KR100515008B1 - Method for fabricating complex semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캐패시터와 아날로그 회로를 구비하는 복합 반도체 소자의 제조에 있어서, 상기 캐패시터 영역 및 아날로그 회로 영역에 각각 구비되는 제 1 및 제 2 콘택홀을 동시에 형성할 수 있는 복합 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로서,The present invention relates to a method for manufacturing a composite semiconductor device capable of simultaneously forming first and second contact holes provided in the capacitor region and the analog circuit region, respectively, in the manufacture of a composite semiconductor device having a capacitor and an analog circuit. As,
본 발명에 따른 복합 반도체 소자의 제조방법은 캐패시터와 트랜지스터를 구비하는 복합 반도체 소자의 제조방법에 있어서, 상기 캐패시터의 상부전극 및 트랜지스터의 게이트 전극이 형성된 기판 전면 상에 식각 억제막을 적층하고 선택적으로 패터닝하여 상기 캐패시터의 상부전극 상에만 식각 억제막을 형성하는 단계;와, 상기 식각 억제막을 포함한 기판 전면 상에 층간 절연막을 적층하는 단계;와, 상기 기판 상에 상기 캐패시터의 상부 전극 및 트랜지스터의 게이트 전극과 소스/드레인을 노출시키는 콘택홀을 형성하기 위한 식각 마스크를 형성하는 단계;와, 상기 식각 마스크를 이용하여 상기 층간절연막을 식각하여 상기 캐패시터의 상부 전극 상에 형성되어 있는 식각 억제막을 노출시키는 제 1 식각 공정을 진행하는 단계;와, 상기 캐패시터의 상부전극 및 상기 트랜지스터의 게이트 전극과 소스/드레인을 노출시키도록 상기 상부전극 상의 식각 억제막과 트랜지스터 상의 층간절연막을 모두 식각하여 콘택홀을 완성하는 제 2 식각 공정을 진행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a composite semiconductor device according to the present invention, in the method of manufacturing a composite semiconductor device including a capacitor and a transistor, an etching suppression film is laminated and selectively patterned on the entire surface of the substrate on which the upper electrode of the capacitor and the gate electrode of the transistor are formed. Forming an etch inhibiting film only on the upper electrode of the capacitor; laminating an interlayer insulating film on the entire surface of the substrate including the etch inhibiting film; and an upper electrode of the capacitor and a gate electrode of the transistor on the substrate; Forming an etch mask for forming a contact hole exposing a source / drain; and using the etch mask to etch the interlayer insulating layer to expose an etch suppression layer formed on the upper electrode of the capacitor. Performing an etching process; and, of the capacitor And etching the etch suppression layer on the upper electrode and the interlayer dielectric layer on the transistor to complete the contact hole to expose the upper electrode and the gate electrode and the source / drain of the transistor. It features.
Description
본 발명은 복합 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캐패시터와 아날로그 회로를 구비하는 복합 반도체 소자의 제조에 있어서, 상기 캐패시터 영역 및 아날로그 회로 영역에 각각 구비되는 제 1 및 제 2 콘택홀을 동시에 형성할 수 있는 복합 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a composite semiconductor device, and more particularly, to manufacturing a composite semiconductor device including a capacitor and an analog circuit, wherein the first and second contact holes are provided in the capacitor region and the analog circuit region, respectively. It relates to a method for manufacturing a composite semiconductor device that can be formed at the same time.
CMOS 로직과 같은 아날로그 회로에서 사용되는 캐패시터는 PIP(Poly-Silicon/Insulator/Poly-Silicon)와 MIM(Metal/Insulator/Metal)가 주로 사용되고 있다. 이 중에서 상기 PIP 캐패시터는 아날로그 소자에서 노이즈 방지, 주파수 변조 등에 널리 사용되고 있다. 이러한 PIP 캐패시터는 크게 하부 전극(bottom electrode), 유전체막(insulator) 및 상부 전극(top electrode)으로 구성되며, 상기 하부 전극 및 상부 전극의 상부에는 금속 배선이 연결된다.Capacitors used in analog circuits such as CMOS logic include PIP (Poly-Silicon / Insulator / Poly-Silicon) and MIM (Metal / Insulator / Metal). Among these, the PIP capacitors are widely used for noise prevention, frequency modulation, and the like in analog devices. The PIP capacitor is mainly composed of a bottom electrode, a dielectric film, and a top electrode, and metal wires are connected to the top of the bottom electrode and the top electrode.
한편, 최근 반도체 소자의 고집적화 기술에 의해 PIP 캐패시터가 아날로그 회로와 함께 집적된 복합 반도체 소자가 등장하였다. 이러한 복합 반도체 소자의 구조를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래 기술에 따른 PIP 캐패시터 및 아날로그 회로를 갖는 복합 반도체 소자의 구조 단면도이다.On the other hand, recently, due to the high integration technology of semiconductor devices, a composite semiconductor device in which a PIP capacitor is integrated with an analog circuit has emerged. The structure of such a composite semiconductor device will be described with reference to the drawings. 1 is a structural cross-sectional view of a composite semiconductor device having a PIP capacitor and an analog circuit according to the prior art.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 복합 반도체 소자는 반도체 기판(101)의 상부에 하부 전극인 제 1 폴리실리콘막(103a)과, 유전체막(104)과, 상부 전극인 제 2 폴리실리콘막(105)으로 구성된 PIP 캐패시터와, 게이트 전극(103b)과 소스/드레인 접합(도시하지 않음)으로 구성된 아날로그 회로가 각각 형성된다.As shown in FIG. 1, a conventional composite semiconductor device includes a first polysilicon film 103a as a lower electrode, a dielectric film 104, and a second polysilicon film as an upper electrode on a semiconductor substrate 101. A PIP capacitor composed of 105 and an analog circuit composed of a gate electrode 103b and a source / drain junction (not shown) are formed, respectively.
여기서, 상기 PIP 캐패시터는 상부 전극인 제 2 폴리실리콘막(105)과 유전체(104) 측벽에 제 1 스페이서(107)가 형성되어 있으며, 하부 전극인 제 1 폴리실리콘막(103a) 측벽에는 제 2 스페이서(106)가 형성된다. 그리고, 아날로그 회로의 게이트 전극(103b) 측벽에도 제 2 스페이서(106)가 형성된다. In the PIP capacitor, a first spacer 107 is formed on sidewalls of the second polysilicon film 105 as the upper electrode and the dielectric 104 and a second sidewall is formed on the sidewall of the first polysilicon film 103a as the lower electrode. Spacers 106 are formed. The second spacer 106 is also formed on the sidewall of the gate electrode 103b of the analog circuit.
이러한 PIP 캐패시터와 아날로그 회로 전면에는 식각 정지막(108)이 적층되어 있고, 상기 식각 정지막(108)의 소정 부위가 식각되어 캐패시터의 상부 전극(105)이 노출되는 제 1 콘택홀(110a)과, 아날로그 회로의 게이트 전극(103b) 또는 기판(101)이 노출되는 제 2 콘택홀(110b)이 형성되어 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 캐패시터 또는 아날로그 회로의 제 1 및 제 2 콘택홀(110a, 110b)에는 금속 배선이 연결된다.An etch stop layer 108 is stacked on the PIP capacitor and the entire analog circuit, and a predetermined portion of the etch stop layer 108 is etched to expose the upper electrode 105 of the capacitor. The second contact hole 110b through which the gate electrode 103b or the substrate 101 of the analog circuit is exposed is formed. Although not shown, metal wires are connected to the first and second contact holes 110a and 110b of the capacitor or the analog circuit.
이와 같은 종래의 복합 반도체 소자의 제조 공정을 간략히 살펴보면 다음과 같다. 도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 따른 복합 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.Briefly looking at the manufacturing process of such a conventional composite semiconductor device as follows. 2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a composite semiconductor device according to the prior art.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 반도체 기판 상에 절연막, 제 1 폴리실리콘막(103a), 유전체막(104) 및 제 2 폴리실리콘막(105)을 순차적으로 적층한다. 이 상태에서 사진 및 식각 공정을 이용하여 상기 제 2 폴리실리콘막(105)을 선택적으로 패터닝하여 캐패시터의 상부 전극(105)을 형성하고 하부의 유전체막(104) 또한 패터닝한다.First, as shown in FIG. 2A, an insulating film, a first polysilicon film 103a, a dielectric film 104, and a second polysilicon film 105 are sequentially stacked on a semiconductor substrate. In this state, the second polysilicon layer 105 is selectively patterned using a photolithography and an etching process to form the upper electrode 105 of the capacitor, and the lower dielectric layer 104 is also patterned.
그런 다음, 도 2b에 도시한 바와 같이 제 1 폴리실리콘막(103a)을 패터닝하여 캐패시터 영역에 하부 전극을 형성함과 동시에 아날로그 회로 영역에 게이트 전극(103b)을 형성한다. 이어, 도면에 도시하지 않았지만 아날로그 회로 영역에 LDD 이온 주입 공정을 실시하여 LDD(Light Doped Drain) 영역을 형성한다.Then, as shown in FIG. 2B, the first polysilicon film 103a is patterned to form a lower electrode in the capacitor region and a gate electrode 103b in the analog circuit region. Next, although not shown in the figure, an LDD ion implantation process is performed in the analog circuit region to form a LDD (Light Doped Drain) region.
이 상태에서 도 2c에 도시한 바와 같이 캐패시터 영역의 상부 전극(105) 및 유전체막(104) 측벽에 제 1 스페이서(107)를 형성한다. 이어, 캐패시터 영역의 하부 전극 및 아날로그 회로 영역의 게이트 전극 측벽에 각각 제 2 스페이서(106)를 형성한다. 그리고, 도면에 도시하지 않았지만 아날로그 회로 영역에 소스/드레인 이온 주입 공정을 실시하여 소스/드레인 접합을 형성한다. 이어, 선택적인 공정으로 상기 상부 전극(105) 및 게이트 전극(103b) 상에 실리사이드층을 형성할 수도 있다.In this state, as shown in FIG. 2C, the first spacer 107 is formed on the sidewalls of the upper electrode 105 and the dielectric film 104 in the capacitor region. Next, second spacers 106 are formed on sidewalls of the lower electrode of the capacitor region and the gate electrode of the analog circuit region, respectively. Although not shown in the figure, a source / drain ion implantation process is performed in the analog circuit region to form a source / drain junction. Subsequently, a silicide layer may be formed on the upper electrode 105 and the gate electrode 103b by an optional process.
이와 같은 상태에서, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 PIP 캐패시터 상부전극(105) 및 게이트 전극(103b)을 포함한 기판 전면 상에 식각 정지막(108) 및 층간 절연막(109)을 순차적으로 적층한다. 이어, 상기 층간 절연막(109) 상에 감광막(도시하지 않음)을 도포한 다음 사진 공정을 진행하여 층간 절연막(109) 상부에 캐패시터 영역의 제 1 콘택홀 영역을 정의하는 제 1 감광막 패턴을 형성한다.In this state, as shown in FIG. 2D, the etch stop layer 108 and the interlayer insulating layer 109 are sequentially stacked on the entire surface of the substrate including the PIP capacitor upper electrode 105 and the gate electrode 103b. . Subsequently, a photoresist (not shown) is coated on the interlayer insulating layer 109, and a photolithography process is performed to form a first photoresist layer pattern defining a first contact hole region of a capacitor region on the interlayer insulating layer 109. .
그런 다음, 상기 제 1 감광막 패턴을 이용한 건식 식각 공정으로 층간 절연막(109)을 식각하여 캐패시터의 상부 전극(105) 또는 상부 전극의 실리사이드층이 드러나도록 제 1 콘택홀(110a)을 형성한다. Thereafter, the interlayer insulating layer 109 is etched by a dry etching process using the first photoresist layer pattern to form the first contact hole 110a to expose the upper electrode 105 of the capacitor or the silicide layer of the upper electrode.
제 1 콘택홀을 형성한 상태에서, 도 2e에 도시한 바와 같이 상기 제 1 감광막 패턴을 제거하고 다시 기판 전면 상에 감광막(도시하지 않음)을 도포한 다음 사진 공정을 진행하여 층간 절연막 상부에 아날로그 회로 영역의 제 2 콘택홀 영역을 정의하는 제 2 감광막 패턴을 형성한다.In the state where the first contact hole is formed, as shown in FIG. 2E, the first photoresist layer pattern is removed, and a photoresist layer (not shown) is applied on the entire surface of the substrate, and then a photographic process is performed to perform analog on the interlayer insulation layer. A second photosensitive film pattern defining a second contact hole region of the circuit region is formed.
그런 다음, 상기 제 2 감광막 패턴을 이용한 건식 식각 공정으로 층간 절연막(109)을 식각해서 아날로그 영역의 게이트 전극 또는 소스/드레인 접합이 노출되는 제 2 콘택홀(110b)을 형성한다. Next, the interlayer insulating layer 109 is etched by a dry etching process using the second photoresist pattern to form a second contact hole 110b exposing a gate electrode or a source / drain junction of an analog region.
이후, 도면에 도시하지 않았지만 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(110a, 110b) 내에 금속 배선을 적층하면 종래 기술에 따른 복합 반도체 소자의 제조 공정은 완료된다.Subsequently, although not shown in the drawing, when the metal wires are stacked in the first and second contact holes 110a and 110b, the manufacturing process of the composite semiconductor device according to the prior art is completed.
종래의 복합 반도체 소자의 제조방법에 있어서, 캐패시터 영역의 상부 전극을 노출시키는 제 1 콘택홀 형성 공정과, 아날로그 회로 영역의 게이트 전극 또는 소스/드레인 접합을 노출시키는 제 2 콘택홀 형성 공정이 개별적으로 수행되었다. In the conventional method for manufacturing a composite semiconductor device, a first contact hole forming step of exposing an upper electrode of a capacitor region and a second contact hole forming step of exposing a gate electrode or a source / drain junction of an analog circuit area are separately. Was performed.
그 이유는 캐패시터 영역과 아날로그 회로 영역의 수직 높이 차이에 따라 각각의 영역 상부에 적층되어 있는 층간절연막의 높이가 다르고 이에 따라, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀을 동시에 형성할 경우 각각의 영역에서의 층간 절연막의 단차에 의해 캐패시터 영역의 층간절연막이 시간적으로 앞서 식각되어 캐패시터 영역의 상부 전극을 노출시키게 된다. 이렇게 되면 상기 아날로그 회로 영역의 제 2 콘택홀이 완성될 때까지 상기 노출된 캐패시터의 상부 전극은 식각 공정에 의한 손상이 불가피하게 된다. 이와 같은 이유로 상대적으로 낮은 높이의 층간절연막이 적층되어 있는 캐패시터 영역의 상부 전극을 보호하기 위하여 캐패시터 영역의 제 1 콘택홀 형성 공정과 아날로그 회로 영역의 제 2 콘택홀 형성 공정을 개별적으로 수행하는 것이다.The reason for this is that the height of the interlayer insulating layer stacked on the upper portion of each region is different according to the vertical height difference between the capacitor region and the analog circuit region. Therefore, when the first and second contact holes are formed simultaneously, The interlayer insulating film of the capacitor region is etched ahead of time by the step of the interlayer insulating film to expose the upper electrode of the capacitor region. In this case, the upper electrode of the exposed capacitor is inevitably damaged by the etching process until the second contact hole of the analog circuit region is completed. For this reason, the first contact hole forming process of the capacitor region and the second contact hole forming process of the analog circuit region are separately performed to protect the upper electrode of the capacitor region in which the interlayer insulating film having a relatively low height is stacked.
그러나, 이와 같이 제 1 및 제 2 콘택홀 형성 공정을 개별적으로 수행함에 따라, 커패시터 영역과 아날로그 회로 영역을 분리하여 각 영역에서 콘택 마스크, 콘택 제조 그리고 마스크 제거 공정을 따로 진행하기 때문에 동일한 공정을 2회에 실시하게 되므로 제조 공정의 수가 증가되는 문제점이 있었다.However, as the first and second contact hole forming processes are separately performed, the same process is performed since the capacitor and analog circuit regions are separated to perform the contact mask, contact manufacturing, and mask removal processes separately in each region. Since it is carried out at times, there was a problem that the number of manufacturing processes increases.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 캐패시터와 아날로그 회로를 구비하는 복합 반도체 소자의 제조에 있어서, 상기 캐패시터 영역 및 아날로그 회로 영역에 각각 구비되는 콘택홀을 동시에 형성할 수 있는 복합 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, in the manufacture of a composite semiconductor device having a capacitor and an analog circuit, a composite that can simultaneously form contact holes provided in the capacitor region and the analog circuit region, respectively It is an object to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합 반도체 소자의 제조방법은 캐패시터와 트랜지스터를 구비하는 복합 반도체 소자의 제조방법에 있어서, 상기 캐패시터의 상부전극 및 트랜지스터의 게이트 전극이 형성된 기판 전면 상에 식각 억제막을 적층하고 선택적으로 패터닝하여 상기 캐패시터의 상부전극 상에만 식각 억제막을 형성하는 단계;와, 상기 식각 억제막을 포함한 기판 전면 상에 층간 절연막을 적층하는 단계;와, 상기 기판 상에 상기 캐패시터의 상부 전극 및 트랜지스터의 게이트 전극과 소스/드레인을 노출시키는 콘택홀을 형성하기 위한 식각 마스크를 형성하는 단계;와, 상기 식각 마스크를 이용하여 상기 층간절연막을 식각하여 상기 캐패시터의 상부 전극 상에 형성되어 있는 식각 억제막을 노출시키는 제 1 식각 공정을 진행하는 단계;와, 상기 캐패시터의 상부전극 및 상기 트랜지스터의 게이트 전극과 소스/드레인을 노출시키도록 상기 상부전극 상의 식각 억제막과 트랜지스터 상의 층간절연막을 모두 식각하여 콘택홀을 완성하는 제 2 식각 공정을 진행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the manufacturing method of the composite semiconductor device of the present invention for achieving the above object, in the method of manufacturing a composite semiconductor device having a capacitor and a transistor, the etching suppression on the entire surface of the substrate on which the upper electrode of the capacitor and the gate electrode of the transistor are formed Stacking and selectively patterning a film to form an etch inhibiting film only on the upper electrode of the capacitor; laminating an interlayer insulating film on the entire surface of the substrate including the etch inhibiting film; and on the substrate, the upper electrode of the capacitor And forming an etch mask for forming a contact hole exposing the gate electrode and the source / drain of the transistor; and etching the interlayer insulating layer using the etch mask to form an etch mask formed on the upper electrode of the capacitor. To proceed with the first etching step of exposing the suppression film. And a second etching process of completing contact holes by etching both the etch inhibiting film on the upper electrode and the interlayer insulating film on the transistor to expose the upper electrode of the capacitor and the gate electrode and the source / drain of the transistor. Characterized in that it comprises a step.
바람직하게는, 상기 식각 억제막은 질화막을 사용하여 200∼400Å 의 두께로 적층할 수 있다. Preferably, the etching inhibiting film can be laminated to a thickness of 200 to 400 kPa using a nitride film.
바람직하게는, 상기 식각 억제막과 층간절연막의 식각 선택비는 1 : 5∼10 정도이다.Preferably, the etching selectivity between the etch inhibiting film and the interlayer insulating film is about 1: 5 to about 10.
본 발명의 특징에 따르면, 캐패시터 영역의 상부 전극 상에 층간 절연막에 비해 식각 속도가 상대적으로 느린 식각 억제막을 소정 두께로 형성함으로써, 캐패시터 영역과 아날로그 회로 영역 상에 다른 단차로 형성되어 있는 층간 절연막의 식각시 각각의 영역의 상부가 시간적으로 동시에 노출되도록 하여 콘택홀 형성 공정을 단순화시킬 수 있게 된다.According to a feature of the present invention, by forming an etch inhibiting film having a relatively low etching rate compared to the interlayer insulating film on the upper electrode of the capacitor region to a predetermined thickness, the interlayer insulating film formed on the capacitor region and the analog circuit region with different steps. During etching, the upper portion of each region may be simultaneously exposed in time to simplify the process of forming a contact hole.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복합 반도체 소자의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 복합 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.Hereinafter, a method of manufacturing a composite semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a composite semiconductor device according to the present invention.
참고로, 본 발명은 복합 반도체 소자의 제조 공정 중 콘택홀 형성 공정에 핵심적인 특징이 있는바, 캐패시터 및 아날로그 회로 예를 들어, 트랜지스터의 제조에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.For reference, the present invention has a key feature in the process of forming a contact hole in the manufacturing process of the composite semiconductor device, and thus a detailed description of the manufacturing of the capacitor and the analog circuit, for example, the transistor, will be omitted.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이 반도체 기판이 캐패시터 영역과 아날로그 회로 영역으로 정의되고 일련의 반도체 단위 공정을 통하여 상기 각각의 영역 상에 PIP 캐패시터와 아날로그 회로가 미리 형성되어 있다. First, as illustrated in FIG. 3A, a semiconductor substrate is defined as a capacitor region and an analog circuit region, and a PIP capacitor and an analog circuit are previously formed on each region through a series of semiconductor unit processes.
여기서, 상기 PIP 캐패시터는 크게 상부 전극인 제 2 폴리실리콘막(305)과, 하부 전극인 제 1 폴리실리콘막(303a)과, 상기 제 1 및 제 2 폴리실리콘막 사이에 개재되어 있는 유전체막(304)으로 구성된다. 또한, 상기 제 2 폴리실리콘막(305)과 유전체막 측벽에는 제 1 스페이서(307)가, 상기 제 1 폴리실리콘막(303a)의 측벽에는 제 2 스페이서(306)가 형성되어 있다.The PIP capacitor may include a dielectric film interposed between a second polysilicon film 305 serving as an upper electrode, a first polysilicon film 303a serving as a lower electrode, and the first and second polysilicon films. 304). In addition, a first spacer 307 is formed on the sidewall of the second polysilicon film 305 and the dielectric film, and a second spacer 306 is formed on the sidewall of the first polysilicon film 303a.
한편, 상기 아날로그 회로 예를 들어, 트랜지스터는 게이트 전극(303b)과 소스/드레인 접합(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극의 측벽에는 제 2 스페이서(306)가 형성되어 있다.In the analog circuit, for example, a transistor includes a gate electrode 303b and a source / drain junction (not shown), and a second spacer 306 is formed on the sidewall of the gate electrode.
이와 같은 상태에서, 도면에 도시하지 않았지만 상기 제 2 폴리실리콘막(305) 상부 및 게이트 전극의 상부에 실리사이드 공정을 통하여 부가적으로 실리사이드층을 형성할 수 있다. 이어, 상기 기판 전면 상에 식각 정지막(308)을 적층한다. In this state, although not shown in the drawing, a silicide layer may be additionally formed on the second polysilicon layer 305 and on the gate electrode through a silicide process. Subsequently, an etch stop layer 308 is stacked on the entire surface of the substrate.
이어, 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 제 2 폴리실리콘막(305) 및 게이트 전극(303b)을 포함한 기판 전면 상에 식각 억제막(309)을 적층한다. 상기 식각 억제막으로 질화막이 상용될 수 있으며, 화학기상증착 공정 등을 이용하여 200∼400Å의 두께로 형성할 수 있다. 상기 식각 억제막은 상기 층간절연막에 비해 식각 속도가 느린 재질을 사용한다. 예를 들어, 식각 억제막으로서 질화막을 사용하는 경우 산화막 재질의 층간 절연막과의 식각 선택비가 1 : 5∼10 정도일 수 있다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3B, an etch inhibiting film 309 is stacked on the entire surface of the substrate including the second polysilicon film 305 and the gate electrode 303b. Nitride films may be used as the etch inhibiting film, and may be formed to a thickness of 200 to 400 kPa using a chemical vapor deposition process. The etching inhibiting layer is made of a material having a lower etching speed than the interlayer insulating layer. For example, when the nitride film is used as the etching inhibiting film, the etching selectivity with respect to the interlayer insulating film of oxide film material may be about 1: 5 to about 10.
그런 다음, 상기 식각 억제막 상에 감광막을 도포한 다음, 사진 공정을 이용하여 PIP 캐패시터의 상부 전극에 상응하는 영역을 갖는 감광막 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 식각 억제막의 노출된 부위를 식각하여 제거하여 상기 상부 전극 상에만 식각 억제막(309)이 남도록 한다.Then, a photoresist film is applied on the etch inhibiting film, and then a photoresist pattern is formed having a region corresponding to the upper electrode of the PIP capacitor using a photographic process. Subsequently, the exposed portion of the etch inhibiting layer is etched and removed using the photoresist pattern so that the etch inhibitor 309 remains only on the upper electrode.
그런 다음, 도 3c에 도시한 바와 같이 상기 기판 전면 상에 층간절연막(310) 예를 들어, 산화막을 적층한다. 이 때, 상기 캐패시터 영역과 아날로그 회로 영역의 단차 때문에 상기 층간절연막의 적층 두께는 영역에 따라 다르다. Then, as illustrated in FIG. 3C, an interlayer insulating film 310, for example, an oxide film is laminated on the entire surface of the substrate. At this time, due to the step difference between the capacitor region and the analog circuit region, the stack thickness of the interlayer insulating film varies depending on the region.
이와 같은 상태에서, 상기 층간절연막 상에 감광막을 도포한 다음, 사진 공정을 이용하여 콘택홀이 형성될 영역의 층간절연막이 노출되도록 감광막 패턴(311)을 형성한다. 이어, 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 층간절연막의 식각을 통한 콘택홀 형성 공정을 실시한다. 이 때, 상기 콘택홀 형성 공정은 제 1 식각 공정과 제 2 식각 공정으로 구분할 수 있으며, 제 1 및 제 2 식각 공정은 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching)과 같은 건식 식각 공정을 이용한다. 그리고, 상기 형성되는 콘택홀에 의해 노출되는 부위는 PIP 캐패시터의 상부 전극(305)과, 트랜지스터의 게이트 전극(303b) 및 소스/드레인 접합 부위이다. In this state, the photoresist film is coated on the interlayer insulating film, and then the photoresist pattern 311 is formed to expose the interlayer insulating film in the region where the contact hole is to be formed by using a photolithography process. Subsequently, a contact hole forming process is performed by etching the interlayer insulating layer using the photoresist pattern as an etching mask. In this case, the contact hole forming process may be classified into a first etching process and a second etching process, and the first and second etching processes use a dry etching process such as reactive ion etching. The exposed portions of the contact holes are the upper electrode 305 of the PIP capacitor, the gate electrode 303b of the transistor, and the source / drain junction region.
한편, 전술한 바와 같이 PIP 캐패시터 영역과 아날로그 회로 영역의 단차 때문에 각각의 영역에 상에 적층되어 있는 층간절연막은 다른 높이를 갖는다. 따라서, 상기 아날로그 회로 영역 정확히는, 트랜지스터의 게이트 전극 및 소스/드레인을 노출시키기 전에 상기 PIP 캐패시터 상부 전극 상의 층간절연막(310)이 먼저 식각되어 상부 전극 상에 형성되어 있는 식각 억제막(309)이 노출된다. 상기 PIP 캐패시터 상의 식각 억제막을 노출시키는 과정까지를 제 1 식각 공정이라 정의한다.On the other hand, as described above, due to the step difference between the PIP capacitor region and the analog circuit region, the interlayer insulating films stacked on the respective regions have different heights. Accordingly, the etch suppression layer 309, which is formed on the upper electrode, is first exposed by etching the interlayer insulating layer 310 on the PIP capacitor upper electrode before exposing the gate electrode and the source / drain of the transistor. do. The process of exposing the etch inhibiting film on the PIP capacitor is defined as a first etching process.
상기 아날로그 회로 영역 상의 층간절연막(310)이 완전히 식각되지 않고 상기 PIP 캐패시터 상부 전극(305) 상의 식각 억제막이 노출된 상태에서, 도 3d에 도시한 바와 같이 제 2 식각 공정을 진행한다. 이 때의 식각은 식각 억제막(309)과 층간절연막(310) 사이의 식각 선택비를 이용한 것으로서, 층간절연막의 식각 속도에 비해 식각 억제막의 식각 속도가 느린 특성을 이용하여 아날로그 회로 영역 상의 층간절연막이 모두 식각될 때까지 PIP 캐패시터 상부 전극이 노출되는 것을 방지한다. In the state where the interlayer insulating layer 310 on the analog circuit region is not completely etched and the etch inhibiting layer on the PIP capacitor upper electrode 305 is exposed, a second etching process is performed as shown in FIG. 3D. In this case, the etching is performed by using an etching selectivity between the etching suppression layer 309 and the interlayer insulating layer 310, and the etching rate of the etching suppression layer is slower than the etching rate of the interlayer insulating layer. This prevents the PIP capacitor top electrode from being exposed until all are etched.
구체적인 공정 수치의 예를 들어 설명하면, 식각 억제막으로 질화막이 사용되고 층간절연막으로 산화막이 적층되었다고 가정하고 질화막과 산화막의 식각 속도의 각각 9Å/sec, 90Å/sec 라고 한다면, 같은 높이의 질화막과 산화막을 식각할 때 산화막의 식각 속도가 10배 빠르게 된다. 이와 같은 특성을 이용하여 질화막을 두께를 적정하게 설정하여 PIP 캐패시터 상의 콘택홀과, 아날로그 회로 상의 콘택홀 형성을 시간적으로 동시에 형성할 수 있게 된다.For example, assuming that a nitride film is used as an etch inhibiting film and an oxide film is laminated as an interlayer insulating film, and the etching rates of the nitride film and the oxide film are 9 kV / sec and 90 kV / sec, respectively, the nitride film and the oxide film having the same height are used. The etching rate of the oxide film is 10 times faster when etching. By using such characteristics, the nitride film can be appropriately set in thickness to simultaneously form contact holes on the PIP capacitor and contact holes on the analog circuit in time.
본 발명에 따른 복합 반도체 소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. The manufacturing method of the composite semiconductor device according to the present invention has the following effects.
캐패시터 영역의 상부 전극 상에 층간 절연막에 비해 식각 속도가 상대적으로 느린 식각 억제막을 소정 두께로 형성함으로써, 캐패시터 영역과 아날로그 회로 영역 상에 다른 단차로 형성되어 있는 층간 절연막의 식각시 각각의 영역의 상부가 시간적으로 동시에 노출되도록 하여 콘택홀 형성 공정을 단순화시킬 수 있게 된다. By forming an etch inhibiting film having a relatively low etching rate compared to the interlayer insulating film on the upper electrode of the capacitor region to a predetermined thickness, the upper part of each region during etching of the interlayer insulating film formed on the capacitor region and the analog circuit region with different steps. Are simultaneously exposed in time to simplify the process of forming a contact hole.
도 1은 일반적인 복합 반도체 소자의 구조 단면도.1 is a structural cross-sectional view of a typical composite semiconductor device.
도 2a 내지 2e는 종래 기술에 따른 복합 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a composite semiconductor device according to the prior art.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 복합 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a composite semiconductor device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
301 : 반도체 기판 302 : 절연막301 semiconductor substrate 302 insulating film
303a : 제 1 폴리실리콘막 303b : 게이트 전극303a: first polysilicon film 303b: gate electrode
304 : 유전체막 305 : 제 2 폴리실리콘막304: dielectric film 305: second polysilicon film
306 : 제 2 스페이서 307 : 제 1 스페이서306: second spacer 307: first spacer
308 : 식각 정지막 309 : 식각 억제막308: etch stop film 309: etch stop film
310 : 층간 절연막 311 : 감광막 패턴310: interlayer insulating film 311: photosensitive film pattern
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