KR100259068B1 - Method for manufacturing mosfet of soi structure - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도(a) 내지 제 1 도(f)는 종래의 SOI구조 모스패트 공정 단면도1A to 1F are cross-sectional views of a conventional SOI structure MOSFET process
제 2 도(a) 내지 제 2 도(f)는 본 발명의 SOI구조 모스패트 공정 단면도2 (a) to 2 (f) are cross-sectional views of the SOI structure MOSFET process of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 반도체기판 2 : 제 1 절연막1 semiconductor substrate 2 first insulating film
3 : 제 1 에피실리콘층 4 : 제 2 절연막3: first episilicon layer 4: second insulating film
5 : 제 2 에피실리콘층 6 : 제 3 절연막5: second episilicon layer 6: third insulating film
7 : 게이트7: gate
본 발명은 SOI(Silicon On Insulator)구조 모스패트(MOSFET)에 관한것으로, 특히 문턱전압(Threshold) 안정화에 적당하도록 결핍(depletion) 영역을 크게 형성한 SOI구조 모스패트 제조방법에 관한것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon on insulator (MOSI) structure MOSFET, and more particularly, to a method for manufacturing an SOI structure MOSFET having a large depletion region suitable for threshold stabilization.
제 1 도는 종래의 SOI구조 모스패트(MOSFET)의 제조공정을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 이로부터 공정을 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a conventional SOI structure MOSFET, and the process will be described as follows.
먼저 (a)와 같이 반도체기판(1)위에 제 1 절연막(2)을 형성하고, 상기 제 1 절연막(2)의 상측에 활성층으로서 제 1 에피실리콘(Epi-Silicon)(3)을 레이저 단결정 증착법 및 분자선 증착법으로 형성한다.First, as shown in (a), a first insulating film 2 is formed on the semiconductor substrate 1, and a first epi-silicon 3 is used as the active layer on the first insulating film 2 as a laser single crystal deposition method. And molecular beam deposition.
그 다음, (c)와 같이 노출된 제 1 에피실리콘(3)을 씨드(seed)로 하여 국부적으로 제 2 에피실리콘(5)을 형성한 다음, (d)와 같이 상기 에피실리콘(3, 5)을 마스크로 에치 백(Etch Back)하여 제 2 절연막(4)을 제거한다.Then, the second episilicon 5 is formed locally using the first episilicon 3 exposed as a seed as shown in (c), and then the episilicon 3, 5 as shown in (d). ) Is etched back with a mask to remove the second insulating film 4.
그 다음, 노출된 전표면에 게이트 절연용 제 3 절연막(6)과 게이트용 폴리실리콘을 차례로 증착한 후, 폴리실리콘의 게이트 영역을 제외한 나머지 부분을 제거하여 게이트(7)을 패턴하고 제 1 에피실리콘(3)의 소오스/드레인 영역에 불순물 이온을 주입한다.Next, after depositing the third insulating film 6 for gate insulation and the polysilicon for gate on the exposed entire surface, the gate 7 is patterned by removing the remaining portions except the gate region of the polysilicon, and the first epitaxial layer is removed. Impurity ions are implanted into the source / drain regions of silicon 3.
그 다음 (e)와 같이 활성영역상의 제 3 절연막(6)과 게이트(7)을 마스킹하고, 나머지 부분의 제 3 절연막(6)을 제거한 후, 전표면에 제 4 절연막(8)을 증착하고 에치백하여 소오스/드레인 상측에 잔존하는 제 3 절연막(6)을 제거한다.Next, as shown in (e), the third insulating film 6 and the gate 7 on the active region are masked, and the third insulating film 6 of the remaining portion is removed, and then the fourth insulating film 8 is deposited on the entire surface. By etching back, the third insulating film 6 remaining on the source / drain side is removed.
이와같은 구조를 갖는 종래의 SOI구조 모스패트(MOSFET)는 게이트에 문턱전압 이상의 전압을 가하면 드레인/소오스 단 사이(채널)에 동일한 반도체층이 형성된다.In a conventional SOI structure MOSFET having such a structure, the same semiconductor layer is formed between the drain / source terminals (channels) when a gate voltage or more is applied to the gate.
따라서, 소오스/드레인 간에 전압차가 있으면 전류가 흘러 모스패트(MOSFET)가 동작한다.Therefore, if there is a voltage difference between the source and the drain, a current flows and the MOSFET operates.
그러나, 이와같은 종래의 기술은 모스패트(MOSFET) 제조시 게이트 단을 높게 형성시키기 위해서는 공정이 복잡해지고 게이트 형성시 단차가 커서 채널(channel) 형성의 안정화에 문제가 있고 후속 공정에서 금속 또는 절연막 형성시 높게 형성된 게에트 부분에 의한 단차로 인해 후속 증착층 형성시 크랙(crack)의 문제점과 포토-에칭 공정시 DOF(Depth of Focus)등으로 공정에서 소자의 신뢰성과 공정수율상의 문제점이 있다.However, such a conventional technique has a problem of stabilization of channel formation due to a complicated process to form a high gate stage in manufacturing a MOSFET and a large step in forming a gate, and formation of a metal or an insulating film in a subsequent process. Due to the step difference due to the gate part formed at high time, there is a problem of cracking in forming a subsequent deposition layer and a depth of focus (DOF) in a photo-etching process.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한것으로, 제 2 에피실리콘층을 제 2 절연막 상측을 덮도록 높게 형성시켜 일반적인 모스패트와 같이 게이트와 소오스/드레인을 같은 높이에 형성시키는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the second episilicon layer is formed so as to cover the upper side of the second insulating film to form a gate and source / drain at the same height as a general MOSFET There is this.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention for achieving the above object will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 2 도는 본 발명을 설명하기 위한 SOI구조 모스패트(MOSFET)의 제조공정도를 나타낸 것으로, 이로부터 본 기술을 설명하면 다음과 같다.2 shows a manufacturing process diagram of an SOI structure MOSFET for explaining the present invention.
(a)와 같이 반도체기판(1)상에 제 1 절연막(2)을 6000-10000Å 정도의 두께로 형성하고, (b)와 같이 상기 제 1 절연막(2)의 상측에 분자증착법 또는 레이저 단결정 증착법으로 활성영역 형성용 제 1 에피실리콘(EPI-SILIWN)(3)을 200-300Å의 두께로 형성한 뒤 상기 에피실리콘(3)을 포토-에칭 공정으로 트랜지스터의 활성층 영역이 남도록 패턴을 형성한 다음, (c)와 같이 상기 노출된 전표면에 제 2 절연막(4)을 10000Å의 두께로 형성한 다음, (d)와 같이 상기 제 2 절연막(4)을 포토-에칭 공정으로 상기 패턴된 에피실리콘(3)의 게이트 영역이 노출되도록 패턴을 형성하고, (e)와 같이 상기 노출된 제 1 에피실리콘(3)을 씨드(Seed)로 하여, 그 상측에 1000-1200Å의 온도 범위에서 제 2 에피실리콘층(5)을 제 2 절연막(4)의 상측표면보다 1500Å정도 높게 형성한다.As shown in (a), the first insulating film 2 is formed on the semiconductor substrate 1 to a thickness of about 6000-10000 Å, and as shown in (b), a molecular vapor deposition method or a laser single crystal deposition method is provided on the upper side of the first insulating film 2. After the first epi-silicon (EPI-SILIWN) (3) for forming the active region to form a thickness of 200-300Å and the epi-silicon (3) by a photo-etching process to form a pattern to leave the active layer region of the transistor and forming a second insulating film 4 on the exposed entire surface as shown in (c) to a thickness of 10000 Å, and then forming the second insulating film 4 by photo-etching process as shown in (d). A pattern is formed so that the gate region of (3) is exposed, and the exposed first episilicon 3 is seeded as shown in (e), and the second epi is formed at a temperature range of 1000-1200 Pa on the upper side thereof. The silicon layer 5 is formed at about 1500 kPa higher than the upper surface of the second insulating film 4.
그 다음, (f)와 같이 제 2 에피실리콘층(5)의 게이트 영역에 문턱전압 조절을 위한 불순물 이온을 주입하고 전표면에 게이트 절연용 제 3 절연막(6)을 100Å 정도의 두께로 형성한 후, 그 위에 제 1 도전체로서 폴리실리콘을 형성한다.Next, as shown in (f), impurity ions for controlling the threshold voltage are implanted into the gate region of the second episilicon layer 5, and the third insulating film 6 for gate insulation is formed on the entire surface to a thickness of about 100 GPa. Thereafter, polysilicon is formed thereon as the first conductor.
이어, 상기 폴리실리콘과 제 3 절연막(6)의 선택영역만을 남기고 나머지 부분을 제거하여 게이트(7)을 형성한 후 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인을 형성한다.Subsequently, the gate 7 is formed by removing only the remaining regions of the polysilicon and the third insulating layer 6 and removing the remaining portions to form a source / drain.
또한, 상기와 같은 기술의 다른 실시예로는 메모리 소자 구성시 절연체안에 있는 에피실리콘층에 커패시터를 만들어 누설전류를 제거함으로써 리프레쉬(refresh) 특성을 크게 향상시키는 방법으로 적용할 수 있다.In addition, another embodiment of the above technology can be applied by a method of greatly improving the refresh characteristics by forming a capacitor in the episilicon layer in the insulator to remove the leakage current.
상기와 같은 본 발명의 기술은 동일한 에피 실리콘(EPI-SILICON) 성장 공정을 두번 수행하여 모스패트(MOSFET)의 게이트 영역을 형성시켜 충분한 공핍영역(채널)을 확보토록 하여 안정적인 문턱전압을 갖도록 함으로써, 소자의 특성을 향상시키고 종래의 SOI구조 모스패트(MOSFET)와 달리 단차가 거의 없어 후속공정에서의 단점이 없고, 또한 게이트 영역이 소오스/드레인 영역과 같은 높이에 형성되므로 해서 채널(Channel)형성이 일반 모스패트(MOSFET) 특성에 가깝게 나타나고 공정 스탭수가 줄어들어 공정시간과 소자의 신뢰성을 개선하는 효과가 있다.The technique of the present invention as described above by performing the same epi-silicon growth process twice to form a gate region of the MOSFET to ensure a sufficient depletion region (channel) to have a stable threshold voltage, Unlike the conventional SOI structure MOSFET, there is almost no step, so there is no disadvantage in the subsequent process, and the gate region is formed at the same height as the source / drain regions, thereby forming channel. It is close to the general MOSFET and reduces the number of process steps, which improves process time and device reliability.
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- 1993-03-20 KR KR1019930004337A patent/KR100259068B1/en not_active IP Right Cessation
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