KR100236264B1 - 반도체장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로서 제 1 도전형의 반도체기판 상에 제 1 및 제 2 게이트절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 게이트절연막 상의 소정 부분에 게이트 및 캡절연막을 형성하면서 상기 제 2 게이트절연막도 패터닝하여 상기 제 1 게이트절연막을 노출시키는 공정과, 상기 캡절연막을 마스크로 사용하여 상기 반도체기판에 소오스 및 드레인영역으로 사용될 제 2 도전형의 고농도영역을 형성하는 공정과, 상기 캡절연막의 소정 부분을 포함하고 상기 고농도영역의 드레인영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제 2 게이트절연막이 오버행되어 공간을 이루도록 상기 제 1 게이트절연막의 소정 부분을 제거하면서 상기 캡절연막의 소정 부분을 식각하고 상기 게이트의 일측을 제거하여 상기 제 2 게이트절연막의 오버행된 부분을 노출시키는 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고 제 2 도전형의 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 상기 공간을 채우도록 증착하는 공정과, 상기 다결정실리콘을 에치백하고 상기 공간 내의 상기 다결정실리콘에 도핑된 불순물을 상기 드레인영역으로 확산시켜 저농도영역을 형성하는 공정을 구비한다. 따라서, LDD 구조를 이루는 저농도영역을 드레인영역에만 형성하므로 소오스 저항을 감소시켜 동작 전류가 증가되는 것을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, LDD(Lightly Doped Drain) 영역을 드레인영역에만 형성하여 구동 전류를 감소시킬 수 있는 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
반도체장치가 고집적화 됨에 따라 각각의 셀은 미세해져 내부의 전계 강도가 증가된다. 이러한 전계 강도의 증가는 소자 동작시 드레인 부근의 공핍층에서 채널영역의 캐리어를 가속시켜 게이트산화막으로 주입시키는 핫-캐리어 효과(hot-carrier effect)를 일으킨다. 게이트산화막에 주입된 캐리어는 반도체기판과 게이트산화막의 계면에 준위를 생성시켜 드레쉬홀드전압(threshold voltage : VTH)을 변화시키거나 상호 컨덕턴스를 저하시켜 소자 특성을 저하시킨다. 그러므로, LDD 등과 같이 드레인 구조를 변화시켜 핫-캐리어 효과에 의한 소자 특성의 저하를 감소시켰다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체장치의 제조공정도이다.
도 1a를 참조하면, P형 반도체기판(11)의 표면을 열산화하여 게이트절연막(13)을 형성한다. 그리고, 게이트절연막(13) 상에 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하, CVD라 칭함) 방법으로 증착하고, 이 다결정실리콘 상에 산화실리콘을 CVD 방법으로 증착한다.
그리고, 산화실리콘 및 다결정실리콘을 포토리쏘그래피(photolithography) 방법으로 패터닝하여 게이트(15) 및 캡절연막(17)을 형성한다. 이 때, 게이트절연막(13)도 식각되어 반도체기판(11)이 노출될 수도 있다.
도 1b를 참조하면, 캡절연막(17)을 마스크로 사용하여 반도체기판(11)의 노출된 부분에 N형의 불순물을 저농도로 이온 주입하여 LDD 구조를 형성하기 위한 저농도영역(19)을 형성한다.
도 1c를 참조하면, 게이트(15) 및 캡절연막(17)의 측면에 측벽(21)을 형성한다. 상기에서 측벽(21)은 산화실리콘을 증착한 후 캡절연막(17) 및 반도체기판(11)이 노출되도록 에치백(etchback)하므로써 형성된다. 그리고, 캡절연막(17)과 측벽(21)을 마스크로 사용하여 반도체기판(11)에 N형의 불순물을 고농도로 이온 주입하여 소오스 및 드레인영역으로 이용되는 고농도영역(23)을 형성한다. 이 때, 고농도영역(23)은 저농도영역(19)과 중첩되게 형성된다.
상술한 바와 같이 종래 기술은 반도체기판에 캡절연막을 마스크로 사용하여 불순물을 저농도로 이온 주입하여 LDD 구조를 형성하기 위한 저농도영역을 형성하고, 재차, 캡절연막 및 측벽을 마스크로 사용하여 불순물을 고농도로 이온 주입하여 소오스 및 드레인영역으로 이용되는 고농도영역을 형성하므로써 소오스 및 드레인영역 사이에 형성되는 상대적으로 고저항을 갖는 저농도영역에 의해 핫 캐리어의 발생이 억제된다
그러나, 종래 기술은 핫 캐리어가 발생되는 드레인영역 뿐만 아니라 소오스영역에도 저농도영역을 형성하므로 저항이 증가되어 동작 전류가 감소되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 LDD 구조를 이루는 저농도영역을 드레인영역에만 형성하여 소오스 저항을 감소시켜 동작 전류가 증가되는 것을 방지할 수 있는 반도체장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은 제 1 도전형의 반도체기판 상에 제 1 및 제 2 게이트절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 게이트절연막 상의 소정 부분에 게이트 및 캡절연막을 형성하면서 상기 제 2 게이트절연막도 패터닝하여 상기 제 1 게이트절연막을 노출시키는 공정과, 상기 캡절연막을 마스크로 사용하여 상기 반도체기판에 소오스 및 드레인영역으로 사용될 제 2 도전형의 고농도영역을 형성하는 공정과, 상기 캡절연막의 소정 부분을 포함하고 상기 고농도영역의 드레인영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제 2 게이트절연막이 오버행되어 공간을 이루도록 상기 제 1 게이트절연막의 소정 부분을 제거하면서 상기 캡절연막의 소정 부분을 식각하고 상기 게이트의 일측을 제거하여 상기 제 2 게이트절연막의 오버행된 부분을 노출시키는 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고 제 2 도전형의 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 상기 공간을 채우도록 증착하는 공정과, 상기 다결정실리콘을 에치백하고 상기 공간 내의 상기 다결정실리콘에 도핑된 불순물을 상기 드레인영역으로 확산시켜 저농도영역을 형성하는 공정을 구비한다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체장치의 제조 공정도
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체장치의 제조 공정도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체장치의 제조 공정도이다.
도 2a를 참조하면, P형 반도체기판(31) 상에 산화실리콘으로 이루어진 제 1 게이트절연막(33)과 질화실리콘으로 이루어진 제 2 게이트절연막(35)을 형성한다.
제 2 게이트절연막(35) 상에 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 CVD 방법으로 증착하고, 이 다결정실리콘 상에 산화실리콘을 CVD 방법으로 증착한다. 그리고, 산화실리콘 및 다결정실리콘을 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝하여 게이트(37) 및 캡절연막(39)을 형성한다. 이 때, 제 2 게이트절연막(35)도 식각되어 제 1 게이트절연막(33)이 노출되도록 한다.
도 2b를 참조하면, 캡절연막(39)을 마스크로 사용하여 반도체기판(31)에 인(P) 또는 아세닉(As) 등의 N형의 불순물을 고농도로 이온 주입하여 소오스 및 드레인영역으로 이용되는 고농도영역(43)을 형성한다.
도 2c를 참조하면, 상술한 구조의 전 표면에 포토레지스트를 도포한 후 노광 및 현상하여 캡절연막(39)의 소정 부분을 포함하도록 고농도영역(43)의 일측, 즉, 드레인영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(45)을 형성한다. 그리고, 포토레지스트 패턴(45)을 마스크로 사용하여 불산(HF) 등의 식각 용액으로 제 1 게이트절연막(33) 및 캡절연막(39)의 소정 부분을 식각한다. 이 때, 제 2 게이트절연막(35)은 제 1 게이트절연막(33) 및 캡절연막(39)을 형성하는 산화실리콘과 식각선택비가 크므로 제거되지 않고 제 1 게이트절연막(33)이 제거된 부분만큼 오버행(overhang)되어 공간(41)을 이룬다. 이 때, 공간(41)의 측방향의 길이는 제 1 게이트절연막(33)의 두께 보다 크게 형성하여야 한다.
그리고, 포토레지스트 패턴(45)을 마스크로 사용하여 게이트(37)의 노출된 부분을 반응성 이온 식각 등의 이방성 방법으로 식각하여 제 2 게이트절연막(35)의 오버행된 부분을 노출시킨다.
도 2d를 참조하면, 포토레지스트 패턴(45)을 제거한다. 그리고, 상술한 구조의 전 표면에 인(P) 또는 아세닉(As) 등의 불순물이 도핑된 다결정실리콘(47)을 증착한다. 이 때, 다결정실리콘(47)은 제 2 게이트절연막(35) 하부의 공간을 채우도록 증착된다. 다결정실리콘(47)을 캡절연막(39) 및 반도체기판(31)이 노출되도록 에치백하여 게이트(37) 및 캡절연막(39)의 측면에 측벽 형태로 잔류하도록 한다. 이 때, 제 2 게이트절연막(35)의 오버행된 부분이 노출되도록 에치백하여 다결정실리콘(47)은 게이트(37)의 측면에 잔류하는 것과 공간(41)을 채우는 것이 서로 분리되어 전기적으로 이격되게 한다. 공간(41)을 채우는 다결정실리콘(47)에 도핑된 불순물을 고농도영역(43)의 드레인영역으로 확산시켜 LDD 구조를 형성하기 위한 저농도영역(49)을 형성한다. 그러므로, LDD 구조를 형성하기 위한 저농도영역(49)을 드레인영역 쪽에만 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명은 LDD 구조를 이루는 저농도영역을 드레인영역에만 형성하므로 소오스 저항을 감소시켜 동작 전류가 증가되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.
Claims (6)
- 제 1 도전형의 반도체기판 상에 제 1 및 제 2 게이트절연막을 형성하는 공정과,상기 제 2 게이트절연막 상의 소정 부분에 게이트 및 캡절연막을 형성하면서 상기 제 2 게이트절연막도 패터닝하여 상기 제 1 게이트절연막을 노출시키는 공정과,상기 캡절연막을 마스크로 사용하여 상기 반도체기판에 소오스 및 드레인영역으로 사용될 제 2 도전형의 고농도영역을 형성하는 공정과,상기 캡절연막의 소정 부분을 포함하고 상기 고농도영역의 드레인영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과,상기 제 2 게이트절연막이 오버행되어 공간을 이루도록 상기 제 1 게이트절연막의 소정 부분을 제거하면서 상기 캡절연막의 소정 부분을 식각하고 상기 게이트의 일측을 제거하여 상기 제 2 게이트절연막의 오버행된 부분을 노출시키는 공정과,상기 포토레지스트 패턴을 제거하고 제 2 도전형의 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 상기 공간을 채우도록 증착하는 공정과,상기 다결정실리콘을 에치백하고 상기 공간 내의 상기 다결정실리콘에 도핑된 불순물을 상기 드레인영역으로 확산시켜 저농도영역을 형성하는 공정을 구비하는 반도체장치의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서 상기 제 1 게이절연막을 산화실리콘으로 형성하고 상기 제 2 게이트절연막을 질화막으로 형성하는 반도체장치의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서 상기 제 1 게이트절연막 및 캡절연막을 HF로 식각하는 반도체장치의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서 상기 공간을 측방향의 길이가 상기 제 1 게이트절연막의 두께 보다 크게 형성하는 반도체장치의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서 상기 게이트의 일측을 이방성 방법으로 식각하는 반도체장치의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서 상기 다결정실리콘을 상기 공간 내에 잔류하는 것이 상기 게이트 및 캡절연막의 측면에 측벽 형태로 잔류하는 것과 전기적으로 분리되도록 에치백하는 반도체장치의 제조방법.
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