KR100235629B1 - Method of manufacturing mosfet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MOSFET 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 접합 스파이킹(junction spiking)의 발생을 방지하고, 접촉여유도(contact margin)가 증가된 MOSFET의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a MOSFET, and more particularly, to a method for manufacturing a MOSFET which prevents the occurrence of junction spiking and has an increased contact margin.
본 발명에 의하면, 활성영역과 비활성 영역이 정의된 반도체 기판을 제공하는 단계, 상기 반도체 기판의 활성영역에 게이트 전극 영역, 소오스 영역 및 드레인 영역을 정의하는 단계, 상기 반도체 기판의 비활성 영역에 필드 산화막을 형성함과 동시에 활성영역 중 정의된 게이트 전극영역에 희생 필드산화막을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판의 정의된 소오스 및 드레인 영역으로 불순물을 이온 주입하여 소오스 및 드레인 영역을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판상에 상기 희생 필드 산화막이 노출되도록 도핑된 폴리실리콘막과 절연막을 순차 형성시키는 단계, 상기 노출된 희생 필드산화막을 식각하여 상기 반도체 기판상에 홈부를 형성시키는 단계, 상기 홈부의 측벽에만 폴리스페이서를 형성하는 단계, 상기 반도체 기판의 홈부에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판상에 층간 절연막을 형성시키는 단계, 상기 소오스 및 드레인 영역의 상기 층간 절연막과 상기 절연막을 제거시켜 콘택홀을 형성시키는 단계, 및 상기 콘택홀을 통해 상기 소오스 및 드레인 영역과 접촉되는 금속배선을 층간절연막상에 형성하는 단계를 포함하는 MOSFET 제조방법을 제공한다.According to the present invention, there is provided a semiconductor substrate having active and inactive regions defined therein, defining a gate electrode region, a source region and a drain region in an active region of the semiconductor substrate, and a field oxide film in an inactive region of the semiconductor substrate. Forming a sacrificial field oxide film in a gate electrode region defined in the active region and ion implanting impurities into a defined source and drain region of the semiconductor substrate to form a source and drain region; Sequentially forming a polysilicon film and an insulating layer doped to expose the sacrificial field oxide film on the substrate; etching the exposed sacrificial field oxide film to form a groove portion on the semiconductor substrate; Forming a gate insulating film in a groove of the semiconductor substrate Forming a gate electrode on the gate insulating film, forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate, removing the interlayer insulating film and the insulating film in the source and drain regions to form a contact hole; And forming a metal wiring on the interlayer insulating layer, the metal wiring being in contact with the source and drain regions through the contact hole.
Description
본 발명은 금속-산화막-반도체 전계효과 트랜지스터(이하 MOSFET:Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor라고 칭함) 제조방법에 관한 것으로서, 특히 트랜지스터의 소오스 및 드레인 전극과 금속배선 사이에 필드 산화막까지 연장된 폴리실리콘 접합층을 구비함으로써 접합 스파이킹(junction spiking)의 발생을 방지하고, 또한 접속여유도(contact margin)가 증가된 MOSFET 제조방법에 관한다.The present invention relates to a method for manufacturing a metal-oxide-semiconductor field effect transistor (hereinafter, referred to as a MOSFET: metal-oxide-semiconductor field effect transistor), and particularly, a poly-extension layer extending to a field oxide layer between a source and drain electrode of a transistor and a metal wiring. The provision of a silicon junction layer prevents the occurrence of junction spiking and also relates to a MOSFET manufacturing method with an increased contact margin.
종래의 기술에 의한 N형 MOSFET 제조 방법을 도1을 참조하여 설명한다.An N-type MOSFET manufacturing method according to the prior art will be described with reference to FIG.
반도체 기판상(10)에 P-웰(1)을 형성시킨 후 활성 영역(A)과 그 양쪽에 비활성 영역(B)을 정의한다. 아울러 비활성 영역(B)에 해당되는 영역으로 P+형 불순물 이온을 주입하여 채널 스톱 영역(2)을 형성하고, 그 상부에 필드 산화막(3)을 형성시킨다.After the P − well 1 is formed on the
활성영역의 소정부분에 게이트 산화막(4)과 폴리사이드 구조의 게이트 전극(5)을 형성하고, N-형 불순물 이온을 기판으로 이온 주입하여 저농도의 N-형 불순물 영역을 형성하고, 상기 게이트 전극(5)의 측벽에 산화막 스페이서(6)를 형성시킨다. N+형 불순물 이온을 기판으로 이온 주입하여 고농도의 N+형 불순물 영역을 형성하여 소오스 영역(7A) 및 드레인 영역(7B)을 형성시킨다. 이후, 층간 절연막(8)을 전체적으로 증착시킨 후에 소오스 및 드레인 영역(7A, 7B) 부위의 층간 절연막(8)을 식각하여 콘택홀을 형성하고, 상기 콘택홀을 통해 소오스 영역(7A, 7B)과 접촉되는 소오스 및 드레인 배선(9A), (9B)을 형성시킨다.A
종래의 MOSFET은 금속배선(9A, 9B)이 트랜지스터의 소오스 및 드레인 전극영역(7A, 7B)에 직접적으로 접촉하는 구조를 갖는다. 이것은 상기의 금속배선(9A, 9B)이 접촉하는 소오스 또는 드레인 영역(7A, 7B)이 실리콘으로 되어있는 관계로, MOSFET 제조 공정 중 포함되는 열처리 과정에서 금속배선이 소오스 또는 드레인 영역(7A, 7B)으로 파고 들어가는 접촉 스파이킹을 초래하여 결국에는 누설전류가 증가하게 된다. 또한 고집적 트랜지스터의 경우가 있어서, 콘택홀의 생성시 그 여유도(contact margin)가 감소하여 고집적화를 실현하기 어려운 문제점이 있었다.The conventional MOSFET has a structure in which the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, MOSFET의 금속배선과, 소오스 및 드레인의 접촉부 사이에 필드 산화막까지 연장되는 전도층 물질을 형성시켜, 접촉 스파이킹의 발생을 방지할 수 있고, 콘택 여유도를 증가시켜 집적도를 증가시킬 수 있는 MOSFET 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by forming a conductive layer material extending to the field oxide film between the metal wiring of the MOSFET and the contact portion of the source and drain, it is possible to prevent the occurrence of contact spikes, It is an object of the present invention to provide a MOSFET manufacturing method capable of increasing the degree of integration by increasing the margin.
제1도는 종래 기술에 따른 MOSFET 제조방법을 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view for explaining a MOSFET manufacturing method according to the prior art.
제2a도∼제2g도는 본 발명에 따른 MOSFET 제조방법을 설명하기 위한 단면도.2A to 2G are cross-sectional views for explaining a MOSFET manufacturing method according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1, 11 : P-웰 2 : 채널스톱영역1, 11: P-well 2: Channel stop area
3, 15 : 필드 산화막 4, 22 : 게이트 산화막3, 15:
5 : 게이트 전극 6 : 스페이서 산화막5
7A, 16A : 소오스 영역 7B, 16B : 드레인 영역7A, 16A:
8, 25 : 층간 절연막 9A, 9B, 26A, 26B : 금속배선8, 25 interlayer
10 : 반도체 기판 12 : 산화막10
13, 18 : 질화막 14 : 채털스톱영역13, 18: nitride film 14: chatter stop area
15A : 게이트 영역 산화막 17, 23 : 폴리실리콘15A: gate
19 : 감광막 20 : 홈부19: photosensitive film 20: groove
21 : 저농도 도핑 드레인 24 : 실리사이드21: low concentration doping drain 24: silicide
100 : 콘택홀 A : 활성영역100: contact hole A: active area
B : 비활성영역B: inactive area
이상과 같이 본 발명에 의하면, MOSFET의 금속 배선과 소오스 및 드레인의 접합면에 폴리실리콘이 필드옥사이드까지 연장되어있는 형태로 구성되어 접합 스파이킹을 방지함으로써, 누설전류를 감소시킬 수 있다. 또한, 상술한 다결정 실리콘에 의해 콘택 여유도를 증가시켜 MOSFET의 집적도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, polysilicon extends to the field oxide on the junction between the metal wiring of the MOSFET and the source and drain, thereby preventing junction spikes, thereby reducing leakage current. In addition, the contact margin can be increased by the above-described polycrystalline silicon to improve the integration degree of the MOSFET.
[실시예]EXAMPLE
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
제2a도∼ 제2g도는 본 발명에 의한 MOSFET 제조방법을 도시한 것이다.2A to 2G show a MOSFET manufacturing method according to the present invention.
제2a도를 참조하면, 반도체 기판에 P-웰(11)을 형성한 후 산화막(12)과 질화막(13)을 적층하고, 리소그래피 공정을 통해 활성 영역(A)과 비활성영역(B)을 설정하여 P-웰상(11)에 산화막(12)과 질화막(13)이 남아있도록 패터닝 한다. 이때, 산화막(12)과 질화막(13)은 게이트 전극과 필드 산화막이 형성될 부분이 노출되고, 소오스 및 드레인 영역이 형성될 부분의 P-웰(11)상에만 남도록 패터닝 한다. 이어서 상기 노출된 부분에만 P+형 불순물을 이온 주입하여 채널 스톱 영역(14)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, after forming a P - well 11 on a semiconductor substrate, an
제2b도를 참조하면, 통상의 필드 산화공정을 수행하여 비활성 영역(B)의 노출된 부분에 필드산화막(15)을 형성함과 동시에 활성영역(A)의 노출부분에 희생 필드 산화막(15A)을 형성하고, 질화막(13)과 산화막(12)을 제거한다. 상기 질화막(13)과 산화막(12)의 제거에 따라 노출된 활성영역으로 예를 들어 비소(As)와 같은 N(+) 이온을 주입하여, 소오스 및 드레인 영역(16A, 16B)을 형성한다. 여기서 필드 산화막(15), (15A)은 소오스 및 드레인 영역(16A, 16B)을 형성하기 위한 N+형 불순물 이온 주입시 마스크로서 역할을 한다.Referring to FIG. 2B, the
제2c도를 참조하면, 상술한 도2b의 전체구조 상부에 소정 두께의 도핑된 폴리실리콘 막(17)과, 질화막(18)을 순차적으로 적층하고, 게이트 전극이 형성될 부분의 희생 필드산화막(15A)을 제거하기 위해 감광막(19)을 도포한 후 희생 필드산화막(15A) 상부의 질화막(18)이 노출되도록 패터닝 한다. 감광막(19)을 마스크로 하여 노출된 질화막(18) 및 폴리실리콘막(17)을 비등방성 식각하여 희생 필드 산화막(15A)을 노출시키고, 노출된 필드 산화막(15A)을 등방성 식각으로 제거하여 기판에 홈부(20)를 형성한다. 상기 희생 필드산화막(15A)의 등방성 식각시 HF 또는 NH4F 등을 사용한다.Referring to FIG. 2C, a sacrificial field oxide film of a portion where the
여기서, 상기 도핑된 폴리실리콘막(17)은 후속공정에서 형성될 트랜지스터의 금속과 소오스 및 드레인 영역(16A, 16B)과의 전도층 역할을 하고, 상기 질화막(18)은 트랜지스터의 금속배선에 대한 절연막의 역할을 하게 된다.Herein, the
제2d도를 참조하면, 패터닝된 감광막(19)을 제거한 후에 인(P)이 도핑된 폴리실리콘막을 약 1000 ∼ 2000Å 의 두께로 증착시키고, 비등방성 식각하여 홈부(20) 측벽에 폴리스페이서(21)를 형성한다. 상술한 도핑된 폴리실리콘막으로 된 스페이서(21)는 트랜지스터의 고집적화에 따른 핫 케리어 효과(Hot Carrier Effect)를 방지해주는 저농도 도핑 드레인(LDD: lightly doped drain)의 역할을 하게 된다.Referring to FIG. 2D, after removing the patterned
제2e도를 참조하면, 제2d도의 전체구조의 상부에 게이트 산화막(22)을 형성하고, 그 위에 도핑된 폴리실리콘막을 형성한 후, 사진식각공정에 의해 게이트 전극(23)을 형성한다.Referring to FIG. 2E, a
제2f도는 상기 게이트 전극(23)위에 실리사이드막(24)을 형성시킨 상태를 도시한 것이다. 상기 실리사이드막(24)은 Ti, Ta, W, Mo, Co 등의 전이 금속중 하나와 실리콘을 반응시켜 노출된 게이트 전극(23)에 형성한다. 이러한 형태의 실리사이드막(24)은 제1도와 같은 게이트 전극 상부에만 형성된 실리사이드막의 트랜지스터보다 콘택저항을 낮게 하여, 트랜지스터의 특성을 향상시킨다.FIG. 2F illustrates a state in which the
제2g도는 제2f도의 전체구조의 상부에 층간 절연막(25)을 형성시킨 후, 콘택마스크를 이용한 식각 공정으로 층간 절연막(25)과 질화막(18)의 소정 부분을 식각하여 소오스 및 드레인 영역(16A), (16B) 상부의 폴리실리콘막(17)이 소정부분 노출된 콘택홀을 형성하고, 그 콘택홀에 접속되는 금속배선(26A), (26B)을 형성하여 MOSFET를 제조한다.In FIG. 2G, the
이상에서와 같이, 본 실시예 의한 제조방법으로 제조된 MOSFET은 금속배선(26A), (26B)과 소오스 및 드레인 영역(16A), (16B)사이에 필드 산화막(15)까지 연장된 도핑된 폴리실리콘막(17)이 구비되어, 금속배선이 소오스 및 드레인 영역과 직접 접촉함에 따른 접촉 스파이킹(junction spiking)이 방지되어 소자의 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 콘택 여유도(contact margin)가 증가되어, 트랜지스터의 고집적화를 이룰 수 있는 효과가 있다. 또한 게이트 전극 상부 및 측면부를 둘러싸는 실리사이드막(24)을 구비하여, 콘택저항을 감소시키는 효과가 있다.As described above, the MOSFET manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment is doped poly extending to the
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.Meanwhile, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, modifications and variations can be made by those skilled in the art. Accordingly, the following claims are to be understood as including all modifications and variations as long as they fall within the true spirit and scope of the present invention.
Claims (14)
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