KR100284073B1 - 엘디디 구조의 엔모스펫 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘디디(LDD) 구조의 엔모스펫(NMOSFET) 제조방법에 관한 것으로, 특히 게이트 측벽 스페이서 식각시 데미지(damage)를 받은 부분에 N- 제 2 엘디디 이온주입을 하여 N+ 고농도 이온 주입시 받은 데미지 부분과 거리를 멀게함으로써 소오스/드레인 접합 프로파일을 개선하고, 정션(Junction)의 파괴전압 및 누설 전류를 개선시킬수 있게 한 엘디디(LDD) 구조의 엔모스펫(NMOSFET) 제조방법에 관한 것이다.

Description

엘디디 구조의 엔모스펫 제조 방법

제1도는 엘디디(LDD) 엔모스펫(NMOSFET)의 평면도.

제2(a)도 내지 제2(c)도는 제1도의 절단선 가-가′에 따른 종래의 LDD NMOSFET 제조 방법의 단계를 도시한 단면도.

제3(a)도 내지 제3(c)도는 제1도의 절단선 가-가′에 따른 본발명의 LDD NMOSFET 제조 방법의 단계를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실리콘 기판 2 : 소자 절연 분리 산화막(Field Oxide)

3 : 게이트 전극 4 : 게이트 폴리 산화막

5 : 제 1 LDD영역(Lightly Doped Drain Region, N-)

6, 6′: 게이트 측벽 스페이서 산화막

7 : 제 2 LDD영역 (Lightly Doped Drain Region, N-)

8 : 고농도 이온 주입 영역(Highly Doped Diffusion Region, N+)

9 : 층간 절연막

a : 동작 마스크(ATIVE MASK) b : 게이트 전극 마스크

c : N+ 소오스, 드레인 이온 주입 마스크

d : 콘택 마스크

A : 종래의 LDD NMOSFET 제조 방법에서 취약한 소오스/드레인 접합부위

B : 본 발명에 의한 LDD NMOSFET 제조 방법에서 개선된 소오스 드레인 접합부위

본 발명은 엘디디(LDD) 구조의 엔모스펫(NMOSFET) 제조방법에 관한 것으로, 특히 게이트 측벽 스페이서 식각시 데미지(damage)를 받은 부분에 N-제 2 엘디디 이온주입을 하여 N+ 고농도 이온 주입시 받은 데미지 부분과 거리를 멀게함으로써 소오스/드레인 접합 프로파일을 개선시키는 엘디디(LDD) 구조의 엔모스펫(NMOSFET) 제조방법에 관한 것이다.

반도체 소자가 점점 고집적화됨에 따라 칩(Chip)의 밀도(Density)가 증가하게 되고 트랜지스트(Transistor)의 채널길이도 줄어들게 된다. 트랜지스트의 채널길이가 감소하면서 디아이비엘(DIBL : Drain Induced Barrier Lowering), 핫캐리어(Hot carrier) 효과 및 쇼트(SHORT) 채널효과 등의 문제점이 야기되는데, 이를 극복하기 위하여 엘디디(LDD : Lightly Doped-Drain)구조의 모스펫을 많이 사용하고 있다.

LDD NMOSFET 구조에서 게이트 스페이서를 형성할때 게이트 전극, 절연분리 산화막 및 동작영역이 교차하는 지점에서 스페이서 식각시에 절연분리 산화막의 버즈비크(bird's beak) 일부가 식각되어 LDD 영역의 에지(edge) 부분에서 데미지가 발생 하게 된다.

그리고, 이후 N+ 소오스, 드레인의 고농도 불순물 이온 주입으로 인해 정션 프로파일(Junction profile)이 어브럽 정션(abrupt junction)으로 형성되고, 이부분의 데미지도 가중된다.

상기와 같은 현상으로 인해, 전기적으로는 이 영역의 소오스, 드레인정션의 파괴 전압 약화 및 정션 누설 전류 증가를 초래하는 문제점이 대두 되고 있다.

종래의 기술에 대해 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

제2(a)도는 실리콘 기판(1)에 웰(WELL)을 형성하고 일정크기의 버즈비크(Bird's beak)를 갖는 절연 분리 산화막(2)을 성장시켜 동작영역과 절연 분리 영역을 형성시킨후, 게이트 산화막, 게이트 전극(3), 게이트 폴리산화막(4) 및, 제 1 LDD용 이온을 주입하여 LDD영역(5)을 형성하고, 게이트 스페이서 산화막(6)을 증착한 단면도이다.

제2(b)도는 비등방성 식각방법으로 게이트 스페이서(6′)를 형성하고 N+ 소오스, 드레인 고농도 이온을 주입하여 N+ 소오스, 드레인 고농도 이온영역(8)을 형성한 단면도이다.

제2(c)도는 제2(b)도에 이어서 후속 열처리 공정으로 LDD 영역(5)및 N+ 소오스, 드레인 고농도 이온 주입 영역(8)이 확산되고, 이어서 층간 절연막(9)을 형성하고 콘택을 감광 물질로 콘택 마스크를 사용하여 형성한 후 층간 절연막(9)을 식각하고 감광물질을 시각한 후의 단면도이다.

상기 제2(b)도와 제2(c)도에 도시된 A영역은 게이트 측벽 스페이서 산화막(6)을 비등방성 스페이서 식각할 때, 게이트 전극(3), 절연분리 산화막(2) 및 동작영역이 교차하는 지점에서 절연분리 산화막(2)의 버즈비크 일부가 식각되어 제1 LDD 영역(Lightly Doped Drain Regoin, N-)(5)의 에지 부분에서 데미지를 받게되고, 이어서 이부분에 N+ 소오스, 드레인 고농도 이온 주입을 하게 되면, 고농도 이온 주입 데미지가 가중되고 정션 프로파일이 어브럽 정션(abrupt junction)으로 된다.

따라서, 상기의 현상으로 인해 앞에서 설명한 바와같이, 전기적으로는 이 영역의 소오스/드레인 정견의 파괴전압 및 정션 누설전류 증가를 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 종래의 LDD NMOSFET 제조방법에서 문제점인 게이트 측벽 스페이서 식각시 데미지를 받은 부분에 N- 제 2 LDD 이온을 주입하여 N+ 고농도 이온 주입시 받은 데미지 부분과 거리를 멀리함으로써, 소오스/드레인 접합 프로파일을 개선 시킬 수 있는 엘디디 구조의 NMOSFET 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 소자 제조공정의 엘디디(LDD : Lightly Doped Drain)구조의 NMOSFET 제조방법에 있어서, 실리콘 기판에 웰을 형성하고 일정크기의 버즈비크(Bird's beak)를 갖는 절연분리 산화막을 성장시켜 동작영역과 절연 분리영역을 형성하는 단계와, 전체구조 상부에 게이트 폴리 전극을 증착하고, 그 후 게이트 폴리산화막 및 제 1 차 LDD용 이온 주입을 하는 단계와, 게이트 측벽 산화막을 일정 두께로 증착하고, 비등방성 식각 방법으로 게이트 측벽 스페이서를 형성하는 단계와, 제 2 차 LDD 이온을 주입하는 단계와, N+소오스/드레인 고농도 불순물 이온을 주입한 후, 후속공정의 열처리 공정으로 나타난 LDD영역 및 N+ 소오스, 드레인 고농도 영역을 형성하는 단계와, 층간 절연막을 형성하고 콘택을 감광 물질로 콘택 마스크를 사용하여 패턴후 층간 절연막을 식각하고 감광 물질을 제거하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 설명을 하기로 한다.

제3(a)도는 제2(a)도와 제조방법이 동일한 단면도이고, 제3(b)도는 비등방성 식각 방법으로 게이트 측벽 스페이서(6′)를 형성한후 제2차 LDD 이온을 주입하여 제 2 LDD 영역(7)을 형성하고, 이어서 N+ 소오스, 드레인 고농도 이온 주입(8)을 한 상태의 단면도이다.

이때, 제 2 차 엘디디 불순물인 인(P) 이온의 도우즈(Dose)량은 5.0E·12/cm²에서 1.0E·14/cm²의 범위로 하며, 2차 엘디디 이온의 에너지는 15KeV 에서 80KeV의 범위로 한다.

제3(c)도는 제3(b)도에 이어서 제2(c)도와 제조 방법이 동일한 단면도이다.

여기서, 상기 제3(b)도와 제3(c)도에 도시된 B 영역은 종래의 LDD NMOSFET 제조방법에서 문제점인 게이트 측벽 스페이서 식각시 데미지를 받은 부분에 N- 제2 LDD 이온을 주입하여 N+ 고농도 이온 주입시 받은 데미지 부분과 거리를 멀리 함으로써 소오스/드레인 접합 프로파일을 개선하고, 아울러 소오스, 드레인 Junction의 파괴전압 및 누설 전류를 개선시킬수 있다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 엘디디 구조의 NMOSFET 제조방법은 게이트 측벽 스페이서 식각시 데미지를 받은 부분에 N- 제 2 LDD 이온을 주입하여 N+ 고농도 이온 주입시 받은 데미지 부분과 거리를 멀리함으로써, 소오스/드레인 접합 프로파일을 개선시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 반도체 소자 제조공정의 엘디디(LDD : Lightly Doped Drain)구조의 NMOSFET 제조방법에 있어서, 실리콘 기판에 웰을 형성하고 일정크기의 버즈비크(Bird's beak)를 갖는 절연분리 산화막을 성장시켜 동작영역과 절연 분리영역을 형성하는 단계와, 전체구조 상부에 게이트 폴리 전극을 증착하고, 게이트 폴리 산화막 및 제 1 차 LDD용 이온 주입을 하는 단계와, 게이트 측벽 산화막을 일정 두께로 증착하고, 비등방성 식각 방법으로 게이트 측벽 스페이서를 형성하는 단계와, 제 2 차 LDD 이온을 주입하는 단계와, N+ 소오스/드레인 고농도 불순물 이온을 주입한 후, 후속공정의 열처리 공정으로 나타난 LDD영역 및 N+ 소오스, 드레인 고농도 영역을 형성하는 단계와, 층간 절연막을 형성하고 콘택을 감광 물질로 콘택 마스크를 사용하여 형성한 후, 층간 절연막을 식각하고 감광 물질을 제거하는 단계로 구성되는 것을 특징으로하는 엘디디(LDD) 구조의 엔모스펫(NMOSFET) 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제 2 차 엘디디 불순물은 인 (P : Phosphorus) 이온인 엘디디(LDD) 구조의 엔모스펫(NMOSFET) 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 제 2 차 엘디디 이온의 에너지는 15KeV 에서 80KeV 인것을 특징으로 하는 엘디디(LDD) 구조의 엔모스펫(NMOSFET) 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제 2 차 엘디디 불순물인 인(P) 이온의 도우즈(Dose)량은 5.0E·12/cm²에서 1.0E·14/cm²의 범위인 것을 특징으로 하는 엘디디(LDD) 구조의 엔모스펫(NMOSFET) 제조 방법.