KR100196509B1 - 모스트랜지스터 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고집적 소자에서 발생하는 숏채널 효과 및 핫캐리어 효과를 효과적으로 억제할 수 있는 PMOS트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로, 제1도전형 반도체기판상에 게이트절연막과 게이트전극을 차례로 형성하는 단계와, 상기 기판에 제1도전형의 불순물을 저농도로 이온주입하는 단계 상기 게이트전극 측면에 측벽절연막을 형성하는 단계, 제2도전형 불순물이 고농도로 폴리실리콘을 기판 전면에 증착하는 단계, 및 어닐링을 행하는 단계를 포함하여 이루어지는 모스트랜지스터를 제공한다.

Description

모스트랜지스터 제조방법

제1도는 종래의 PMOS트랜지스터 제조방법을 도시한 공정순서도.

제2도는 본 발명에 의한 PMOS트랜지스터 제조방법을 도시한 공정순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 기판 12 : 게이트산화막

13 : 게이트전극 15 : 측벽절연막

16 : 자연산화막 17 : 불순물이 도핑된 폴리실리콘층

18 : p+소오스 및 드레인 19 : n-영역

본 발명은 모스트랜지스터 제조방법에 관한 것으로, 특히 매우 얇은 소오스 및 드레인 접합(shallow source/drain junction)을 갖는 PMOSFET를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

NMOS에 비해 PMOS의 경우는 도판트(dopant)의 확산속도(diffusion rate)가 크기때문에 얕은 소오스 및 드레인 접합을 형성하기가 매우 힘들다. 제1도에 얕은 접합 형성을 위한 종래의 PMOS 제조공정을 도시하였다.

제1도(a)에 도시한 바와 같이 n형 기판(1)상의 소정영역에 게이트산화막(2)과 게이트전극(3)을 형성한 후, n형 불순물을 고농도로 우측 경사(right tilt) 이온주입 및 좌측경사(left tilt) 이온주입한다.

이어서 제1도(b)에 도시된 바와 같이 어닐링을 행하여 게이트전극(3) 양측 기판부위에 n+영역(7)을 형성한 후, 기판 전면에 p형 불순물이 함유된 막으로서, 예컨대 BSG(borosilicate glass)(4)를 증착하고 어닐링을 행하여 상기 BSG막(4)으로부터 보론이 기판으로 확산되도록 하여 p-영역(6)을 형성한다.

다음에 제1도(c)에 도시된 바와 같이 상기 BSG막을 블랭킷식각(blanket etch)하여 측벽(4)을 형성한 후, 소오스 및 드레인 형성을 위해 p형 불순물을 고농도로 이온주입하고, 어니링을 행하여 제1도(d)에 도시된 바와 같이 p+소오스 및 드레인영역(5)을 형성한다.

상기한 종래의 얕은 접합을 갖는 PMOS트랜지스터 제조방법은 공정이 매우 복잡하고 그에 따른 결함(process induced defect)이 발생하여 생산성이 떨어지고 제조수율이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 고집적 소자에서 발생하는 숏채널 효과(short channel effect)와 핫캐리어 효과(hot carrier effect)를 효과적으로 억제할 수 있는 PMOS트랜지스터의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모스트랜지스터 제조방버은 제1도전형 반도체기판상에 게이트절연막과 게이트전극을 차례로 형성하는 단계와, 상기 기판에 제1도전형의 불순물을 저농도로 이온주입하는 단계, 상기 게이트전극 측면에 측벽절연막을 형성하는 단계, 제2도전형 불순물이 고농도로 도핑된 폴리실리콘을 기판 전면에 증착하는 단계, 및 어닐링을 행하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도에 본 발명에 의한 PMOS트랜지스터 제조방법을 공정순서에 따라 도시하였다.

먼저, 제2도(a)에 도시된 바와 같이 n형 기판(11)상의 소정영역에 게이트산화막(12)과 게이트전극(13)을 형성한 후, n형 불순물을 저농도로 이온주입(14) 한다.

이어서 제2도(b)에 도시된 바와 같이 기판 전면에 절연층으로서, 예컨대 산화막을 형성한 후, 이를 블랭킷식각하여 상기 게이트전극(13) 양측면에 측벽산화막(15)을 형성한다. 이때, 상기 주입된 n형 불순물로 인해 기판에 n-영역(19)이 형성되게 된다. 또한, 상기 공정중에 노출된 기판부위상에 자연산화막(native oxide)(16)이 20-100Å정도 성장하게 된다.

다음에 제2도(c)에 도시된 바와 같이 p형 불순물로서, 예컨대 보론(boron)이 도핑된(auto doped) p+폴리실리콘(17)을 기판 전면에 2000-5000Å 두께로 형성한다. 이어서 RTA(rapid thermal annealing)를 이용한 어닐링을 행하여 상기 폴리실리콘층(17)의 보론이 상기 자연산화막(16)을 뚫고 기판으로 확산되도록 한다. 이와 같이 보론의 확산으로 인해 상기 이온주입에 의해 형성된 n-영역(19)이 p+영역(18)으로 전환되면서 제2도(d)에 도시된 바와 같이 매우 얕은 p+소오스 및 드레인접합(18)이 형성된다. 즉, 보론을 이온주입에 의하지 않고 도핑된 폴리실리콘으로부터 자연산화막을 뚫고 기판으로 확산되도록 하여 p+영역을 형성하므로 접합깊이(Xj)가 0.1㎛이하인 매우 얕은 p+접합(18)을 형성할 수 있게 된다. 이 접합깊이는 상기 폴리실리콘 증착후의 어닐링 온도를 조절함으로써 더욱 얕게 조정할 수 있다. 이때, p+소오스 및 드레인영역(18)은 상기 측벽(15) 양단의 기판 부위에 형성되는 것으로, 측벽(15) 하부에는 상기 n-영역(19)이 n-포켓영역(19)으로 남아 숏채널효과와 핫캐리어효과를 효과적으로 감소시키는 역할을 하게 된다. 상기와 같이 p+소오스 및 드레인(18)을 형성한 후, 폴리실리콘층을 제거함으로써 공정을 완료한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 매우 얕은 소오스 및 드레인접합을 갖는 PMOS을 형성할 수 있어 숏채널효과 및 핫캐리어효과를 억제할 수 있으므로 고집적화가 가능하게 되고, 생산성 및 제조수율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (15)

1. 제1도전형 반도체기판상에 게이트절연막과 게이트전극을 차례로 형성하는 단계와, 상기 기판에 제1도전형의 불순물을 저농도로 이온주입하는 단계, 상기 게이트전극 측면에 측벽절연막을 형성하는 단계, 제2도전형 불순물이 고농도로 도핑된 폴리실리콘을 기판 전면에 증착하는 단계, 및 어닐링을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모스트랜지스터 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1도전형은 n형이고, 제2도전형은 p형임을 모스트랜지스터 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 측벽절연막을 형성하는 단계에서 상기 주입된 제1도전형 불순물이 확산되어 기판에 저농도의 제1도전형 영역이 형성되는 것을 모스트랜지스터 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 저농도의 제1도전형 영역은 n-영역임을 모스트랜지스터 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 측벽절연막을 형성하는 단계에서 노출된 상기 기판부위상에 자연산화막이 성장되는 것을 모스트랜지스터 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 자연산화막은 20-100Å 두께로 성장되는 것을 모스트랜지스터 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 측벽절연막은 산화막을 기판 전면에 형성한 후 블랭킷 식각하여 형성하는 것을 모스트랜지스터 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2도전형 불순물이 고농도로 도핑된 폴리실리콘은 보론이 도핑된 폴리실리콘임을 모스트랜지스터 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 폴리실리콘은 2000-5000Å 두께로 형성함을 모스트랜지스터 제조방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 어닐링은 RTA를 이용하여 행하는 것을 모스트랜지스터 제조방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 어닐링에 의해 상기 폴리실리콘층으로부터 제2도전형의 불순물이 그 하부의 기판부위로 확산되어 매우 얕은 고농도의 제2도전형 접합영역이 형성되는 것을 모스트랜지스터 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 고농도의 제2도전형 접합영역은 PMOS트랜지스터의 p+소오스 및 드레인영역임을 모스트랜지스터 제조방법.
13. 제3항 및 제11항에 있어서, 상기 저농도의 제1도전형 영역은 부분적으로 상기 고농도의 제2도전형 접합영역으로 전환되어 고농도의 제2도전형 접합영역의 서로 마주보는 쪽 측면에 인접한 저농도의 제1도전형 포켓영역으로 남게 되는 것을 모스트랜지스터 제조방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 어닐링을 행한 후, 상기 남아 있는 폴리실리콘층을 제거하는 단계가 더 포함되는 것을 모스트랜지스터 제조방법.
15. 제5항 및 제11항에 있어서, 상기 폴리실리콘층으로부터의 제2도전형의 순물은 상기 자연산화막을 뚫고 그 하부의 기판부위로 확산되는 것을 모스트랜지스터 제조방법.