KR100192538B1 - 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 고저항 특성을 갖고 저항값의 변화를 막을 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조방법은, 필드 산화막이 형성된 반도체 기판 상에 제1 도전막과 제1 절연막을 차례로 형성하는 단계, 상기 제1 도전막을 타겟으로 이온주입 공정을 실시한 후, 상기 제1 절연막을 제거하는 단계, 상기 제1 도전막을 패터닝하여 저항 패턴 및, 캐패시터의 하부전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판 전면에 제2 절연막을 형성하는 단계, 상기 제2 절연막 상에 제2 도전막을 형성한 후, 트랜지스터의 게이트전극 패턴 및, 캐패시터의 상부전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판의 활성영역 상에 LDD 영역을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판 전면에 제3 절연막과 제4 절연막을 형성하는 단계, 상기 제4 절연막에 식각공정을 실시하여 측벽 스페이서를 형성하는 단계, 상기 반도체 기판의 활성영역 상에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판 전면에 BPSG막을 증착하고 콘택홀을 형성하는단계, 및 상기 BPSG막 및, 반도체 기판 전면에 금속층을 형성한 후, 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기한 본 발명에 의하면, 제1 절연막은 에지프로파일(edge profile) 개선 및, 저항값의 변화를 줄이고 어닐링 공정시 제1 도전막을 내의 불순물의 탈출을 막아 저항값의 변화를 막을 수 있다. 또한, 제3 절연막은 측벽 스페이서 형성시 제1 도전막의 과도식각을 막아 저항값의 가장 큰 변화를 일으키는 요소를 막아주는 효과가 있다.
Description
제1a도~제1h도는 종래 기술에 의한 반도체 소자의 제조방법을 도시한 공정 단면도.
제2a도~제2i도는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도시한 공정 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 실리콘 기판 21 : 필드 산화막
22 : 제1 폴리실리콘막 23 : 제1 HLD막
24 : 제1 열산화막 25 : 제2 폴리실리콘막
26 : LDD 영역 27 : 제2 열산화막
28 : 제2 HLD막 29 : 소오스/드레인
30 : BPSG막 31 : 금속막
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 고저항 특성을 갖고 저항값의 변화를 막을 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
집적회로에서 저항과 캐패시터의 바이폴라 집적회로에서는 저항으로 주로 에미터 확산 영역, 베이스 확산영역 또는 에피층을 사용하고, MOS 공정에서나 발전된 형태의 바이폴라 공정에서는 폴리실리콘을 사용한다. 또 A/D 변환기에서와 같이 매우 정확한 값의 소자가 요구되는 특수한 경우에는 박막 형태의 저항을 사용하기도 한다.
이하 첨부한 제1a도 내지 제1h도를 참조로하여 종래기술에 의한 반도체 소자의 제조방법을 알아보기로 한다.
먼저, 제1a도에 도시된 바와같이 필드산화막(11)이 형성된 실리콘 기판 상에 제1 폴리실리콘막(12)을 증착한 후, 이 폴리실리콘막(12)을 타켓으로 이온주입을 실시한다. 이때, 불순물은 예컨대, 인(P)을 이용한다.
제1b도에 도시된 바와같이 상기 제1 폴리실리콘막을 패터닝 하여 저항(12a) 및, 캐패시터의 하부전극(12b) 패턴을 형성한다.
제1c도에 도시된 바와같이 상기 실리콘 기판(10) 전면에 열산화 공정으로 산화막 (13)을 성장시켜 트랜지스터의 게이트 산화막 및, 캐패시터의 유전막을 형성한다.
제1d도에 도시된 바와같이 상기 실리콘 기판(10) 전면에 제2 폴리실리콘막을 증착한 후, 이방성 식각을 실시하여 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘막(14a)과 캐패시터의 상부전극(14b) 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 실리콘 기판의 활성영역 상에 저농도의 이온주입을 실시하여 LDD 영역(15)을 형성한다.
제1e도에 도시된 바와같이 실리콘 기판(10) 전면에 측벽 스페이서(sidewall spacer) 형성용 절연막(16)을 증착한다.
제1f도에 도시된 바와같이 상기 절연막(16)을 건식식각하여 측벽 스페이서(16a)를 형성한 후, 상기 실리콘 기판(10)의 활성영역 상에 고농도의 이온 주입을 실시하여 소오스/드레인(17)을 형성한다.
제1g도와 같이 상기 실리콘 기판(10) 전면에 BPSG(Boron Phosphrorus Siligate Glass)막 (18)을 증착한다. 이때, 상기 BPSG막(18)은 금속과 소자간의 격리를 목적으로 형성한다.
제1h도와 같이 상기 BPSG막(18)을 패터닝하여 콘택홀을 형성한 후, 상기 콘택홀 및 BPSG 막 위에 금속막(19)을 증착한다. 이어서 상기 금속막1(19)을 패터닝하여 반도체 소자 제조를 완료한다.
상기한 종래기술에 의하면 제1 폴리실리콘막 증착 후 이온 주입을 통해 면저항 타겟을 맞추었다 하더라도 주입된 이온의 불균일한 분포로 인하여 식각공정시 에지 프로파일(edge profile)이 취약해서 면저항의 변화를 초래할 수 있다. 또한 제2 폴리실리콘막 증착 후, 측벽막 형성을 위한 식각공정시 활성영역의 산화막을 완전히 제거하기 위한 과도식각으로 인해 제1 폴리실리콘막이 식각되는 현상이 발생하여 면저항의 변화를 가져온다. 또한, 이온주입 후 이온의 활성화를 위한 열공정없이 식각을 하게 되어 이후 이루어지는 열공정으로 저항값 변화를 가져올 수 있다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 고저항의 특성을 가지고 저항값의 변화를 막을 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법은, 산화막이 형성된 반도체 기판 상에 제1 도전막과 제1 절연막을 차례로 형성하는 단계; 상기 1도전막을 타겟으로 이온주입 공정을 실시한 후, 상기 제1 절연막을 제거하는 단계; 상기 제1 도전막을 패터닝하여 저항 패턴 및, 캐패시터의 하부전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면에 제2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제2 절연막 상에 제2도 전막을형성한 후, 트랜지스터의 게이트전극 패턴 및, 캐패시터의 상부전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 활성영역 상에 LDD 영역을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면에 제3 절연막과 제4 절연막을 형성하는 단계; 상기 제4 절연막에 식각공정을 실시하여 측벽 스페이서를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 활성영역 상에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면에 BPSG막을 증착하고 콘택홀을 형성하는 단계; 및 , 상기 BPSG막 및, 반도체 기판 전면에 금속막을 형성한 후, 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제2a도 내지 제2i도는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 도시한 공정 단면도이다.
우선 제2a도에 도시된 바와같이 필드산화막(21)이 형성된 실리콘 기판(20) 상에 제1 폴리실리콘막(22)과 제1 HLD(High temperature Low pressure Dioxide; 이하 HLD라함)막(23)을 차례로 증착한다. 이때, 제1 폴리실리콘막(22)의 증착온도는 570℃에서 실시하며 2750Å의 두께로 증착한다. 또한, 제1 HLD막(23)의 증착조건은 760℃의 온도와 400mTorr의 압력에서 약 8분 10초동안 실시하여 350Å의 두께로 증착한다.
이어서, 제2b도와 같이 상기 제1 폴리실리콘막(22)을 타겟(target)으로 하여 불순물 이온주입을 실시한다. 이때, 70KeV의 에너지를 갖고 도우즈량은 7.5E14/㎠인 인(P)을 불순물로 이용한다.
불순물 이온주입시 상기 제1 HLD막(23)은 버퍼 산화막으로써 완충역할을 하며 폴리실리콘막 표면의 손상을 줄여준다.
그다음 제2c도에 나타난 바와같이 어닐링(annealing) 공정을 실시하고 이어 제1 HLD막을 디글라제(deglaze) 공정으로 제거한다. 이어서 상기 제1 폴리실리콘막에 이방성식각을 실시하여 저항(22a) 및, 캐패시터의 하부전극(22b) 패턴을 형성한다. 한편, 상기 어닐링 공정은 830℃의 질소(N2) 분위기속에서 30분간 실시한다. 또한, 상기 어닐링 공정 수행시 상기 제1 HLD막은 상기 제1 폴리실콘막 내에 주입된 불순물의 탈출을 막는 역할을 한다.
제2d도에 도시된 바와같이 상기 실리콘 기판(20) 전면에 열산화 공정으로 제1 열산화막(24)을 성장시켜 트랜지스터의 게이트 산화막과 캐패시터의 유전막을 형성한다. 이때 상기 제1 열산화막은 1000℃의 고온에서 20분간 실시하여 250Å 두께를 타겟으로 형성한다.
제2e도와 같이 제2 폴리실리콘막을 증착한 후, 이방성 식각을 실시하여 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘막(25a)과 캐패시터의 상부전극(25b) 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 실리콘 기판(20)의 활성영역 상에 저농도의 이온주입을 실시하여 LDD 영역(26)을 형성한다
제2f도에 도시된 바와같이 실리콘 기판(20) 전면에 열산화 공정으로 제2 열산화막(27)을 형성한 후, 측벽 스페이서 형성을 위해 제2 HLD막(28)을 증착한다. 이때 상기 제2 열산화막(27)은 측벽 스페이서 형성시 과도식각에 의한 제1 폴리실리콘막(22)의 손상을 막아주는 역할을 할 수 있도록 열산화 공정시 960℃의 산소(O2) 분위기에서 160Å 두께를 타겟으로 형성하는 것이 바람직하다.
제2g도에 나타난 바와같이 상기 제2 HLD막을 이방성 식각하여 각 소자의 측벽 스페이서(28a)를 형성한다. 이어서, 상기 실리콘 기판(20)의 활성영역 상에 고농도의 이온주입 공정을 실시하여 소오스와 드레인(29)을 형성한다.
제2h도에 도시된 바와같이 상기 실리콘 기판(20) 전면에 BPSG(Boron Phosphrorus Siligate Glass)막(30)을 증착한다. 상기 BPSG막(30)은 금속과 소자간의 격리를 목적으로 형성한다.
제2i도에 나타난 바와같이 상기 BPSG(30)막을 패터닝하여 콘택 홀(contact hole)을 형성한 후, 상기 콘택 홀 및, BPSG막 위에 금속막(31)을 증착한다. 이어서 상기 금속막(31)을 패터닝한다. 상기 BPSG막 상에 금속막을 증착하기전에 저항 및, 캐패시터로 이용되는 콘택 홀 부위의 접촉 저항을 줄이기 위해 50KeV의 에너지를 갖고 도우즈량은 6.0E15/㎠인 인(P)을 이온주입한다.
이상 상술한 본 발명에 의하면, 제1 폴리실리콘막 증착 후 버퍼 산화막으로 이용된 HLD막은 에지 프로파일(edge profile) 개선 및, 저항값의 변화를 줄일 수 있고, 어닐링 공정시 제1 폴리실리콘막 내의 불순물의 탈출을 막아 저항값의 변화를 막을 수 있다.
또한, 제2 폴리실리콘막 패터닝 후, 제2 열산화막 형성은 측벽식각시 제1 폴리실리콘막의 과도식각을 막아 저항값의 가장 큰 변화를 일으키는 요소를 막아주는 효과가 있다.
본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.
Claims (10)
- 반도체 소자의 제조방법에 있어서, 필드 산화막이 형성된 반도체 기판 상에 제1 도전막과 제1 절연막을 차례로 형성하는 단계; 상기 제1 도전막을 타겟으로 이온주입 공정을 실시한 후, 상기 제1 절연막을 제거하는 단계; 상기 제1 도전막을 패터닝하여 저항 패턴 및, 캐패시터의 하부전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면에 제2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제2 절연막 상에 제2 도전막을 형성한 후, 트랜지스터의 게이트전극 패턴 및, 캐패시터의 상부전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 활성영역 상에 LDD 영역을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면에 제3 절연막과 제4 절연막을 형성하는 단계; 상기 제4 절연막에 식각공정을 실시하여 측벽 스페이서를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 활성영역 상에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면에 BPSG막을 증착하고 콘택홀을 형성하는 단계; 및, 상기 BPSG막 및, 반도체 기판 전면에 금속층을 형성한 후, 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및, 제4 절연막은 HLD막이고, 상기 제2 및, 제3 절연막은 열산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 절연막 형성시 증착온도는 760℃와 증착압력 400 mTorr에서 8분 10초 동안 실시하여 350Å 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 제2 절연막 형성시 온도는 1000℃에서 20분간 실시하여 250Å의 두께로 성장시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 제3 절연막 형성시 960℃의 산소 분위기속에서 160Å의 두께로 성장시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온주입 단계시 70KeV의 에너지를 갖고 도우즈량은 7.5E14/㎠인 인(P)인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온주입 단계 후, 어닐링을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 어닐링 실시 단계시 830℃의 질소분위기에서 30분간 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 콘택 홀 형성단계 후, 콘택홀 부위의 접촉저항을 줄이기 위해 이온주입을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 이온주입 단계시 50KeV의 에너지를 갖고 도우즈량은 6.0E15/㎠인 인(P)인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
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