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KR100660831B1 - Manufacturing Method of Mixed Semiconductor Device with Logic and DRAM - Google Patents

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KR100660831B1
KR100660831B1 KR1020010011736A KR20010011736A KR100660831B1 KR 100660831 B1 KR100660831 B1 KR 100660831B1 KR 1020010011736 A KR1020010011736 A KR 1020010011736A KR 20010011736 A KR20010011736 A KR 20010011736A KR 100660831 B1 KR100660831 B1 KR 100660831B1
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logic
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dram
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삼성전자주식회사
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Abstract

DRAM 소자가 갖는 대용량화와, 로직소자가 갖는 고속성을 동시에 살릴 수 있고, 제조공정의 단계를 줄일 수 있는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법에 관해 개시한다. 이를 위해 본 발명은, I/O영역과, 로직소자 영역과, 메모리 영역의 문턱전압 조절을 위한 이온주입과, 소오스/드레인 형성을 위한 이온주입을, 두 번에 걸쳐서 수행하지 않고, 마스크를 사용하지 않은 상태로 한번에 동시에 수행하고, I/O영역과 메모리 영역의 게이트 절연막 두께를 동일하게 적용한다.A method of manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM capable of simultaneously increasing the capacity of a DRAM device and the high speed of the logic device and reducing the steps of the manufacturing process is disclosed. To this end, the present invention uses a mask without performing ion implantation for adjusting the threshold voltage of the I / O region, the logic element region, the memory region, and ion implantation for forming the source / drain twice. At the same time, the gate insulating film thickness of the I / O region and the memory region are equally applied.

Description

로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법{Method for fabricating a Merged DRAM Logic Device}Method for fabricating a mixed semiconductor device of logic and DRAM {Method for fabricating a Merged DRAM Logic Device}

도 1은 종래 기술에 의한 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM according to the prior art.

도 2는 본 발명에 의한 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

200: 반도체 기판, 202: 소자분리막,200: semiconductor substrate, 202: device isolation film,

204: 제1 게이트 절연막, 206: 웰 형성용 이온주입,204: first gate insulating film, 206: ion implantation for well formation,

208: 문턱전압 조절용 이온주입, 210: 제2 게이트 절연막,208: ion implantation for adjusting threshold voltage, 210: second gate insulating film,

212: 포토레지스트 패턴, 214: 제3 게이트 절연막,212: photoresist pattern, 214: third gate insulating film,

216: 게이트 패턴, 218: 소오스/드레인 형성용 이온주입.216: gate pattern, 218: ion implantation for source / drain formation.

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자(Merged DRAM Logic device) 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a mixed DRAM logic device of logic and DRAM.                         

최근들어 반도체 소자의 처리능력을 개선하기 위해 DRAM(Dynamic Randon Access Memory)과 로직소자(Logic device)를 하나의 반도체 칩에 설계하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자(MDL device)가 소개되고 있다. 이러한 로직과 디램의 혼합 반도체 소자(MDL device)에 있어서는, 디램의 고집적성과, 로직 소자의 고속성을 살려 하나의 반도체 칩에 설계하는 것이 가장 이상적인 개발 방향이다. Recently, a mixed semiconductor device (MDL device) of logic and DRAM, which designs a dynamic randon access memory (DRAM) and a logic device (Logic device) on a single semiconductor chip, has been introduced to improve the processing capability of the semiconductor device. In a mixed semiconductor device (MDL device) of such a logic and a DRAM, it is an ideal development direction to design a single semiconductor chip utilizing the high integration of the DRAM and the high speed of the logic device.

이러한 목표를 실현하기 위해 로직 소자영역과 메모리 영역에서 게이트 절연막의 두께를 다르게 설계해야 한다. 게이트 절연막의 두께를 다르게 적용하면 유리한 이유는, 로직과 디램의 혼합 반도체 소자에 있어서 같은 외부 전압에서도 메모리 영역과 로직소자 영역의 게이트 절연막에 인가되는 전압이 서로 다르기 때문이다. To achieve this goal, the thickness of the gate insulating layer must be designed differently in the logic element region and the memory region. A different thickness of the gate insulating film is advantageous because the voltages applied to the gate insulating film of the memory region and the logic element region are different even at the same external voltage in the mixed semiconductor device of the logic and the DRAM.

일반적으로 디램이 형성되는 메모리영역에서는 메모리 셀(cell)의 축적전하량을 크게 하기 위하여, 즉 커패시터에 걸리는 전압을 크게 하기 위해, 워드라인(word line)에 문턱 전압(Vth) 이상의 전압인 3.5∼3,7V을 걸어서 쓰기 동작(write operation)을 수행한다. 실제로 4V 이상의 전압을 인가하는 경우도 많다. 이때에는 게이트 절연막의 두께가 약 100Å 이상이 필요하다.In general, in the memory region where the DRAM is formed, in order to increase the accumulated charge amount of the memory cell, that is, to increase the voltage applied to the capacitor, 3.5 to 3 which is a voltage higher than or equal to the threshold voltage Vth on the word line. The write operation is performed by walking the 7V. In practice, a voltage of 4V or more is often applied. At this time, the thickness of the gate insulating film needs to be about 100 GPa or more.

이에 비하여 디자인 룰(design rule)이 0.35㎛이며, 로직소자 영역(internal area)과 I/O 영역으로 구성되는 로직소자에 있어서는, 승압없이 3.3V의 전원전압을 인가하거나, 혹은 I/O 영역에 5,5V의 전압을 인가하고, 로직 영역에는 3.3V의 전원전압을 인가한다. 일반적인 로직소자에서 게이트 절연막의 두께는, 고속화와 우수한 구동능력을 위해 가능한 얇게 해야 한다. 실제로 일반적인 로직소자의 게이트 절연막 두께는 디램의 게이트 절연막 두께의 70% 정도이다. On the other hand, a design rule of 0.35 占 퐉 and a logic device composed of an internal area and an I / O area apply a 3.3V supply voltage without boosting the voltage to the I / O area. A voltage of 5V and 5V is applied, and a 3.3V power supply voltage is applied to the logic region. In general logic devices, the thickness of the gate insulating film should be as thin as possible for high speed and excellent driving capability. In fact, the gate insulating film thickness of a general logic device is about 70% of the thickness of the gate insulating film of the DRAM.

따라서, 로직소자와 디램과 같은 메모리 소자가 하나의 반도체 칩에 형성되는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자에 있어서는, 로직소자의 고속성을 희생시키지 않고, 디램 소자의 고용량화 특성을 희생시키지 않는 설계 및 그 제조방법이 필요한 실정이다.Therefore, in a mixed semiconductor device of logic and DRAM in which a memory device such as a logic device and a DRAM are formed on one semiconductor chip, the design and the high capacity of the DRAM device are not sacrificed without sacrificing the high speed of the logic device. The situation requires a manufacturing method.

도 1은 종래 기술에 의한 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM according to the prior art.

도1a 및 도1b를 참조하면, 반도체 기판(100)에 소자분리공정을 진행하여 소자분리막(102)을 형성하고, 로직과 디램의 혼합 반도체 소자의 I/O 영역과, 로직소자 영역 및 메모리 영역을 각각 정의한다. 이어서, 제1 게이트 절연막(104)을 형성한 후, 상기 반도체 기판에 웰(well, 미도시) 형성을 위한 이온주입을 진행한다.1A and 1B, a device isolation process is performed on a semiconductor substrate 100 to form a device isolation layer 102, and an I / O region, a logic element region, and a memory region of a mixed semiconductor element of logic and DRAM. Define each one. Subsequently, after the first gate insulating layer 104 is formed, ion implantation for forming a well (not shown) is performed on the semiconductor substrate.

도1c 및 도1d를 참조하면, 상기 웰 형성용 이온주입이 끝난 반도체 기판에 포토레지스트 패턴(106)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴(106)은 메모리 영역을 덮으면서, 로직소자의 I/O 영역 및 로직소자 영역을 노출시키는 패턴이다. 그 후, 상기 I/O 영역 및 로직소자 영역의 문턱전압(Vth)을 조절하기 위한 이온주입을 먼저 진행한다. 이때의 이온주입 조건은 2.0E12 도즈의 BF2 이온을 50KeV의 에너지로 이온주입을 진행한다. 이어서 상기 포토레지스트 패턴(106)을 제거하고, 상기 메모리 영역을 노출시키는 다른 포토레지스트 패턴(108)을 형성한 후, 메모리 영역 의 문턱전압을 조절하기 위한 이온주입을 이어서 진행한다. 이때의 이온주입 조건은 1.2E13 도즈(dose)의 BF2 이온을 50KeV의 에너지로 이온주입한다. 즉, 2차에 걸친 이온주입을 진행한다.1C and 1D, a photoresist pattern 106 is formed on the well-formed ion implanted semiconductor substrate. The photoresist pattern 106 is a pattern covering the memory area and exposing the I / O area and the logic device area of the logic device. Thereafter, ion implantation for adjusting the threshold voltage Vth of the I / O region and the logic element region is first performed. At this time, the ion implantation conditions are performed by implanting BF 2 ions of 2.0E12 dose with energy of 50 KeV. Subsequently, the photoresist pattern 106 is removed, another photoresist pattern 108 for exposing the memory region is formed, and ion implantation for adjusting the threshold voltage of the memory region is subsequently performed. At this time, the ion implantation conditions are ion implanted with energy of 50KeV of 1.2E13 dose of BF 2 ions. In other words, ion implantation is carried out in two stages.

도1e 및 도1f를 참조하면, 상기 결과물로부터 다른 포토레지스트 패턴(108)을 제거하고, 이온주입으로 인해 손상된 상태에서 노출된 제1 게이트 절연막(104)을 식각공정으로 제거한다. 이어서, 제1 게이트 절연막(104)이 제거된 반도체 기판 전면에 제2 게이트 절연막(110)을 형성한다. 그 후, 상기 로직소자 영역 및 메모리 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(112)을 형성하고, 노출된 제2 게이트 절연막(110)을 모두 제거한다.1E and 1F, the other photoresist pattern 108 is removed from the resultant, and the first gate insulating layer 104 exposed in the damaged state due to ion implantation is removed by an etching process. Next, the second gate insulating layer 110 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate from which the first gate insulating layer 104 is removed. Thereafter, the photoresist pattern 112 exposing the logic device region and the memory region is formed, and all exposed second gate insulating layers 110 are removed.

도1g 및 도 1h를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(112)을 제거하고, 반도체 기판 전면에 제3 게이트 절연막을 형성한다. 이때, I/O 영역에서는 제2 게이트 절연막(110)과 제3 게이트 절연막(114)이 합쳐진 두께의 게이트 절연막이 형성되고, 로직소자 영역과 메모리 영역에서는 제3 게이트 절연막(114) 두께의 게이트 절연막이 형성된다. 여기서, I/O영역은 5V의 전원전압이 인가되는 영역이며, 로직소자 영역 및 메모리 영역은 3V의 전원전압이 인가되는 영역이다. 이어서, 상기 각 영역에서 게이트 패턴(116)을 형성한다.1G and 1H, the photoresist pattern 112 is removed and a third gate insulating film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate. In this case, a gate insulating film having a thickness in which the second gate insulating film 110 and the third gate insulating film 114 are combined is formed in the I / O region, and a gate insulating film having a thickness of the third gate insulating film 114 in the logic device region and the memory region. Is formed. Here, the I / O region is an area to which a 5V power supply voltage is applied, and the logic element area and a memory area are an area to which a 3V power supply voltage is applied. Subsequently, gate patterns 116 are formed in the respective regions.

도1i 및 도1j를 참조하면, 상기 메모리 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(118)을 형성한 후, 메모리 영역의 소오스/드레인 형성을 위한 이온주입을 1차로 실시한다. 이때의 이온주입 조건은, 2.0E13 도즈의 P+ 이온을 30KeV의 에너지로 이 온주입한다. 그 후, 상기 포토레지스트 패턴(118)을 제거하고, 상기 I/O 영역과 로직소자 영역을 노출시키는 다른 포토레지스트 패턴(120)을 형성하고, I/O 영역과 로직소자 영역의 소오스/드레인 형성을 위한 이온주입을 진행한다. 이때의 이온주입 조건은, 3.0E13 도즈의 As+ 이온을 40KeV의 에너지로 1차 이온주입후, 이어서 1.0E13 도즈의 As+ 이온을 60KeV의 에너지로 2차 이온주입한다.1I and 1J, after the photoresist pattern 118 exposing the memory region is formed, ion implantation for source / drain formation of the memory region is primarily performed. Under the ion implantation conditions, P + ions of 2.0E13 dose are ion-implanted at an energy of 30 KeV. Thereafter, the photoresist pattern 118 is removed, and another photoresist pattern 120 is formed to expose the I / O region and the logic element region, and source / drain formation of the I / O region and the logic element region is performed. Proceed with ion implantation. Ion implantation condition at this time is, the second ion implantation after the first ion implantation of As + ion dose of 3.0E13 to the energy of 40KeV, and then the As + ion dose of 1.0E13 to the energy of 60KeV.

그러나, 상술한 종래기술은, 로직소자 영역과 메모리 영역의 문턱전압용 조절용 이온주입과, 소오스/드레인 형성용 이온주입을 게이트 절연막의 두께 제한 때문에 각각 따로 진행해야 한다. 이로 인하여 로직과 디램의 혼합 반도체 소자의 전체적인 제조공정이 길고 복잡해지는 문제점이 있다.However, in the above-described conventional technique, the ion implantation for the threshold voltage and the ion implantation for the source / drain formation in the logic element region and the memory region must be separately performed due to the thickness limitation of the gate insulating film. As a result, the overall manufacturing process of the mixed semiconductor device of logic and DRAM is long and complicated.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이온주입 공정을 획기적으로 단축시키면서, 로직소자의 I/O 영역과 메모리 영역의 게이트 절연막 두께를 동일하게 적용할 수 있는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM which can apply the same thickness of the gate insulating film of an I / O region and a memory region of a logic element while dramatically shortening an ion implantation process. It is.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, I/O 영역과, 로직소자 영역과, 메모리 영역을 구비하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자에 있어서, 반도체 기판에 상기 각 영역의 웰(well)을 형성하기 위한 이온주입을 형성하는 제1 단계와, 상기 각 영역의 문턱전압 조절을 위한 이온주입을 수행하되, 마스크를 사용하지 않고, 한번에, 동시에 수행하는 제2 단계와, 상기 반도체 기판에 제2 게이트 절연막 을 형성하는 제3 단계와, 상기 반도체 기판에 로직소자 영역만을 개구하는 마스크를 사용하여 노출된 상태의 제2 게이트 절연막을 식각하는 제4 단계와, 상기 마스크를 제거하고 상기 반도체 기판 전면에 제3 게이트 절연막을 형성하되, 상기 I/O영역과, 상기 메모리 영역에서 동일한 두께의 게이트 절연막을 형성하는 제5 단계와, 상기 각 영역에 게이트 패턴을 형성하는 제6 단계와, 상기 I/O 영역과, 로직소자 영역과, 메모리 영역에서 소오스 및 드레인 형성을 위한 이온주입을 수행하되, 마스크를 사용하지 않고 한번에 동시에 수행하는 제7 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, in the mixed semiconductor device of logic and DRAM having an I / O region, a logic element region, and a memory region, a well of each region is formed on a semiconductor substrate. A first step of forming an ion implantation for performing the ion implantation, an ion implantation for adjusting the threshold voltage of each region, but simultaneously using a mask without using a mask; and a second gate on the semiconductor substrate A third step of forming an insulating film, a fourth step of etching the second gate insulating film in an exposed state by using a mask that opens only a logic element region on the semiconductor substrate, and removing the mask and depositing the entire surface of the semiconductor substrate. Forming a three-gate insulating film, the fifth step of forming a gate insulating film having the same thickness in the I / O region and the memory region; And a seventh step of performing ion implantation for source and drain formation in the I / O region, the logic element region, and the memory region at the same time without using a mask. It provides a method for manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제1 단계 전에 상기 반도체 기판 전면에 제1 게이트 절연막을 형성하고, 상기 제2 단계 후에, 상기 제1 게이트 절연막을 제거하는 공정을 더 진행하는 것이 적합하다.According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to further form a first gate insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate before the first step, and to further remove the first gate insulating film after the second step.

바람직하게는, 상기 제2 단계의 각 영역의 문턱전압 조절을 위한 이온주입 조건은, 2.0E12 ±10% 도즈(dose)의 BF2 이온을, 50KeV ±10%의 에너지로 이온주입하는 것이 적합하다. 상기 제3 단계의 제2 게이트 절연막은 두께가 120Å ±20% 범위인 것이 바람직하다. Preferably, the ion implantation conditions for adjusting the threshold voltage of each region of the second step, it is suitable to implant the BF 2 ions of 2.0E12 ± 10% dose with energy of 50KeV ± 10% . It is preferable that the thickness of the second gate insulating film of the third step is in the range of 120 mA ± 20%.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제5 단계에서 상기 로직 영역과 상기 메모리 영역의 전체적인 게이트 절연막 두께는 서로 다른 것이 적합하며, 상기 로직영역의 전체적인 게이트 절연막 두께는 70Å ±20% 범위이고, 상기 I/O영역과 상기 메모리 영역의 전체적인 게이트 절연막 두께는 140∼150Å 범위인 것이 적합하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the gate insulating film thickness of the logic region and the memory region may be different from each other in the fifth step, and the overall gate insulating film thickness of the logic region is in the range of 70Å ± 20%. The overall gate insulating film thickness of the I / O region and the memory region is preferably in the range of 140 to 150 Å.

상기 제7 단계에서, 상기 소오스 및 드레인 형성을 위한 이온주입 조건은, 4.0E13 ±10% 도즈의 P 이온을, 30KeV ±10%의 에너지로 이온주입하는 것이 바람직하다.In the seventh step, the ion implantation conditions for the source and drain formation, it is preferable that the ion implantation of the P ion of 4.0E13 ± 10% dose, the energy of 30KeV ± 10%.

본 발명에 따르면, 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조공정에서 공정수를 획기적으로 축소할 수 있고, 로직소자가 갖는 고속성가 메모리 소자가 갖는 대용량성의 장점을 하나의 반도체 칩에서 살릴 수 있다. According to the present invention, the number of processes can be drastically reduced in the process of manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM, and the advantages of the high capacity of the high speed memory device of the logic device can be utilized in one semiconductor chip.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 아래의 상세한 설명에서 개시되는 실시예는 본 발명을 한정하려는 의미가 아니라, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게, 본 발명의 개시가 실시 가능한 형태로 완전해지도록 발명의 범주를 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments disclosed in the following detailed description are not meant to limit the present invention, but to those skilled in the art to which the present invention pertains, the disclosure of the present invention may be completed in a form that can be implemented. It is provided to inform the category.

당 명세서에서 말하는 게이트 패턴은 가장 넓은 의미로 사용하고 있으며 도면에 도시된 것과 같은 특정 형상만을 한정하는 것이 아니다. 본 발명은 그 정신 및 필수의 특징을 이탈하지 않고 다른 방식으로 실시할 수 있다. 예를 들면, 아래의 바람직한 실시예에 있어서는 게이트 패턴이 폴리실리콘으로 된 게이트 전극과, 실리사이드층이 적층된 구조이지만, 상기 게이트 패턴에 질화막으로 된 캡핑층(capping layer) 및 게이트 스페이서와 같은 구조를 추가해도 무방하다. 따라서, 아래의 바람직한 실시예에서 기재한 내용은 예시적인 것이며 한정하는 의미가 아니다. The gate pattern used in the present specification is used in the widest sense and does not limit only a specific shape as shown in the drawings. The invention can be practiced in other ways without departing from its spirit and essential features. For example, in the following preferred embodiment, the gate pattern is a structure in which a gate electrode made of polysilicon and a silicide layer are laminated, but structures such as a capping layer and a gate spacer made of a nitride film are formed on the gate pattern. You may add it. Therefore, the content described in the following preferred embodiments is exemplary and not intended to be limiting.                     

도 2는 본 발명에 의한 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM according to the present invention.

도2a 및 도2b를 참조하면, 반도체 기판(200)에 소자분리공정을 진행하여 소자분리막(202)을 형성하고, 로직과 디램의 혼합 반도체 소자의 I/O 영역과, 로직소자 영역 및 메모리 영역을 각각 정의한다. 이어서, 제1 게이트 절연막(204)을 형성한 후, 상기 각 영역이 정의된 반도체 기판에 웰(well, 미도시) 형성을 위한 이온주입(206)을 진행한다.Referring to FIGS. 2A and 2B, an isolation layer 202 is formed on the semiconductor substrate 200 to form an isolation layer 202, and an I / O region, a logic region, and a memory region of a mixed semiconductor device of logic and DRAM. Define each one. Subsequently, after the first gate insulating layer 204 is formed, ion implantation 206 is performed to form a well (not shown) in the semiconductor substrate in which the respective regions are defined.

도2c를 참조하면, 상기 이온주입이 완료된 반도체 기판에 문턱전압(Vth) 조절을 위한 이온주입(208)을 실시하되, 종래기술과 같이 2회에 걸쳐서 수행하지 않고 마스크를 사용하지 않은 상태로, 한번의 이온주입 공정으로, 동시에 I/O 영역과, 로직소자 영역 및 메모리 영역에 각각 이온주입(208)을 실시한다. 이때의 이온주입 조건은 2.0E12 ±10% 도즈(dose)의 BF2 + 이온을 50KeV ±10%의 에너지로 이온주입을 진행할 수 있다. 따라서, 메모리 영역에서는 종래에 비해 이온주입된 불순물량이 변화하게 된다.Referring to FIG. 2C, the ion implantation 208 for adjusting the threshold voltage (Vth) is performed on the semiconductor substrate on which the ion implantation is completed. In one ion implantation process, ion implantation 208 is simultaneously performed in the I / O region, the logic element region, and the memory region, respectively. At this time, the ion implantation condition is 2.0F 12 ± 10% dose of BF 2 + Ions can be implanted with energy of 50 KeV ± 10%. Therefore, the amount of impurities implanted into the ion is changed in the memory region compared with the conventional art.

도2d 및 도2e를 참조하면, 이온주입으로 인해 손상된 상태에서 노출된 제1 게이트 절연막(204)을 식각공정으로 제거한다. 이어서, 제1 게이트 절연막(204)이 제거된 반도체 기판 전면에 제2 게이트 절연막(210)을 형성한다. 상기 제2 게이트 절연막(210)의 두께는 120Å ±20%의 범위내에서 조절이 가능하다. 그 후, 상기 로직소자 영역만을 노출시키는 포토레지스트 패턴(212)을 형성하고, 상기 노출된 제2 게이트 절연막(210)을 모두 제거한다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴(212)를 제거한다.2D and 2E, the first gate insulating layer 204 exposed in the damaged state due to ion implantation is removed by an etching process. Next, a second gate insulating film 210 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate from which the first gate insulating film 204 is removed. The thickness of the second gate insulating layer 210 may be adjusted within a range of 120 μs ± 20%. Thereafter, the photoresist pattern 212 exposing only the logic device region is formed, and all of the exposed second gate insulating layers 210 are removed. Next, the photoresist pattern 212 is removed.

도2f를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴이 제거된 반도체 기판 위에 제3 게이트 절연막(214)을 성장시킨다. 이때 성장되는 제3 게이트 절연막(214) 두께는 70ű20%의 범위가 적합하다. 그러나, 상기 단결정 실리콘으로 된 로직소자 영역에서는 약 70Å의 게이트 절연막인 산화막이 성장한다. 하지만, 이미 약 120Å 두께의 제2 게이트 절연막(210)이 형성되어 있는 I/O 영역과 메모리 영역에서는, 70Å의 산화막이 성장하지 않고, 약 20∼30Å 두께의 제3 게이트 절연막(214)이 성장하여 전체적인 게이트 절연막의 두께가 140∼150Å에 이른다. 여기서, I/O 영역은 전압전압이 5V가 인가되는 영역이고, 로직소자 영역 및 메모리 영역은 3V의 전원전압이 인가되는 영역이다. 비록 메모리 영역에서는 전체적인 게이트 산화막의 두께가 두꺼워 졌으나, 이를 하부에 이온주입된 불순물량의 변화로 보상함으로써 동작에는 문제가 없게 된다.Referring to FIG. 2F, a third gate insulating layer 214 is grown on the semiconductor substrate from which the photoresist pattern is removed. At this time, the thickness of the third gate insulating film 214 to be grown is suitably in the range of 70 kΩ ± 20%. However, in the logic element region made of single crystal silicon, an oxide film, which is a gate insulating film of about 70 kW, is grown. However, in the I / O region and the memory region where the second gate insulating film 210 having the thickness of about 120 GPa is already formed, the oxide film of 70 GPa does not grow, and the third gate insulating film 214 of about 20 to 30 GPa is grown. As a result, the overall gate insulating film has a thickness of 140 to 150 kPa. Here, the I / O region is a region where a voltage of 5V is applied, and the logic element region and a memory region are regions where a 3V power supply voltage is applied. Although the thickness of the entire gate oxide film is increased in the memory region, the operation is not a problem by compensating for this by changing the amount of impurities implanted into the lower portion.

도 2g를 참조하면, 상기 제3 게이트 절연막(214)이 형성된 반도체 기판 위에 게이트 패턴, 예컨대 폴리실리콘으로 된 게이트 전극과, 텅스텐 실리사이드가 적층된 구조의 게이트 패턴(216)을 형성한다. Referring to FIG. 2G, a gate pattern, for example, a gate electrode made of polysilicon, and a gate pattern 216 having a structure in which tungsten silicide is stacked are formed on a semiconductor substrate on which the third gate insulating layer 214 is formed.

도 2h를 참조하면, 상기 게이트 패턴(216)이 형성된 반도체 기판 전면에 각 영역의 소오스/드레인 영역 형성을 위한 이온주입을 실시하되, 마스크를 사용하지 않고, 동시에 한번에 이온주입을 수행한다. 이때의 이온주입 조건은 4.0E13 도즈 의 P+ 이온을 30KeV의 에너지로 이온주입한다. 즉, 종래기술에서는 로직영역과 메모리 영역에 대하여 각각 이온주입을 수행하였으나, 본 발명에서는 1회의 이온주입으로도 로직과 디램의 혼합 반도체 소자의 동작을 가능케 할 수 있기 때문에 제조공정의 단계를 획기적으로 줄일 수 있다.Referring to FIG. 2H, ion implantation is performed to form a source / drain region of each region on the entire surface of the semiconductor substrate on which the gate pattern 216 is formed, but ion implantation is performed at the same time without using a mask. The ion implantation condition at this time is P + of 4.0E13 dose. Ions are implanted at an energy of 30 KeV. That is, in the prior art, ion implantation is performed on the logic region and the memory region, respectively. However, in the present invention, the operation of the mixed semiconductor device of the logic and the DRAM can be performed even with one ion implantation. Can be reduced.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications can be made by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 첫째, 로직소자와 메모리 소자에 대하여 각각 다르게 2차에 걸쳐 적용하던 이온주입 공정을 한번에 동시에 수행함으로써 공정 단순화를 달성할 수 있다.Therefore, according to the present invention described above, first, the process simplification can be achieved by simultaneously performing the ion implantation process applied to the logic device and the memory device differently at the same time.

둘째, 상기 공정 단순화를 달성함과 동시에 I/O영역과 메모리 영역의 게이트 절연막 두께를 동일하게 적용함으로써 디램이 갖는 대용량화 특성과, 로직소자가 갖는 고송성을 하나의 반도체 칩 내에서 동시에 실현할 수 있다.Second, by achieving the above process simplification and applying the same thickness of the gate insulating film of the I / O region and the memory region, it is possible to simultaneously realize the large-capacity characteristics of the DRAM and the high transferability of the logic elements in a single semiconductor chip. .

Claims (9)

I/O 영역과, 로직소자 영역과, 메모리 영역을 구비하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자에 있어서, In a mixed semiconductor device of logic and DRAM having an I / O region, a logic element region, and a memory region, 반도체 기판에 상기 각 영역의 웰(well)을 형성하기 위한 이온주입을 형성하는 제1 단계;A first step of forming an ion implantation for forming a well of each region in a semiconductor substrate; 상기 각 영역의 문턱전압(Vth) 조절을 위한 이온주입을 수행하되, 마스크를 사용하지 않고, 한번에, 동시에 수행하는 제2 단계;A second step of performing ion implantation for adjusting the threshold voltage (Vth) of each region, but simultaneously and simultaneously without using a mask; 상기 반도체 기판에 제2 게이트 절연막을 형성하는 제3 단계;Forming a second gate insulating film on the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판에 로직소자 영역만을 개구하는 마스크를 사용하여 노출된 상태의 제2 게이트 절연막을 제거하는 제4 단계;A fourth step of removing the second gate insulating layer in an exposed state by using a mask that opens only a logic element region in the semiconductor substrate; 상기 마스크를 제거하고 상기 반도체 기판의 전면에 제3 게이트 절연막을 형성하되, 상기 I/O영역과, 상기 메모리 영역에서 동일한 두께를 갖는 게이트 절연막을 형성하는 제5 단계;Removing a mask to form a third gate insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate, and forming a gate insulating film having the same thickness in the I / O region and the memory region; 상기 각 영역에 게이트 패턴을 형성하는 제6 단계; 및Forming a gate pattern in each of the regions; And 상기 I/O 영역과, 로직소자 영역과, 메모리 영역에 소오스 및 드레인 형성을 위한 이온주입을 수행하되, 마스크를 사용하지 않고 한번에 동시에 수행하는 제7 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법.And a seventh step of performing ion implantation to form a source and a drain in the I / O region, the logic element region, and the memory region at the same time without using a mask. Mixed semiconductor device manufacturing method. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 단계 전에 상기 반도체 기판 전면에 제1 게이트 절연막을 형성하는 공정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법.And forming a first gate insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate before the first step. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제2 단계 후에, 상기 제1 게이트 절연막을 제거하는 공정을 더 수행하 는 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법.And removing the first gate insulating layer after the second step. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 단계의 각 영역의 문턱전압 조절을 위한 이온주입 조건은, 2.0E12 ±10% 도즈(dose)의 BF2 + 이온을, 50KeV ±10%의 에너지로 이온주입하는 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법. The ion implantation conditions for adjusting the threshold voltage of each region of the second step is, BF 2 + of 2.0E12 ± 10% dose A method for manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM, wherein the ion is implanted with energy of 50 KeV ± 10%. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제3 단계의 제2 게이트 절연막은 두께가 120Å ±20% 범위인 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법.The second gate insulating film of the third step is a thickness of 120Å ± 20% range, characterized in that the logic and DRAM mixed semiconductor device manufacturing method. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제5 단계에서 상기 로직소자 영역과 메모리 영역의 전체적인 게이트 절연막 두께는 서로 다른 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법.And the gate insulating thicknesses of the logic device region and the memory region are different from each other in the fifth step. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제5 단계에서, 상기 로직소자 영역의 게이트 절연막 두께는 70Å ±20% 범위인 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법.In the fifth step, the thickness of the gate insulating layer of the logic device region is 70Å ± 20% range, characterized in that the logic and DRAM mixed semiconductor device manufacturing method. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제5 단계에서, 상기 I/O영역과 메모리 영역의 전체적인 게이트 절연막 두께는 140∼150Å 범위인 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법.In the fifth step, the overall gate insulating film thickness of the I / O region and the memory region ranges from 140 to 150Å, the method of manufacturing a mixed semiconductor device of logic and DRAM. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제7 단계에서, 상기 소오스 및 드레인 형성을 위한 이온주입 조건은, 4.0E13 ±10% 도즈의 P+ 이온을, 30KeV ±10%의 에너지로 이온주입하는 것을 특징으로 하는 로직과 디램의 혼합 반도체 소자 제조방법. In the seventh step, the ion implantation conditions for forming the source and drain is a mixed semiconductor of logic and DRAM, characterized in that the ion implantation of P + ions of 4.0E13 ± 10% dose, 30KeV ± 10% energy Device manufacturing method.
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