KR100203129B1 - Process for removal remnant defects in source/drain junction - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자 제조시 소오스/드레인 접합 잔류 결함 제거 방법에 관한 것으로, 고집적 반도체소자에서 요구되는 얕은 접합을 접합을 형성할 때 잔존하는 잔류결함을 고에너지 이온주입을 이용하여 더블 베리드층(Double Buried Layer)을 형성하여 깊은 영역의 격자 결함과 얕은 접합의 잔류 결함과의 상호 작용을 일으켜 잔류결함을 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing source / drain junction residual defects during semiconductor device fabrication. The method provides a double buried layer using a high energy ion implantation to remove residual defects required when forming a junction in a shallow junction required in a highly integrated semiconductor device. The present invention relates to a method for removing residual defects by forming a buried layer and causing interaction between a lattice defect in a deep region and a residual defect in a shallow junction.
Description
제1a도 내지 제1c도는 종래의 기술로 얕은 접합을 제조하는 단계를 도시한 도면.1A-1C illustrate the steps of making a shallow junction in the prior art.
제2a도 내지 제2e도는 본 발명의 실시예에 의해 반도체소자의 소오스/드레인을 형성하는 단계를 도시한 단면도.2A to 2E are cross-sectional views showing steps of forming a source / drain of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
제3도는 제1 베리드층의 깊이분포와 농도분포를 도시한 그래프도.3 is a graph showing the depth distribution and the concentration distribution of the first buried layer.
제4도는 제2 베리드층의 깊이 및 농도분포를 도시한 그래프도.4 is a graph showing the depth and concentration distribution of the second buried layer.
제5도는 제2 베리드층의 순결함(net defect) 개념에 의해 계산된 점 결함의 분포도.5 is a distribution of point defects calculated by the net defect concept of the second buried layer.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
3 : 비정질층 10 : 웨이퍼3: amorphous layer 10: wafer
11 : 금속 불순물 12 : 산소11: metal impurities 12: oxygen
13 : 제1 베리드층 14 : 게이트전극13: first buried layer 14: gate electrode
15 ; 게이트 산화막 16 : 소오스15; Gate oxide layer 16: source
17 : 드레인 18 : 잔류결함17: drain 18: residual defect
19 : 제2 베리드층 21 : 2차 결함19: second buried layer 21: secondary defect
22 : 2차 결함22: secondary defect
본 발명은 반도체소자 제조시 소오스/드레인 접합 잔류 결함 제거 방법에 관한 것으로, 특히 고집적 반도체소자에서 요구되는 얕은 접합을 형성할 때 잔존하는 잔류결함을 고에너지 이온주입을 이용하여 더불 베리드층(Double Buried Layer)을 형성하여 깊은 영역의 격자 결함과 앝은 접합의 잔류 결함과 의 상호 작용을 일으켜 잔류결함을 제거하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for removing source / drain junction residual defects during semiconductor device fabrication. In particular, the present invention relates to a double buried layer by using high energy ion implantation for residual defects remaining when forming a shallow junction required in a highly integrated semiconductor device. Layer to form a layer, which interacts with the lattice defects in the deep region and the residual defects in the thin joint to remove the residual defects.
반도체소자가 고집적화 될수록 얕은 접합이 요구된다 이와같은 얕은 접합을 형성할 때 잔류결함이 발생하게 되는데 종래 기술을 참조하여 설명하기로 한다.As semiconductor devices become more integrated, shallower junctions are required. Residual defects occur when such shallow junctions are formed, which will be described with reference to the related art.
제1a도 내지 제1c도는 종래의 기술로 얕은 접합을 제조하는 단계를 도시한 것이다.1A-1C illustrate the steps of making a shallow junction by conventional techniques.
제1a도는 실리콘기판(10)의 표면에 게이트 산화막(2)을 형성하고 그상부에 게이트전극(1)을 형성한다음, 채널링(chnneling) 현상을 방지하기 위해 Ge+ 이온을 주입하여 실리콘기판(10)의 표면에 비정질층(3)을 형성한 단면도이다.FIG. 1A shows that the gate oxide film 2 is formed on the surface of the silicon substrate 10 and the gate electrode 1 is formed thereon. Then, Ge + ions are implanted to prevent channeling phenomenon. It is sectional drawing in which the amorphous layer 3 was formed in the surface.
참고로, 고집적 반도체소자에서 반드시 요구되는 얕은 접합을 제조하기 위하여 도판트인 B+이온을 주입할 때 보론 이온의 작은 원자반경때문에 원하는 깊이보다 더 깊이 주입되는 채널링 현상이 발생하여 얕은 접합형성을 어렵게 한다. 이러한 채널링 현상을 방지하기 위해 실리콘기판(10)의 표면층을 비정질층(3)으로 형성하는 것이다.For reference, when implanting B + ions, which are a dopant, in order to manufacture a shallow junction, which is required in a highly integrated semiconductor device, a channeling phenomenon in which a boron ion is implanted deeper than a desired depth occurs, making it difficult to form a shallow junction. . In order to prevent such a channeling phenomenon, the surface layer of the silicon substrate 10 is formed of the amorphous layer 3.
제1b도는 상기 공정후 BF2 +이온을 이온주입하여 상기 비정질층(3)의 하부쪽으로 P형 이온주입영역(4)을 형성한 단면도로서, 도면 부호 6은 상기 비정질층(3)과 P형 이온주입영역(4)과의 계면이다.The 1b after turning the process as a cross-sectional view by implanting BF 2 + ions form a lower side P type ion implantation region (4) of the amorphous layer 3, reference numeral 6 is the amorphous layer 3 and the P-type It is an interface with the ion implantation region 4.
제1c도는 열처리를 실시하여 상기 P형 이온주입영역(4)의 P형 이온이 실리콘기판(10)의 내부로 더 깊이 확산되어 P형 소오스(8)와 드레인(9)을 형성한 단면도로서, 상기 P형 이온주입영역(4)에는 잔류 결함(7)이 남아 있게 됨을 도시한 단면도이다.FIG. 1C is a cross-sectional view of the P-type ion implantation region 4 in which the P-type ions are diffused deeper into the silicon substrate 10 to form the P-type source 8 and the drain 9. FIG. It is sectional drawing which shows that the residual defect 7 remains in the said P-type ion implantation area | region 4. As shown in FIG.
상기의 잔류 결함은 이온주입후 필수적으로 생성되는 것으로 제거가 용이하지 않다. 열처리 후에도 남아있는 잔류결함은 접합의 누설전류의 원천으로 작용하기도 하기 때문에 반드시 잔류결함은 제거되어야 한다.The residual defects are essentially generated after ion implantation and are not easy to remove. Residual defects that remain after heat treatment also serve as a source of leakage current in the junction, so residual defects must be removed.
종래의 기술은 이온주입후 열처리를 함으로서 어느정도 잔류 결함을 제거하였다. 또한, 열처리 온도가 높은 경우에는 잔류 결함을 더 많이 제거할수 있으나 온도를 무작정 고온으로 높인다거나, 시간을 증가시키는 경우 후속 열처리 공정에 심각한 악영향을 줄 여지가 많으므로 한계가 있는 것이다.The prior art removes residual defects to some extent by performing heat treatment after ion implantation. In addition, when the heat treatment temperature is high, more residual defects can be removed, but if the temperature is raised to a high temperature or the time is increased, there is a limit because there is a lot of serious adverse effects on the subsequent heat treatment process.
따라서, 본 발명은 열처리에만 의존하지 않고 고에너지 이온주입을 통해 깊은 층에 격자결함을 생성하여 소자 내부의 잔류 결함과 상호작용을 일으키거나, 고에너지 이온주입시 발생하는 이온 빔 가열에 의해 잔류 결함을 제거시킬수 있도록 하는 잔류 결함 제거방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention does not rely only on heat treatment, but generates lattice defects in deep layers through high energy ion implantation, causing interaction with residual defects inside the device, or residual defects caused by ion beam heating generated during high energy ion implantation. The object is to provide a method for removing residual defects that can eliminate the
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체소자 제조방법에 있어서, 실리콘기판에 C+이온을 고에너지 이온주입을 하여 제1 베리드층(uried layer)을 형성하는 단계와,In accordance with another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes: forming a first buried layer by performing high energy ion implantation of C + ions on a silicon substrate;
상기 제1 베리드층을 이용하여 금속불순물이나 산소 등을 모아서 2차 결함이 기판 하부에 형성되도록 하여 실리콘기판의 표면에 순결함층을 형성하는 단계와,Forming a purity layer on the surface of the silicon substrate by collecting metal impurities or oxygen using the first buried layer so that secondary defects are formed under the substrate;
상기 실리콘기판의 표면에 게이트 산화막을 형성하고 그상부에 게이트전극을 형성한다음, Ge+이온을 주입하여 비정질층을 형성하고 BF2 +이온을 주입시켜 P+형 소오스와 드레인을 형성하는 단계와,Forming a gate oxide layer on the surface of the silicon substrate, forming a gate electrode thereon, implanting Ge + ions to form an amorphous layer, and implanting BF 2 + ions to form a P + source and a drain; ,
C+이온을 고에너지로 이온주입하여 제2 베리드층을 형성하는 단게와, 제2 베리드층을 이용하여 접합내 잔존하는 잔류결함을 모아서 제2 베리드층에는 2차 결함만이 존재하도록 하여 소오스/드레인 접합 잔류결함을 제거하는 것을 특징으로 한다.The ion implantation of C + ions with high energy to form the second buried layer, and the residual defects remaining in the junction using the second buried layer are collected so that only the second defect exists in the second buried layer. It is characterized in that the drain junction residual defect is removed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2a도 내지 제2e도는 본 발명의 실시예에 의해 반도체소자의 소오스/드레인을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.2A through 2E are cross-sectional views illustrating steps of forming a source / drain of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
제2a도는 실리콘기판(10)에 C+이온을 고에너지 이온주입을 하여 제1 베리드층(buried layer)(13)을 형성하는 것을 도시한 단면도이다.FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating the formation of a first buried layer 13 by high energy ion implantation of C + ions into the silicon substrate 10.
이때, 상기 C+이온을 주입하는 에너지는 2-3 MeV이며, 상기 제1 베리드층은 실리콘기판(10)에서 약 4μm의 깊이에 형성되도록 한다.In this case, the energy for injecting the C + ions is 2-3 MeV, and the first buried layer is formed to a depth of about 4μm on the silicon substrate 10.
또한 상기에서 실리콘기판(10)에는 금속불순물(1)이나 산소(oxygen)(12)등이 포함되어 있어 금속불순물(11)과 산소(oxygen)(12)들을 핵으로 하여 빈틈(interstitial)의 위치에 Si원자들이 서로 결함하여 새로운 원자층을 형성한다. 이러한 원자층은 반도체 소자 제조시 P형 접합의 역방합전류 증가 및 누설전류등 나쁜 영향을 미친다.In addition, the silicon substrate 10 includes a metal impurity (1) or oxygen (oxygen) (12), etc. The position of the interstitial by using the metal impurity (11) and oxygen (oxygen) 12 as a nucleus Si atoms deform each other to form a new atomic layer. The atomic layer has a bad effect on the increase of reverse current and leakage current of the P-type junction during semiconductor device fabrication.
제2b도는 상기 제1 베리드층(13)를 이용하여 금속불순물(11)이나 산소(12) 등을 모아서 2차 결함(21)이 형성된 것을 도시한 단면도이다. 그로인하여 실리콘기판(10)의표면 가까이에는 순결함층이 형성된다.FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating the formation of a secondary defect 21 by collecting metal impurities 11, oxygen 12, etc. using the first buried layer 13. As a result, a pure layer is formed near the surface of the silicon substrate 10.
상기 접합내 잔존하는 잔류결함을 제1 베리드층에 모으기 위해 700-1000℃의 온도에서 30분 내지 2시간 열처리한다.In order to collect the residual defects remaining in the junction in the first buried layer, heat treatment is performed at a temperature of 700-1000 ° C. for 30 minutes to 2 hours.
제2c도는 상기 실리콘기판(10)의 표면에 게이트 산화막(15)을 형성하고 그상부에 게이트전극(14)을 형성한다음, Ge+이온을 주입하여 비정질층(도시안됨)을 형성후, BF2+이온을 주입시켜 P+형 소오스(16)과 드레인(17)을 형성시킨 단면도이다. 상기 비정질층을 형성하고, 소오스(16), 드레인(17)을 형성하기 위해 이온주입을 실시할 때 잔류결함(18)이 생성된다.FIG. 2C illustrates that the gate oxide film 15 is formed on the surface of the silicon substrate 10 and the gate electrode 14 is formed thereon. After implanting Ge + ions to form an amorphous layer (not shown), BF2 is formed. + Is implanted to form a P + -type source 16 and a drain 17. Residual defects 18 are generated when ion implantation is performed to form the amorphous layer and to form the source 16 and the drain 17.
상기 Ge+이온의 이온주입에너지는 40KeV 이하이고 주입량은 1×10E14-5×10E14/㎠ 이고, 상기 BF2+이온의 이온주입에너지는 20KeV 이하이고 주입량은 1×10E15-5×10E15/㎠ 이다.The ion implantation energy of the Ge + ions is 40KeV or less, the implantation amount is 1 × 10E14-5 × 10E14 / cm 2, and the ion implantation energy of the BF 2+ ion is 20KeV or less, and the implantation amount is 1 × 10E15-5 × 10E15 / cm 2.
제2d도는 C+이온을 고에너지로 이온주입하여 제2 베리드층(19)을 형성한 단면도로서, 사이 제2베리드층(19)은 제1 베리드층(13)보다 얕게 형성시킨다.FIG. 2D is a cross-sectional view of the second buried layer 19 formed by ion implantation of C + ions with high energy, and the second buried layer 19 is formed to be shallower than the first buried layer 13.
상기 제2 베리드층은 실리콘기판에서 약 3㎛의 깊이에 형성되도록 한다. 그리고, 상기 C+이온을 제2 베리드층으로 주입하는 에너지는 1-2 MeV 이고, 주입량은 1×10E15-5×10E16/㎠ 이다.The second buried layer is formed to a depth of about 3㎛ on the silicon substrate. The energy for injecting the C + ions into the second buried layer is 1-2 MeV, and the amount of implantation is 1 × 10 E15 -5 × 10 E16 / cm 2.
제2e도는 제2 베리드층(19)을 이용하여 접합내 잔존하는 잔류결함(18)을 모으서 제2 베리드층(19)에는 2차 결함(22)만이 존재함을 도시한 단면도이다. 그러므로 접합내의존재하는 잔류결함이 제거된다.FIG. 2E is a cross-sectional view showing that only the secondary defects 22 exist in the second buried layer 19 by collecting residual defects 18 remaining in the junction using the second buried layer 19. Therefore, residual defects existing in the junction are eliminated.
상기 접합내 잔존하는 잔류결함을 제2 베리드층으로 모으기 위해 600~1000℃의 온도에서 30분 내지 2시간 열처리한다.In order to collect the residual defects remaining in the junction into the second buried layer, heat treatment is performed at a temperature of 600 to 1000 ° C. for 30 minutes to 2 hours.
제3도는 제1 베리드층(13)의 깊이분포와 농도분포를 도시한 그래프도로서, 베1 베리드층(13)에 의해 모아지는 산소, Au, Cu 등의 농도 예상치를 도식적으로 나타 낸 것이다.3 is a graph showing the depth distribution and the concentration distribution of the first buried layer 13, and schematically shows the expected concentration values of oxygen, Au, Cu, etc. collected by the first buried layer 13.
제4도는 제2 베리드층(19)의 깊이 및 농도분포를 도시한 그래프도이다.4 is a graph showing the depth and concentration distribution of the second buried layer 19.
제5도는 제2 베리드층(19)의 순 결함 개념에 의해 계산된 점 결함의 분포로서, 10㎛이하 깊이에서는 공격자(vacancy)가 많아짐을 도시한다. 반면, 접합형성시 잔존하는 잔류결함은 빈틈(interstitial)형이므로, 제2 버리드 층(19)에 생성된 다수의 공격자와 상쇄작용을 하여 잔류결함이 소멸되는 것이다.FIG. 5 is a distribution of point defects calculated by the net defect concept of the second buried layer 19, and shows that there are more vacancy at a depth of 10 mu m or less. On the other hand, since the residual defects remaining during the junction formation are interstitial, the residual defects are canceled by counteracting with a plurality of attackers generated in the second buried layer 19.
종래의 기술은 잔류결함제거를 단지 열처리 공정에만 의존하였다. 따라서, 전후 열처리공정에 민감하게 반응했지만, 본 발명에서는 열처리공정에만 의존하지 않고 이온주입된 결함과 잔존하는 결함 또는 결함과 불순물의 상호작용을 이용하여 잔류 결함을 제거하거나 이온빔가열에 의해 결함이 제거되는 기술이다.The prior art relies only on the heat treatment process for residual defect removal. Therefore, although sensitively reacted to the before-and-after heat treatment process, the present invention does not rely only on the heat treatment process but removes residual defects by using ion implanted defects and residual defects or interactions between defects and impurities, or removes defects by ion beam heating. Technology.
따라서, 전후 열처리공정에 덜 민감한 기술로서 안정적인 공정조건을 확보, 유지할 수 있다.Therefore, it is possible to secure and maintain stable process conditions as a technology that is less sensitive to the before and after heat treatment process.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019950050444A KR100203129B1 (en) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | Process for removal remnant defects in source/drain junction |
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KR1019950050444A KR100203129B1 (en) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | Process for removal remnant defects in source/drain junction |
Publications (1)
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KR100203129B1 true KR100203129B1 (en) | 1999-06-15 |
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ID=19440441
Family Applications (1)
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KR1019950050444A KR100203129B1 (en) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | Process for removal remnant defects in source/drain junction |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100735936B1 (en) | 2004-11-10 | 2007-07-06 | 동경 엘렉트론 주식회사 | Parts for substrate processing appartus and manufacturing method thereof |
US8058186B2 (en) | 2004-11-10 | 2011-11-15 | Tokyo Electron Limited | Components for substrate processing apparatus and manufacturing method thereof |
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1995
- 1995-12-15 KR KR1019950050444A patent/KR100203129B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100735936B1 (en) | 2004-11-10 | 2007-07-06 | 동경 엘렉트론 주식회사 | Parts for substrate processing appartus and manufacturing method thereof |
US8058186B2 (en) | 2004-11-10 | 2011-11-15 | Tokyo Electron Limited | Components for substrate processing apparatus and manufacturing method thereof |
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