KR100281143B1 - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
KR100281143B1
KR100281143B1 KR1019980056910A KR19980056910A KR100281143B1 KR 100281143 B1 KR100281143 B1 KR 100281143B1 KR 1019980056910 A KR1019980056910 A KR 1019980056910A KR 19980056910 A KR19980056910 A KR 19980056910A KR 100281143 B1 KR100281143 B1 KR 100281143B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gate
undoped polysilicon
barrier material
forming
semiconductor device
Prior art date
Application number
KR1019980056910A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20000041127A (en
Inventor
김상현
Original Assignee
김영환
현대반도체주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김영환, 현대반도체주식회사 filed Critical 김영환
Priority to KR1019980056910A priority Critical patent/KR100281143B1/en
Publication of KR20000041127A publication Critical patent/KR20000041127A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100281143B1 publication Critical patent/KR100281143B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/8238Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 아세닉과 보론의 확산속도의 차이를 보상하여 줌으로써, 소자의 신뢰성을 개선시킬 수 있는 반도체 소자 제조방법을 제공하기 위한 것으로써, NMOS영역과 PMOS영역으로 정의된 반도체 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 공정; 상기 게이트 절연막상에 그레인 바운더리가 수직한 형태를 이루는 두 층의 언도프트 폴리실리콘과 상기 두 층의 언도프트 폴리실리콘 사이에 개재된 베리어 물질로 이루어지는 제 1 게이트 패턴 및 제 2 게이트 패턴을 형성하는 공정; 상기 제 1 게이트 패턴을 포함한 NMOS영역에 N도전형의 불순물을 도핑하고, 상기 제 2 게이트 패턴을 포함한 PMOS영역에 P도전형의 불순물을 도핑하는 공정; 열처리를 통해 상기 제 1, 제 2 게이트 패턴에 도핑된 불순물을 확산시켜 NMOS의 게이트 전극과 PMOS의 게이트 전극을 형성함과 동시에 상기 각 게이트 전극 양측의 기판내에 소오스/드레인 불순물 확산영역들을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the reliability of the device by compensating for the difference between the diffusion speed of the acenic and boron, the gate insulating film on a semiconductor substrate defined as NMOS region and PMOS region Forming a; Forming a first gate pattern and a second gate pattern made of a barrier material interposed between two layers of undoped polysilicon having a grain boundary perpendicular to the gate insulating layer, and a barrier material interposed between the two layers of undoped polysilicon ; Doping N-conductive impurities into the NMOS region including the first gate pattern and doping P-conductive impurities into the PMOS region including the second gate pattern; A process of diffusing doped impurities in the first and second gate patterns through heat treatment to form a gate electrode of an NMOS and a gate electrode of a PMOS, and simultaneously forming source / drain impurity diffusion regions in the substrate on both sides of the gate electrode; Characterized in that comprises a.

Description

반도체 소자 제조방법Semiconductor device manufacturing method

본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 N도전형의 불순물인 아세닉과 P도전형의 불순물인 보론의 확산속도의 차이를 보상하여 보다 신뢰성 있는 반도체 소자를 제공하는데 적당한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device suitable for providing a more reliable semiconductor device by compensating for the difference in diffusion rates of the boron as an N conductive impurity and the boron as a P conductive impurity. It is about.

일반적으로 싱글(single) 폴리 게이트 구조에서는 베리드(buried) PMOS를 채용하여야 하므로 숏 채널 효과가 증가하게 되어 게이트 길이가 0.25㎛ 이하의 미세소자를 만들기가 불가능하다.In general, a single poly gate structure requires a buried PMOS to increase the short channel effect, making it impossible to produce a microdevice having a gate length of 0.25 μm or less.

따라서 게이트의 구조를 이중 게이트로하고, 폴리 즉, PMOS에서는 P-폴리, NMOS에서는 N-폴리 구조를 구현하는 기술이 제시되었다.Therefore, a technique of implementing the gate structure as a double gate, poly, that is, P-poly in PMOS and N-poly in NMOS, has been proposed.

이하, 종래 기술에 따른 반도체 소자의 듀얼 게이트 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a dual gate of a semiconductor device according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device of a semiconductor device according to the prior art.

도 1a에 도시한 바와 같이, 트렌치 아이솔레이션(Trench Isolation) 공정 또는 국부산화(LOCOS) 공정을 이용하여 반도체 기판(11)에 부분적으로 소자 격리영역(12)을 형성한다.As shown in FIG. 1A, the device isolation region 12 is partially formed in the semiconductor substrate 11 using a trench isolation process or a local oxidation process (LOCOS).

이후, 불순물 이온주입 공정을 통해 상기 반도체 기판(11)에 선택적으로 P웰 영역(13)과 N웰 영역(14)을 형성한다.Thereafter, a P well region 13 and an N well region 14 are selectively formed in the semiconductor substrate 11 through an impurity ion implantation process.

이때, 도면에는 도시되지 않았지만, P웰 영역(13)을 형성하기 위한 불순물 이온주입시 N웰 영역(14)은 마스킹되고, 반대로 N웰 영역(14)을 형성할 경우에는 P웰 영역(13)이 마스킹된다.At this time, although not shown in the figure, the N well region 14 is masked when implanting the impurity ions to form the P well region 13, and conversely, when the N well region 14 is formed, the P well region 13 is formed. This is masked.

도 1b에 도시한 바와 같이, 소자 격리영역(12)이 형성된 반도체 기판(11)상에 게이트 절연막(15)을 형성한다.As shown in FIG. 1B, the gate insulating film 15 is formed on the semiconductor substrate 11 on which the device isolation region 12 is formed.

그리고 게이트 절연막(15)상에 불순물이 도핑되지 않은 제 1 언도프 폴리실리콘(undoped polysilicon)(16)을 연속하여 증착한다.The first undoped polysilicon 16 in which impurities are not doped is sequentially deposited on the gate insulating layer 15.

이후, 제 1 언도프트 폴리실리콘층(16)상에 베리어 물질층(17)을 형성하고, 상기 베리어 물질층(17)상에 제 2 언도프트 폴리실리콘층(18)을 형성한다.Thereafter, a barrier material layer 17 is formed on the first undoped polysilicon layer 16, and a second undoped polysilicon layer 18 is formed on the barrier material layer 17.

도 1c에 도시한 바와 같이, 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 상기 제 2 언도프트 폴리실리콘층(18), 베리어 물질층(17), 제 1 언도프트 폴리실리콘층(16), 그리고 게이트 절연막(15)을 선택적으로 제거하여 제 1 게이트 패턴(20)과 제 2 게이트 패턴(21)을 형성한다.As shown in FIG. 1C, the second undoped polysilicon layer 18, the barrier material layer 17, the first undoped polysilicon layer 16, and the gate insulating layer 15 may be subjected to a photolithography process. ) Is selectively removed to form the first gate pattern 20 and the second gate pattern 21.

이때, 제 1 게이트 패턴(20)은 후속공정을 거치는 동안 NMOS트랜지스터의 게이트 전극으로 사용되고, 제 2 게이트 패턴(21)은 PMOS트랜지스터의 게이트 전극으로 사용된다.In this case, the first gate pattern 20 is used as the gate electrode of the NMOS transistor during the subsequent process, and the second gate pattern 21 is used as the gate electrode of the PMOS transistor.

이와 같이, 게이트 패턴(20,21)들을 형성한 후, 도 1d에 도시한 바와 같이, 제 2 게이트 패턴(21)이 형성된 부분을 제 1 포토레지스트(22)로 마스킹한다.As described above, after the gate patterns 20 and 21 are formed, a portion in which the second gate pattern 21 is formed is masked with the first photoresist 22, as shown in FIG. 1D.

노출된 제 1 게이트 패턴(20)을 포함한 P웰 영역(13)내에 n도전형의 불순물 예컨대, 아세닉(As)이온을 주입한 후, 열처리하여 N도전형의 소오스/드레인 불순물 영역(23,23a)을 형성한다.An n-conductive impurity, for example, an (As) ion, is implanted into the P well region 13 including the exposed first gate pattern 20, and then thermally treated to form an N-conductive source / drain impurity region 23. 23a).

이후, 상기 제 1 포토레지스트(22)를 제거한 후, 도 1e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 게이트 패턴(20)이 형성된 부분을 제 2 포토레지스트(24)로 마스킹한다.Subsequently, after removing the first photoresist 22, the portion where the first gate pattern 20 is formed is masked with the second photoresist 24, as shown in FIG. 1E.

그리고 노출된 제 2 게이트 패턴(21) 및 그 양측의 N웰 영역(14)내에 P도전형의 불순물 예컨대, 보론(B 또는 BF2)이온을 주입한 후, 열처리하여 P도전형의 소오스/드레인 불순물 영역(25,25a)을 형성한다.P-conductive impurities such as boron (B or BF 2 ) ions are implanted into the exposed second gate pattern 21 and the N well regions 14 on both sides thereof, and then heat-treated to form P-conductive source / drain. Impurity regions 25 and 25a are formed.

이때, 제 1 게이트 패턴(20)에는 아세닉 이온이 도핑되고, 제 2 게이트 패턴(21)에는 보론 이온이 도핑되게 된다.At this time, the first gate pattern 20 is doped with ionic ions, and the second gate pattern 21 is doped with boron ions.

이후, 제 1, 제 2 게이트 패턴(20,21)을 활성화시키기 위해 열처리를 실시하는데, 열처리는 1000℃ 이상에서 수십초 동안 이루어진다.Thereafter, heat treatment is performed to activate the first and second gate patterns 20 and 21. The heat treatment is performed for several tens of seconds at 1000 ° C. or more.

이와 같이, 제 1 게이트 패턴(20)에 도핑된 아세닉과 제 2 게이트 패턴(21)에 도핑된 보론의 확산을 통해 도 1f에 도시한 바와 같이, N도전형의 제 1 게이트 전극(20a)과 P도전형의 제 2 게이트 전극(21a)을 구현한다.As such, as illustrated in FIG. 1F, diffusion of the boron doped in the first gate pattern 20 and the boron doped in the second gate pattern 21 results in N-type first gate electrode 20a. And the second gate electrode 21a of the P conductivity type is implemented.

그러나 상기와 같은 종래 반도체 소자 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional semiconductor device manufacturing method as described above has the following problems.

폴리실리콘을 게이트 전극으로 사용할 경우, 열처리에 따른 보론과 아세닉의 확산속도의 차이에 의해 소자의 신뢰성을 저하시킨다.When polysilicon is used as the gate electrode, the reliability of the device is degraded due to the difference in diffusion rates of boron and acenic due to heat treatment.

즉, 보론의 확산 속도가 아세닉에 비해 현저하게 빠르므로 열처리 시간이 증가함에 따라 보론이 게이트 절연막쪽으로 침투하게 되는 현상이 발생하게 되어 결국에는 문턱전압을 변화시키는 요인으로 작용한다.That is, since the diffusion rate of boron is significantly faster than that of the acenic, the phenomenon that boron penetrates toward the gate insulating layer occurs as the heat treatment time increases, which eventually changes the threshold voltage.

이를 감안하여 열처리 시간을 짧게 설정하면, NMOS측의 아세닉의 확산이 제대로 이루어지지 않아 디플리션 현상을 야기시킨다.In view of this, if the heat treatment time is set short, the diffusion of the acenic on the NMOS side is not properly performed, causing a depletion phenomenon.

또한, NMOS영역과 PMOS영역에 소오스 및 드레인 불순물 확산영역을 형성하기 위한 열처리 공정이 개별적으로 이루어지므로 공정이 복잡해진다.In addition, since the heat treatment process for forming the source and drain impurity diffusion regions in the NMOS region and the PMOS region is performed separately, the process becomes complicated.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 아세닉과 보론의 확산속도의 차이를 보상하여 줌으로써, 소자의 신뢰성을 개선시킬 수 있는 반도체 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a semiconductor device which can improve the reliability of the device by compensating for the difference in diffusion speed between the arsenic and boron. .

도 1a 내지 1f는 종래 기술에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the related art.

도 2a 내지 2f는 본 발명의 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도2A through 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.

도 3은 종래와 비교하여 본 발명의 디스플리션 특성을 보여주는 C-V특성도Figure 3 is a C-V characteristic diagram showing the dispersion characteristics of the present invention compared to the prior art

도 4는 본 발명에 따른 이온주입 결과를 종래와 비교하여 보여주는 그래프Figure 4 is a graph showing the result of comparing the ion implantation according to the present invention

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

31 : 반도체 기판 32 : 소자격리막31 semiconductor substrate 32 device isolation film

33 : P웰 영역 34 : N웰 영역33: P well area 34: N well area

35 : 게이트 절연막 36 : 제 1 언도프트 폴리실리콘35 gate insulating film 36 first undoped polysilicon

37 : 베리어 물질 38 : 제 2 언도프트 폴리실리콘37: Barrier Material 38: Second undoped polysilicon

40 : 제 1 게이트 패턴 41 : 제 2 게이트 패턴40: first gate pattern 41: second gate pattern

40a : 제 1 게이트 전극 41a : 제 2 게이트 전극40a: first gate electrode 41a: second gate electrode

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자 제조방법은 NMOS영역과 PMOS영역으로 정의된 반도체 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 공정, 상기 게이트 절연막상에 그레인 바운더리가 수직한 형태를 이루는 두 층의 언도프트 폴리실리콘과 상기 두 층의 언도프트 폴리실리콘 사이에 개재된 베리어 물질로 이루어지는 제 1 게이트 패턴 및 제 2 게이트 패턴을 형성하는 공정, 상기 제 1 게이트 패턴을 포함한 NMOS영역에 N도전형의 불순물을 도핑하고, 상기 제 2 게이트 패턴을 포함한 PMOS영역에 P도전형의 불순물을 도핑하는 공정, 열처리를 통해 상기 제 1, 제 2 게이트 패턴에 도핑된 불순물을 확산시켜 NMOS의 게이트 전극과 PMOS의 게이트 전극을 형성함과 동시에 상기 각 게이트 전극 양측의 기판내에 소오스/드레인 불순물 확산영역들을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention for achieving the above object is a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate defined by the NMOS region and the PMOS region, the two layers of the grain boundary perpendicular to the gate insulating film Forming a first gate pattern and a second gate pattern made of a barrier material interposed between the undoped polysilicon and the undoped polysilicon of the two layers, and an N conductive impurity in the NMOS region including the first gate pattern. Doping the P-conductive impurities into the PMOS region including the second gate pattern and diffusing the doped impurities to the first and second gate patterns through heat treatment to form an NMOS gate electrode and a PMOS gate. A hole for forming source / drain impurity diffusion regions in a substrate on both sides of each gate electrode while forming an electrode And characterized by comprising comprises a.

이하, 본 발명의 반도체 소자 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명은 N형 불순물과 P형 불순물의 확산속도 차이를 이용하였다.First, the present invention used the diffusion rate difference between the N-type and P-type impurities.

즉, N형 불순물은 그레인 바운더리(grain boundary)를 통한 확산속도가 그레인 내부를 통한 확산속도에 비해 빠르고, P형 불순물은 그레인 바운더리를 통한 확산속도와 그레인 내부를 통한 확산속도가 거의 동일한 특성을 이용한 것이다.In other words, the N-type impurity has a faster diffusion rate through the grain boundary than the diffusion rate through the grain boundary, and the P-type impurity utilizes almost the same diffusion rate through the grain boundary and the diffusion rate through the grain boundary. will be.

도 2a 내지 2d는 본 발명의 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.

도 2a에 도시한 바와 같이, 트렌치 아이솔레이션(Trench Isolation) 공정 또는 국부산화(LOCOS) 공정을 이용하여 반도체 기판(31)에 부분적으로 소자 격리영역(32)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, the device isolation region 32 is partially formed in the semiconductor substrate 31 using a trench isolation process or a local oxidation process (LOCOS).

이후, 불순물 이온주입 공정을 통해 상기 반도체 기판(31)에 선택적으로 P웰 영역(33)과 N웰 영역(34)을 형성한다.Thereafter, a P well region 33 and an N well region 34 are selectively formed in the semiconductor substrate 31 through an impurity ion implantation process.

이때, 도면에는 도시되지 않았지만, P웰 영역(33)을 형성하기 위한 불순물 이온주입시 N웰 영역(34)은 마스킹되고, 반대로 N웰 영역(34)을 형성할 경우에는 P웰 영역(33)이 마스킹된다.At this time, although not shown in the drawing, the N well region 34 is masked when implanting impurity ions to form the P well region 33, and conversely, when the N well region 34 is formed, the P well region 33 is formed. This is masked.

도 2b에 도시한 바와 같이, 소자 격리영역(32)이 형성된 반도체 기판(31)상에 게이트 절연막(35)을 형성한다.As shown in FIG. 2B, a gate insulating film 35 is formed on the semiconductor substrate 31 on which the device isolation region 32 is formed.

그리고 게이트 절연막(35)상에 불순물이 도핑되지 않은 제 1 언도프 폴리실리콘(undoped polysilicon)(36)을 증착한다.A first undoped polysilicon 36 in which impurities are not doped is deposited on the gate insulating layer 35.

이때, 제 1 언도프트 폴리실리콘(36)의 증착조건은 다음과 같다.At this time, the deposition conditions of the first undoped polysilicon 36 are as follows.

즉, 실리콘을 포함하는 가스(예를들어 SiH4, Si2H6등)를 플로우(flow)시키면서 기판의 온도가 580℃이상이 되는 조건에서 제 1 언도프트 폴리실리콘(36)을 증착한다.That is, the first undoped polysilicon 36 is deposited under the condition that the temperature of the substrate is 580 ° C or higher while flowing a gas containing silicon (for example, SiH 4 , Si 2 H 6, etc.).

이때, 제 1 언도프트 폴리실리콘(36)의 그레인 바운더리는 수직한 형태를 갖는다.At this time, the grain boundary of the first undoped polysilicon 36 has a vertical shape.

참고적으로 종래 기술을 포함하여 일반적인 폴리실리콘 증착은 580℃이하의 온도 즉, 550~570℃의 온도범위에서 증착되지만, 본 발명은 580℃의 고온에서 SiH4, Si2H6등의 가스를 플로우시키면서 증착하기 때문에 증착되는 폴리실리콘의 그레인 바운더리가 수직한 구조를 갖는다.For reference, general polysilicon deposition, including the prior art, is deposited at a temperature of 580 ° C. or less, that is, a temperature range of 550 ° C. to 570 ° C., but the present invention uses a gas such as SiH 4 and Si 2 H 6 at a high temperature of 580 ° C. Since it deposits while flowing, the grain boundary of the polysilicon to be deposited has a vertical structure.

이후, SiH4, Si2H6등의 가스를 일시 차단하고, 동일온도에서 N2, O2, NH3와 같이 실리콘과 반응성이 있는 가스를 플로우(flow)시켜 상기 제 1 언도프트 폴리실리콘(36)상에 베리어 물질(37), 예컨대 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 증착한다.Subsequently, a gas such as SiH 4 , Si 2 H 6, and the like may be temporarily blocked, and the first undoped polysilicon may be flowed by flowing a gas reactive to silicon such as N 2 , O 2 , and NH 3 at the same temperature. A barrier material 37, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film, is deposited on 36.

이후, 제 1 언도프트 폴리실리콘(36)을 형성할 때와 마찬가지로 실리콘을 포함하는 가스를 플로우시켜 제 2 언도프트 폴리실리콘(38)을 증착한다.Thereafter, as in forming the first undoped polysilicon 36, a gas containing silicon is flowed to deposit the second undoped polysilicon 38.

이때, 제 2 언도프트 폴리실리콘(38)의 그레인 바운더리도 수직한 형태를 가지며, 제 1 언도프트 폴리실리콘(36)과 제 2 언도프트 폴리실리콘(38)은 베리어 물질(37)에 의해 미스매치(mismatch)된 구조를 가진다.In this case, the grain boundaries of the second undoped polysilicon 38 are also vertical, and the first undoped polysilicon 36 and the second undoped polysilicon 38 are mismatched by the barrier material 37. It has a mismatched structure.

이어서, 도 2c에 도시한 바와 같이, 사진 식각 공정을 통해 제 2 언도프트 폴리실리콘(38), 베리어 물질(37), 제 1 언도프트 폴리실리콘(36), 그리고 게이트 절연막(35)을 선택적으로 제거하여 제 1 게이트 패턴(40)과 제 2 게이트 패턴(41)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2C, the second undoped polysilicon 38, the barrier material 37, the first undoped polysilicon 36, and the gate insulating layer 35 are selectively formed through a photolithography process. The first gate pattern 40 and the second gate pattern 41 are formed to be removed.

도 2d에 도시한 바와 같이, 제 2 게이트 패턴(41) 형성부위(PMOS영역)를 제 1 포토레지스트(42)로 마스킹한다. 노출된 제 1 게이트 패턴(40) 형성부위(NMOS영역)에 N도전형의 불순물 예컨데, 아세닉(As)을 이온주입 한다.As shown in FIG. 2D, the forming portion (PMOS region) of the second gate pattern 41 is masked with the first photoresist 42. An N conductive impurity, eg, an As, is implanted into the exposed first gate pattern 40 forming portion (NMOS region).

여기서, 아세닉 이외에 인(P)을 적용하는 것도 가능하다.Here, phosphorus (P) can also be applied in addition to the acenic.

도 2e에 도시한 바와 같이, 제 1 포토레지스트(42)를 제거한 후, 제 1 게이트 패턴(40)이 형성된 부위(NMOS영역)를 제 2 포토레지스트(43)로 마스킹한다.As shown in FIG. 2E, after removing the first photoresist 42, the portion (NMOS region) where the first gate pattern 40 is formed is masked with the second photoresist 43.

노출된 제 2 게이트 패턴(41) 형성부위(PMOS영역)에 P도전형의 불순물 예컨대, 보론(B)을 이온주입 한다.P-conductive impurities such as boron (B) are ion-implanted into the exposed second gate pattern 41 forming portion (PMOS region).

이와 같이, 각각 아세닉과 보론을 이온주입한 후, 열처리를 수행하면, 상기 제 1 게이트 패턴(40)에 도핑된 아세닉과 제 2 게이트 패턴(41)에 도핑된 보론이 확산되어 제 1 게이트 패턴(40)과 제 2 게이트 패턴(41)이 활성화되어 각각 제 1 게이트 전극(40a)과 제 2 게이트 전극(41a)으로 사용된다.As such, after ion implantation of the acenic and boron, respectively, heat treatment is performed, the doped boron doped in the first gate pattern 40 and the boron doped in the second gate pattern 41 are diffused. The pattern 40 and the second gate pattern 41 are activated and used as the first gate electrode 40a and the second gate electrode 41a, respectively.

이와 동시에 제 1 게이트 전극(40a) 양측의 P웰 영역(33)내에도 NMOS트랜지스터용 소오스/드레인 불순물 확산영역(43,43a)이 형성되고, 제 2 게이트 전극(41a) 양측의 N웰 영역(34)내에도 PMOS트랜지스터용 소오스/드레인 불순물 확산영역(45,45a)이 형성된다.At the same time, source / drain impurity diffusion regions 43 and 43a for NMOS transistors are formed in the P well regions 33 at both sides of the first gate electrode 40a, and the N well regions (at both sides of the second gate electrode 41a) are formed. 34, source / drain impurity diffusion regions 45 and 45a for the PMOS transistor are formed.

여기서, 상기 소오스/드레인 불순물 확산영역을 형성하기 위한 열처리는 600~800℃의 온도의 O2분위기에서 실시한 후, 아세닉과 보론의 확산을 위해 N2분위기에서 열처리를 실시한다.Here, the heat treatment for forming the source / drain impurity diffusion region is performed in an O 2 atmosphere at a temperature of 600 to 800 ° C., and then heat-treated in an N 2 atmosphere for diffusion of acenic and boron.

전술한 바와 같이, 아세닉은 그레인 바운더리를 통한 확산속도가 빠른 반면에 보론은 그레인 바운더리를 통한 확산속도와 그레인 내부를 통한 확산속도가 거의 동일하므로 상대적으로 그레인 바운더리를 통해 확산되는 아세닉과 비교할 때 거의 동일한 확산속도를 갖는다.As described above, the acenic has a fast diffusion rate through the grain boundary, whereas the boron has a diffusion rate through the grain boundary and the diffusion rate through the interior of the grain is almost the same as compared to the acenic spread through the grain boundary. It has almost the same diffusion rate.

즉, 아세닉과 보론의 확산속도가 동일해지도록 아세닉의 확산속도를 보상하여 주므로써, NMOS영역의 디플리션을 방지할 수가 있고, PMOS영역에서는 보론이 게이트 절연막(35)쪽으로 침투하는 현상을 방지할 수가 있다.That is, by compensating the diffusion speed of the acenic so that the diffusion speed of the acenic and boron are the same, depletion of the NMOS region can be prevented, and the phenomenon that boron penetrates toward the gate insulating film 35 in the PMOS region. Can be prevented.

한편, 도 3은 일반적인 폴리실리콘과 비정질 실리콘, 그리고 본 발명의 그레인 바운더리가 수직한 구조를 갖는 폴리실리콘의 3가지를 게이트 전극으로 이용하였을 경우, 디스플리션 특성을 보여주는 C-V특성도이다.On the other hand, Figure 3 is a C-V characteristics showing the dispersion characteristics when using three kinds of polysilicon having a vertical structure of the general polysilicon, amorphous silicon, and the grain boundary of the present invention as a gate electrode.

도 3에 나타난 바와 같이, 비정질 실리콘이나, 일반적인 폴리실리콘을 이용하였을 경우에 비해 본 발명과 같은 폴리실리콘을 이용할 경우, NMOS영역의 디플리션이 10% 이하로 개선되는 것을 볼 수 있다.As shown in FIG. 3, it can be seen that when the polysilicon of the present invention is used as compared with the case of using amorphous silicon or general polysilicon, the deflation of the NMOS region is improved to 10% or less.

즉, 정(+)바이어스쪽에서 커패시턴스를 비교할 때, 비정질 실리콘이나 일반적인 폴리실리콘에 비해 그레인 바운더리가 수직한 구조를 갖는 본 발명의 폴리실리콘을 이용하였을 때가 높은 커패시턴스를 갖는 것을 보여준다.In other words, when comparing the capacitance on the positive bias side, it is shown that the polysilicon of the present invention has a high capacitance when the grain boundary is perpendicular to that of amorphous silicon or general polysilicon.

그리고 도 4는 본 발명에 따른 이온주입 결과를 종래와 비교하여 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing the result of ion implantation according to the present invention in comparison with the prior art.

도 4에 도시된 바와 같이, 깊이가 1500Å의 부근에서 보론의 침투량을 비교하여 볼 때, 본 발명을 이용할 경우 보론의 침투량이 종래에 비해 더 작음을 알 수 있다.As shown in Figure 4, when comparing the penetration amount of boron in the vicinity of the depth of 1500Å, it can be seen that the penetration amount of boron is smaller than in the case of using the present invention.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체 소자 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the semiconductor device manufacturing method of the present invention has the following effects.

첫째, N도전형 불순물의 확산속도와 P도전형 불순물의 확산속도가 동일해지도록 보상하여 줌으로써, 제한된 열처리 조건에서 NMOS영역의 디플리션을 감소시키고, PMOS영역에서 보론의 과잉침투를 방지할 수 있다.First, by compensating the diffusion rate of N-conducting impurities to be the same as the diffusion rate of P-conducting impurities, it is possible to reduce the depletion of the NMOS region under limited heat treatment conditions and to prevent excessive penetration of boron in the PMOS region. have.

PMOS영역에서의 보론의 과잉침투를 방지하는 것은 결국, 문턱전압의 변화를 방지하므로 소자의 신뢰성을 향상시키게 된다.Preventing the excessive penetration of boron in the PMOS region, in turn, prevents the change of the threshold voltage, thereby improving the reliability of the device.

둘째, NMOS영역에서와 PMOS영역에서의 소오스/드레인 불순물 확산을 위한 열처리를 동시에 수행하므로 공정을 보다 간략화시킬 수 있다.Second, the heat treatment for source / drain impurity diffusion in the NMOS region and the PMOS region is simultaneously performed, thereby simplifying the process.

Claims (8)

MNOS영역과 PMOS영역으로 정의된 반도체 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 공정;Forming a gate insulating film on a semiconductor substrate defined by an MNOS region and a PMOS region; 상기 게이트 절연막상에 그레인 바운더리가 수직한 형태를 이루는 두 층의 언도포트 폴리실리콘과 상기 두 층의 언도프르 폴리실리콘 사이에 개재된 베리어 물질로 이루어지는 제 1 게이트 패턴 및 제 2 게이트 패턴을 형성하는 공정;Forming a first gate pattern and a second gate pattern made of a barrier material interposed between two layers of undoped polysilicon having a grain boundary vertically formed on the gate insulating layer and the undoped polysilicon of the two layers ; 상기 제 1 게이트 패턴을 포함한 NMOS영역에 N도전형의 불순물을 도핑하고, 상기 제 2 게이트 패턴을 포함한 PMOS영역에 P도전형의 불순물을 도핑하는 공정;Doping N-conductive impurities into the NMOS region including the first gate pattern and doping P-conductive impurities into the PMOS region including the second gate pattern; 열처리를 통해 상기 제 1, 제 2 게이트 패턴에 도핑된 불순물을 확산시켜 NMOS의 게이트 전극과 PMOS의 게이트 전극을 형성함과 동시에 상기 각 게이트 전극 양측의 기판내에 소오스/드레인 불순물 확산영역들을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.A process of diffusing doped impurities in the first and second gate patterns through heat treatment to form a gate electrode of an NMOS and a gate electrode of a PMOS, and simultaneously forming source / drain impurity diffusion regions in the substrate on both sides of the gate electrode; A semiconductor device manufacturing method comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 게이트 패턴을 형성하는 공정은,The process of claim 1, wherein the forming of the first and second gate patterns is performed. 상기 게이트 절연막상에 그레인 바운더리가 수직한 형태가 되도록 고온에서 제 1 언도프트 폴리실리콘을 증착하는 공정과,Depositing first undoped polysilicon at a high temperature such that grain boundaries are vertical on the gate insulating film; 상기 제 1 언도프트 폴리시리콘상에 베리어 물질을 형성하는 공정과,Forming a barrier material on the first undoped polysilicon; 상기 베리어 물질상에 상기 제 1 언도프트 폴리실리콘과 동일한 증착조건으로 제 2 언도프트 폴리실리콘을 형성하는 공정과,Forming a second undoped polysilicon on the barrier material under the same deposition conditions as the first undoped polysilicon; 상기 NMOS영역 및 PMOS여역의 기판상에 선택적으로 남도록 상기 제 2 언도프트 폴리실리콘, 베리어 물질, 제 1 언도프트 폴리실리콘, 그리고 게이트 절연막을 선택적으로 제거하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.And selectively removing the second undoped polysilicon, barrier material, first undoped polysilicon, and gate insulating film so as to remain selectively on the substrate of the NMOS region and the PMOS region. Device manufacturing method. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 언도프트 폴리실리콘은 SiH4또는 Si2H6가스를 플로우시키면서 상기 기판의 온도가 580℃이상이 되는 조건에서 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.The method of claim 2, wherein the first and second undoped polysilicon are deposited under conditions in which the temperature of the substrate is 580 ° C. or higher while flowing SiH 4 or Si 2 H 6 gas. . 제 1 항에 있어서, 상기 베리어 물질은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.The method of claim 1, wherein the barrier material is a silicon nitride film or a silicon oxide film. 제 4 항에 있어서, 상기 실리콘 질화막은 상기 제 1, 제 2 언도프트 폴리실리콘 증착온도에서 NH3가스를 플로우시키면서 증착하고, 상기 실리콘 산화막은 O2가스를 플로우시키면서 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.The semiconductor device according to claim 4, wherein the silicon nitride film is deposited while flowing NH 3 gas at the first and second undoped polysilicon deposition temperatures, and the silicon oxide film is deposited while flowing O 2 gas. Manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 수직한 그레인 바운더리를 갖는 두 층의 폴리실리콘은 상기 베리어 물질에 의해 상기 그레인 바운더리가 미스매칭(mismatching)되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.2. The method of claim 1, wherein the two layers of polysilicon having vertical grain boundaries are mismatched by the barrier material. 제 1 항에 있어서, 상기 N도전형의 불순물은 아세닉(As), 또는 인(P)을 사용하고, 상기 P도전형의 불순물은 보론(B), 또는 불소(BF2)를 사용하는 것을 특징으로하는 반도체 소자 제조방법.The method of claim 1, wherein the N-type conductive impurity is used ascein (As), or phosphorus (P), and the P conductive type impurity is to use boron (B), or fluorine (BF 2 ). A semiconductor device manufacturing method characterized by. 제 1 항에 있어서, 상기 열처리는 상기 소오스/드레인 불순물 확산영역을 형성하기 위해 O2분위기에서 600℃~700℃의 온도로 실시한 후, 상기 제 1, 제 2 게이트패턴에 도핑된 불순물을 확산시키기 위해 N2분위기에서 연속적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.The method of claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 600 ° C. to 700 ° C. in an O 2 atmosphere to form the source / drain impurity diffusion region, and then diffuse the doped impurities into the first and second gate patterns. The semiconductor device manufacturing method characterized in that to carry out continuously in N 2 atmosphere.
KR1019980056910A 1998-12-21 1998-12-21 Semiconductor device manufacturing method KR100281143B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980056910A KR100281143B1 (en) 1998-12-21 1998-12-21 Semiconductor device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980056910A KR100281143B1 (en) 1998-12-21 1998-12-21 Semiconductor device manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000041127A KR20000041127A (en) 2000-07-15
KR100281143B1 true KR100281143B1 (en) 2001-03-02

Family

ID=19564363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980056910A KR100281143B1 (en) 1998-12-21 1998-12-21 Semiconductor device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100281143B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101050875B1 (en) * 2005-09-23 2011-07-20 충북대학교 산학협력단 Manufacturing method of single electron nano device and accordingly single electron nano device
KR101082101B1 (en) * 2009-05-13 2011-11-10 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating gate electrode in dual gate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101050875B1 (en) * 2005-09-23 2011-07-20 충북대학교 산학협력단 Manufacturing method of single electron nano device and accordingly single electron nano device
KR101082101B1 (en) * 2009-05-13 2011-11-10 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating gate electrode in dual gate

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000041127A (en) 2000-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR970009276B1 (en) Method for manufacturing moset
US5885886A (en) Method for manufacturing semiconductor device
US4637124A (en) Process for fabricating semiconductor integrated circuit device
KR950014112B1 (en) Semiconductor device isolation structure and the manufacturingmethod for high density integration
US5923985A (en) MOS field effect transistor and its manufacturing method
US5872382A (en) Low junction leakage mosfets with particular sidewall spacer structure
US4663825A (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR0133540B1 (en) Bicmos process for forming shallow npn emitters and mosfet
KR100270776B1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US5457060A (en) Process for manufactuirng MOSFET having relatively shallow junction of doped region
KR0178551B1 (en) Method of manufacturing semiconductor integrated circuit
US5814541A (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR0172788B1 (en) Method of manufacturing transistor of semiconductor device
US5712204A (en) Method of making a semiconductor device having reduced junction capacitance between the source and drain regions and the substrate
KR100201246B1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
KR100281143B1 (en) Semiconductor device manufacturing method
US6362034B1 (en) Method of forming MOSFET gate electrodes having reduced depletion region growth sensitivity to applied electric field
KR0137901B1 (en) Mos transistor device & method for fabricating the same
US4196507A (en) Method of fabricating MNOS transistors having implanted channels
US5970347A (en) High performance mosfet transistor fabrication technique
KR100431324B1 (en) Manufacturing Method of Semiconductor Device
KR19980081779A (en) MOOS transistor and its manufacturing method
KR100187680B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR100313783B1 (en) Method for fabricating metal oxide semiconductor transistor
KR100319674B1 (en) Method for manufacturing surface channel type p-channel mos transistor while supressing p-type impurity penetration

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20081027

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee