KR100266841B1 - 확산영역형성수단을 개량한 반도체 장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

얕은 접합을 형성할 수 있으며, 확산농도의 제어성이 좋고, 결함이나 대미지발생도 없고, 독성의 문제도 없는 유리한 수단으로 확산영역을 양호하게 형성하는 것이 가능한 반도체장치의 제조방법을 제공한다.

반도체기체(1)상에 불순물을 함유한 아몰퍼스실리콘막등의 반도체막(2)을 300~500Å 정도 형성하고, 이 반도체막(2)에 엑시머레이저광을 500~1000mJ/cm²정도 조사하여 반도체기체(1)에 불순물을 확산시켜 확산영역(31),(32)을 형성하는 공정을 포함하는 반도체장치의 제조방법이다.

Description

확산영역형성수단을 개량한 반도체장치의 제조방법

제1도는 실시예 1의 공정도.

제2도는 레이저광조사에너지와 시트저항과의 관계를 도시한 도면.

제3도는 레이저광조사에너지와 반사율과의 관계를 도시한 도면.

제4도는 깊이와 확산저항과의 관계를 도시한 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 반도체기체(실리콘기판)

2 : 불순물을 함유하는 반도체막(불순물함유 아몰퍼스실리콘막)

31, 32 : 확산영역(소스드레인영역) E : 엑시머레이저광

본원 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것이며, 특히 확산영역형성수단을 개량한 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다. 본원 발명은 확산영역을 가지는 반도체장치의 제조에 범용할 수 있으며, 예를 들면 MOS 트랜지스터등의 MIS 형 반도체장치의 제조에 적합하게 이용할 수 있다.

종래부터 반도체기체(基體)에 불순물확산영역을 형성하여 반도체장치의 접합을 형성하는 수단으로서는 기상(氣相)확산법, 고상(固相)확산법, 이온주입법등이 알려져 있다.

기상확산법은 노심관(爐心管)중에 도핑가스를 도입하여, 실리콘기판등의 반도체기체를 가열하면서 도판트의 확산을 행하는 것이지만, 도핑가스의 독성이 높은 것, 불순물농도의 제어성이 나쁜 것, 접합이 깊어지는 것 등의 문제가 있다.

한편, 고상확산법은 반도체기체에 확산원(擴散源)을 부착시켜 전체를 가열하여, 고상에서의 확산을 행하게 하는 것이지만, 노심관에 있어서 완만한 냉각을 행하므로, 확산영역(접합)이 깊어지는 문제가 있다.

또한, 이온주입법은 진공중에서 도핑가스를 이온화 하고, 가속전압을 인가함으로써 기체내에 불순물을 도입하고, 그 후 열처리함으로써 접합을 형성하는 방법이지만, 고속으로 가속된 불순물이온이 실리콘기판등의 반도체기체내에 충돌하고, 도입되는 과정에서 결함이나 대미지가 발생하고, 그 후의 어닐에서도 2차결함이 발생하거나, 대미지가 남을 염려가 있는 문제가 있다.

본원 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하여, 얕은 접합을 형성할 수 있으며, 확산농도의 제어성이 양호하고, 결함이나 대미지 발생도 없고, 독성의 문제도 없는 유리한 수단으로 확산영역을 양호하게 형성하는 것이 가능한 반도체장치의 제조방법을 제공하려고 하는 것이다.

본원 발명은 반도체기판 위에 형성되는 게이트 산화막, 상기 반도체기판 위에 상기 게이트 산화막으로부터 떨어져 형성되는 LOCOS 영역, 상기 게이트 산화막 위에 형성되는 폴리실리콘 게이트 전극, 및 상기 게이트 전극과 게이트 산화막의 끝에 형성되는 사이드월 막을 포함하는 반도체장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 LOCOS 영역, 게이트 전극, 사이드월 막, 및 반도체 기판 위에 인, As 또는 붕소가 도프된 비정질 반도체막인 a-Si 막을 형성하는 단계, 상기 LOCOS 영역, 게이트 전극, 및 사이드 월막 위에 형성된 상기 인, As 또는 붕소가 도프된 a-Si 막을 제거하는 단계, 및 상기 a-Si막에 엑시머레이저 빔을 조사(照射)하여 상기 반도체기판 안에 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체장치 제조 방법으로서, 이것에 의해 상기 목적을 달성하는 것이다.

본원 발명의 구성에 대해 후에 상술하는 본원 발명의 일실시예를 도시한 제1도의 예시를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 본원 발명은 반도체기체(1)(도시한 예에서는 P 형 실리콘기판)상에 불순물을 함유하는 반도체막(2)(도시한 예에서는 인을 도프한 아몰퍼스실리콘막)을 형성하여 제1도(a)에 예시한 구조로 하고, 이 반도체막(2)에 제1도(b)에 대략 도시한 바와 같이 엑시머레이저광 E 을 조사함으로써, 반도체기체(1)에 불순물을 확산시켜 확산영역(31),(32)을 형성하는 공정을 포함하는 반도체장치의 제조방법이다.

본원 발명에 있어서, 불순물을 함유하는 반도체막으로서는 각종의 것을 사용할 수 있으며, 반도체기체가 실리콘기판인 경우 인(P)을 도프한 아몰퍼스실리콘외에 원하는 구성에 따라 비소(As), 붕소(B), 기타 불순물을 함유하는 아몰퍼스실리콘, 또는 폴리실리콘등의 막을 사용할 수 있다. 본원 발명의 실시에 있어서는, 불순물함유의 아몰퍼스실리콘막을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 아몰퍼스실리콘은,

① 고상확산성이 좋다.

② 레이저광조사로 폴리실리콘으로 변화하므로, 후공정에서 제거할 필요가 없다.

③ LDD 와 같은 구조를 1회의 공정으로 작성하는데 유리하다.

④ SiO₂등과 달라서 아몰퍼스실리콘형성시에 P 나 B 등의 불순물을 그대로 함유시킬 수 있다. 따라서, CVD 등으로 동시에 불순물을 함유시키면서 막형성해도 좋고, 막형성후 이온주입등으로 도프하여 불순물을 함유시켜도 좋으며, 임의의 수단을 채택한다.

⑤ 반사방지막으로서도 양호하게 사용할 수 있다.

라고 하는 장점을 갖기 때문이다.

본원 발명에 있어서, 불순물을 함유하는 반도체막(2)의 막두께t(제1도의 예시참조)는 300~500Å 의 범위가 바람직하다. 300Å 을 밑돌면, 표면의 평활성이 문제가 되는 경향이 있다. 500Å 보다 두꺼우면 하부의 불순물이 바탕의 반도체기체에 들어가기 어려워지지만, 그 문제만 없다면 두꺼운 편이 좋고, 바람직한 것은 500Å 정도의 막두께로 하는 것이다. 이 막두께라면 반사방지막으로서의 사용으로도 유리하다.

본원 발명에 있어서, 불순물함유 반도체막에 엑시머레이저광을 조사할 때의 조사에너지밀도는 500~1000mJ/cm²인 것이 바람직하며, 500~900mJ/cm²인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 900mJ/cm²인 것이 바람직하다. 제2도는 레이저조사의 펄스에너지밀도와, 조사된 막의 시트저항과의 관계를 도시한 그래프이며, 이것으로부터 이해되는 바와 같이, 500mJ/cm²이상이 아니면 시트저항은 양호하게 저하되지 않는다. 500mJ/cm²미만이면, 에너지가 작기 때문에 아래쪽으로의 불순물이 충분히 확산되지 않기 때문이라고 생각된다. 또한, 1000mJ/cm²를 초과하는 조사를 행해도 저항치저감은 그이상 진행되지 않는다. 또한, 제2도의 데이터는 막두께가 300Å 의 경우의 결과이지만, 최소한 300~500Å 의 범위에서는 같은 경향이 있다. 또한, 제3도는 레이저광조사에너지와, 조사된 막의 반사율과의 관계를 도시한 그래프이며, 이로부터 1000mJ/cm²를 초과하는 조사에서는 반사율이 저하되어 가는 경향이 있으며, 반사방지막의 기능을 다하기 위해서는 바람직하지 않은 것을 알 수 있다.

본원 발명에 의하면, 얕은 영역에의 고상확산에 의한 확산층의 형성이 가능하여, 얕은 영역에서의 접합을 실현할 수 있다. 엑시머레이저광조사에 의한 열의 발생영역은 얕고, 예를 들면 0.1㎛ 이하로 할 수 있기 때문이다.

제4도는 불순물로서 인을 함유하는 아몰퍼스실리콘막에 엑시머레이저광조사를 행했을 때의 깊이와 저항과의 관계를 도시한 도면이며, 그래프 I 는 1000mJ/cm²에서의 조사의 경우의 그래프, 그래프 Ⅱ 는 900mJ/cm²에서의 조사의 경우의 그래프를 나타내지만, 어느 경우도 (가)로 나타낸 레이저조사에 의해 저항이 낮아진 영역(활성화한 영역)은 0.1㎛ 이하의 얕은 영역이다. 따라서, 이로부터 본원 발명에 의해 얕게 접합을 형성할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 도면중 (나)로 나타낸 것은 엑시머레이저광조사전의 인도프한 아몰퍼스실리콘막의 확산저항이다.

다음에, 본원 발명의 일실시예에 대해 제1도를 참조하여 설명한다. 단, 당연한 것이지만, 본원 발명은 다음에 설명하는 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

이 실시예는 본원 발명을 미세화·집적화한 MOS 형 반도체집적회로장치의 형성에 이용한 것이다.

본 실시예에 있어서는 반도체기체(1)인 P 형 실리콘기판인 소스드레인영역을 형성할 부분을 포함하는 기체(1)상에 인을 도프한 아몰퍼스실리콘막을 형성하고, 이것에 의해 제1도(a)에 도시한 바와 같은 기체(1)상에 불순물함유 반도체막(2)을 가지는 구조를 얻는다. 이 반도체막(2)(인도프의 아몰퍼스실리콘막)은 본 예에서는 500Å, 또는 이 보다 약간 작은 정도의 막두께로 형성하였다. 또한, 도면중 (4)는 폴리실리콘등의 게이트전극구조이고, (51),(52)는 그 측벽의 사이드월을 이루는 SiO₂등의 막, (6)은 SiO₂등의 게이트산화막이다. (7)은 소자간 분리를 위한 LOCOS 영역이다.

다음에, 이 반도체막(2)을 통상의 수단(예를 들면 포토리소그라피기술과 에칭기술)에 의해 패터닝하여, 제1도(b)에 도시한 바와 같이 소스드레인영역에 대응하는 부분에만 부호(21),(22)로 표시한 바와 같이 이 반도체막을 남긴다. 이 상태에서, 엑시머레이저광을 900mJ/cm²의 조사량으로 조사(照射)한다. 제1도(b)에 엑시머레이저광을 모식적으로 부호 E 로 나타낸다. 이것에 의해 반도체막(21),(22)의 불순물(여기서는 아몰퍼스실리콘막중의 인)을 기체(1)인 실리콘기판중에 고상(固相)확산시킨다. 이것에 의해 얻어진 확산영역을 부호(31),(32)로 나타낸다.

이 결과, 0.1㎛ 이하의 얕은 확산영역(31),(32)을 얻을 수 있다(이것에 대해서는 제4도를 참조한 상기 설명을 참조할 것). 따라서, 0.1㎛ 이하의 얕은 접합의 형성이 가능하게 된 것이다. 이것은 LDD와 같은 구조이고, 사이드월(51),(52)의 하부에도 얕은 확산층이 되어 있으며, 따라서 간명한 일공정으로 이와 같은 구조를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 이 수법은 반도체장치제조시의 불순물함유 아몰퍼스실리콘막등의 저저항화에도 응용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면 반도체장치의 제조에 있어서 접합형성을 위한 확산영역형성에, 확산형성영역의 위에 불순물함유 반도체막(2), 특히 인(붕소라도 같음)을 도프한 아몰퍼스실리콘막을 형성하고, 이것에 엑시머레이저광을 특히 900mJ/cm²~ 500mJ/cm²로 조사하고, 또한 그 때의 반도체막(2)의 막두께를 500Å 정도 또한 그 이하로 하였으므로, 본원 발명의 효과를 현저하게 얻을 수 있다. 즉, 실시예에 의하면 0.1㎛ 이하의 얕은 접합이 형성되고, 또한 기체(1)인 실리콘기판의 표면평탄성이 개선되고, 접합영역에 특히 대미지가 남는 일도 없고, 불순물의 제어성을 양호하게 하여, 콘택트 저항을 저감한 접합을 형성할 수 있다. 또한, 불순물함유 아몰퍼스실리콘막의 저저항화에도 유효하다.

본원 발명에 관한 반도체장치의 제조방법에 의하면, 얕은 접합을 형성할 수 있으며, 확산농도의 제어성이 좋고, 결함이나 대미지발생도 없고, 독성문제도 없는 유리한 수단으로 확산영역을 양호하게 형성하는 것이 가능한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 반도체기판 위에 형성되는 게이트 산화막, 상기 반도체기판 위에 상기 게이트 산화막으로부터 떨어져 형성되는 LOCOS 영역, 상기 게이트 산화막 위에 형성되는 폴리실리콘 게이트 전극, 및 상기 게이트 전극과 게이트 산화막의 끝에 형성되는 사이드월 막을 포함하는 반도체장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 LOCOS 영역, 게이트 전극, 사이드월 막, 및 반도체 기판 위에 인, As 또는 붕소가 도프된 비정질 반도체막인 a-Si 막을 형성하는 단계; 상기 LOCOS 영역, 게이트 전극, 및 사이드 월막 위에 형성된 상기 인, As 또는 붕소가 도프된 a-Si 막을 제거하는 단계; 및 상기 a-Si막에 엑시머레이저 빔을 조사하여 상기 반도체기판 안에 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 엑시머레이저의 에너지 밀도는 500 ~ 1000 mJ/cm²이며, 상기 a-Si 막의 두께는 300 ~ 500 Å인 반도체장치 제조 방법.