KR0161728B1 - 반도체소자의 트랜지스터 제조방법 - Google Patents

반도체소자의 트랜지스터 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체소자의 트랜지스터 제조방법에 관한 것으로, 반도체기판 상부의 게이트전극 측벽에 형성하는 절연막 스페이서 형성공정에 있어서, 집적도가 낮은 주변회로영역과 집적도가 비교적 높은 메모리셀영역 전체표면상부에 일정두께 절연막을 형성하고 반도체기판에 수직하도록 불순물이온을 절연막 상부에 일정깊이 주입한 다음, 전면식각으로 절연막을 일정두께 식각하고 불순물이온이 주입된 절연막과 주입되지않은 절연막의 식각선택비 차이를 이용한 습식식각으로 게이트전극의 측벽에 균일한 두께의 절연막 스페이서를 형성함으로써 반도체소자의 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있는 기술이다.

Description

반도체소자의 트랜지스터 제조방법
제1a도 내지 제1d도는 종래기술의 실시예에 따른 반도체소자의 트랜지스터 제조공정도.
제2a도 내지 제2c도는 본 발명에 실시예에 따른 반도체소자의 트랜지스터 제조공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 반도체기판 13 : 소자분리절연막
15 : 게이트산화막 17 : 게이트전극
19 : 저농도의 불순물확산영역 21 : 절연막
23 : 불순물이온 25 : 절연막 스페이서
100 : 주변회로영역 200 : 메모리셀영역
ⓒ : 단차피복성이 높은부분의 절연막 두께
ⓓ : 단차피복성이 낮은부분의 절연막 두께
본 발명은 반도체소자의 트랜지스터 제조방법에 관한 것으로, 특히 트랜지스터 제조시 게이트전극의 측벽에 형성되는 절연막 스페이서의 두께를 일정한 두께로 유지하고 소자분리절연막의 손실을 방지함으로써 트랜지스터의 특성을 유지할 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 트랜지스터는 반도체기판 상부에 소자분리절연막 및 게이트전극을 형성하고 게이트전극의 측벽에 절연막 스페이서를 형성한다. 그러나, 반도체소자가 고집적화되고 상대적으로 단차가 높아짐에따라 절연막 스페이서를 형성하는 절연막을 게이트전극이 형성된 반도체기판 표면 상부에 형성할때 단차피복성(step coverage)이 낮아져 형성된 절연막의 두께가 다르게 형성된다. 그로인하여, 이방성 식각공정을 통하여 형성된 절연막 스페이서의 두께가 예정된만큼 일정하게 형성되지않아 트랜지스터의 특성을 저하시킴으로써 전체적으로 반도체소자의 신뢰성을 저하시킨다.
제1a도 내지 제1d도는 종래기술의 실시예로서 반도체소자의 트랜지스터 제조공정도이다.
제1a도는 주변회로영역(100)과 메모리셀영역(200)으로 구분되는 반도체기판(11) 상부의 필드영역에 소자분리절연막(13)을 형성하고 활성영역에 게이트산화막(15)과 게이트전극(17)가 각각 형성하며, 주변회로영역(100)에 비해 패턴이 비교적 밀집되어 있어 채널이 비교적 짧은 메모리셀영역(200)을 형성한 단면도이다.
제1a도를 참조하면, 소자분리절연막(13)은 로코스(LOCOS : LOCal Oxide of Silicon, 이하에서 LOCOS라 함) 방법으로 형성한 것이다. 반도체기판(11) 상부에 게이트용 산화막과 도전층을 순차적으로 형성한 다음, 게이트전극용 마스크를 이용하여 게이트용 산화막과 도전층을 식각하여 게이트산화막(15)과 게이트전극(17)을 형성한 것이다. 이때, 게이트산화막(15)은 게이트전극(17)과 반도체기판(11)을 절연시키는 것을 목적으로 한다.
제1b도는 게이트전극(17)과 소자분리절연막(13) 사이의 반도체기판(11)에 저농도의 불순물확산영역(19)을 형성한 것을 도시한 단면도이다.
제1b도를 참조하면, 저농도의 불순물확산영역(19)은 반도체기판(11) 상부에 형성된 게이트전극(17)과 소자분리절연막(13)을 마스크로하여 저농도의 불순물이온을 주입하여 형성한 것이다.
제1c도는 전체표면상부에 일정두께 절연막(21)을 형성한 것을 도시한 단면도이다.
제1c도는 참조하면, 주변회로영역(100) 상부에 형성된 절연막(21)은 일정한 두께로 형성되어 있다. 그러나, 메모리셀영역(200)은 집적밀도와 단차가 높아 단차피복성이 70% 미만으로 된다. 그로인하여, 주변회로영역(100)과 메모리셀영역(200)에 형성된 절연막(21)의 두께가 다르게 형성됨으로써 이방성 식각공정후에 게이트전극(17)의 측벽에 형성된 절연막 스페이서(도시안됨)는 예정된 두께로 형성되지않아 트랜지스터의 특성을 저하시킨다.
제1d도는 제1c도의 쇼트채널부인 메모리셀영역(200) 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
제1d도를 참조하면, 집적밀도가 높고 상대적으로 많은 단차를 가져 단차피복성이 낮은 부위의 절연막 두께 ⓓ는 단차가 없어 단차피복성이 높은 부분의 절연막 두께 ⓒ에 비하여 상대적으로 절연막(21) 두께가 얇게 형성된 것이다. 이때, 단차가 없어 단차피복성이 높은 부분의 절연막 두께 ⓒ는 제1c도의 주변회로영역(100)에 형성된 절연막(21)과 같은 두께로 형성된 것이다. 후공정으로 절연막(21)을 이방성식각하여 게이트전극(17)의 측벽에 절연막 스페이서를 형성하는 경우에 있어서, 제1c도의 주변회로영역(100), 즉 집적도가 떨어지고 단차가 없는 부분에서 절연막(21)을 이방성식각하여 형성된 절연막 스페이서와 두께가 다른 절연막 스페이서가 제1c도의 메모리셀영역(200)에 형성됨으로써 절연막 스페이서 두께를 일정하게 유지할 수 없게되어 트랜지스터의 특성을 저하시킴으로써 반도체소자의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기위하여, 종래기술에서 일정 두께의 절연막을 형성하고 상부로부터 절연막에 불순물이온을 주입한 다음, 불순물이 주입된 절연막을 건식방법으로 일정두께 식각하고 습식방법으로 나머지 부분을 식각함으로써 일정한 두꼐의 절연막 스페이서를 형성할 수 있는 반도체소자의 트랜지스터 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 특징은 게이트전극의 측벽에 일정두께의 절연막 스페이서를 형성하기위한 반도체소자의 트랜지스터 제조방법에 있어서,
주변회로영역과 메모리셀영역을 구비하는 반도체기판 상부에 게이트산화막과 게이트전극을 형성하는 공정과,
상기 게이트전극을 마스크로하여 게이트전극 양측의 반도체기판에 저농도의 불순물확산영역을 형성하는 공정과,
상기 구조의 전표면에 스페이서용 절연막을 형성하는 공정과,
상기 절연막의 일정 깊이 만큼 상기 반도체기판에 수직하도록 불순물이온을 주입하는 공정과,
상기 절연막의 일정두께를 전면 이방성식각하는 공정과,
상기 불순물이온이 주입된 절연막과 불순물이온이 주입되지않은 절연막의 식각선택비 차를 이용한 습식식각으로 게이트전극의 측벽에 절연막 스페이서를 형성하는 공정을 포함하는데 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2a도 내지 제2c도는 본 발명의 실시예로서 반도체소자의 트랜지스터 제조 공정도이다.
제2a도는 종래기술의 제1c도의 공정후에 반도체기판(11)에 수직하게 절연막(21)의 일정깊이에 불순물이온(23)을 주입시킨 것을 도시한 단면도이다.
제2a도를 참조하면, 불순물이온(23) 주입공정은 20 KeV 내지 0 KeV 의 이온에너지를 이용하여 제1c도의 반도체기판(11)에 수직하도록 절연막(21) 상부에 일정깊이 불순물이온(23)을 주입한다. 불순물이온(23)은 P, B, BF2, As 및 Si 으로 이루어지는 군에서 임의로 선택되는 하나의 불순물을 사용한다. 이때, 게이트전극(17)의 측벽에 형성된 절연막(21)에는 불순물이온(23)이 주입되지 않는다.
제2b도는 제2a도의 공정후에 절연막(21)을 일정두께 전면식각한 것을 도시한 단면도이다.
제2b도를 참조하면, 전면식각은 반도체기판(11)에 수직하게 실시함으로써 불순물이온(23)이 주입된 절연막(21) 두께의 70 내지 80%를 식각한다.
제2c도는 게이트전극(17)의 측벽에 절연막 스페이서(25)를 형성한 것을 도시한 단면도이다.
제2c도를 참조하면, 절연막 스페이서(25)는 건식방법으로 식각되어 남아있는 불순물이 주입된 절연막(21)을 습식방법으로 모두 식각함으로써 형성한 것이다. 이때, 게이트전극(17)의 측벽에 형성되어 불순물주입공정시 불순물이온(23)이 주입되지 않은 절연막(21)은 습식식각시 불순물이 주입된 절연막(21)보다 두배 내지 네배 더 늦게 식각되어 불순물이온(23)이 주입된 절연막(21)이 모두 제거되더라도 게이트전극(17)의 측벽에는 절연막(21)이 남아있어 절연막 스페이서(25)를 형성한다. 따라서, 주변회로영역(100)과 메모리셀영역(200)에 형성된 절연막 스페이서(25)는 일정하게 형성된다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 반도체소자의 트랜지스터 제조방법은, 게이트전극이 형성된 반도체기판 상부에 일정두께 절연막을 형성한다. 그리고, 반도체기판에 수직하게 불순물이온을 절연막에 일정깊이 주입한다. 그후, 건식 및 습식식각을 실시하여 게이트전극의 측벽에 균일한 두께의 절연막 스페이서를 형성함으로써 반도체소자의 신뢰성, 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 주변회로영역과 메모리셀영역을 구비하는 반도체기판 상부에 게이트산화막과 게이트전극을 형성하는 공정과, 상기 게이트전극을 마스크로하여 게이트전극 양측의 반도체기판에 저농도의 불순물확산영역을 형성하는 공정과, 상기 구조의 전표면에 스페이서용 절연막을 형성하는 공정과, 상기 절연막의 일정 깊이 만큼 상기 반도체기판에 수직하도록 불순물이온을 주입하는 공정과, 상기 절연막의 일정두께를 전면 이방성식각하는 공정과, 상기 불순물이온이 주입된 절연막과 불순물이온이 주입되지않은 절연막의 식각선택비 차를 이용한 습식식각으로 게이트전극의 측벽에 절연막 스페이서를 형성하는 공정을 포함하는 반도체소자의 트랜지스터 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연막은 산화막을 사용하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 트랜지스터 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 불순물이온 주입공정은 20 KeV 내지 0 KeV 의 이온에너지로 실시하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 트랜지스터 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불순물이온은 P, B, BF2, As 및 Si 으로 이루어지는 군에서 임의로 선택되는 하나의 불순물을 사용하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 트랜지스터 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전면 이방성식각은 상기 불순물이 주입된 절연막 두께의 70% 내지 80%를 식각하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 트랜지스터 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 습식식각은 상기 불순물이 주입된 절연막을 모두 제거하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 트랜지스터 제조방법.
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