KR100232159B1 - Method for forming channel profile of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자의 채널프로파일 형성방법에 관한 것으로, 채널이온주입에 Ge을 함께 이온주입하여 이온데미지 영역에 채널도펀트가 축적되도록 하므로써 소자의 트랜스컨덕턴스와 단채널효과를 개선할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a method for forming a channel profile of a semiconductor device, and to improve the transconductance and the short channel effect of the device by implanting Ge together with the channel ion implantation to accumulate channel dopants in the ion damage region.
본 발명에 따른 반도체소자의 채널프로파일 형성방법은 반도체기판을 준비하는 단계; 상기 반도체기판에 필드영역과 활성영역을 격리형성하는 단계; 상기 활성영역의 반도체기판상에 패드절연막을 형성하는 단계; 상기 패드절연막에 불순물 및 Ge를 이온주입하여 상기 반도체기판에 불순물영역 및 Ge영역을 형성하는 단계; 상기 불순물영역 및 Ge영역을 아닐링하는 단계를 포함하여 이루어진다.Method of forming a channel profile of a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of preparing a semiconductor substrate; Isolating a field region and an active region from the semiconductor substrate; Forming a pad insulating film on the semiconductor substrate in the active region; Implanting impurities and Ge into the pad insulating layer to form an impurity region and a Ge region on the semiconductor substrate; And annealing the impurity region and the Ge region.
Description
제1(a)도~제1(e)도는 종래 반도체소자의 채널프로파일 형성공정도.1 (a) to 1 (e) are channel profile forming process diagrams of a conventional semiconductor device.
제2(a)도~제2(b)도는 종래 반도체소자의 채널프로파일 형성시의 아닐링 전,후의 채널프로파일.2 (a) to 2 (b) are channel profiles before and after annealing in forming a channel profile of a conventional semiconductor device.
제3(a)도~제3(e)도는 본 발명에 따른 채널프로파일 형성공정도.3 (a) to 3 (e) is a channel profile forming process according to the present invention.
제4(a)도~제4(b)도는 본 발명에 따른 채널프로파일 형성시의 아닐링 전,후의 채널프로파일.4 (a) to 4 (b) are channel profiles before and after annealing at the time of forming a channel profile according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 반도체기판 12 : 필드산화막11: semiconductor substrate 12: field oxide film
13 : 패드산화막 14 : 제1불순물영역13 pad oxide film 14 first impurity region
15 : 제2불순물영역15: second impurity region
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 채널이온주입시에 Ge를 함께 이온주입하여 채널깊이 프로파일(channel depth profile)을 SSR(Super Steep Retrograde) 형태로 형성하므로써 소자의 트랜스컨덕턴스(transconductance)와 단채널효과를 개선시킬 수 있는 반도체소자의 채널프로파일 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, transconductance of a device by forming a channel depth profile in the form of a super steep retrograde (SSR) by implanting Ge together during channel ion implantation. And a channel profile forming method of a semiconductor device capable of improving short channel effects.
종래 반도체소자의 채널프로파일 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.A method of forming a channel profile of a conventional semiconductor device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1(a)도~제1(e)도는 종래 반도체소자의 채널프로파일 형성공정도이다.1 (a) to 1 (e) are channel profile forming process diagrams of a conventional semiconductor device.
제1(a)도에 도시된 바와 같이, 종래 반도체소자의 채널프로파일 형성방법은 먼저 반도체기판(1)을 준비하고, 상기 반도체기판(1)에 국부산화공정(LOCOS)에 의해 필드영역과 활성영역을 정의해 주는 필드산화막(2)을 형성한다.As shown in FIG. 1 (a), in the method of forming a channel profile of a conventional semiconductor device, a semiconductor substrate 1 is first prepared, and a field region and an active region are activated on the semiconductor substrate 1 by a local oxidation process (LOCOS). A field oxide film 2 defining a region is formed.
이어서 제1(b)도에 도시된 바와 같이, 상기 활성영역의 반도체기판(2)상에 산화막(SiO2)을 화학기상증착법에 의해 증착하여 패드절연막(3)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1B, an oxide film SiO 2 is deposited on the semiconductor substrate 2 in the active region by chemical vapor deposition to form a pad insulating film 3.
그다음 제1(c)도에 도시된 바와 같이, 상기 패드절연막(3)위에 B 또는 BF2를 이온주입하여 상기 활성영역의 반도체기판(1)에 제1불순물영역(4)을 형성한다.Then, as shown in FIG. 1 (c), a first impurity region 4 is formed in the semiconductor substrate 1 of the active region by ion implantation of B or BF 2 on the pad insulating layer 3.
이어서 제1(d)도에 도시된 바와 같이, 상기 패드절연막(3)위에 다시 In(Ind i u m)을 이온주입하여 상기 활성영역의 반도체기판(1)에 제2불순물영역(5)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1 (d), In (Indium) is ion-implanted again on the pad insulating layer 3 to form a second impurity region 5 in the semiconductor substrate 1 of the active region. .
그다음 제1(e)도에 도시된 바와 같이, 이온주입공정후에 상기 반도체기판(1)을 약 800~900℃ 온도를 유지하여 Ar이나 N2분위기하에서 약 5~20분 동안 아닐링(annealing) 한다.Then, as shown in FIG. 1 (e), after the ion implantation process, the semiconductor substrate 1 is maintained at a temperature of about 800 to 900 ° C. for annealing under Ar or N 2 atmosphere for about 5 to 20 minutes. do.
이때 상기 아닐링후에 상기 제1불순물영역(4)은 상기 제2불순물영역(5)쪽으로 거의 이동하지 않는다.At this time, after the annealing, the first impurity region 4 hardly moves toward the second impurity region 5.
제2(a)도~제2(b)도는 종래 반도체소자의 제조공정중 채널이온주입시에 기판깊이에 따른 채널이온 농도변화를 나타낸 채널프로파일을 나타낸 것이다.2 (a) to 2 (b) show a channel profile showing a change in channel ion concentration according to a depth of a substrate during channel ion implantation during a conventional semiconductor device manufacturing process.
종래 반도체소자의 제조공정중 보론(Boron)과 인듐(Indium)을 채널이온주입시에 인듐(In)은 보론에 비해 무거운 원자이기 때문에 제2(a)도와 같이, 제2불순물영역(5)은 반도체기판(1)의 표면부근에서 가파른(sharp) 프로파일(profile)을 형성한다. 또한 보론(Boron)이 주입된 제2불순물영역(5)은 반도체기판(1)의 깊은 지역에 걸쳐 넓게 분포한 프로파일을 형성한다.Since indium (In) is a heavier atom than boron when boron and indium are implanted during the manufacturing process of a conventional semiconductor device, the second impurity region 5 is A sharp profile is formed near the surface of the semiconductor substrate 1. In addition, the second impurity region 5 into which boron is implanted forms a profile widely distributed over a deep region of the semiconductor substrate 1.
반면에 아닐링공정후에는 상기 제1불순물영역(4)과 제2불순물영역(5)의 포로파일은 거의 변화하지 않음을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that the pores of the first impurity region 4 and the second impurity region 5 hardly change after the annealing process.
상기와 같이, 종래의 반도체소자의 채널프로파일 형성방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.As described above, the channel profile forming method of the conventional semiconductor device has the following problems.
첫째, 종래의 반도체소자의 채널프로파일 형성방법에 있어서는 채널도펀트인 보론(B)에 인듐(In)이 추가된 것으로 NMOS 소자에만 적용이 가능하기 때문에 적용분야가 제한된다.First, in the conventional method of forming a channel profile of a semiconductor device, since indium (In) is added to boron (B), which is a channel dopant, it is applicable only to an NMOS device.
둘째, 종래의 반도체소자의 채널프로파일 형성방법에 있어서는 보론이 주입된 불순물영역이 반도체기판의 깊은 지역에 넓게 분포하여 SSR(Super Steep Letrograde) 형태를 형성하기 때문에 단채널효과를 개선시키는데 효과적이지 못하다.Second, in the conventional method of forming a channel profile of a semiconductor device, since the impurity region into which boron is implanted is widely distributed in a deep region of the semiconductor substrate to form an SSR (Super Steep Letrograde) shape, it is not effective to improve the short channel effect.
본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 이온주입시 손상영역에 채널도펀트가 축적되도록 하므로써 소자의 트랜스컨덕턴스(transconductance)와 단채널효과를 개선시킬 수 있도록 한 반도체소자의 채널프로파일 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. A method of forming a channel profile of a semiconductor device capable of improving the transconductance and short channel effect of a device by allowing channel dopants to accumulate in a damaged region during ion implantation. The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자의 채널프로파일 형성방법은 반도체기판을 준비하는 단계; 상기 반도체기판에 필드영역과 활성영역을 격리형성하는 단계; 상기 활성영역의 반도체기판상에 패드절연막을 형성하는 단계; 상기 패드절연막에 불순물과 Ge를 이온주입하여 상기 반도체기판에 불순물영역 및 Ge영역을 형성하는 단계; 상기 불순물영역 및 Ge영역을 아닐링하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.Method of forming a channel profile of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of preparing a semiconductor substrate; Isolating a field region and an active region from the semiconductor substrate; Forming a pad insulating film on the semiconductor substrate in the active region; Implanting impurity and Ge into the pad insulating layer to form an impurity region and a Ge region on the semiconductor substrate; And annealing the impurity region and the Ge region.
본 발명에 따른 반도체소자의 채널프로파일 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.A method of forming a channel profile of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3(a)도~제3(e)도는 본 발명에 따른 반도체소자의 채널프로파일 형성공정도이다.3 (a) to 3 (e) are channel profile forming process diagrams of a semiconductor device according to the present invention.
제3(a)도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 채널프로파일 형성방법은 먼저 반도체기판(11)을 준비하고, 상기 반도체기판(11)에 국부산화공정(LOCOS)에 의해 필드영역과 활성영역을 격리형성하는 필드산화막(12)을 형성한다.As shown in FIG. 3 (a), in the method of forming a channel profile of a semiconductor device according to the present invention, a semiconductor substrate 11 is first prepared, and a field is formed on the semiconductor substrate 11 by a local oxidation process (LOCOS). A field oxide film 12 is formed to isolate the region from the active region.
이어서 제3(b)도에 도시된 바와 같이, 상기 활성영역의 반도체기판(11)상에 산화막(SiO2)을 화학기상증착법에 의해 증착하여 패드절연막(13)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (b), an oxide film (SiO 2 ) is deposited on the semiconductor substrate 11 in the active region by chemical vapor deposition to form a pad insulating film 13.
그다음 제3(c)도에 도시된 바와 같이, B 또는 BF2를 상기 패드절연막(13)위에 약 20~60KeV의 이온주입에너지를 이용하여 약 1 X1012~1 X1013㎝-2도우즈량으로 이온주입하여 상기 활성영역의 반도체기판(11)에 제1불순물영역(14)을 형성한다.Then, as shown in FIG. 3 (c), B or BF 2 is deposited on the pad insulating layer 13 at an amount of about 1 X 10 12 to 1 X 10 13 cm -2 by using ion implantation energy of about 20 to 60 KeV. Ion implantation forms a first impurity region 14 in the semiconductor substrate 11 of the active region.
이때 상기 B 또는 BF2대신에 PMOS인 경우 인(P)을 사용한다.In this case, phosphorus (P) is used in the case of PMOS instead of B or BF 2 .
상기 P를 이온주입하는 경우에는 P를 액 50~150KeV의 이온주입에너지를 이용하여 약 1 X1012~1 X1013㎝-2도우즈량으로 이온주입한다.In the case of ion implantation of P, P is ion implanted in an amount of about 1 X 10 12 to 1 X 10 13 cm -2 dose using ion implantation energy of a liquid of 50 to 150 KeV.
이어서 제3(d)도에 도시된 바와 같이, Ge를 상기 패드절연막(13)위에 다시 약 20~100KeV 이온주입에너지를 이용하여 1 X1014~3 X1015㎝-2도우즈량으로 이온주입하여 상기 활성영역의 반도체기판(11)에 제2불순물영역 즉, Ge영역(15)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (d), Ge is ion-implanted on the pad insulating layer 13 at an amount of 1 X 10 14 to 3 X 10 15 cm -2 dose using about 20 to 100 KeV ion implantation energy. A second impurity region, that is, a Ge region 15, is formed in the semiconductor substrate 11 in the active region.
여기서, B또는 BF2및 Ge는 그 순서를 바꾸어 이온주입할 수도 있다.Here, B or BF 2 and Ge may be ion-implanted in reverse order.
이때 상기 제2불순물영역(15)은 반도체기판(11)표면에서 가깝고 얕게 분포하고, 상기 제1불순물영역(14)는 상기 반도체기판(11)의 깊은 지역까지 분포한다.In this case, the second impurity region 15 is distributed close and shallow from the surface of the semiconductor substrate 11, and the first impurity region 14 is distributed to the deep region of the semiconductor substrate 11.
그다음 제3(e)도에 도시된 바와 같이, 이온주입공정후에 상기 반도체기판(11)을 약 800~900℃ 온도로 유지하여 Ar이나 N2분위기하에서 약 5~20분 동안 아닐링(Annealing)한다.Then, as shown in FIG. 3 (e), after the ion implantation process, the semiconductor substrate 11 is maintained at a temperature of about 800 to 900 ° C. to anneal for about 5 to 20 minutes in an Ar or N 2 atmosphere. do.
이때 상기 아닐링후에 상기 제1불순물영역(14)이 상기 제2불순물영역(15)쪽으로 약간 이동함을 알 수 있다.At this time, it can be seen that the first impurity region 14 slightly moves toward the second impurity region 15 after the annealing.
제4(a)도~제4(b)도는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조공정중 채널이온 주입시에 기판깊이에 따른 채널이온 농도변화를 나타낸 채널프로파일을 나타낸 것이다.4 (a) to 4 (b) show a channel profile showing a change in channel ion concentration according to a substrate depth during channel ion implantation during a manufacturing process of a semiconductor device according to the present invention.
본 발명에 따른 반도체소자의 제조공정중 채널이온주입, 예를들면 BF2이온주입시에 Ge이온을 함께 주입하는 경우에, 제4(a)도에 도시된 바와 같이, 반도체기판(11)표면에서 가깝고 가파른(sharp) 프로파일(profile)을 형성하고, 제1불순물영역(14)은 반도체기판(11)표면에서 깊은 지역까지 넓은 프로파일을 형성한다.In the case of implanting the channel ions during the fabrication process of the semiconductor device according to the present invention, for example, Ge ions at the time of BF 2 ion implantation, as shown in FIG. The first impurity region 14 forms a wide profile from the surface of the semiconductor substrate 11 to a deep region close to and sharp.
이때 상기 제2불순물영역(15), 즉 Ge영역 프로파일(profile)의 테일(tail)영역에서 이온주입손상(implant damage)이 발생한다.At this time, ion implantation damage occurs in the second impurity region 15, that is, in the tail region of the Ge region profile.
또한 상기 테일(tail) 영역에서는 채널도펀트인 B나 P의 용해도(solubility)가 증가한다.In addition, the solubility of the channel dopant B or P increases in the tail region.
따라서 제3(e)도와 같이, 아닐링(annealing)공정을 거치게 되면, 이온주입시에 손상(damage)을 받은 상기 테일(tail)영역부근에 채널도펀트들이 축적(accumulation)된다.Therefore, as shown in FIG. 3 (e), when an annealing process is performed, channel dopants are accumulated near the tail region that is damaged during ion implantation.
이때 Ge은 Si상에서 전기적으로 중성(neutral) 작용을 하기 때문에 제4(b)도와 같이, 제1불순물영역(14)이 상기 제2불순물영역(15)의 테일(tail)영역에서 가파른(sharp) 프로파일을 형성하게 된다.At this time, since Ge is electrically neutral in Si, the first impurity region 14 is sharp in the tail region of the second impurity region 15 as shown in FIG. 4 (b). It will form a profile.
즉, Ge는 채널도펀트를 작용하지 않고 B만이 채널도펀트로 작용한다.That is, Ge does not act as a channel dopant and only B acts as a channel dopant.
상기와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 채널프로파일 형성방법에 있어서는 다음과 같은 특징이 있다.As described above, the channel profile forming method of the semiconductor device according to the present invention has the following characteristics.
첫째, 본 발명에 따른 반도체소자의 채널프로파일 형성방법에 있어서는 BF2또는 P를 채널도펀트로 사용할 수 있어 NMOS 또는 PMOS 반도체소자에 적용이 가능하다.First, in the method for forming a channel profile of a semiconductor device according to the present invention, BF 2 or P can be used as a channel dopant, and thus it can be applied to NMOS or PMOS semiconductor devices.
둘째, 본 발명에 따른 반도체소자의 프로파일 형성방법에 있어서는 에피택셜(epitaxy)과 같은 별도의 공정을 사용하지 않고 이온주입공정에 의해 SSR(Super Steep Retrograde) 채널프로파일을 형성하므로써 소자의 트랜스컨덕턴스(transconductance) 및 단채널효과를 개선시킬 수 있다.Second, in the method of forming a profile of a semiconductor device according to the present invention, the transconductance of the device is formed by forming an SSR (Super Steep Retrograde) channel profile by an ion implantation process without using a separate process such as epitaxial. ) And short channel effects can be improved.
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KR1019950046365A KR100232159B1 (en) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | Method for forming channel profile of semiconductor device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019950046365A KR100232159B1 (en) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | Method for forming channel profile of semiconductor device |
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KR1019950046365A KR100232159B1 (en) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | Method for forming channel profile of semiconductor device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230143815A (en) | 2022-04-06 | 2023-10-13 | 황이경 | Casters for easy height adjustment and leveling |
-
1995
- 1995-12-04 KR KR1019950046365A patent/KR100232159B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20230143815A (en) | 2022-04-06 | 2023-10-13 | 황이경 | Casters for easy height adjustment and leveling |
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