KR100418571B1 - 저농도 도핑 드레인 구조의 모스 트랜지스터 제조방법 - Google Patents
저농도 도핑 드레인 구조의 모스 트랜지스터 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 LDD(Lightly Doped Drain) 구조의 모스 트랜지스터 제조방법에 관한 것이며, 본 발명은 얕은 LDD 소오스/드레인 접합과 자기정렬 실리사이드의 적용을 전제로 하면서, 공정을 간소화할 수 있는 저농도 도핑 드레인 구조의 모스 트랜지스터 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명은 고농도 소오스/드레인 영역을 형성한 다음에 LDD 소오스/드레인 영역을 형성하여 LDD 소오스/드레인 영역에서 얕은 접합을 확보하면서, 하나의 스페이서 절연막을 사용하여 LDD 구조와 자기정렬 실리사이드를 구현하는 기술이다. 이를 위하여 본 발명에서는 스페이서 형성을 위한 절연막을 증착한 상태에서 고농도 소오스/드레인 이온주입 및 LDD 소오스/드레인 이온주입을 실시하고, 이후 이를 전면 식각하여 게이트 측벽 스페이서를 구현한 다음에 자기정렬 실리사이드 공정을 진행한다. LDD 소오스/드레인 이온주입 공정은 게이트 양측 방향으로 2차례의 경사 이온주입으로 실시한다.
Description
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 LDD(Lightly Doped Drain) 구조의 모스 트랜지스터 제조방법에 관한 것이다.
모스 트랜지스터(MOSFET)는 대부분의 실리콘 반도체 소자에서 가장 많이 사용되고 있는 소자이며, 모스 트랜지스터의 특성에 따라 전체 반도체 소자의 특성이 크게 좌우된다. 반도체 소자의 고집적화에 따라 게이트의 저항 및 소오스/드레인의 콘택 저항 문제가 부각되었으며, 이를 고려하여 현재는 폴리실리콘 게이트 형성 후 게이트와 소오스/드레인 표면에 자기정렬 실리사이드(Salicide)를 증착하여 사용하고 있다.
첨부된 도면 도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른, 자기정렬 실리사이드를 적용한 LDD 구조의 모스 트랜지스터 제조 공정을 도시한 것으로, 이하 이를 참조하여 설명한다.
종래기술에 따르면, 우선 도 1a에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(10) 상에 소자분리막(11)을 형성하고, 게이트 산화막(12) 및 폴리실리콘막(13)을 형성하고, 게이트 마스크를 사용한 사진 및 식각 공정을 실시하여 게이트 전극을 형성한 다음, 게이트 전극 측벽에 제1 스페이서 산화막(14)을 형성하고, 고농도 소오스/드레인 이온주입 및 고온 어닐링을 실시한다. 도면 부호 '15'는 고농도 소오스/드레인 영역을 나타낸 것이다.
다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이 제1 스페이서 산화막(14)을 제거하고, LDD 소오스/드레인 이온주입 및 저온 어닐링을 실시한다. 도면 부호 '16'은 LDD 소오스/드레인 영역을 나타낸 것이다.
계속하여, 도 1c에 도시된 바와 같이 게이트 전극 측벽에 제2 스페이서 산화막(17)을 형성한다. 제2 스페이서 산화막(17)은 후속 자기정렬 실리사이드막 형성시 게이트 전극과 소오스/드레인의 단락을 방지하기 위한 것이다.
이어서, 도 1d에 도시된 바와 같이 노출된 소오스/드레인 영역 및 폴리실리콘막(13) 표면에 자기정렬 실리사이드막(18)을 형성한다.
상기와 같이 종래기술에 따른, 자기정렬 실리사이드를 적용한 LDD 구조의 모스 트랜지스터 제조 공정은 얕은 LDD 소오스/드레인을 얻기 위하여 고농도 소오스/드레인 이온주입을 LDD 소오스/드레인 이온주입 보다 먼저 형성하기 때문에, LDD 구조 형성을 위한 제1 스페이서 산화막과 자기정렬 실리사이드 형성을 위한 제2 스페이서 산화막을 각각 따로 형성해야 했다. 스페이서 산화막을 형성하기 위해서는 산화막 증착 공정, 전면 건식 식각 공정 및 그에 수반되는 세정 공정을 거쳐야 하는데, 이처럼 스페이서 산화막을 두 번 형성하기 때문에 공정 단가를 증가시키고 생산성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 얕은 LDD 소오스/드레인 접합과 자기정렬 실리사이드의 적용을 전제로 하면서, 공정을 간소화할 수 있는 저농도 도핑 드레인 구조의 모스 트랜지스터 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른, 자기정렬 실리사이드를 적용한 LDD 구조의 모스 트랜지스터 제조 공정도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 자기정렬 실리사이드를 적용한 LDD 구조의 모스 트랜지스터 제조 공정도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : 실리콘 기판 21 : 소자분리막
22 : 게이트 산화막 23 : 폴리실리콘막
24 : 산화막 24a : 스페이서 산화막
25 : 고농도 소오스/드레인 영역 26 : LDD 소오스/드레인 영역
27 : 자기정렬 실리사이드막
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 소자분리막이 형성된 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 제1 단계; 상기 게이트 전극이 형성된 전체 구조 표면을 따라 절연막을 형성하는 제2 단계; 상기 절연막이 형성된 반도체 기판에 대해 고농도 소오스/드레인 이온주입을 실시하는 제3 단계; 상기 게이트 전극의 일측 및 타측 방향으로 각각 경사를 주어 제1 및 제2 LDD 이온주입을 실시하는 제4 단계; 상기 절연막을 비등방성 전면 식각하여 상기 게이트 전극 측벽에 스페이서 절연막을 형성하는 제5 단계; 및 상기 제5 단계 수행 후, 노출된 상기 반도체 기판 및 게이트 전극 표면에 자기정렬 실리사이드막을 형성하는 제6 단계를 포함하는 저농도 도핑 드레인 구조의 모스 트랜지스터 제조방법이 제공된다.
본 발명은 고농도 소오스/드레인 영역을 형성한 다음에 LDD 소오스/드레인 영역을 형성하여 LDD 소오스/드레인 영역에서 얕은 접합을 확보하면서, 하나의 스페이서 절연막을 사용하여 LDD 구조와 자기정렬 실리사이드를 구현하는 기술이다. 이를 위하여 본 발명에서는 스페이서 형성을 위한 절연막을 증착한 상태에서 고농도 소오스/드레인 이온주입 및 LDD 소오스/드레인 이온주입을 실시하고, 이후 이를 전면 식각하여 게이트 측벽 스페이서를 구현한 다음에 자기정렬 실리사이드 공정을 진행한다. LDD 소오스/드레인 이온주입 공정은 게이트 양측 방향으로 2차례의 경사 이온주입으로 실시한다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
첨부된 도면 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 자기정렬 실리사이드를 적용한 LDD 구조의 모스 트랜지스터 제조 공정을 도시한 것으로, 이하 이를 참조하여 설명한다.
본 실시예에 따르면, 우선 도 2a에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(20) 상에 소자분리막(21)을 형성하고, 게이트 산화막(22) 및 폴리실리콘막(23)을 형성하고, 게이트 마스크를 사용한 사진 및 식각 공정을 실시하여 게이트 전극을 형성한 다음, 전체 구조 표면을 따라 측벽 스페이서 형성을 위한 산화막(24)을 증착하고, 고농도 소오스/드레인 이온주입 및 고온 어닐링(900∼1100℃, 30∼90초)을 실시한다. 도면 부호 '25'는 고농도 소오스/드레인 영역을 나타낸 것이다.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이 제1 스페이서 산화막(14)을 제거하고, LDD 소오스/드레인 이온주입 및 저온 어닐링(700∼900℃, 30∼90초)을 실시한다. 이때, LDD 소오스/드레인 이온주입은 제1 LDD 이온주입과 제2 LDD 이온주입으로 나누어 진행한다. 제1 LDD 이온주입은 게이트 전극 일측 방향으로 실리콘 기판(20)과 30∼45°의 경사를 두고 이온주입을 수행하며, 제2 LDD 이온주입은 게이트 전극 타측 방향으로 실리콘 기판(20)과 30∼45°의 경사를 두고 이온주입을 수행한다. 도면 부호 '26'은 LDD 소오스/드레인 영역을 나타낸 것이다.
계속하여, 도 2c에 도시된 바와 같이 산화막(24)을 비등방성 전면 식각하여게이트 전극 측벽에 스페이서 산화막(24a)을 형성한다. 스페이서 산화막(17)은 후속 자기정렬 실리사이드막 형성시 게이트 전극과 소오스/드레인의 단락을 방지한다.
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이 노출된 소오스/드레인 영역 및 폴리실리콘막(23) 표면에 자기정렬 실리사이드막(27)을 형성한다.
상기와 같은 공정을 진행하는 경우, 고농도 소오스/드레인 영역(25)을 형성한 다음에 LDD 소오스/드레인 영역(26)을 형성하기 때문에 LDD 소오스/드레인 영역(26)에서 얕은 접합을 구현할 수 있음은 물론, 한 번의 산화막 증착 및 전면 건식 식각 공정을 통해 LDD 구조와 자기정렬 실리사이드를 구현할 수 있어 공정을 간소화할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
예컨대, 전술한 실시예에서는 스페이서 절연막으로 산화막을 사용하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이를 다른 절연막으로 사용하는 경우에도 적용된다.
전술한 본 발명은 공정을 간소화하여 반도체 소자의 제조 단가를 줄이고, 공정 시간을 단축하여 생산성을 개선하는 효과가 있다.
Claims (4)
- 소자분리막이 형성된 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 제1 단계;상기 게이트 전극이 형성된 전체 구조 표면을 따라 절연막을 형성하는 제2 단계;상기 절연막이 형성된 반도체 기판에 대해 고농도 소오스/드레인 이온주입을 실시하는 제3 단계;상기 게이트 전극의 일측 및 타측 방향으로 각각 경사를 주어 제1 및 제2 LDD 이온주입을 실시하는 제4 단계;상기 절연막을 비등방성 전면 식각하여 상기 게이트 전극 측벽에 스페이서 절연막을 형성하는 제5 단계; 및상기 제5 단계 수행 후, 노출된 상기 반도체 기판 및 게이트 전극 표면에 자기정렬 실리사이드막을 형성하는 제6 단계를 포함하는 저농도 도핑 드레인 구조의 모스 트랜지스터 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제3 단계 수행 후,900∼1100℃의 온도에서 30∼90초 동안 도펀트 활성화를 위한 어닐링을 실시하는 제7 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저농도 도핑 드레인 구조의 모스트랜지스터 제조방법.
- 제2항에 있어서,상기 제4 단계 수행 후,700∼900℃의 온도에서 30∼90초 동안 도펀트 활성화를 위한 어닐링을 실시하는 제8 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저농도 도핑 드레인 구조의 모스 트랜지스터 제조방법.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 제1 및 제2 LDD 이온주입은 상기 게이트 전극의 일측 및 타측 방향으로 각각 30∼45°의 경사를 두고 이온주입을 수행하는 것을 특징으로 하는 저농도 도핑 드레인 구조의 모스 트랜지스터 제조방법.
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