KR0147678B1 - 반도체 소자 제조방법 - Google Patents

반도체 소자 제조방법

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 숏채널특성과 펀치쓰루특성을 개선시킬 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 반도체기판을 선택적으로 식각하여 소정영역에 산모양의 돌출부를 형성하는 단계와, 상기 돌출부가 형성된 반도체기판 전면에 게이트산화막을 형성하는 단계, 상기 돌출부를 포함하는 기판 소정영역상부에 게이트전극을 형성하는 단계, 및 기판과 동일도전형의 불순물을 경사 이온주입하여 게이트전극 하부의 기판내에 채널스톱영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.

Description

반도체 소자 제조방법
제1도는 종래의 LDD구조의 반도체 소자 구조도.
제2도는 본 발명의 반도체 소자 제조방법을 도시한 공정순서도.
제3도 및 제4도는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체기판 11 : 질화막
12 : 산화막 13 : 게이트산화막
14 : 게이트전극 15 : 측벽스페이서
16 : n-영역 17 : 소오스 및 드레인영역
20 : 돌출부
본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 숏채널(short channel) 특성과 펀치쓰루(punchthrough)특성을 개선시킬 수 있는 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.
제1도를 참조하여 종래의 일반적인 LDD(Lightly Doped Drain)구조의 반도체 소자 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
P형 실리콘기판(1)상에 게이트산화막(2)과 게이트전극(3)을 형성한 후, 게이트전극(3)을 마스크로 하여 저농도 불순물 이온주입을 행하여 저농도 불순물영역(5)을 형성하고, 게이트전극(3) 측면에 측벽스페이서(4)를 형성한 다음, 고농도 불순물 이온주입을 행하여 고농도 불순물소오스 및 드레인영역(6)을 형성한다.
그러나 상기 종래기술은 반도체소자가 고집적화되어 게이트길이가 줄어들게 되면 이에 따른 영향으로 숏채널효과가 나타나기 쉽고, 또한 펀치쓰루에 취약하게 되어 반도체소자의 스케일링 다운(scaling down)에 한계가 따르게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, MOSFET의 채널길이를 증가시켜 숏채널효과를 방지하고 펀치쓰루 특성을 개선할 수 있도록 한 반도체 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자 제조방법은 반도체기판을 선택적으로 식각하여 돌출부를 형성하는 단계와, 상기 돌출부가 형성된 반도체기판위에 게이트산화막을 형성하는 단계, 상기 돌출부에 대응하는 게이트 산화막위에 게이트전극을 형성하는 단계, 및 기판과 동일도전형의 불순물을 경사 이온주입하여 게이트전극 하부의 기판내에 채널스톱영역을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도에 본 발명에 의한 반도체 소자 제조방법을 공정순서에 따라 도시하였다. 먼저, 제2도 (a)에 도시된 바와 같이 실리콘기판(10)상에 실리콘 식각방지층으로서, 예컨대 질화막(11)을 형성한 후, 이를 선택적으로 식각하여 기판 소정부위를 노출시킨다.
이어서 제2도 (b)에 도시된 바와 같이 상기 노출된 실리콘기판부위를 비등방성 식각한다.
다음에 제2도 (c)에 도시된 바와 같이 상기 식각된 실리콘기판부위상에 산화막(12)을 형성한다.
이어서 제2도 (d)에 도시된 바와 같이 상기 질화막을 제거한 후, 제2도 (e)에 도시된 바와 같이 상기 질화막의 제거에 따라 노출된 기판부위를 비등방성 식각한다.
다음에 제2도 (f)에 도시된 바와 같이 상기 산화막(12)을 제거함으로써 소정부분에 산모양의 돌출부(20)가 있는 실리콘기판을 형성한다.
이어서 제2도 (g)에 도시된 바와 같이 상기 산모양의 돌출부(20)가 형성된 실리콘기판(10) 전면에 게이트산화막(13)을 형성한다.
다음에 제2도 (h)에 도시된 바와 같이 그위에 게이트전극 형성을 위한 도전층을 형성하고 이를 소정패턴으로 패터닝하여 상기 실리콘기판의 돌출부(20)를 포함하는 기판 소정영역상에 게이트전극(14)을 형성한 후, P형 불순물로서, 예컨대 보론을 경사(Tilt) 이온주입하여 게이트전극(14)이 형성된 돌출부(20) 하부의 기판내에 채널스톱영역(21)을 형성한다.
이어서 다음에 제2도 (i)에 도시된 바와 같이 상기 게이트전극(14)을 마스크로하여 예컨대 As를 이용한 저농도 불순물(n-)이온주입을 행한 후, 게이트전극(14) 측면에 측벽스페이서(15)을 형성하고, 다시 게이트전극(14) 및 측벽스페이서(15)를 마스크로 하여 고농도 불순물(n+)이온주입을 행한 다음 열처리하여 제2도 (j)에 도시된 바와 같이 저농도 불순물영역(16)과 고농도 불순물영역 소오스 및 드레인영역(17)을 형성한다.
상기한 바와 같이 게이트전극(14) 하부의 기판영역을 산모양의 돌출부로 형성하면 채널영역이 돌출부 전체를 따라 형성되므로 채널길이가 길어지게 된다. 따라서 소자의 집적화에 따른 숏채널효과를 방지할 수 있게 된다.
제3도에 도시한 바와 같이 산모양이 직각일 경우, 최대배만큼 채널길이가 길어져 숏채널효과를 줄이는데 기여할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 펀치쓰루 방지책으로서, 경사이온주입을 이용하여 게이트 하부에 채널스톱영역을 형성하였다. 즉, 제4도에 도시된 바와 같이 경사이온주입에 의해 채널 바로아래에 농도의 피크(peak)가 오도록 하고, 좌, 우 양쪽에서 이온주입되는 효과를 이용하여 주입되는 불순물이온이 교차되도록 함으로써 채널의 농도를 크게 변동시키지 않고 채널스톱영역을 형성한다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명은 돌출부가 있는 실리콘기판을 이용함으로써 동일한 평면길이임에도 불구하고 높이방향도 채널로 사용할 수 있도록 하여 숏채널효과를 방지하며, 경사이온주입을 효과적으로 사용함으로써 낮은 농도로도 채널스톱영역을 형성하여 펀치쓰루를 방지한다.

Claims (3)

  1. 반도체기판을 선택적으로 식각하여 돌출부를 형성하는 단계와, 상기 돌출부가 형성된 반도체기판위에 게이트절연막을 형성하는 단계, 상기 돌출부에 대응하는 게이트 절연막위에 게이트전극을 형성하는 단계, 및 기판과 동일도전형의 불순물을 경사 이온주입하여 게이트전극 하부의 기판내에 채널스톱영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반도체기판에 돌출부를 형성하는 단계는 반도체기판상에 질화막을 형성하는 공정, 상기 질화막을 선택적으로 식각하여 기판을 노출시키는 공정, 상기 노출된 기판부위를 비등방성식각하는 공정, 상기 식각된 기판부위상에 산화막을 형성하는 공정, 상기 질화막을 제거하는 공정, 상기 질화막의 제거에 따라 노출된 기판부위를 비등방성 식각하는 공정, 상기 산화막을 제거하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 채널스톱영역을 형성하는 단계후에 기판과 반대도전형의 불순물을 저농도로 이온주입하는 단계, 상기 게이트전극 측면에 측벽스페이서를 형성하는 공정, 기판과 반대도전형의 불순물을 고농도로 이온 주입하는 단계, 열처리를 행하여 저농도 불순물영역 및 고농도 소오스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
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