KR0125869B1 - Method of ion implantion for asymmetry self-alignment - Google Patents

Method of ion implantion for asymmetry self-alignment

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KR0125869B1 KR1019890004244A KR890004244A KR0125869B1 KR 0125869 B1 KR0125869 B1 KR 0125869B1 KR 1019890004244 A KR1019890004244 A KR 1019890004244A KR 890004244 A KR890004244 A KR 890004244A KR 0125869 B1 KR0125869 B1 KR 0125869B1
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Abstract

An ion-implanting method of asymmetrical self align used for FET(Field Effect Transistor) is disclosed. The asymmetrical self-aligned ion implanting method comprises the steps of: forming a gate electrode of W-Al; depositing a germanium on the gate electrode; spin-coating a photoresist layer; removing a photoresist of ion-implanted region among source or drain regions; side etching the germanium layer using the remained photoresist pattern as a mask; removing the remained photoresist pattern; and implanting silicon ions into the resultant structure.

Description

비대칭 자기정렬 이온 주입방법Asymmetric self-aligned ion implantation method

제1도의 종래의 FET 제조시의 자기정렬 이온 주입방법을 단계적으로 나타낸 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing the self-aligned ion implantation method in the conventional FET fabrication of FIG.

제2도는 본 발명에 따른 비대칭 자기정렬 이온 주입방법을 단계적을 나타낸 단면도이고,2 is a cross-sectional view showing a step by step asymmetric self-aligned ion implantation method according to the present invention,

제3도는 게이트 길이와 K값의 관계를 나타낸 그래프이고,3 is a graph showing the relationship between the gate length and the K value,

제4도는 게이트 길이와 드레인 콘덕턴스(gD)와의 관계를 나타낸 그래프이고,4 is a graph showing the relationship between the gate length and the drain conductance (g D ),

제5도는 본 발명에 따른 에칭시간과 사이드 에칭과의 관계를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the relationship between etching time and side etching according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1 : A12 : W-A11: A12: W-A1

3 : SiO24 : Ge3: SiO 2 4: Ge

5 : 포토레지스트5: photoresist

본 발명은 자기정렬 이온 주입방법에 관한 것으로, 특히 GaAs MESFET(metal semiconductor FEF)의 제조시, 게이트 길이가 0.5μm 이하인 경우에 발생하는 쇼트 채널 효과(short chanel effect)를 방지하기 위한 비대칭 자기정렬 이온 주입하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-aligned ion implantation method. In particular, in the manufacture of GaAs metal semiconductor FEFs, asymmetric self-aligned ions for preventing short channel effects occurring when the gate length is 0.5 μm or less It relates to a method of injecting.

종래의 FEF 제조시의 이온 주입방법을 제1도의 도면에 의거하여 설명한다. 먼저, W-A1 게이트(2)를 형성하고(제1도(A)), 이온 주입시 마스크로서 사용될 SiO2막(3)을 PECVD(Plasma Enhanced CVD)로 증착하고(제1도(B)), 포토레지스트(5)를 도포하고(제1도(C)), 소오스와 드레인 영역이 된 부분의 포토레지스트(5)를 제거하고(제1도(D)), SiO2막을 에칭한 후(제1도(E)), 포토레지스트를 제거하고(제1도(F)), 이온 주입기를 사용하여 Si를 이온 주입시켜 n+반전층을 형성시킨다(제1도(G)).A conventional ion implantation method for manufacturing FEF will be described with reference to the drawings of FIG. First, a W-A1 gate 2 is formed (FIG. 1A), and a SiO 2 film 3 to be used as a mask in ion implantation is deposited by plasma enhanced CVD (PECVD) (FIG. 1B). ), The photoresist 5 is applied (FIG. 1 (C)), the photoresist 5 of the portion that becomes the source and drain regions is removed (FIG. 1 (D)), and the SiO 2 film is etched. (FIG. 1E), the photoresist is removed (FIG. 1F), and Si is ion implanted using an ion implanter to form an n + inversion layer (FIG. 1G).

그런데, 상기와 같은 방법으로 이온 주입한 FET는 게이트 길이가 0.5μm이하로 형성되는 경우, 소오스와 드레인 영역인 n+전도층이 매우 근접하게 되므로 쇼트 채널 효과현상이 현저하게 나타나게 된다. 이에 따라 드레시홀드전압이 300mV 이상이 되고, 제3도에 나타낸 바와 같이, 게이트 길이가 0.5μm인 경우에 K값이 오히려 감소하게 된다. 또한 제4도에 나타낸 바와 같이, 게이트 길이가 0.5μm일때 드레인 콘덕턴스(gD)가 45mS/mm로 높게 되는 문제점이 있다.However, when the gate length of the FET implanted by the above method is 0.5 μm or less, the short channel effect phenomenon is remarkable because the source and the drain region n + conductive layer are very close. As a result, the threshold voltage becomes 300 mV or more, and as shown in FIG. 3, the K value is rather decreased when the gate length is 0.5 mu m. In addition, as shown in FIG. 4, when the gate length is 0.5 mu m, the drain conductance gD becomes high at 45 mS / mm.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, EFT의 제조시에 쇼트 채널 효과현상을 방지하기 위한 비대칭 이온 주입 방법을 제공하는데에 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an asymmetric ion implantation method for preventing a short channel effect phenomenon in manufacturing an EFT.

본 발명은 상기와 같은 목적을 성취하기 위해서, W-A1 게이트 전극을 형성하는 단계와, Ge를 증착하는 단계와, 포토레지스트를 도포하는 단계와, 이온 주입할 한 영역을 도포공정에 의해 상기 포토레지스트를 제거하는 단계와, 상기 영역에서 상기 Ge를 사이드 에칭하는 단계와, 상기 포토레지스트의 나머지를 제거하는 단계와, 상기 영역에 Si를 이온 주입하는 단계로 이루어진 비대칭 자기정렬 이온 주입방법을 제공하고 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming a W-A1 gate electrode, depositing Ge, applying a photoresist, and applying a region to an ion implantation process. And removing the resist, side etching the Ge in the region, removing the rest of the photoresist, and implanting Si into the region. have.

본 발명은 FET 제조에 있어서, 이온 주입시 마스크로서 종래에 사용되던 SiO2대신에 Ge를 사용하고 있어, 사이드-에칭(side-etching) 길이를 에칭시간의 조절에 따라, 수 μm이내로 정확하게 조절할 수 있다. 이것은 SiO2를 사용하는 경우는 산소의 영향을 받아 정확한 에칭속도를 조절하는 것이 곤란하지만, Ge를 사용하게 되면, 에칭속도의 조절을 정확하게 행할 수 있기 때문이다.In the present invention, in the FET fabrication, Ge is used instead of SiO 2 as a mask for ion implantation, so that the side-etching length can be accurately adjusted to within several μm by controlling the etching time. have. This is because when SiO 2 is used, it is difficult to adjust the accurate etching rate under the influence of oxygen, but when Ge is used, the etching rate can be adjusted accurately.

또한, 본 발명은 Ge의 에칭시 SF6가스를 사용하기 때문에, W-A1과 GaAs 기판에는 영향을 끼치지 않고 Ge만을 에칭하는 것이 가능하므로, 부주의로 에칭시간을 초과하게 되는 경우에도 별 문제가 되지 않는다.In addition, since the present invention uses SF 6 gas for the etching of Ge, it is possible to etch only Ge without affecting the W-A1 and GaAs substrates, so even if the etching time is inadvertently exceeded, there is no problem. It doesn't work.

본 발명의 구체적인 실시예를 제2도에 의거하여 이하 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기에 한정되지는 않는다.Specific embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. However, the present invention is not limited thereto.

먼저, 통상의 방법에 의해, W-A1 게이트(2)를 형성한 다음에(제2도(A)), Ge(4)을 약 400Å의 두께로 전면에 형성한다(제2도(B)). 그 위에 포토레지스트(5)를 약 1μm 두께로 도포하고(제2도(C)), 어라이너(Aligner)를 이용하여 포토작업에 의해 소오스 또는 드레인 영역이 될 Si 주입 영역의 포토레지스트를 제거한다(제2도(D)). 다음에 사용가스를 SF6로 유속을 1000SCCM로, 압력을 150mTorr로, RF 전력을 0.16W/cm2로 하여 에칭속도가 2000Å/m이 되는 조건하에서 RIE(Reactive Ion Eching)를 이용하여 Ge(4)를 사이드 에칭한다.(제2도(E)). 포토레지스트(5)를 제거한 후(제2도(F)), 이온 주입기를 사용하여 Si 이온을 비대칭으로 주입한다(제2도(G)).First, the W-A1 gate 2 is formed by a conventional method (FIG. 2A), and then Ge (4) is formed on the entire surface with a thickness of about 400 GPa (FIG. 2B). ). The photoresist 5 is applied thereon to a thickness of about 1 μm (FIG. 2C), and the photoresist of the Si implanted region to be the source or drain region is removed by photolithography using an aligner. (Figure 2 (D)). Next, Ge (4) was used using Reactive Ion Eching (RIE) under the condition that the used gas was SF 6 , the flow rate was 1000SCCM, the pressure was 150mTorr, the RF power was 0.16W / cm 2, and the etching rate was 2000 mW / m. ) Is side etched (FIG. 2E). After removing the photoresist 5 (FIG. 2F), Si ions are asymmetrically implanted using an ion implanter (FIG. 2G).

상술된 방법으로 제조된 FET에서는, 소오스 또는 드레인 영역의 어느 한 영역만을 이온 주입하기 때문에, 게이트 길리가 0.5μm인 경우에도 소오스와 드레인쪽의 n+전도층이 매우 근접하여 발생하게 되는 쇼트 채널 효과현상이 방지될 수 있다. 이와 같이 쇼트 채널 효과현상을 방지하므로써 FET 특성은 드레시홀드 전압(Vth)을 20mV 이하로 낮게 할 수 있다.In the FET manufactured by the above-described method, since only one region of the source or drain region is ion implanted, a short channel effect in which the n + conductive layer on the source and drain side is generated in close proximity even when the gate length is 0.5 μm. The phenomenon can be prevented. By preventing the short channel effect, the FET characteristic can be lowered to 20 mV or less.

그리고 쇼트 채널 효과현상 방지로 인한 본 발명의 우수한 효과를 도면 제3도 및 제4도를 참조하여 이하에서 설명한다.An excellent effect of the present invention due to the short channel effect phenomenon will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.

제3도는 게이트 길이에 대한 트랜지스터의 특성 파라미타인 K값과의 관계를 본 발명과 종래 기술을 비교하여 나타낸 그래프이다. 제3도에서 볼 수 있는 바와 같이, 게이트 길이가 0.5μm인 경우에 종래 기술에 의한 FET에서는 K값이 감소하는 반면에, 본 발명에 의한 FET는 이러한 감소현상이 나타나지 않고 220ms/Vㆍmm정도로 K값이 큰 것을 알 수 있다.3 is a graph showing a comparison between the present invention and the prior art, showing the relationship between the gate value and the value of the transistor, the K value. As can be seen in FIG. 3, when the gate length is 0.5 μm, the K value decreases in the FET according to the prior art, while the FET according to the present invention does not exhibit such a reduction phenomenon and is about 220 ms / V · mm. It can be seen that the K value is large.

제4도는 게이트 길이에 대한 드레인 콘덕턴스(gD)와의 관계를 본 발명과 종래 기술을 비교하여 나타낸 그래프이다. 제4도에서 도시된 바와 같이, 게이트 길이가 0.5μm인 경우에 드레인 콘덕턴스(gD)가 종래 기술에 의한 FET에서는 쇼트 채널 효과에 의해 45ms/mm로 급격히 커진 반면에, 본 발명에 의하면 11~15ms/mm정도이기 때문에 훨씬 좋은 특성을 보이고 있다.4 is a graph showing the relationship between the drain conductance g D versus the gate length in comparison with the present invention. As shown in FIG. 4, when the gate length is 0.5 μm, the drain conductance g D rapidly increases to 45 ms / mm due to the short channel effect in the FET according to the prior art, whereas according to the present invention, Since it is about 15ms / mm, it shows much better characteristics.

본 발명의 실시예에 있어서 에칭시간에 따른 사이드 에칭의 길이를 나타내는 그래프를 제5도에서 나타내고 있다. 본 발명에서는 이온 주입시에 마스크로 Ge를 사용하기 있기 때문에, 사이드 에칭의 길이를 에칭시간에 비례하여 일정하게 성취할 수 있다. 제5도에서 볼 수 있는 바와 같이 본 실시예에서는 에칭비율이 2000Å/min로 정확하게 성취되고 있는 것을 알 수 있다. 또한 사이드 에칭시 SF6가스를 사용하므로 W-A1 기판은 에칭되지 않으므로 실수로 에칭시간이 초과되어도 안심할 수 있다.In the embodiment of the present invention, a graph showing the length of the side etching according to the etching time is shown in FIG. In the present invention, since Ge is used as a mask during ion implantation, the length of the side etching can be achieved in proportion to the etching time. As can be seen from FIG. 5, it can be seen that in this embodiment, the etching rate is accurately achieved at 2000 mA / min. In addition, since the SF 6 gas is used for side etching, the W-A1 substrate is not etched and thus, even if the etching time is accidentally exceeded, it is safe.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명은 게이트 길이가 짧아져서 발생할 수 있는 쇼트 채널 효과현상을 방지하는데 효과적이다. 이로 인해서 드레시 홀드 전압을 20mV 이하로 낮출 수 있으며 K값은 감소되지 않고 220ms/Vㆍmm까지 얻을 수 있고, 드레인 콘턱턴스(gD) 값고 좋은 특성을 보인다. 그리고 이온 주입시 사용되는 마스크로 Ge를 사용하기 때문에 에칭 비율을 정확하게 조절할 수 있다.As described above, the present invention is effective in preventing short channel effects caused by short gate lengths. As a result, the threshold hold voltage can be lowered to 20 mV or less, the K value can be obtained up to 220 ms / V · mm without being reduced, and the drain conductance (g D ) value is good. In addition, since Ge is used as a mask used for ion implantation, the etching rate can be accurately controlled.

Claims (1)

W-A1 게이트 전극을 형성하는 단계와, Ge를 증착하는 단계와, 포토레지스트를 도포하는 단계와, 이온 주입할 한 영역을 포토공정에 의해 상기 포토레지스트를 제거하기 단계와, 상기 영역에서 상기 Ge를 사이드 에칭하는 단계와, 상기 포토레지스트의 나머지를 제거하는 단계와, 상기 영역에 Si를 이온 주입하는 단계로 이루어진 비대칭 자기정렬 이온 주입방법.Forming a W-A1 gate electrode, depositing Ge, applying a photoresist, removing the photoresist in a region to be ion implanted by a photo process, and in the region, the Ge Side etching, removing the remainder of the photoresist, and implanting Si into the region.
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