KR100299871B1 - 모스전계효과트랜지스터의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모스 전계효과 트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로, 특히 P폴리 게이트전극를 갖는 P-channel MOSFET에서 제 1, 2 임플란트 공정을 연속적으로 실시하고 열처리공정을 진행함으로서 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 게이트전극 측벽에 절연 스페이서를 형성한 후, 제 1, 2 임플란트 공정을 연속적으로 실시하고 열처리 공정을 실시함으로서 게이트전극에서 플로린에 의한 보론의 게이트산화막 아래로 확산되는 것을 막아줌으로서 문턱전압의 변동을 방지하고, 역단락채널 효과를 방지할 수 있는 모스 전계효과 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 모스 전계효과 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 P폴리 게이트전극를 갖는 P-channel MOSFET에서 제 1, 2 임플란트 공정을 연속적으로 실시하고 열처리공정을 진행함으로서 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, P 또는 N형 반도체기판에 N 또는 P형 불순물로 형성되는 PN 접합은 불순물을 반도체기판에 이온주입한 후, 열처리로 활성화시켜 확산영역을 형성한다.
따라서, 채널의 폭이 감소된 반도체 소자에서는 확산영역으로 부터의 측면 확산에 의한 숏채널 효과(short channel effect)를 방지하기 위하여 접합 깊이를 얕게 형성하여야 한다.
한편, P-channel MOSFET은 고집적화되면서 소자가 작아짐(scaling down)에 따라 베리드 채널동작(buried channel operation)영역이 표면 채널동작(surface channel operation)영역으로 전환되기 때문에 게이트 형성시 P 폴리 게이트가 제안되어 졌고, P 폴리 게이트 형성시 BF2를 임플란트하여 P 폴리 게이트를 형성하였다.
그러나, BF2를 임플란트하여 P 게이트를 형성하였을때, 플로린(F)이 활성하되어 Si/SiO2인터페이스에서 댕글링본드(dangling bond)와 결합(bind)하여 네가티브 차지(charge)를 만들고 B2O3형성을 막는다.
이로인해 보론(B)이 P폴리 게이트로부터 얇은 산화막을 통하여 확산되고 기판으로 보론이 침투(penetration)되어 문턱전압이 변동되어 소자의 신뢰성이 저하시키는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 게이트전극 측벽에 절연 스페이서를 형성한 후, 제 1, 2 임플란트 공정을 연속적으로 실시하고 열처리 공정을 실시함으로서 게이트전극에서 플로린에 의한 보론의 게이트산화막 아래로 확산되는 것을 막아줌으로서 문턱전압의 변동을 방지하고, 역단락채널(reverse short channel)효과를 방지할 수 있는 모스 전계효과 트랜지스터의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c 는 본 발명에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 제조공정도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 반도체 기판 12 : 필드산화막
14 : 웰영역 16 : 게이트산화막
18 : 게이트전극 20 : 절연 스페이서
22 : 소오스/드레인 확산영역
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면,
반도체 기판에 게이트산화막과 언도프드 폴리실리콘막패턴으로된 게이트전극을 순차적으로 형성하는 공정과,
상기 게이트전극 측벽에 절연 스페이서를 형성하는 공정과,
상기 구조의 전표면에 제 1및 제 2 임플란트 공정을 실시하여 상기 게이트전극 양측의 반도체 기판에 중첩되는 소오스/드레인 확산영역을 형성하는 공정과,
상기 구조의 전표면에 열처리공정을 실시하는 공정을 구비한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 제조방법에 대하여 상세히 설명을 하기로 한다.
도 1a 내지 도 1d 는 본 발명에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 제조공정도이다.
먼저, 반도체 기판(10)에 소자분리를 위한 필드산화막(12)을 형성한 다음, 전표면에 N형 불순물 이온으로 인(P)이온을 주입하여 반도체 기판(10)내에 웰(well)영역(14)을 형성한다.
이 때, 상기 불순물이온 주입시 불순물 이온에너지는 13000 ∼ 17000 keV 이며, 불순물의 이온주입량은 1.6 × 1013∼ 1.6 × 1015ions/cm2이다.
다음, 상기 반도체 기판(10) 상부에 게이트산화막(16)과 언도프드 폴리실리콘막패턴으로된 게이트전극(18)을 순차적으로 형성한다.
이 때, 상기 게이트산화막(16)은 900 ∼ 1300Å 두께로 형성되며, 상기 언도프드 폴리실리콘막은 1400 ∼ 1800Å 두께로 형성한다.
그 다음, 상기 게이트전극(18) 측벽에 산화막 재질의 절연 스페이서(20)를 형성한다.
이 때, 상기 절연 스페이서막(20)은 엠.티.오(middle temperature oxidation 이하, MTO)법으로 900 ∼ 1300Å 두께로 형성한다.(도 1a 참조)
다음, 상기 구조의 전표면에 제 1및 제 2 임플란트 공정을 실시하여 상기 게이트전극(18) 양측의 반도체 기판(10)에 중첩되는 소오스/드레인 확산영역(22)을 형성한다.
이 때, 상기 제 1임플란트 공정시 BF2 이온을 주입하며, 이온에너지는 25 ∼ 45 keV 이며, 불순물의 이온주입량은 3 × 1013∼ 3 × 1015ions/cm2이다.
또한, 상기 제 2임플란트 공정시 B 이온을 주입하며, 이온에너지는 25 ∼ 45 keV 이며, 불순물의 이온주입량은 3 × 1013∼ 3 × 1015ions/cm2이다.
그리고, 상기 제 1, 2 임플란트 공정을 연속적으로 실시함으로서 상기 언도프드 폴리실리콘막의 중앙부에는 제 1,2 임플란트 불순물 계면을 형성하게 된다.
여기서, 상기 제 1, 2 임플란트 공정을 연속적으로 실시함으로서 문턱전압의 변동을 방지하며, 역단락채널(reverse short channel)효과를 방지할 수 있다.(도 1b 참조)
그 다음, 상기 구조의 전표면에 열처리공정을 실시하여 임플란트된 불순물을 활성화시킨다.
이 때, 상기 열처리공정은 650 ∼ 750℃ 온도에서 20 ∼ 40분간 실시한다.
또한, 급속열처리 공정시에는 850 ∼ 950℃ 온도에서 3 ∼ 5분간 실시한다.(도 1c 참조)
상기한 바와같이 본 발명에 따르면, P폴리 게이트전극를 갖는 P-channel MOSFET에서 제 1, 2 임플란트 공정을 연속적으로 실시한 다음, 열처리 공정을 실시함으로서 게이트전극에서 플로린에 의한 보론의 게이트산화막 아래로 확산되는 것을 막아줌으로서 문턱전압의 변동을 방지하고, 역단락채널(reverse short channel)효과를 방지할 수 있어 소자의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.
Claims (7)
- 반도체 기판 상에 게이트 절연막과 언도프드 폴리실리콘막패턴으로된 게이트전극을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 게이트전극 측벽에 절연 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 구조의 전표면에 BF2이온, 붕소(B) 이온 각각을 주입하는 제 1, 제 2 임플란트 공정을 실시하는 공정과, 상기 구조의 전표면을 열처리하여 상기 게이트전극 양측의 기판 표면 내에 소오스/드레인 확산영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 언도프드 폴리실리콘막은 1400 ~ 1800Å 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 절연 스페이서막은 MTO법으로 900 ~ 1300Å 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제 1 임플란트 공정시 이온에너지는 25 ~ 45 keV이며, 불순물의 이온주입량은 3 ×1013~ 3 ×1015ions/㎠인 것을 특징으로 모스 전계효과 트랜지스터 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제 2 임플란트 공정시 이온에너지는 25 ~ 45 keV이며, 불순물의 이온주입량은 3 ×1013~ 3 ×1015ions/㎠인 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 열처리 공정시 650 ~ 750℃ 온도에서 20 ~ 40분간 실시하며, 금속 열처리 공정 시에는 850 ~ 950℃ 온도에서 3 ~ 5분간 실시하는 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 임플란트 공정시 상기 게이트전극의 중앙부에 불순물 계면이 형성되는 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터 제조방법.
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