KR100443519B1 - 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘택 접촉 면적 마진을 확보할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 기판상에 게이트를 형성하는 단계; 상기 게이트를 포함한 기판상에 완충층을 형성하는 단계; 상기 완충층이 형성된 게이트 양측벽에 콘택 접촉 면적 마진이 확보될 수 있을 정도의 두께로 게이트 스페이서를 형성하는 단계; 상기 완충층과 게이트 스페이서상에 보더레스 콘택층을 형성하는 단계; 상기 게이트 양측면 아래의 기판에 접합 영역을 형성하는 단계; 상기 기판 전면상에 층간절연막을 형성하는 단계; 및 상기 층간절연막을 선택적으로 제거하여 콘택을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 트랜지스터의 접합 영역의 콘택 접촉 영역의 마진을 확보할 수 있게 하고, 이온 주입의 균일성이 향상되며, 고농도의 접합 이온 주입에 의하여 발생되는 불순물의 뭉침(Agglomeration) 현상에 따른 디스로케이션 (Dislocation)의 생성도 없어지게 되는 효과가 있는 것이다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 콘택 접촉 면적 마진을 확보할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
종래 반도체 소자를 제조함에 있어서는 접합 영역을 형성하기 위해선 게이트 스페이서(Gate Spacer)를 형성한 후 기판상에 접합 이온을 주입하여 접합 영역을 형성하였다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 개략적으로 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(10)에 게이트(12)를 형성한 후, 상기 게이트(12) 양측벽에 질화막으로 게이트 스페이서(16)를 형성한다. 그런다음, 접합 이온을 주입하여 접합 영역(18)을 형성한다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10) 전면상에 층간절연막(22)을 증착한 후, 상기 층간절연막(22)상에 포토레지스트 패턴(24)을 형성한다. 한편, 층간절연막(22) 증착 이전에 필드 산화막(미도시)을 보호하기 위해 보더레스 콘택층(20)을 질화막으로 형성한다.
그다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(24)을 마스크로 하는 식각 공정으로 상기 층간절연막(22)을 선택적으로 제거하여 콘택(26)을 형성한다.
그런데, 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래 기술에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 접합 이온 주입에 의한 측면확산을 제어하는데 사용되는 게이트 스페이서(16)가 그대로 남은채로 후속공정이 진행된다. 한편, 층간절연막(22) 증착후 콘택 공정을 보더레스 콘택(Borderless Contact)으로 하여 필드 산화막(미도시)을 보호해주기 위하여 질화막으로 보더레스 콘택층(20)을 형성한다.
따라서, 콘택과 게이트 사이에는 게이트 측면의 게이트 스페이서와 보더레스 콘택층의 두께만큼의 간격이 생기게 되는데, 디자인 룰(Design Rule)이 축소되면서 게이트에서 콘택까지의 거리가 가까와지게 된다.
그결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트(12)와 포토레지스트 패턴(24)간에 약간의 오정렬(Misalign)이 생기게 되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 어느 한쪽의 콘택(26)이 제대로 형성되지 않게 되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보더레스 콘택층의 두께보다 얇게 게이트 스페이서를 형성한 후 보더레스 콘택층을 형성한 다음에 접합 이온 주입을 실시하여 콘택 접촉 면적 마진을 확보할 수 있는 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법을 제공함에 있습니다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100,200; 반도체 기판 110,210; 게이트
215; 캡층 120,210; 완충층
130,230; 게이트 스페이서 140,240; 보더레스 콘택층
150,250; 접합 영역 160,260; 층간절연막
170,270; 포토레지스트 패턴 180,280; 콘택
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 반도체 기판상에 게이트를 형성하는 단계; 상기 게이트를 포함한 기판상에 완충층을 형성하는 단계; 상기 완충층이 형성된 게이트 양측벽에 콘택 접촉 면적 마진이 확보될 수 있을 정도의 두께로 게이트 스페이서를 형성하는 단계; 상기 완충층과 게이트 스페이서상에 보더레스 콘택층을 형성하는 단계; 상기 게이트 양측면 아래의 기판에 접합 영역을 형성하는 단계; 상기 기판 전면상에 층간절연막을 형성하는 단계; 및 상기 층간절연막을 선택적으로 제거하여 콘택을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 스페이서의 두께는 상기 보더레스 콘택층의 두께와 동일하거나 얇은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 트랜지스터의 접합 영역의 콘택 접촉 영역의 마진을 확보할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 실리콘과 같은 반도체 원소 등으로 구성된 반도체 기판(100)상에 게이트(110)를 형성한다.
그런다음, 상기 게이트(110)를 포함한 기판(100)상에 완충층(120)을 형성하고, 상기 완충층(120)이 형성된 게이트(110) 양측벽에 폴리실리콘으로 게이트 스페이서(130)를 형성한다. 상기 게이트 스페이서(130)는 후속공정에서 형성된 콘택 접촉 면적 마진이 확보될 수 있을 정도의 두께로 형성하는데, 예를 들어, 하기 보더레스 콘택층(140)의 두께와 동일하거나 그보다 얇은 두께로 형성한다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 완충층(120)과 게이트 스페이서(130)상에 보더레스 콘택층(140;Borderless Contact Layer)을 형성한다. 상기 보더레스 콘택층(140)은, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 게이트(110) 등이 형성되는 기판(100)상의 활성 영역들을 상호 격리 시키는 필드 산화막(Field Oxide)을 보호하기 위하여 질화막으로 형성한다.
그런다음, 상기 게이트(110) 양측면 아래의 기판(100)에 접합 이온을 주입하여 소오스/드레인 전극으로 될 접합 영역(150;Junction Region)을 형성한 다음, 상기 기판(100) 전면상에 산화막으로 층간절연막(160)을 형성한다.
이어서, 콘택 공정을 실시하기 위하여 먼저 상기 층간절연막(160)상에 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 포토레지스트 패턴(170)을 형성한다.
그다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 포토레스트 패턴(170)을 마스크로 하는 식각 공정으로 상기 층간절연막(160)을 선택적으로 제거하여 콘택(180)을 형성한다. 이때의 식각 공정은 질화막과 산화막에 의한 선택적 식각으로서 상기 포토레지스트 패턴(170)이 오정렬 되어도 상기 게이트 스페이서(130)와 보더레스 콘택층(140)의 두께 총합이 작으므로 어느 한쪽 콘택이 제대로 형성되지 않는 불량은 생기지 않게된다.
즉, 콘택(180)과 게이트(110)의 간격이 가깝기 때문에 콘택 접촉 면적 마진이 확보되는 것이다.
한편, 접합 영역(150)을 형성하는 단계 이전 및 이후에 세정 공정을 진행할 수 있다. 이때의 세정 공정에서 손실되지 않은 질화막 등을 통하여 접합 이온이 주입되기 때문에 균일하게 이온이 주입된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 도 7에 도시된 바와 같이, 실리콘과 같은 반도체 원소 등으로 구성된 반도체 기판(200)상에 게이트(210)를 형성한다. 이때, 상기 게이트(210)상에 캡층(215)을 형성하여 준다.
그런다음, 상기 게이트(210)를 포함한 기판(200)상에 완충층(220)을 형성하고, 상기 완충층(220)이 형성된 게이트(210) 양측벽에 질화막으로 게이트 스페이서(230)를 형성한다. 상기 게이트 스페이서(230)는 후속공정에서 형성된 콘택 접촉 면적 마진이 확보될 수 있을 정도의 두께로 형성하는데, 예를 들어, 하기 보더레스 콘택층(240)의 두께와 동일하거나 그보다 얇은 두께로 형성한다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 완충층(220)과 게이트 스페이서(230)상에 보더레스 콘택층(240;Borderless Contact Layer)을 형성한다. 상기 보더레스 콘택층(240)은, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 게이트(210) 등이 형성되는 기판(200)상의 활성 영역들을 상호 격리 시키는 필드 산화막(Field Oxide)을 보호하기 위하여 질화막으로 형성한다.
그런다음, 상기 게이트(210) 양측면 아래의 기판(200)에 접합 이온을 주입하여 소오스/드레인 전극으로 될 접합 영역(250;Junction Region)을 형성한 다음, 상기 기판(200) 전면상에 산화막으로 층간절연막(260)을 형성한다.
이어서, 콘택 공정을 실시하기 위하여 먼저 상기 층간절연막(260)상에 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 포토레지스트 패턴(270)을 형성한다.
그다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 포토레스트 패턴(270)을 마스크로 하는 식각 공정으로 상기 층간절연막(260)을 선택적으로 제거하여 콘택(280)을 형성한다. 이때의 식각 공정은 질화막과 산화막에 의한 선택적 식각으로서 상기 포토레지스트 패턴(270)이 오정렬 되어도 상기 게이트 스페이서(230)와 보더레스 콘택층(240)의 두께 총합이 작으므로 어느 한쪽 콘택이 제대로 형성되지 않는 불량은 생기지 않게된다.
즉, 콘택(280)과 게이트(210)의 간격이 가깝기 때문에 콘택 접촉 면적 마진이 확보되는 것이다.
이때, 상기 콘택(280)이 상기 게이트(210)위에 걸치더라도 절연이 되며, 상기 게이트 스페이서(230)가 얇아 여전히 작은 콘택(280)으로 상기 접합 영역(250)과의 접촉이 양호한 상태를 유지한다.
한편, 접합 영역(250)을 형성하는 단계 이전 및 이후에 세정 공정을 진행할 수 있다. 이때의 세정 공정에서 손실되지 않은 질화막 등을 통하여 접합 이온이 주입되기 때문에 균일하게 이온이 주입된다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 의하면, 트랜지스터의 접합 영역의 콘택 접촉 영역의 마진을 확보할 수 있게 되는 효과가 있다. 또한, 이온 주입의 균일성이 향상되고, 고농도의 접합 이온 주입에 의하여 발생되는 불순물의 뭉침(Agglomeration) 현상에 따른 디스로케이션 (Dislocation)의 생성도 없어지게 되는 효과도 있다.
Claims (6)
- 반도체 기판상에 게이트를 형성하는 단계;상기 게이트를 포함한 기판상에 완충층을 형성하는 단계;상기 완충층이 형성된 게이트 양측벽에 콘택 접촉 면적 마진이 확보될 수 있을 정도의 두께로 게이트 스페이서를 형성하는 단계;상기 완충층과 게이트 스페이서상에 보더레스 콘택층을 형성하는 단계;상기 게이트 양측면 아래의 기판에 접합 영역을 형성하는 단계;상기 기판 전면상에 층간절연막을 형성하는 단계; 및상기 층간절연막을 선택적으로 제거하여 콘택을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 게이트 스페이서의 두께는 상기 보더레스 콘택층의 두께와 동일하거나 얇은 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 게이트 스페이서는 폴리실리콘과 질화막중에서 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 게이트 상부에 캡층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 보더레스 콘택층은 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 접합 영역을 형성하는 단계 이전 및 이후에 세정 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
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