KR100248156B1 - Method of fabricating semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 게이트전극 양측에 저농도의 불순물영역인 엘디디를 형성하기에 적당한 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 주변영역과 셀영역 상의 반도체기판에 각각 대응되도록 제 1 게이트전극 및 제 2게이트전극을 형성시키는 공정과, 셀영역 전부를 가리고 주변영역에 제 1도전형의 이온을 저농도로 주입하여 제 1게이트전극 양측 하부에 제 1도전형인 저농도 불순물영역을 형성하는 공정과, 주변영역 전부를 가리고 셀영역에 제 2도전형의 이온을 저농도로 주입하여 제 2게이트전극 양측 하부에 제 2도전형인 저농도 불순물영역을 형성시키는 공정과, 반도체기판 상에 제 1, 제 2게이트전극을 덮도록 절연층을 형성시키는 공정과, 셀영역 전부와 제 1게이트전극과 대응된 부위의 절연층을 덮는 제 1마스크패턴을 형성하는 공정과, 제 1마스크패턴을 이용하여 제 1도전형의 이온을 고농도로 주입함으로써 제 1게이트전극과 제 1마스크패턴 사이에 엘디디를 형성시키고, 주변영역 상의 제 1마스크패턴 측면 하부에는 제 1도전형의 고농도 불순물영역을 형성시키는 공정과, 주변영역 전부와 제 2게이트전극과 대응된 부위의 절연층을 덮는 제 2마스크패턴을 형성하는 공정과, 제 2마스크패턴을 이용하여 제 2도전형의 이온을 고농도로 주입함으로써 제 2게이트전극과 제 2마스크패턴 사이에 엘디디를 형성시키고, 셀영역 상의 제 1마스크패턴 측면 하부에는 제 2도전형의 고농도 불순물영역을 형성시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device suitable for forming an LED having low concentration of impurity regions on both sides of a gate electrode. Forming a low concentration impurity region below the first gate electrode on both sides of the first gate electrode by injecting ions of the first conductivity type into the peripheral region and covering the entire cell region; Implanting ions of the second conductivity type into the region at low concentration to form a low concentration impurity region of the second conductivity type on both sides of the second gate electrode, and insulating layer covering the first and second gate electrodes on the semiconductor substrate. Forming the first mask pattern covering the entire cell region and the insulating layer of the portion corresponding to the first gate electrode; and forming the first mask pattern. By implanting ions of the first conductivity type at a high concentration to form an LED between the first gate electrode and the first mask pattern, and to form a high concentration impurity region of the first conductivity type under the side of the first mask pattern on the peripheral area. Forming a second mask pattern covering the entire peripheral area and an insulating layer of a portion corresponding to the second gate electrode; and injecting ions of the second conductivity type at a high concentration using the second mask pattern to obtain a second mask pattern. And forming an LED between the gate electrode and the second mask pattern, and forming a high concentration impurity region of the second conductivity type under the first mask pattern side of the cell region.
따라서, 본 발명에서는 식각 공정으로 인한 반도체기판의 손상을 방지가능한 잇점이 있다.Therefore, in the present invention, it is possible to prevent damage to the semiconductor substrate due to the etching process.
Description
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 셀영역 및 주변영역에 형성된 게이트전극 양측에 저농도의 불순물영역인 엘디디를 형성하기에 적당한 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
불순물영역으로 이용되는 소오스/드레인영역은 전반적으로 제 1도전형 또는 제 2도전형의 이온을 고농도로 강하게 주입하고, 채널에 인접한 영역에서는 저농도로 약하게 이온을 주입하는 데, 이 약하게 이온주입된 부위를을 엘디디라 칭한다. 이 엘디디 구조는 드레인과 채널영역 사이의 전계를 감소시키고 따라서, 산화물층으로의 주입, 충돌전리 및 다른 열전자효과를 줄일 수 있다.The source / drain region, which is used as an impurity region, injects ions of the first conductivity type or the second conductivity type in a high concentration, and injects ions in a low concentration in a region adjacent to the channel. Is called Eldi. This LED structure reduces the electric field between the drain and the channel region and thus can reduce the injection into the oxide layer, the collision ionization and other thermoelectronic effects.
도 1a 내지 도 1f 는 종래기술에 따른 엘디디를 형성하기 위한 공정단면도이다.1A to 1F are cross-sectional views of a process for forming an LED according to the prior art.
도 1a 와 같이, 도면에 도시되지는 않았지만, 반도체기판에는 각각의 다른 도전형인 웰과 소자의 엑티브영역을 격리하기 위한 필드산화막이 형성되어져 있다.Although not shown in the figure, as shown in FIG. 1A, a field oxide film is formed on a semiconductor substrate to isolate wells of different conductivity types and active regions of elements.
도면에서, Ⅰ은 셀영역으로 제 1도전형의 모스 트랜지스터가 형성될 부위이고, Ⅱ는 주변영역으로 제 2도전형 모스 트랜지스터가 형성될 부위이다.In the drawing, I is a portion where a first conductive MOS transistor is to be formed in a cell region, and II is a portion where a second conductive MOS transistor is to be formed in a peripheral region.
상술한 반도체기판(100) 상에 다결정실리콘층 및 절연층을 순차적으로 적층한 후, 패터닝하여 게이트전극(102) 및 그 상부에 캡절연층(104)을 형성한다.The polysilicon layer and the insulating layer are sequentially stacked on the
그리고 반도체기판(100)에 캡절연층(104)을 덮도록 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 셀영역인 (Ⅰ)을 가리고 주변영역 (Ⅱ)가 노출되도록 패터닝하여 제 1마스크패턴(106)을 형성한다. 이 제 1마스크패턴(106)을 이온 블로킹 마스크로 하여 주변영역(Ⅱ)에 제 1도전형의 이온을 저농도로 주입을 실시하여 게이트전극(102) 양측에 저농도의 불순물영역(108)을 형성한다.After the photoresist is applied to the
도 1b 와 같이, 제 1마스크패턴(106)을 제거한다.As shown in FIG. 1B, the
그리고 반도체기판(100)에 캡절연층(104)을 덮도록 다시 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 셀영역인 (Ⅰ)을 노출시키고 주변역인 (Ⅱ)을 가리도록 패터닝하여 제 2마스크패턴(110)을 형성한다. 이 제 2마스크패턴(110)을 이온 블로킹 마스크로 하여 셀영역(Ⅰ)에 제 2도전형의 이온을 저농도로 주입을 실시하여 게이트전극(102) 양측에 저농도의 불순물영역(112)을 형성한다.After the photoresist is again applied to the
도 1c 와 같이, 제 2마스크패턴(110)을 제거한다.As shown in FIG. 1C, the
그리고 반도체기판(100) 상에 캡절연층(104)을 덮도록 질화실리콘을 증착하여 절연층(114)을 형성한 후, 도 1d 와 같이, 플라즈마 상태의 식각가스를 이용하여 에치백함으로써 게이트전극(102) 및 캡절연층(104)의 측면에 측벽(114-1)을 형성한다.After the silicon nitride is deposited on the
도 1e 와 같이, 반도체기판(100) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 셀영역(Ⅰ)을 가리고 주변영역(Ⅱ)을 노출시키도록 패터닝하여 제 3마스크패턴(118)을 형성한다. 이 제 3마스크를 이온 블로킹 마스크로 하여 주변영역(Ⅱ)에 제 1도전형 이온을 고농도로 주입시킴으로써 고농도의 불순물영역(116)이 형성된다.As shown in FIG. 1E, after the photoresist is applied on the
주변영역(Ⅱ)에서, 이 제 1도전형 이온은 측벽(114-1) 및 캡절연층(104)이 마스크로 작용하여 측벽(114-1) 측면의 반도체기판(100) 하부에 주입된다. 이 때, 앞선 공정으로 형성된 측벽(114-1) 하부의 저농도의 불순물영역(L1)은 절연층(114)인 측벽(114-1)에 의해 이온 주입이 블로킹된다. 그리고 그 외의 저농도 불순물영역은 고농도의 제 1도전형 이온 주입에 의해 고농도 불순물영역(116)으로 된다.In the peripheral region (II), the first conductive ions are implanted into the lower portion of the
따라서, 도면에서 보듯이, 주변영역에는 측벽(114-1) 하부에 저농도불순물영역(L1), 즉, LDD(Lightly Doped Drain)이 형성된다. 이 엘디디 구조는 드레인과 채널영역 사이의 전계를 감소시키고 따라서, 산화물층으로의 주입, 충돌전리 및 다른 열전자효과를 줄일 수 있다.Therefore, as shown in the drawing, a low concentration impurity region L1, that is, a lightly doped drain (LDD) is formed in the peripheral region below the sidewall 114-1. This LED structure reduces the electric field between the drain and the channel region and thus can reduce the injection into the oxide layer, the collision ionization and other thermoelectronic effects.
도 1f 와 같이, 반도체기판(100) 상에 다시 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 셀영역(Ⅰ)을 노출시키고 주변영역(Ⅱ)을 가리도록 패터닝하여 제 4마스크패턴(122)을 형성한다. 이 제 4마스크(122)를 이온 블로킹 마스크로 하여 셀영역(Ⅰ)에 제 2도전형 이온을 고농도로 주입시킴으로써 고농도의 불순물영역(120)이 형성된다.As shown in FIG. 1F, after the photoresist is again applied on the
셀영역(Ⅰ)에서, 이 제 2도전형 이온은 측벽(114-1) 및 캡절연층(104)이 마스크로 작용하여 측벽(114-1) 하부의 반도체기판(100)에 주입된다. 이 때, 앞선 공정으로 형성된 측벽(114-1) 하부의 저농도의 불순물영역(L2)은 절연층(114)인 측벽(114-1)에 의해 이온 주입이 블로킹된다. 그리고 그 외의 저농도 불순물영역은 고농도의 제 2도전형 이온 주입에 의해 고농도 불순물영역(120)으로 된다.In the cell region I, the second conductive ions are implanted into the
따라서, 주변영역 및 셀영역에는 측벽(114-1) 하부에 저농도불순물영역(L1)(L2)인 엘디디가 형성된다.Therefore, the LEDs of the low concentration impurity regions L1 and L2 are formed in the peripheral region and the cell region below the sidewall 114-1.
그러나, 종래의 기술에서는 측벽 형성을 위한 식각 공정 시, 반도체기판 표면이 손상된 문제점이 있었다.However, in the prior art, the surface of the semiconductor substrate was damaged during the etching process for forming the sidewalls.
상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 반도체기판에 식각으로 인한 손상없이 엘디디 형성 공정을 진행시킬 수 있는 반도체장치의 제조방법을 제공하려는 것이다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can proceed to the LED forming process without damaging the semiconductor substrate.
본 발명은 셀영역 및 주변영역에 게이트전극을 덮는 절연층을 형성한 후, 이 절연층 상에 포토레지스트를 이용한 마스크패턴을 형성함으로써 반도체기판이 절연층에 의해 보호되므로 식각 과정 등에 의한 손상을 방지하려는 것이다.According to the present invention, after forming an insulating layer covering a gate electrode in a cell region and a peripheral region, and forming a mask pattern using a photoresist on the insulating layer, the semiconductor substrate is protected by the insulating layer, thereby preventing damage due to an etching process or the like. I will.
본 발명의 반도체장치의 제조방법은 주변영역과 셀영역 상의 반도체기판에 각각 대응되도록 제 1 게이트전극 및 제 2게이트전극을 형성시키는 공정과, 셀영역 전부를 가리고 주변영역에 제 1도전형의 이온을 저농도로 주입하여 제 1게이트전극 양측 하부에 제 1도전형인 저농도 불순물영역을 형성하는 공정과, 주변영역 전부를 가리고 셀영역에 제 2도전형의 이온을 저농도로 주입하여 제 2게이트전극 양측 하부에 제 2도전형인 저농도 불순물영역을 형성시키는 공정과, 반도체기판 상에 제 1, 제 2게이트전극을 덮도록 절연층을 형성시키는 공정과, 셀영역 전부와 제 1게이트전극과 대응된 부위의 절연층을 덮는 제 1마스크패턴을 형성하는 공정과, 제 1마스크패턴을 이용하여 제 1도전형의 이온을 고농도로 주입함으로써 제 1게이트전극과제 1마스크패턴 사이에 엘디디를 형성시키고, 주변영역 상의 제 1마스크패턴 측면 하부에는 제 1도전형의 고농도 불순물영역을 형성시키는 공정과, 주변영역 전부와 제 2게이트전극과 대응된 부위의 절연층을 덮는 제 2마스크패턴을 형성하는 공정과, 제 2마스크패턴을 이용하여 제 2도전형의 이온을 고농도로 주입함으로써 제 2게이트전극과 제 2마스크패턴 사이에 엘디디를 형성시키고, 셀영역 상의 제 1마스크패턴 측면 하부에는 제 2도전형의 고농도 불순물영역을 형성시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a semiconductor device of the present invention comprises the steps of forming a first gate electrode and a second gate electrode so as to correspond to a semiconductor substrate on a peripheral region and a cell region, respectively, and covering ions of a first conductivity type in an entire peripheral region of the cell region. Forming a low concentration impurity region of the first conductivity type on both lower sides of the first gate electrode by injecting a low concentration, and injecting ions of the second conductivity type into the cell region at a lower concentration on both sides of the second gate electrode Forming a low concentration impurity region of a second conductivity type in the semiconductor substrate, forming an insulating layer covering the first and second gate electrodes on the semiconductor substrate, and insulating the entire cell region and the portion corresponding to the first gate electrode. Forming a first mask pattern covering the layer and injecting ions of the first conductivity type at a high concentration by using the first mask pattern to form the first gate electrode and the first mask pattern; Forming an LED and forming a high concentration impurity region of the first conductivity type in the lower side of the first mask pattern on the peripheral region, and a second covering the insulating layer of the entire peripheral region and the portion corresponding to the second gate electrode. Forming a mask between the second gate electrode and the second mask pattern by forming a mask pattern and injecting ions of the second conductivity type at a high concentration using the second mask pattern, and forming a first mask pattern on the cell region. And a step of forming a high concentration impurity region of the second conductivity type in the lower part of the side surface.
도 1a 내지 도 1f는 종래기술에 따른 저농도 불순물영역인 엘디디를 형성하기 위한 제조공정도이고,1A to 1F are manufacturing process diagrams for forming an LED having a low concentration impurity region according to the prior art,
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 저농도 불순물영역인 엘디디를 형성하기 위한 제조공정도이다.2A to 2F are manufacturing process diagrams for forming an LED having a low concentration impurity region according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100, 200. 반도체기판 102, 202. 게이트전극100, 200.
104, 204. 캡절연층 114-1. 측벽104, 204. Cap insulation layer 114-1. Sidewall
Ⅰ,Ⅰ-1. 셀영역 Ⅱ, Ⅱ-1. 주변영역I, I-1. Cell area II, II-1. Surrounding area
108, 112, 208, 212. 저농도 불순물영역108, 112, 208, 212. Low concentration impurity region
116, 216, 120, 220. 고농도의 불순물영역116, 216, 120, 220. High concentration impurity region
106, 110, 118, 122, 206, 210, 214, 218. 마스크패턴106, 110, 118, 122, 206, 210, 214, 218. Mask pattern
L1, L2, L3, L4, 엘디디L1, L2, L3, L4, LED
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 2a 내지 도 2f 는 본 발명에 따른 엘디디를 형성하기 위한 공정단면도이다.2A to 2F are cross-sectional views of a process for forming an LED according to the present invention.
도면에 도시되지는 않았지만, 반도체기판(200)에는 각각의 다른 도전형의 웰과 소자의 엑티브영역을 격리하기 위한 필드산화막이 형성되어져 있다.Although not shown in the drawing, the
도 2a 와 같이, 반도체기판(100) 상에 다결정실리콘층 및 질화실리콘을 이용한 절연층을 순차적으로 적층하여 형성한 후, 패터닝하여 게이트전극(202) 및 그 상부에 캡절연층(204)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, a polysilicon layer and an insulating layer using silicon nitride are sequentially stacked on the
여기에서, (Ⅰ-1)은 셀영역으로 제 1도전형의 모스트랜지스터가 형성될 부위이고, (Ⅱ-1)는 주변영역으로 제 2도전형 모스 트랜지스터가 형성될 부위를 표시한 것이다.Here, (I-1) is a portion where a first transistor-type MOS transistor is to be formed as a cell region, and (II-1) is a portion where a second conductive MOS transistor is to be formed as a peripheral region.
상술한 반도체기판(200)에 캡절연층(204)을 덮도록 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 셀영역인 (Ⅰ-1)을 가리고 주변영역인 (Ⅱ-1)가 노출되도록 패터닝하여 제 1마스크패턴(206)을 형성한다. 이 제 1마스크패턴(206)을 이온 블로킹 마스크로 하여 셀영역(Ⅰ)을 가리고, 주변영역(Ⅱ)에 제 1도전형의 이온을 저농도로 주입함으로써 게이트전극(202) 양측에, 즉, 채널 양측에 저농도의 불순물영역(208)을 형성한다.The photoresist is coated on the
도 1b 와 같이, 제 1마스크패턴(106)을 제거한다.As shown in FIG. 1B, the
다시, 반도체기판(200)에 캡절연층(204)을 덮도록 포토레지스트를 도포한 후, 상기 과정과 동일한 과정으로 노광 및 현상하여 셀영역인 (Ⅰ-1)을 노출시키고 주변역인 (Ⅱ-1)를 가리도록 패터닝하여 제 2마스크패턴(210)을 형성한다. 이 제 2마스크패턴(210)을 이온 블로킹 마스크로 하여 주변영역(Ⅱ-1)을 가리고, 셀영역(Ⅰ-1)에 제 2도전형의 이온을 저농도로 주입함으로써 게이트전극(202) 양측에 즉, 채널 양측에 저농도의 불순물영역(212)을 형성한다.Then, after the photoresist is applied to the
도 2c 와 같이, 제 2마스크패턴(206)을 제거한다.As shown in FIG. 2C, the
그리고 반도체기판(200) 상에 캡절연층(204)을 덮도록 질화실리콘을 이용한 절연층(230)을 형성한다.An insulating
도 2d 와 같이, 절연층(230) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 셀영역(Ⅰ-1)과, 주변영역(Ⅱ-1)에서 게이트전극(204)과 대응된 부위의 절연층(230)을 덮도록 패터닝하여 제 3마스크패턴(214)을 형성한다.As shown in FIG. 2D, after the photoresist is applied on the insulating
이 제 3마스크패턴(214)을 이온 블로킹 마스크로 이용하여 셀영역(Ⅰ-1)을 가리고, 주변영역(Ⅱ)에 제 1도전형 이온을 고농도로 주입함으로써 주변영역(Ⅱ-1)에 형성된 제 3마스크패턴(214) 양측의 반도체기판(200) 하부에 고농도 불순물영역(216)이 형성된다. 이 때, 셀영역(Ⅰ-1)의 게이트전극(202)와 대응된 부위의 절연층(230)에는 제 3마스크패턴(214)이 덮여져 있으므로, 이 부분에는 이온이 주입되지 않는다. 그리고 주변영역(Ⅱ-1)의 게이트전극(202)과 제 3마스크패턴(214) 사이에는 제 1도전형의 고농도 이온이 차폐되므로 앞선 과정에서의 저농도 불순물영역이 그대로 유지된 엘디디(L3)가 형성된다.The
도 2e 와 같이, 제 3마스크패턴(214)을 제거한다.As shown in FIG. 2E, the
절연층(230) 상에 포토레지스트를 상기의 과정과 마찬가지 방법으로, 도포, 노광 및 현상하여 주변영역(Ⅱ-1)을 덮고 셀영역(Ⅰ-1)에서 게이트전극(202)와 대응된 부위의 절연층(230)을 덮도록 패터닝하여 제 4마스크패턴(218)을 형성한다. 이 때, 게이트전극(202)과 제 4마스크패턴(218) 간의 간격이 곧 이 후의 공정을 통해 형성될 엘디디 폭이므로, 적절한 간격조절을 시도한다.The photoresist is applied, exposed and developed on the insulating
이 제 4 마스크패턴(218)을 이온블로킹 마스크로 이용하여 주변영역(Ⅱ-1)을 가리고, 셀영역(Ⅰ)에 제 2도전형 이온을 고농도로 주입함으로써 셀영역(Ⅰ-1)에 형성된 제 4마스크패턴(218) 양측의 반도체기판(200) 하부에 고농도 불순물영역(220)이 형성된다.The
이 때, 주변영역(Ⅱ-1)에는 제 4마스크패턴(218)이 덮여져 있으므로, 이 부분에는 이온이 주입되지 않는다. 그리고 셀영역(Ⅰ-1)의 게이트전극(202)과 제 4마스크패턴(218) 사이에는 제 2도전형의 고농도의 불순물이 주입되지 않기 때문에 저농도 불순물영역이 그대로 존재하므로 이 영역이 곧 엘디디(L4)가 된다.At this time, since the
도 2f 와 같이, 제 4마스크패턴(218)을 제거한다.As shown in FIG. 2F, the
따라서, 도시된 바와 같이, 셀영역(Ⅰ-1) 및 주변영역(Ⅱ-1) 상에 형성된 게이트전극(202) 양측 하부의 반도체기판(200)에 측벽 대신 포토레지스트 마스크패턴을 이용한 엘디디(L3)(L4)가 형성된다.Accordingly, as shown, an LED using a photoresist mask pattern instead of sidewalls is formed on the
즉, 본 발명에서는 측벽을 이용하지 않고, 셀영역 및 주변영역에서 게이트전극를 덮는 이온 블로킹 마스크를 이용하여 일정영역을 완전히 차폐시킨 후, 제 1또는 제 2도전형 이온을 주입시킴으로써 게이트전극과 마스크 사이에 엘디디를 형성시킬 수 있다.That is, according to the present invention, after the entire area is completely shielded by using an ion blocking mask covering the gate electrode in the cell region and the peripheral region without using sidewalls, the gate electrode and the mask are implanted by implanting the first or second conductive ions. Can form an LED.
그리고 게이트전극과 이를 덮는 이온 블로킹 마스크 간의 간격을 조절함으로써 엘디디의 폭을 조절할 수 있다.The width of the LEDs may be controlled by adjusting the distance between the gate electrode and the ion blocking mask covering the gate electrode.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 게이트전극 및 캡절연층을 덮도록 절연층을 형성한 후, 이 절연층 상에 포토레지스트 공정을 통해 이온 블로킹 마스크를 제작하고, 이를 이용하여 엘디디를 형성시킬 수 있다.As described above, in the present invention, after forming an insulating layer covering the gate electrode and the cap insulating layer, an ion blocking mask may be fabricated on the insulating layer through a photoresist process, and an LED may be formed using the insulating layer. have.
상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체장치의 제조방법에서는 식각 공정으로 인한 반도체기판의 손상을 방지가능한 잇점이 있다.As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is an advantage in that damage to the semiconductor substrate due to an etching process can be prevented.
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