, the gate conductive layer includes conductive polysilicon doped with impurities, and further includes a metal silicide layer such as tungsten silicide (WSi), titanium silicide (TiSi), or molybly silicide (MoSi) to improve the conductivity of the gate. You may.
이렇게 본 발명의 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법은, 고전압용 게이트 절연막으로서 마스크용 절연막으로 주로 적용되는 실리콘 산화막/ 실리콘 질화막/ 실리콘 산화막의 삼층막 구조의 복층 절연막을 형성함으로써, 고전압, 중전압 및 저전압 게이트를 형성할 때 포토 공정을 하나 감소시킬 수 있다. 그리고, 고전압 게이트 절연막 형성시에는 포토 레지스트가 고전압 영역과 접촉되지 않으므로 기지 실리콘으로의 불순물 유입이 차단되어 고전압용 게이트 절연막의 신뢰성이 향상된다. 또한, 이렇게 포토 공정 수가 감소되므로 삼중 게이트를 형성하는 공정이 단순해지고 반도체 장치의 제조단가가 절감되는 효과를 거둘 수 있다.Thus, in the method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate of the present invention, a high voltage and medium voltage are formed by forming a multilayer insulating film having a three-layer film structure of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film, which is mainly applied as a mask insulating film as a high voltage gate insulating film. And a photo process can be reduced by one when forming a low voltage gate. When the high voltage gate insulating film is formed, the photoresist does not come into contact with the high voltage region, thereby preventing the introduction of impurities into the known silicon, thereby improving the reliability of the high voltage gate insulating film. In addition, since the number of photo processes is reduced, the process of forming the triple gate can be simplified and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나,다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 단면도이고, 도 2 내지 도 은 본 발명의 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법을 상세히 설명하기 위해서 도시한 각 단계별 단면도들이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a triple gate fabricated in accordance with the present invention, and FIGS. 2 to 3 are cross-sectional views of each step shown in detail to explain a method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 삼중 게이트를 갖는 반도체 메모리장치는, 반도체 기판(100) 상에 고전압 영역(H)과 중전압 영역(M) 및 저전압 영역(L)을 포함한 소자형성 영역을 정의하기 위해 형성된 소자분리용 산화막(101)과, 고전압 영역(H)의 소자형성 영역에 형성된 고전압용 게이트 절연막(110)과, 중전압 영역(M)에 형성된 중전압용 게이트 절연막(120)과, 저전압 영역(L)에 형성된 저전압용 게이트 절연막(130) 및 상기 고, 중, 저전압 게이트 절연막(110,120,130) 상에 형성되어 게이트 패턴된 게이트 도전막(150)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a semiconductor memory device having a triple gate according to an embodiment of the present invention includes a device forming region including a high voltage region H, a medium voltage region M, and a low voltage region L on a semiconductor substrate 100. An element isolation oxide film 101 formed for definition, a high voltage gate insulating film 110 formed in the element formation region of the high voltage region H, a medium voltage gate insulating film 120 formed in the medium voltage region M, The gate insulating layer 130 for the low voltage formed in the low voltage region L and the gate conductive layer 150 formed on the high, medium and low voltage gate insulating layers 110, 120, and 130 and gated are formed.
이 때, 고전압용 게이트 절연막(110)은, 기지 실리콘(100)과 접하는 부분에 기지 실리콘을 산화시켜 형성된 실리콘 산화막(111)과, 그 위에 저압 화학기상증착법(LP CVD)으로 형성된 실리콘 질화막(113) 및 화학기상증착법(CVD)으로 형성된 실리콘 산화막(115)의 삼층막으로 형성되어 있다. 그리고, 게이트 도전막(150)은 불순물이 도핑된 전도성의 폴리 실리콘 막으로 형성되며, 게이트 라인의 전도성을 향상시키기 위해서 비저항이 낮은 텅스텐 실리사이드(WSi)나 티타늄실리사이드(TiSi) 또는 몰리 실리사이드(MoSi) 등과 같은 금속실리사이드 막과 폴리 실리콘을 함께 조합하여 형성된 폴리 사이드 막으로 형성될 수도 있다. 그리고, 게이트 도전막 상부에는 게이트 라인을 보호하기 위해서 게이트 마스크용 절연막(160)이 더 포함될 수도 있다.In this case, the high voltage gate insulating film 110 includes a silicon oxide film 111 formed by oxidizing matrix silicon at a portion in contact with the matrix silicon 100, and a silicon nitride film 113 formed thereon by low pressure chemical vapor deposition (LP CVD). And the three-layer film of the silicon oxide film 115 formed by chemical vapor deposition (CVD). In addition, the gate conductive layer 150 is formed of a conductive polysilicon layer doped with impurities, and has a low resistivity of tungsten silicide (WSi), titanium silicide (TiSi), or molybly silicide (MoSi) to improve conductivity of the gate line. Or a polysilicon film formed by combining a metal silicide film and polysilicon together. The gate mask insulating layer 160 may be further included on the gate conductive layer to protect the gate line.
도 2 내지 도 9는 도 1의 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법을 단계별로 도시한 단면도들이다.2 to 9 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 먼저, 반도체 기판(100) 전면에 마스크용 절연막(미도시)을 형성하고, 이 마스크용 절연막에 트렌치 패턴을 형성한 후, 이 패터닝된 마스크용 절연막을 마스크로 이용하여 플라즈마를 이용한 건식식각법으로 반도체 기판(100)의 기지 실리콘을 소정 깊이로 식각하여 트렌치를 형성한다. 그리고, 소정의 실리콘 절연막을 충진하여 트렌치형 소자분리용 절연막(101)을 반도체 기판 전면에 형성하여 고전압 영역(H)과 중전압 영역(M) 및 저전압 영역(L)을 포함하여 소자형성 영역을 정의한다.Referring to FIG. 2, first, a mask insulating film (not shown) is formed over the entire semiconductor substrate 100, and a trench pattern is formed in the mask insulating film, and then the patterned mask insulating film is used as a mask. The trench is formed by etching the known silicon of the semiconductor substrate 100 to a predetermined depth by a dry etching method. In addition, a trench insulating device isolation insulating film 101 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate by filling a predetermined silicon insulating film to form a device forming region including a high voltage region H, a medium voltage region M, and a low voltage region L. FIG. define.
도 3과 4를 참조하면, 소자형성 영역의 기지 실리콘(100)이 드러나도록 소정의 세정공정을 진행한 후, 이들 소자형성 영역의 기지 실리콘(100)을 산화시켜 하부 산화막(111)을 형성한다. 이 하부 산화막(111)이 형성된 반도체 기판(100) 상에 화학기상 증착법으로 형성된 실리콘 질화막(113)과 실리콘 산화막(115)을 순차적으로 형성하여 실리콘 산화막/실리콘 질화막/실리콘 산화막의 복층으로 형성된 고전압용 게이트 절연막(110)을 형성한다. 그런 다음, 고전압용 게이트 절연막(110) 상에 포토 레지스트(310)를 도포하고 소정의 정렬노광을 거쳐서 포토 레지스트(310)에 중전압 영역(M)과 저전압 영역(L)이 개방되는 패턴을 형성한다. 이 패터닝된 포토 레지스트(310)를 마스크로 이용하여 건식식각으로 상부의 실리콘 산화막(115)과 실리콘 질화막(113)을 식각하여 제거한다. 그리고, 표면에 드러난 하부 산화막(111)을 습식식각을 이용하여 식각함으로써, 고전압 영역(H)에만 고전압용 게이트 절연막(110)이 형성되도록 하고 중전압(M)과 저전압 영역(L)의 고전압용 게이트 절연막(110)은 모두 제거하여 기지 실리콘(100)을 드러낸다.Referring to FIGS. 3 and 4, after a predetermined cleaning process is performed to expose the base silicon 100 of the device formation region, the lower oxide film 111 is formed by oxidizing the base silicon 100 of the device formation region. . On the semiconductor substrate 100 on which the lower oxide film 111 is formed, the silicon nitride film 113 and the silicon oxide film 115 formed by chemical vapor deposition are sequentially formed to form a multilayer of silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film. The gate insulating layer 110 is formed. Then, the photoresist 310 is coated on the high voltage gate insulating layer 110, and a pattern is formed in which the medium voltage region M and the low voltage region L are opened in the photoresist 310 through a predetermined alignment exposure. do. Using the patterned photoresist 310 as a mask, the upper silicon oxide film 115 and the silicon nitride film 113 are etched and removed by dry etching. The lower oxide layer 111 exposed on the surface is etched using wet etching, so that the gate insulating film 110 for high voltage is formed only in the high voltage region H, and the high voltage for the medium voltage M and the low voltage region L is formed. The gate insulating layer 110 is removed to expose the matrix silicon 100.
도 5와 도 6을 참조하면, 에싱(ashing) 및 습식세정(wet cleaning)으로 포토 레지스트를 제거하고, 기지 실리콘(100)이 드러난 중전압(M)과 저전압 영역(L)에 기지 실리콘(100)을 산화(oxidation)시켜 중전압용 게이트 절연막(120)을 형성한다. 이 때, 고전압용 게이트 절연막(110) 하부의 기지 실리콘에서도 산화반응이 일어날 수 있으나, 중간에 개재된 실리콘 질화막이 기지 실리콘으로의 산화원소의 침투를 방지하여 산화막 형성반응이 일어나지는 않는다. 반도체 기판(100) 전면에 포토 레지스트(320)를 도포하고 소정의 정렬노광을 통하여 저전압 영역(L)에 형성된 중전압용 게이트 절연막(120)이 노출되도록 포토 레지스트(320)에 저전압 영역(L)이 개방된 패턴을 형성한다. 이 패터닝된 포토 레지스트(320)를 마스크로 이용하여 중전압용 게이트 절연막(120)을 저전압 영역(L)에서 제거한다. 이 때, 중전압용 실리콘 산화막(120)은 습식식각법에 의해서 식각된다. 이는, 식각공정이 진행되는 동안에 기지 실리콘(100)에서 받는 손상을 최소화하기 위한 조치로서, 추후 이 저전압 영역(L)에서 형성될 저전압용 게이트 절연막(도 7의 130)의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.5 and 6, the photoresist is removed by ashing and wet cleaning, and the base silicon 100 is disposed in the medium voltage M and the low voltage region L where the base silicon 100 is exposed. ) Is oxidized to form the gate insulating film 120 for the medium voltage. At this time, the oxidation reaction may also occur in the matrix silicon under the high voltage gate insulating layer 110, but the silicon nitride film interposed therebetween prevents the penetration of the element oxide into the matrix silicon so that the oxide film formation reaction does not occur. The photoresist 320 is applied to the entire surface of the semiconductor substrate 100, and the low voltage region L is applied to the photoresist 320 so that the medium voltage gate insulating layer 120 formed in the low voltage region L is exposed through a predetermined alignment exposure. Form an open pattern. Using the patterned photoresist 320 as a mask, the gate insulating film 120 for medium voltage is removed in the low voltage region L. FIG. At this time, the medium voltage silicon oxide film 120 is etched by a wet etching method. This is a measure for minimizing damage to the base silicon 100 during the etching process, and it is possible to improve the reliability of the low voltage gate insulating film 130 (see FIG. 7) to be formed in the low voltage region L later. There is an advantage.
도 7을 참조하면, 이렇게 중전압용 게이트 절연막(120)이 제거되어 기지 실리콘(100)이 드러난 저전압 영역(L)에 산화법을 이용하여 실리콘 산화막으로 형성된 저전압용 게이트 절연막(130)을 형성한다. 이 때, 역시 중전압 영역(M)과 고전압 영역(H)이 모두 산화 분위기에 노출되지만, 저전압용 게이트 산화막(130)의 두께가 매우 얇아 공정시간이 짧으므로, 특히, 중전압 영역(M)의 중전압용 게이트 절연막(120)의 경우에는 그 두께의 증가가 매우 미미하여 영향을 미치지 못한다. 그런데, 이러한 미미한 영향도 소자가 고집적화 되어 선폭이 좁아지면 영향을 미칠 수 있으므로 처음에 중전압 영역(M)의 중전압용 게이트 절연막(120)의 두께를, 후속되는 저전압용 게이트 절연막(130)을 형성할 때 증가하는 두께만큼, 적게 성장시켜 형성한다. 그러면, 저전압용 게이트 절연막(130)의 형성에 따른 중전압용 게이트 절연막(120)의 두께 오차를 완전하게 보상하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 7, the low voltage gate insulating layer 120 is removed to form the low voltage gate insulating layer 130 formed of the silicon oxide layer using the oxidation method in the low voltage region L where the known silicon 100 is exposed. At this time, the medium voltage region M and the high voltage region H are both exposed to an oxidizing atmosphere, but the low voltage gate oxide film 130 is very thin, and thus the process time is short. In the case of the gate insulating film 120 for the medium voltage of the increase of the thickness is very small and does not affect. However, such a slight influence may have an effect when the device is highly integrated and the line width is narrowed. Therefore, the low voltage gate insulating film 130 is formed to have a thickness of the medium voltage gate insulating film 120 in the medium voltage region M. It grows and grows as little as it grows. Then, the thickness error of the middle voltage gate insulating layer 120 due to the formation of the low voltage gate insulating layer 130 may be completely compensated for.
도 8를 참조하면, 고, 중, 저전압용 게이트 절연막(110,120,130)이 형성된 반도체 기판(100) 전면에 게이트 도전막(150)을 형성한다. 그런 다음, 게이트 도전막(150) 상에 포토 레지스트(330)를 도포하고, 소정의 정렬노광을 거쳐서 포토 레지스트(330)에 게이트 패턴을 형성한다. 패턴된 포토 레지스트(330)를 마스크로 이용하여 건식식각법으로 게이트 도전막(150)을 식각하면 게이트 도전막(150)에 게이트 패턴이 형성된다. 이 때, 게이트 도전막(150)은 불순물이 도핑된 폴리 실리콘으로 형성되어 있는데, 게이트 선의 도전성을 향상시키기 위해서 비저항이 낮은 텅스텐 실리사이드(WSi)나 티타늄 실리사이드(TiSi), 몰리 실리사이드(MoSi) 및 코발트 실리사이드(CoSi)와 같은 금속 실리사이드(metal silicide)를 도핑된 폴리 실리콘과 조합하여 형성된 폴리 사이드(polycide)로 형성할 수도 있다. 이때, 게이트 도전막 상에 게이트 마스크용 절연막(160)을 더 형성하여 게이트 패턴시 플라즈마 식각에 의한 손상을 감소시킬 수 있다. 그런 다음, 이후의 공정은 통상의 반도체 장치를 제조하는 공정을 거쳐서 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치를 완성한다.Referring to FIG. 8, the gate conductive layer 150 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 on which the gate insulating layers 110, 120, and 130 for high voltage are formed. Thereafter, the photoresist 330 is coated on the gate conductive layer 150, and a gate pattern is formed on the photoresist 330 through a predetermined alignment exposure. When the gate conductive layer 150 is etched by dry etching using the patterned photoresist 330 as a mask, a gate pattern is formed on the gate conductive layer 150. In this case, the gate conductive layer 150 is formed of polysilicon doped with impurities, and in order to improve the conductivity of the gate line, tungsten silicide (WSi), titanium silicide (TiSi), molybly silicide (MoSi), and cobalt having low resistivity are improved. Metal silicides such as silicide (CoSi) may be formed of polycide formed by combining with doped polysilicon. In this case, the gate mask insulating layer 160 may be further formed on the gate conductive layer to reduce damage due to plasma etching during the gate pattern. Subsequently, the subsequent step is a step of manufacturing a conventional semiconductor device to complete a semiconductor device having a triple gate.
이상과 같이, 본 발명에 따른 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법은, 고전압용 게이트 절연막(110)으로서 실리콘 산화막(111)/실리콘 절연막(113)/실리콘 산화막(115)으로 구성된 다층의 게이트 절연막을 사용함으로써, 후속하여 진행되는 중전압 및 저전압 게이트 절연막(120,130)을 형성할 때 고전압 영역(H)에서 산화막 반응의 발생을 억제하는 마스크 역할을 할 뿐만 아니라, 각 게이트 절연막(110,120,130)을 형성할 때 필요한 포토 마스크의 수를 하나 감소시킬 수 있다. 그리하여, 반도체 장치를 제조하기 위한 공정이 간단해지고, 공정 단가를 절감할 수 있는 효과를 거둘 수 있다. 또한, 고전압용 게이트 절연막(110) 형성 시에는, 기지 실리콘(100)이 포토 레지스트(310)와 접촉하지 않으므로 게이트 절연막의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate according to the present invention, a multi-layer gate insulating film composed of a silicon oxide film 111 / silicon insulating film 113 / silicon oxide film 115 as the high voltage gate insulating film 110. In addition, the gate insulating films 120 and 130 serve to mask the occurrence of the oxide film reaction in the high voltage region H when the intermediate and low voltage gate insulating films 120 and 130 are subsequently formed. The number of photo masks required can be reduced by one. Therefore, the process for manufacturing a semiconductor device can be simplified, and the effect of reducing process cost can be achieved. In addition, when the gate insulating film 110 for high voltage is formed, since the base silicon 100 does not contact the photoresist 310, the reliability of the gate insulating film can be improved.
상술한 바와 같이 본 발명의 삼중 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조방법은, 포토 공정을 하나 감소시킬 수 있어 공정을 단순화하고 이에 따라 생상단가를 절감할 수 있다.As described above, the method of manufacturing a semiconductor device having a triple gate according to the present invention can reduce one photo process, thereby simplifying the process and thus reducing production costs.
그리고, 고전압용 게이트 절연막을 형성할 때, 그 영역의 기지 실리콘이 포토 레지스트와 접하지 않으므로, 불순물의 오염에 의한 게이트 절연막의 신뢰성 저하를 막을 수 있어 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.When the gate insulating film for high voltage is formed, the known silicon of the region does not come into contact with the photoresist, thereby preventing the reliability of the gate insulating film from being contaminated with impurities, thereby improving the electrical reliability.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020001247A KR20030060514A (en) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | Method for manufacturing semiconductor device having triple gate and semiconductor device made by the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020001247A KR20030060514A (en) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | Method for manufacturing semiconductor device having triple gate and semiconductor device made by the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030060514A true KR20030060514A (en) | 2003-07-16 |
Family
ID=32217467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020001247A Withdrawn KR20030060514A (en) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | Method for manufacturing semiconductor device having triple gate and semiconductor device made by the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20030060514A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040072792A (en) * | 2003-02-11 | 2004-08-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing a semiconductor device |
| KR100466209B1 (en) * | 2002-07-08 | 2005-01-13 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Method of manufacturing semiconductor device |
| KR100769136B1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-10-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Gate dielectric film formation method of semiconductor device |
| KR100964110B1 (en) * | 2008-06-11 | 2010-06-16 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Semiconductor integrated circuit device having triple gate insulating film and manufacturing method thereof |
| US8525273B2 (en) | 2010-04-09 | 2013-09-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Integrated circuit devices including device isolation structures and methods of fabricating the same |
-
2002
- 2002-01-09 KR KR1020020001247A patent/KR20030060514A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100466209B1 (en) * | 2002-07-08 | 2005-01-13 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Method of manufacturing semiconductor device |
| KR20040072792A (en) * | 2003-02-11 | 2004-08-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing a semiconductor device |
| KR100769136B1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-10-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Gate dielectric film formation method of semiconductor device |
| KR100964110B1 (en) * | 2008-06-11 | 2010-06-16 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Semiconductor integrated circuit device having triple gate insulating film and manufacturing method thereof |
| US8525273B2 (en) | 2010-04-09 | 2013-09-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Integrated circuit devices including device isolation structures and methods of fabricating the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090212345A1 (en) | Semiconductor Device and Method for Manufacturing the Same | |
| JP3930733B2 (en) | Method for manufacturing flash memory device | |
| KR100743651B1 (en) | Contact formation method of semiconductor device | |
| US6165878A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| KR20030060514A (en) | Method for manufacturing semiconductor device having triple gate and semiconductor device made by the same | |
| KR100538075B1 (en) | Method of manufacturing a flash memory device | |
| KR20000042460A (en) | Method for forming bit line contact of semiconductor device | |
| US5939758A (en) | Semiconductor device with gate electrodes having conductive films | |
| TWI451533B (en) | Method of forming embedded flash memory | |
| US7429527B2 (en) | Method of manufacturing self-aligned contact openings | |
| JP4391354B2 (en) | Method of forming flash memory using sidewall method | |
| US20090051014A1 (en) | Method of fabricating semiconductor device having silicide layer and semiconductor device fabricated thereby | |
| KR100640574B1 (en) | Manufacturing Method of Semiconductor Memory Device | |
| JP2003158206A (en) | Method for manufacturing silicide film of flat cell memory device | |
| JP2003258245A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US7645653B2 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device having a polymetal gate electrode structure | |
| JP3449137B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| KR100230349B1 (en) | Metal wiring contact formation method | |
| KR20060088637A (en) | Flash memory device having peripheral region transistor and manufacturing method thereof | |
| KR100956598B1 (en) | Gate forming method of dual gate oxide structure | |
| KR100505596B1 (en) | Method for forming contacts of a semiconductor device | |
| KR100506050B1 (en) | Contact formation method of semiconductor device | |
| KR20050002424A (en) | Method of manufacturing flash memory device | |
| KR20040049121A (en) | Method of forming gate spacer for DRAM transistor | |
| KR100313942B1 (en) | Method for Forming Contact Hole of Semiconductor Device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20020109 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |