KR100515054B1 - CMOS semiconductor device and method of the same - Google Patents

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Abstract

씨모스 반도체 소자 및 그 형성방법을 제공한다. 이 소자는 엔모스 영역 및 피모스 영역을 갖는 반도체기판을 구비한다. 엔모스 영역의 반도체기판 상부에 엔모스 게이트 패턴이 배치되고, 엔모스 게이트 패턴 및 반도체기판 사이에 엔모스 게이트 절연막이 개재된다. 피모스 영역의 반도체기판 상부에 피모스 게이트 패턴이 배치되고, 피모스 게이트 패턴 및 반도체기판 사이에 피모스 게이트 절연막이 개재된다. 이때, 엔모스 게이트 절연막의 하부면은 실리콘산화질화막으로 이루어지며, 피모스 게이트 절연막의 하부면은 실리콘산화막으로 이루어지고, 피모스 게이트 절연막의 상부면은 실리콘산화질화막으로 이루어진다.A CMOS semiconductor device and a method of forming the same are provided. This device comprises a semiconductor substrate having an N-MOS region and a P-MOS region. An NMOS gate pattern is disposed on the semiconductor substrate in the NMOS region, and an NMOS gate insulating film is interposed between the NMOS gate pattern and the semiconductor substrate. A PMOS gate pattern is disposed on the semiconductor substrate in the PMOS region, and a PMOS gate insulating film is interposed between the PMOS gate pattern and the semiconductor substrate. At this time, the lower surface of the NMOS gate insulating film is made of a silicon oxynitride film, the lower surface of the PMOS gate insulating film is made of a silicon oxide film, and the upper surface of the PMOS gate insulating film is made of a silicon oxynitride film.

Description

씨모스 반도체 소자 및 그 형성방법{CMOS semiconductor device and method of the same}CMOS semiconductor device and method of forming the same

본 발명은 반도체소자 및 그 형성방법에 관한 것으로, 특히, 씨모스 반도체 소자 및 그 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a method for forming the same, and more particularly, to a CMOS semiconductor device and a method for forming the same.

반도체 소자 중 트랜지스터는 반도체기판 상부에 형성된 게이트 전극, 게이트 전극 및 반도체기판 사이에 개재된 게이트 산화막 및 게이트 전극 양측의 반도체기판에 형성된 소오스/드레인 영역으로 구성된다. 트랜지스터들은 주캐리어의 종류에 따라 엔모스 트랜지스터(NMOS transistor) 및 피모스 트랜지스터(PMOS transistor)로 구분될 수 있다. 엔모스 트랜지스터는 주캐리어로서 전자들을 사용하고, 피모스 트랜지스터는 주캐리어로서 정공들을 사용한다. 씨모스 반도체 소자(CMOS semiconductor device)는 엔모스 및 피모스 트랜지스터를 동시에 갖는다.Among the semiconductor devices, the transistor includes a gate electrode formed on the semiconductor substrate, a gate oxide interposed between the gate electrode and the semiconductor substrate, and a source / drain region formed on the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. The transistors may be classified into an NMOS transistor and a PMOS transistor according to the type of the main carrier. The NMOS transistor uses electrons as the main carrier, and the PMOS transistor uses holes as the main carrier. CMOS semiconductor devices have both NMOS and PMOS transistors.

반도체소자의 고집적화 경향에 따라, 트랜지스터들의 크기가 점점 감소되어 트랜지스터들의 동작속도가 저하되고 있다. 이로 인하여, 고속으로 동작할 수 있는 트랜지스터들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 피모스 트랜지스터의 경우, 매몰 채널(buried channel)에 비하여 동작속도를 향상시킬 수 있는 표면 채널(surface channel)에 대한 연구가 진행되고 있으며, 엔모스 트랜지스터의 경우, 반도체기판 및 게이트산화막 사이의 트랩들(traps)들을 감소시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다. 트랩들은 전자들의 이동도(electrons mobility)를 저하시키는 원인이 되고 있다. 이에 따라, 엔모스 및 피모스 트랜지스터들의 동작속도를 동시에 향상시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다.In accordance with the trend toward higher integration of semiconductor devices, the size of the transistors is gradually reduced to decrease the operation speed of the transistors. For this reason, researches on transistors capable of operating at high speed are being actively conducted. In particular, in the case of the PMOS transistor, research on a surface channel that can improve the operating speed compared to the buried channel is being conducted, and in the case of the NMOS transistor, between the semiconductor substrate and the gate oxide film Research is underway to reduce the traps. Traps are causing the electrons mobility to degrade. Accordingly, researches are being conducted to improve the operation speed of the NMOS and PMOS transistors at the same time.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 엔모스 트랜지스터의 동작속도 특성 및 피모스 트랜지스터의 동작속도 특성을 향샹시킬 수 있는 씨모스 반도체 소자를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a CMOS semiconductor device that can improve the operating speed characteristics of the NMOS transistor and the operating speed characteristics of the PMOS transistor.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 엔모스 트랜지스터의 동작속도 특성 및 피모스 트랜지스터의 동작속도 특성을 향상시킬 수 있는 씨모스 반도체 소자의 형성방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a CMOS semiconductor device capable of improving an operating speed characteristic of an NMOS transistor and an operating speed characteristic of a PMOS transistor.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 씨모스 반도체 소자를 제공한다. 이 소자는 엔모스 영역 및 피모스 영역을 갖는 반도체기판을 포함한다. 상기 엔모스 영역의 반도체기판 상부에 엔모스 게이트 패턴이 배치되고, 상기 엔모스 게이트 패턴 및 상기 반도체기판 사이에 엔모스 게이트 절연막이 개재된다. 상기 피모스 영역의 상기 반도체기판 상부에 피모스 게이트 패턴이 배치되고, 상기 피모스 게이트 패턴 및 상기 반도체기판 사이에 피모스 게이트 절연막이 개재된다. 이때, 상기 엔모스 게이트 절연막의 하부면은 실리콘산화질화막으로 이루어지며, 상기 피모스 게이트 절연막의 하부면은 실리콘산화막으로 이루어지고, 상기 피모스 게이트 절연막의 상부면은 실리콘산화질화막으로 이루어진다.To provide a CMOS semiconductor device for solving the above technical problem. This device includes a semiconductor substrate having an NMOS region and a PMOS region. An NMOS gate pattern is disposed on the semiconductor substrate in the NMOS region, and an NMOS gate insulating layer is interposed between the NMOS gate pattern and the semiconductor substrate. A PMOS gate pattern is disposed on the semiconductor substrate in the PMOS region, and a PMOS gate insulating layer is interposed between the PMOS gate pattern and the semiconductor substrate. In this case, a lower surface of the NMOS gate insulating film is formed of a silicon oxynitride film, a lower surface of the PMOS gate insulating film is made of a silicon oxide film, and an upper surface of the PMOS gate insulating film is made of a silicon oxynitride film.

구체적으로, 상기 엔모스 게이트 패턴은 적층된 n-type의 도핑된 폴리실리콘막 및 엔모스 금속실리사이드막으로 구성되고, 상기 피모스 게이트 패턴은 적층된 p-type의 도핑된 폴리실리콘막 및 피모스 금속실리사이드막으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 엔모스 게이트 절연막은 적층된 제1 및 제2 실리콘산화질화막으로 구성되고, 상기 피모스 게이트 절연막은 적층된 실리콘산화막 및 제2 실리콘산화질화막으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 실리콘산화막은 열산화막인 것이 바람직하다.Specifically, the NMOS gate pattern includes a stacked n-type doped polysilicon layer and an NMOS metal silicide layer, and the PMOS gate pattern includes a stacked p-type doped polysilicon layer and PMOS. It is preferable to consist of a metal silicide film. The NMOS gate insulating film may be composed of stacked first and second silicon oxynitride films, and the PMOS gate insulating film may be formed of stacked silicon oxide films and a second silicon oxynitride film. The silicon oxide film is preferably a thermal oxide film.

상술한 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 씨모스 반도체 소자의 형성방법을 제공한다. 이 방법은 엔모스 영역 및 피모스 영역을 갖는 반도체기판의 전면에 제1 실리콘산화질화막을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 피모스 영역의 상기 제1 실리콘산화질화막을 선택적으로 제거하여 상기 피모스 영역의 반도체기판을 노출시킨다. 상기 노출된 반도체기판 상의 두께에 비하여 상기 엔모스 영역 내의 두께가 얇은 실리콘산화막을 반도체기판 전면에 형성한다. 상기 실리콘산화막을 질화시켜 제2 실리콘산화질화막을 형성하되, 상기 피모스 영역내에 상기 실리콘산화막을 잔류시킨다.Provided are a method for forming a CMOS semiconductor device for solving the above-mentioned other technical problem. The method includes forming a first silicon oxynitride film on the entire surface of the semiconductor substrate having the NMOS region and the PMOS region. The first silicon oxynitride film of the PMOS region is selectively removed to expose the semiconductor substrate of the PMOS region. A silicon oxide film having a smaller thickness in the NMOS region than the thickness on the exposed semiconductor substrate is formed on the entire surface of the semiconductor substrate. The silicon oxide film is nitrided to form a second silicon oxynitride film, and the silicon oxide film remains in the PMOS region.

구체적으로, 상기 실리콘산화막은 열산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 엔모스 영역 내에 적층된 상기 제1 및 제2 실리콘산화질화막들은 엔모스 게이트 절연막이고, 상기 피모스 영역 내에 적층된 상기 잔류된 실리콘산화막 및 상기 제2 실리콘산화질화막은 피모스 게이트 절연막인 것이 바람직하다.Specifically, the silicon oxide film is preferably formed of a thermal oxide film. Preferably, the first and second silicon oxynitride layers stacked in the NMOS region are NMOS gate insulating layers, and the remaining silicon oxide and second silicon oxynitride layers stacked in the PMOS region are PMOS gate insulating layers. Do.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한 층이 다른 층 또는 기판 상에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. If it is also mentioned that the layer is on another layer or substrate it may be formed directly on the other layer or substrate or a third layer may be interposed therebetween.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 씨모스 반도체 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 도면에 있어서, 참조부호 "a" 및 "b"는 각각 엔모스 영역 및 피모스 영역을 나타낸다.1 is a cross-sectional view illustrating a CMOS semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention. In the drawings, reference numerals "a" and "b" denote NMOS regions and PMOS regions, respectively.

도 1을 참조하면, 엔모스 영역(a) 및 피모스 영역(b)을 갖는 반도체기판(9)의 소정영역에 소자분리막(10)이 배치된다. 상기 소자분리막(10)은 상기 엔모스 영역(a) 내에 엔모스 활성영역을 한정하고, 상기 피모스 영역(b) 내에 피모스 활성영역을 한정한다. 상기 엔모스 활성영역은 p-type의 불순물로 도핑되고, 상기 피모스 활성영역은 n-type의 불순물로 도핑된다.Referring to FIG. 1, an isolation layer 10 is disposed in a predetermined region of a semiconductor substrate 9 having an NMOS region a and a PMOS region b. The device isolation layer 10 defines an NMOS active region within the NMOS region a, and defines an PMOS active region within the PMOS region b. The NMOS active region is doped with p-type impurities and the PMOS active region is doped with n-type impurities.

상기 엔모스 활성영역 상부에 엔모스 게이트 패턴(25)이 배치되고, 상기 엔모스 게이트 패턴(25) 및 상기 엔모스 활성영역 사이에 엔모스 게이트 절연막(14)이 개재된다. 상기 엔모스 게이트 패턴(25)은 적층된 엔모스 게이트 전극(21a) 및 엔모스 금속실리사이드막(23a)으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 엔모스 게이트 전극(21a)은 n-type의 도핑된 폴리실리콘막으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 n-type의 도핑된 폴리실리콘막은 포스포러스(P) 또는 아세닉(As) 불순물로 도핑될 수 있다. 상기 엔모스 게이트 절연막(14)은 실리콘산화질화막으로 이루어지는 것이 바람직하다. 더 구체적으로, 상기 엔모스 게이트 절연막(14)은 적층된 제1 및 제2 실리콘산화질화막들(11,13a)로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 엔모스 활성영역과 접촉하는 상기 엔모스 게이트 절연막(14)의 하부면은 상기 제1 실리콘산화질화막(11)으로 이루어진다. 상기 제1 실리콘산화질화막(11)은 열산화질화막으로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, 플라즈마 산화질화막으로 이루어질 수 있다. 상기 제2 실리콘 산화질화막(13a)은 플라즈마 산화질화막으로 이루어질 수 있다. 상기 엔모스 게이트 패턴(25) 양측의 상기 엔모스 활성영역에 n-type의 불순물확산층(28)이 배치된다. 상기 n-type의 불순물확산층(28)은 엔모스 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 해당한다. 상기 엔모스 게이트 패턴(25), 상기 엔모스 게이트 절연막(14) 및 상기 n-type의 불순물확산층(28)은 상기 엔모스 트랜지스터에 포함된다.An NMOS gate pattern 25 is disposed on the NMOS active region, and an NMOS gate insulating layer 14 is interposed between the NMOS gate pattern 25 and the NMOS active region. The NMOS gate pattern 25 may be formed of a stacked NMOS gate electrode 21a and an NMOS metal silicide layer 23a. The NMOS gate electrode 21a is preferably made of an n-type doped polysilicon film. The n-type doped polysilicon layer may be doped with phosphorus (P) or ashenic (As) impurities. The NMOS gate insulating film 14 is preferably made of a silicon oxynitride film. More specifically, the NMOS gate insulating layer 14 may be formed of stacked first and second silicon oxynitride layers 11 and 13a. That is, the lower surface of the NMOS gate insulating layer 14 in contact with the NMOS active region is formed of the first silicon oxynitride layer 11. The first silicon oxynitride layer 11 may be formed of a thermal oxynitride layer. Alternatively, it may be made of a plasma oxynitride film. The second silicon oxynitride layer 13a may be formed of a plasma oxynitride layer. An n-type impurity diffusion layer 28 is disposed in the NMOS active region on both sides of the NMOS gate pattern 25. The n-type impurity diffusion layer 28 corresponds to a source / drain region of the NMOS transistor. The NMOS gate pattern 25, the NMOS gate insulating layer 14, and the n-type impurity diffusion layer 28 are included in the NMOS transistor.

상기 피모스 활성영역 상부에 피모스 게이트 패턴(26)이 배치된다. 상기 피모스 게이트 패턴(26) 및 상기 피모스 활성영역 사이에 피모스 게이트 절연막(15)이 개재된다. 상기 피모스 게이트 패턴(26)은 적층된 피모스 게이트 전극(22a) 및 피모스 금속실리사이드막(23b)으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 피모스 게이트 전극(22a)은 p-type의 도핑된 폴리실리콘막으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 p-type의 도핑된 폴리실리콘막은 보론(B)등의 불순물로 도핑될 수 있다. 상기 피모스 게이트 절연막(15)은 차례로 적층된 실리콘산화막(13') 및 상기 제2 실리콘산화질화막(13a)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 피모스 활성영역과 접촉하는 상기 피모스 게이트 절연막(15)의 하부면은 상기 실리콘산화막(13')으로 이루어지고, 상기 피모스 게이트 절연막(15)의 상부면은 상기 제2 실리콘산화질화막(13a)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 실리콘산화막(13')은 열산화막으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 피모스 게이트 패턴(26) 양측의 상기 피모스 활성영역에 p-type의 불순물확산층(29)이 배치된다. 상기 p-type의 불순물확산층(29)은 피모스 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 해당한다. 상기 피모스 게이트 패턴(26), 상기 피모스 게이트 절연막(15) 및 상기 p-type의 불순물확산층(29)은 상기 피모스 트랜지스터에 포함된다.The PMOS gate pattern 26 is disposed on the PMOS active region. A PMOS gate insulating layer 15 is interposed between the PMOS gate pattern 26 and the PMOS active region. The PMOS gate pattern 26 may be formed of a stacked PMOS gate electrode 22a and a PMOS metal silicide layer 23b. The PMOS gate electrode 22a is preferably made of a p-type doped polysilicon film. The p-type doped polysilicon layer may be doped with impurities such as boron (B). The PMOS gate insulating film 15 may be formed of a silicon oxide film 13 ′ and a second silicon oxynitride film 13a that are sequentially stacked. That is, a lower surface of the PMOS gate insulating film 15 in contact with the PMOS active region is formed of the silicon oxide film 13 ′, and an upper surface of the PMOS gate insulating film 15 is the second silicon oxide. It is preferable that it consists of the nitride film 13a. The silicon oxide film 13 'is preferably made of a thermal oxide film. A p-type impurity diffusion layer 29 is disposed in the PMOS active region on both sides of the PMOS gate pattern 26. The p-type impurity diffusion layer 29 corresponds to a source / drain region of the PMOS transistor. The PMOS gate pattern 26, the PMOS gate insulating layer 15, and the p-type impurity diffusion layer 29 are included in the PMOS transistor.

상기 엔모스 및 피모스 금속실리사이드막들(23a,23b)은 텅스텐실리사이드막, 코발트 실리사이드막, 티타늄실리사이드막 또는 니켈실리사이드막으로 이루어질 수 있다.The NMOS and PMOS metal silicide layers 23a and 23b may be formed of a tungsten silicide layer, a cobalt silicide layer, a titanium silicide layer, or a nickel silicide layer.

상술한 엔모스 트랜지스터의 경우, 상기 엔모스 게이트 절연막(14)이 상기 실리콘산화질화막(11,13a)으로 이루어짐으로써, 상기 엔모스 활성영역 및 상기 엔모스 게이트 절연막(14) 사이의 전자들의 흐름을 방해하는 트랩들이 감소된다. 이로 인하여, 상기 엔모스 트랜지스터의 주 캐리어인 전자들이 상기 트랩들에 의해 저하되는 현상을 최소화할 수 있다. 즉, 상기 엔모스 트랜지스터의 동작 속도를 향상시킬 수 있다.In the above-described NMOS transistor, since the NMOS gate insulating layer 14 is formed of the silicon oxynitride layers 11 and 13a, the flow of electrons between the NMOS active region and the NMOS gate insulating layer 14 is reduced. Interrupting traps are reduced. As a result, it is possible to minimize the phenomenon that electrons, which are main carriers of the NMOS transistor, are degraded by the traps. That is, the operating speed of the NMOS transistor can be improved.

이와는 달리, 상기 피모스 트랜지스터의 경우, 상기 피모스 게이트 절연막(14)이 적층된 상기 실리콘산화막(13') 및 상기 제2 실리콘산화질화막(13a)으로 이루어진다. 상기 제2 실리콘산화질화막(13a)은 상기 p-type의 도핑된 폴리실리콘막 내의 보론들이 확산되어 상기 피모스 활성영역 내로 침투하는 것을 방지한다. 이에 따라, 상기 피모스 게이트 전극(22a)으로 상기 p-type의 도핑된 폴리실리콘막을 사용할 수 있다. 그 결과, 상기 피모스 트랜지스터는 표면 채널(surface channel)을 가지게 되어 동작속도 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 실리콘산화막(13')이 상기 피모스 활성영역과 접촉함으로써, 상기 피모스 트랜지스터의 주 캐리어인 정공들의 흐름을 방해하지 않는다. 만약, 실리콘산화질화막이 상기 피모스 활성영역과 접촉할 경우에 전자들의 흐름을 방해하는 트랩들이 감소하는 반면에, 정공들의 흐름을 방해하는 트랩들이 증가되어 정공들의 이동도가 저하될 수 있다. 결과적으로, 상기 피모스 게이트 절연막(15)으로 인하여, 상기 피모스 트랜지스터는 정공들의 흐름이 저하되지 않으면서 표면채널을 갖게 되어 동작속도 특성이 향상된다.In contrast, the PMOS transistor includes the silicon oxide layer 13 ′ and the second silicon oxynitride layer 13a in which the PMOS gate insulating layer 14 is stacked. The second silicon oxynitride layer 13a prevents the borons in the p-type doped polysilicon layer from diffusing into the PMOS active region. Accordingly, the p-type doped polysilicon film may be used as the PMOS gate electrode 22a. As a result, the PMOS transistor may have a surface channel to improve operating speed characteristics. In addition, the silicon oxide film 13 ′ contacts the PMOS active region so that the silicon oxide film 13 ′ does not disturb the flow of holes, which are main carriers of the PMOS transistor. If the silicon oxynitride film is in contact with the PMOS active region, the traps that hinder the flow of electrons are reduced, while the traps that hinder the flow of holes are increased, thereby decreasing the mobility of the holes. As a result, due to the PMOS gate insulating film 15, the PMOS transistor has a surface channel without a decrease in the flow of holes, thereby improving the operation speed characteristic.

본 발명에 따른 씨모스 반도체 소자의 향상된 동작속도를 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한다.An improved operating speed of the CMOS semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2A and 2B.

도 2a는 본 발명에 따른 씨모스 소자 중 엔모스 트랜지스터의 전자들의 이동도를 나타내는 개략적인 그래프이고, 도 2b는 본 발명에 따른 씨모스 소자 중 피모스 트랜지스터의 정공들의 이동도를 나타내는 개략적인 그래프이다. 도 2a에 있어서, x축은 엔모스 게이트 패턴에 인가된 게이트 전압을 나타내고, y축은 전자들의 이동도를 나타낸다. 도 2b에 있어서, x축은 피모스 게이트 패턴에 인가된 게이트 전압의 절대값을 나타내고, y축은 정공들의 이동도를 나타낸다.Figure 2a is a schematic graph showing the mobility of the electrons of the NMOS transistor of the CMOS device according to the present invention, Figure 2b is a schematic graph showing the mobility of holes of the PMOS transistor of the CMOS device according to the present invention to be. In FIG. 2A, the x axis represents the gate voltage applied to the NMOS gate pattern, and the y axis represents the mobility of electrons. In FIG. 2B, the x axis represents the absolute value of the gate voltage applied to the PMOS gate pattern, and the y axis represents the mobility of holes.

도1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도 2a의 곡선(51)는 본 발명에 따른 엔모스 트랜지스터의 전자들의 이동도를 나타낸다. 곡선(52)는 일반적인 엔모스 트랜지스터, 즉, 실리콘산화막으로 이루어진 게이트 절연막을 갖는 엔모스 트랜지스터의 전자들의 이동도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 게이트 전극에 동작 전압(53)이 인가될때, 상기 곡선(51)의 이동도가 높음을 알 수 있다. 이는, 상기 제1 실리콘산화질화막(11)과 상기 엔모스 활성영역 사이의 계면에 전자들의 흐름을 방해하는 트랩들이 감소되었음을 알 수 있다.1, 2A and 2B, the curve 51 of FIG. 2A shows the mobility of electrons of the NMOS transistor according to the present invention. Curve 52 shows the mobility of electrons of a general NMOS transistor, that is, an NMOS transistor having a gate insulating film made of a silicon oxide film. As shown, when the operating voltage 53 is applied to the gate electrode, it can be seen that the mobility of the curve 51 is high. It can be seen that traps which prevent the flow of electrons at the interface between the first silicon oxynitride layer 11 and the NMOS active region are reduced.

도 2b의 곡선(55)는 본 발명에 따른 피모스 트랜지스터의 정공들의 이동도를 나타낸다. 곡선(56)은 피모스 게이트 절연막이 실리콘산화질화막으로만 이루어진 피모스 트랜지스터의 정공들의 이동도를 나타낸다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 게이트 전극에 동작 전압(57)이 인가될때, 곡선(55)의 이동도가 높음을 알 수 있다. 이는, 실리콘산화질화막이 피모스 활성영역과 접촉할 경우, 전자들의 흐름을 방해하는 트랩들이 감소하는 반면에, 정공들의 흐름을 방해하는 트랩들이 증가함을 알려준다. 다시 말해서, 본 발명에 따른 피모스 트랜지스터는 상기 실리콘산화막(13') 및 상기 제2 실리콘산화질화막(13a)이 차례로 적층되어 정공들의 흐름 방해하는 트랩들의 증가없이 표면 채널을 갖을 수 있다. 도시 하지 않았지만, 상기 표면 채널이 매몰 채널에 비하여 속도가 향상되는 것은 널리 알려진 사실이다.Curve 55 in FIG. 2B shows the mobility of holes in the PMOS transistor according to the present invention. Curve 56 shows the mobility of holes in the PMOS transistor in which the PMOS gate insulating film is made of only the silicon oxynitride film. As shown in FIG. 2B, it can be seen that the mobility of the curve 55 is high when the operating voltage 57 is applied to the gate electrode. This indicates that when the silicon oxynitride film is in contact with the PMOS active region, the traps that hinder the flow of electrons decrease while the traps that hinder the flow of holes increase. In other words, the PMOS transistor according to the present invention may have the surface channel without the increase of the traps, which are sequentially stacked by the silicon oxide film 13 ′ and the second silicon oxynitride film 13 a. Although not shown, it is well known that the surface channel is improved in speed compared to the buried channel.

결과적으로, 상기 엔모스 게이트 절연막(14)으로 인하여, 상기 엔모스 트랜지스터의 동작속도를 향상시킬 수 있으며, 상기 피모스 게이트 절연막(15)으로 인하여, 상기 피모스 트랜지스터는 정공들의 이동도가 저하되지 않으면서 상기 표면채널을 가질 수 있다.As a result, the operation speed of the NMOS transistor may be improved due to the NMOS gate insulating layer 14, and the mobility of holes of the PMOS transistor may not decrease due to the PMOS gate insulating layer 15. It may have the surface channel without.

도 3 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 씨모스 반도체 소자의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도면들에 있어서, 참조부호 "a" 및 "b"는 각각 엔모스 영역 및 피모스 영역을 나타낸다.3 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of forming a CMOS semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention. In the drawings, reference numerals "a" and "b" denote NMOS regions and PMOS regions, respectively.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 엔모스 영역(a) 및 피모스 영역(b)을 갖는 반도체기판(9)의 소정영역에 소자분리막(10)을 형성하여 상기 엔모스 영역(a) 내의 엔모스 활성영역 및 상기 피모스 영역(b) 내의 피모스 활성영역을 한정한다. 상기 엔모스 영역(a)은 엔모스 트랜지스터를 형성하는 영역이며, 상기 피모스 영역(b)은 피모스 트랜지스터를 형성하는 영역이다. 상기 소자분리막(10)은 트렌치 소자분리막으로 형성할 수 있다.1, 2, and 3, an isolation layer 10 is formed in a predetermined region of a semiconductor substrate 9 having an NMOS region a and a PMOS region b, thereby forming the NMOS region a. The NMOS active region in the X) and the PMOS active region in the PMOS region (b) are defined. The NMOS region a is a region for forming an NMOS transistor, and the PMOS region b is a region for forming a PMOS transistor. The device isolation layer 10 may be formed as a trench device isolation layer.

상기 소자분리막(10)을 갖는 반도체기판(9) 전면에 제1 실리콘산화질화막(11, 1st SiON layer)을 형성한다. 상기 제1 실리콘산화질화막(11)은 산화질화 공정으로 진행한다. 예컨대, 열 산화질화 공정으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 열산화질화 공정은 NO , N2O , NH3 등의 가스들을 사용하는 급속 열산화질화 공정(rapid thermal oxy-nitridation process) 또는 퍼니스 열산화질화 공정(furnace thermal oxy-nitridation process)일 수 있다. 이와는 달리, 상기 산화질화 공정은 NO , N2O , NH3 등의 가스들을 사용하는 플라즈마 산화질화 공정일 수 있다.A first silicon oxynitride film 11 (1st SiON layer) is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 9 having the device isolation film 10. The first silicon oxynitride film 11 proceeds to an oxynitride process. For example, it is preferable to form by a thermal oxynitride process. The thermal oxynitride process may be a rapid thermal oxy-nitridation process or a furnace thermal oxy-nitridation process using gases such as NO, N 2 O, NH 3, and the like. . Alternatively, the oxynitride process may be a plasma oxynitride process using gases such as NO, N 2 O, NH 3, and the like.

상기 제1 실리콘산화질화막(11)을 갖는 반도체 기판(9) 상에 제1 감광막 패턴(12)을 형성한다. 상기 감광막 패턴(12)은 상기 피모스 영역(b) 내의 상기 제1 실리콘산화질화막(11)을 노출시킨다. 상기 노출된 제1 실리콘산화질화막(11)을 식각공정으로 제거하여 상기 피모스 활성영역을 노출시킨다.The first photoresist layer pattern 12 is formed on the semiconductor substrate 9 having the first silicon oxynitride layer 11. The photoresist layer pattern 12 exposes the first silicon oxynitride layer 11 in the PMOS region b. The exposed first silicon oxynitride layer 11 is removed by an etching process to expose the PMOS active region.

상기 노출된 피모스 활성영역을 갖는 반도체기판(9)으로 부터 상기 제1 감광막 패턴(12)을 제거하여 상기 엔모스 영역(a) 내의 상기 제1 실리콘산화질화막(11)을 노출시킨다. 상기 감광막 패턴(12)이 제거된 반도체기판(9) 전면에 실리콘산화막(13)을 형성한다. 상기 실리콘산화막(13)은 열산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 엔모스 영역(a) 내에 형성되는 상기 실리콘산화막(13)의 두께는 상기 피모스 활성영역 상에 형성되는 상기 실리콘산화막의 두께에 비하여 얇게 형성된다. 이는, 상기 엔모스 영역(a) 내의 상기 제1 실리콘산화질화막(11)에 기인한다. 즉, 상기 제1 실리콘산화질화막(11) 상에 형성되는 열산화막의 성장속도가 상기 피모스 활성영역 상에 형성되는 열산화막의 성장속도에 비하여 느리기 때문이다.The first photoresist layer pattern 12 is removed from the semiconductor substrate 9 having the exposed PMOS active region to expose the first silicon oxynitride layer 11 in the NMOS region a. A silicon oxide film 13 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 9 from which the photoresist pattern 12 is removed. The silicon oxide film 13 is preferably formed of a thermal oxide film. In this case, the thickness of the silicon oxide film 13 formed in the NMOS region a is thinner than the thickness of the silicon oxide film formed on the PMOS active region. This is due to the first silicon oxynitride film 11 in the NMOS region a. That is, the growth rate of the thermal oxide film formed on the first silicon oxynitride film 11 is slower than the growth rate of the thermal oxide film formed on the PMOS active region.

상기 실리콘산화막(13)의 표면에 질화공정을 진행하여 제2 실리콘산화질화막(13a)을 형성한다. 이때, 상기 피모스 활성영역 상의 상기 실리콘산화막(13)의 일부분을 잔류시킨다. 즉, 상기 피모스 활성영역 상에는 잔류된 실리콘산화막(13') 및 상기 제2 실리콘산화질화막(13a)이 차례로 적층된 구조의 피모스 게이트 절연막(15)이 형성된다. 이와는 다르게, 상기 엔모스 활성영역 상의 상기 얇은 실리콘산화막(13)은 모두 상기 제2 실리콘산화질화막(13a)으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 엔모스 활성영역 상에 상기 제1 및 제2 실리콘산화질화막(11,13a)이 차례로 적층된 구조의 엔모스 게이트 절연막(14)을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 질화 공정은 리모트 플라즈마 질화공정(remote plasma nitridation process), 디커플드 플라즈마 질화공정(decoupled plasma nitridation process), 슬릇 플랜 안테나 플라즈마 질화공정(slot plane antenna plasma nitridation process) 및 전자 이온가속기 플라즈마 질화공정(electron cyclotron resonance plasma niridation process) 중 선택된 하나로 진행하는 것이 바람직하다.A nitriding process is performed on the surface of the silicon oxide film 13 to form a second silicon oxynitride film 13a. At this time, a part of the silicon oxide film 13 on the PMOS active region is left. That is, the PMOS gate insulating film 15 having the structure in which the remaining silicon oxide film 13 ′ and the second silicon oxynitride film 13 a are sequentially stacked is formed on the PMOS active region. Alternatively, the thin silicon oxide film 13 on the NMOS active region may be all formed of the second silicon oxynitride film 13a. That is, it is preferable to form the NMOS gate insulating film 14 having the structure in which the first and second silicon oxynitride films 11 and 13a are sequentially stacked on the NMOS active region. The nitriding process includes a remote plasma nitridation process, a decoupled plasma nitridation process, a slot plane antenna plasma nitridation process and an electron ion accelerator plasma nitridation process. It is preferred to proceed to one of the electron cyclotron resonance plasma niridation process.

결과적으로, 상기 엔모스 게이트 절연막(14)의 하부면은 상기 제1 실리콘산화질화막(11)으로 형성됨으로써, 상기 엔모스 활성영역과의 계면에 전자들의 이동도를 저하시키는 트랩들을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 엔모스 트랜지스터의 동작속도 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 피모스 게이트 절연막(15)의 하부면은 상기 잔류된 실리콘산화막(13')으로 형성되고, 상부면은 상기 제2 실리콘산화질화막(13a)으로 형성됨으로써, 정공들의 이동도가 저하되지 않으면서 표면 채널을 갖는 피모스 트랜지스터를 형성할 수 있다. 이에 따라, 피모스 트랜지스터의 동작속도 특성을 향상시킬 수 있다.As a result, the lower surface of the NMOS gate insulating layer 14 is formed of the first silicon oxynitride layer 11, thereby reducing traps that reduce mobility of electrons at the interface with the NMOS active region. . As a result, the operating speed characteristics of the NMOS transistor can be improved. In addition, the lower surface of the PMOS gate insulating film 15 is formed of the remaining silicon oxide film 13 ′, and the upper surface of the PMOS gate insulating film 15 is formed of the second silicon oxynitride film 13a, so that mobility of holes does not decrease. The PMOS transistor having the surface channel can be formed without. As a result, the operating speed characteristic of the PMOS transistor can be improved.

도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 엔모스 및 피모스 게이트 절연막(14,15)을 갖는 반도체기판(9) 전면에 게이트 전극막(16)을 형성한다. 상기 게이트 전극막(16)은 언도프드(undoped) 폴리실리콘막을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 게이트 전극막(16) 상에 상기 엔모스 영역(a) 내의 상기 게이트 전극막(16)을 노출시키는 제2 감광막 패턴(17)을 형성한다. 상기 제2 감광막 패턴(17)을 마스크로 사용하여 상기 게이트 전극막(16)에 n-type의 불순물 이온들을 주입(18)한다. 예를 들면, 포스포러스(P) 또는 아세닉(As) 이온들을 주입할 수 있다. 이에 따라, 상기 엔모스 영역(a) 내에 엔모스 게이트 전극막(21)이 형성된다.5, 6, 7, and 8, the gate electrode layer 16 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 9 having the NMOS and PMOS gate insulating layers 14 and 15. The gate electrode film 16 preferably forms an undoped polysilicon film. A second photoresist layer pattern 17 is formed on the gate electrode layer 16 to expose the gate electrode layer 16 in the NMOS region a. The n-type impurity ions are implanted into the gate electrode layer 16 using the second photoresist layer pattern 17 as a mask. For example, phosphorus (P) or ethnic (As) ions may be implanted. As a result, the NMOS gate electrode film 21 is formed in the NMOS region a.

상기 제2 감광막 패턴(17)을 반도체기판(9)으로 부터 제거하고, 상기 엔모스 게이트 전극막(21)을 덮는 제3 감광막 패턴(19)을 형성한다. 상기 제3 감광막 패턴(19)은 상기 피모스 영역(b) 내의 상기 게이트 전극막(16)을 노출시킨다. 상기 노출된 게이트 전극막(16)에 p-type의 불순물 이온들을 주입(20)하여 피모스 게이트 전극막(22)을 형성한다. 예를 들면, 보론(B) 이온들을 주입할 수 있다. 상기 제3 감광막 패턴(19)을 제거한다. 이후, 상기 주입된 n-type 및 p-type의 불순물들을 활성화시키는 열공정을 진행하는 것이 바람직하다.The second photoresist layer pattern 17 is removed from the semiconductor substrate 9, and a third photoresist layer pattern 19 covering the NMOS gate electrode layer 21 is formed. The third photoresist layer pattern 19 exposes the gate electrode layer 16 in the PMOS region b. P-type impurity ions are implanted into the exposed gate electrode layer 16 to form a PMOS gate electrode layer 22. For example, boron (B) ions may be implanted. The third photoresist pattern 19 is removed. Thereafter, it is preferable to proceed with a thermal process for activating the implanted n-type and p-type impurities.

상기 엔모스 및 피모스 게이트 전극막들(21,22)을 갖는 반도체기판(9) 전면 상에 금속실리사이드막(23) 및 하드마스크막(24)을 차례로 형성한다. 상기 금속실리사이드막(23)은 텅스텐실리사이드막, 코발트실리사이드막, 니켈실리사이드막 또는 티타늄실리사이드막으로 형성할 수 있다. 상기 하드마스크막(24)은 실리콘질화막으로 형성할 수 있다. 상기 하드마스크막(24)은 생략될 수 있다.The metal silicide layer 23 and the hard mask layer 24 are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate 9 having the NMOS and PMOS gate electrode layers 21 and 22. The metal silicide layer 23 may be formed of a tungsten silicide layer, a cobalt silicide layer, a nickel silicide layer, or a titanium silicide layer. The hard mask layer 24 may be formed of a silicon nitride layer. The hard mask layer 24 may be omitted.

도 9를 참조하면, 상기 엔모스 영역(a) 내의 상기 하드마스크막(24), 상기 금속실리사이드막(23), 상기 엔모스 게이트 전극막(21) 및 상기 엔모스 게이트 절연막(14)을 연속적으로 패터닝하여 상기 엔모스 활성영역 상부에 차례로 적층된 엔모스 게이트 패턴(25) 및 엔모스 하드마스크막(24a)을 형성한다. 상기 엔모스 게이트 패턴(25)은 차례로 적층된 엔모스 게이트 전극(21a) 및 엔모스 금속실리사이드막(23a)으로 구성된다. 상기 피모스 영역(b) 내의 상기 하드마스크막(24), 상기 금속실리사이드막(23), 상기 피모스 게이트 전극막(22) 및 상기 피모스 게이트 절연막(15)을 연속적으로 패터닝하여 상기 피모스 활성영역 상부에 차례로 적층된 피모스 게이트 패턴(26) 및 피모스 하드마스크막(24b)을 형성한다. 상기 피모스 게이트 패턴(26)은 차례로 적층된 피모스 게이트 전극(22a) 및 피모스 금속실리사이드막(23b)으로 구성된다. 상기 엔모스 및 피모스 게이트 패턴들(25,26)은 동시에 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 9, the hard mask layer 24, the metal silicide layer 23, the NMOS gate electrode layer 21, and the NMOS gate insulating layer 14 in the NMOS region a may be continuously formed. The NMOS gate pattern 25 and the NMOS hard mask layer 24a are sequentially formed on the NMOS active region by patterning. The NMOS gate pattern 25 includes an NMOS gate electrode 21a and an NMOS metal silicide layer 23a that are sequentially stacked. The hard mask layer 24, the metal silicide layer 23, the PMOS gate electrode layer 22, and the PMOS gate insulating layer 15 in the PMOS region b are successively patterned. The PMOS gate pattern 26 and the PMOS hard mask layer 24b that are sequentially stacked on the active region are formed. The PMOS gate pattern 26 includes a PMOS gate electrode 22a and a PMOS metal silicide layer 23b that are sequentially stacked. The NMOS and PMOS gate patterns 25 and 26 may be simultaneously formed.

상기 엔모스 게이트 패턴(25) 양측의 상기 엔모스 활성영역에 n-type의 불순물확산층(28)을 형성한다. 상기 n-type의 불순물확산층(28)은 엔모스 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 해당한다. 상기 피모스 게이트 패턴(26) 양측의 상기 피모스 활성영역에 p-type의 불순물확산층(29)을 형성한다. 상기 p-type의 불순물확산층(29)은 피모스 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 해당한다. 상기 엔모스 및 피모스 게이트 패턴들(25,26) 양측벽에 스페이서(27)를 형성할 수 있다. 상기 스페이서(27)는 실리콘질화막으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 n-type 및 p-type의 불순물확산층들(27,28)은 LDD 구조를 갖도록 형성될 수 있다.An n-type impurity diffusion layer 28 is formed in the NMOS active region on both sides of the NMOS gate pattern 25. The n-type impurity diffusion layer 28 corresponds to a source / drain region of the NMOS transistor. A p-type impurity diffusion layer 29 is formed in the PMOS active region on both sides of the PMOS gate pattern 26. The p-type impurity diffusion layer 29 corresponds to a source / drain region of the PMOS transistor. Spacers 27 may be formed on both sidewalls of the NMOS and PMOS gate patterns 25 and 26. The spacer 27 may be formed of a silicon nitride film. In this case, the n-type and p-type impurity diffusion layers 27 and 28 may be formed to have an LDD structure.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 엔모스 게이트 절연막은 실리콘산화질화막으로 이루어지고, 피모스 게이트 절연막은 적층된 실리콘산화막 및 실리콘산화질화막으로 이루어진다. 이로 인하여, 엔모스 트랜지스터의 경우, 상기 엔모스 게이트 절연막 및 엔모스 활성영역 사이의 트랩들을 감소시킴으로써, 상기 엔모스 트랜지스터의 동작속도 특성을 향상시킬 수 있다. 피모스 트랜지스터의 경우, 상기 피모스 게이트 절연막으로 인해 상기 피모스 트랜지스터는 정공들의 이동도가 저하되지 않으면서 표면 채널을 가질수 있다. 이에 따라, 상기 피모스 트랜지스터의 동작속도 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the NMOS gate insulating film is formed of a silicon oxynitride film, and the PMOS gate insulating film is formed of a stacked silicon oxide film and a silicon oxynitride film. Therefore, in the case of the NMOS transistor, by reducing the traps between the NMOS gate insulating layer and the NMOS active region, it is possible to improve the operating speed characteristics of the NMOS transistor. In the case of a PMOS transistor, the PMOS transistor may have a surface channel without decreasing mobility of holes due to the PMOS gate insulating layer. Accordingly, the operating speed characteristic of the PMOS transistor can be improved.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 씨모스 반도체 소자를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a CMOS semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2a는 본 발명에 따른 씨모스 소자 중 엔모스 트랜지스터의 전자들의 이동도를 나타내는 개략적인 그래프이다.Figure 2a is a schematic graph showing the mobility of the electrons of the NMOS transistor of the CMOS device according to the present invention.

도 2b는 본 발명에 따른 씨모스 소자 중 피모스 트랜지스터의 정공들의 이동도를 나타내는 개략적인 그래프이다.Figure 2b is a schematic graph showing the mobility of the holes of the PMOS transistor of the CMOS device according to the present invention.

도 3 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 씨모스 반도체 소자의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of forming a CMOS semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention.

Claims (13)

엔모스 영역 및 피모스 영역을 갖는 반도체기판;A semiconductor substrate having an NMOS region and a PMOS region; 상기 엔모스 영역의 상기 반도체기판 상부에 배치된 엔모스 게이트 패턴;An NMOS gate pattern on the semiconductor substrate in the NMOS region; 상기 엔모스 게이트 패턴 및 상기 반도체기판 사이에 개재된 엔모스 게이트 절연막;An NMOS gate insulating layer interposed between the NMOS gate pattern and the semiconductor substrate; 상기 피모스 영역의 상기 반도체기판 상부에 배치된 피모스 게이트 패턴; 및A PMOS gate pattern disposed on the semiconductor substrate in the PMOS region; And 상기 피모스 게이트 패턴 및 상기 반도체기판 사이에 개재된 피모스 게이트 절연막을 포함하되, 상기 엔모스 게이트 절연막의 하부면은 실리콘산화질화막으로 이루어지고, 상기 피모스 게이트 절연막의 하부면은 실리콘산화막으로 이루어지되, 상기 피모스 게이트 절연막의 상부면은 실리콘산화질화막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자. And a PMOS gate insulating layer interposed between the PMOS gate pattern and the semiconductor substrate, wherein a bottom surface of the NMOS gate insulating film is formed of a silicon oxynitride film, and a bottom surface of the PMOS gate insulating film is made of a silicon oxide film. The upper surface of the PMOS gate insulating film is formed of a silicon oxynitride film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 엔모스 게이트 패턴은 적층된 n-type의 도핑된 폴리실리콘막 및 엔모스 금속실리사이드막으로 구성되고, 상기 피모스 게이트 패턴은 적층된 p-type의 도핑된 폴리실리콘막 및 피모스 금속실리사이드막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자.The NMOS gate pattern includes a stacked n-type doped polysilicon layer and an NMOS metal silicide layer, and the PMOS gate pattern includes a stacked p-type doped polysilicon layer and a PMOS metal silicide layer. CMOS semiconductor device, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 엔모스 게이트 절연막은 적층된 제1 및 제2 실리콘산화질화막으로 구성되고, 상기 피모스 게이트 절연막은 적층된 실리콘산화막 및 실리콘산화질화막으로 구성되되, 상기 엔모스 게이트 절연막의 제2 실리콘산화질화막은 상기 피모스 게이트 절연막의 실리콘산화질화막과 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자.The NMOS gate insulating layer is composed of stacked first and second silicon oxynitride layers, and the PMOS gate insulating layer is composed of stacked silicon oxide layers and silicon oxynitride layers, and the second silicon oxynitride layer of the NMOS gate insulating layer is And the same material as that of the silicon oxynitride film of the PMOS gate insulating film. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제1 실리콘산화질화막은 열산화질화막 및 플라즈마 산화질화막 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자.And the first silicon oxynitride film is at least one of a thermal oxynitride film and a plasma oxynitride film. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제2 실리콘산화질화막은 플라즈마 산화질화막인 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자.And the second silicon oxynitride layer is a plasma oxynitride layer. 제 1 항 내지 제 3 항 중에 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 실리콘산화막은 열산화막인 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자.And the silicon oxide film is a thermal oxide film. 제 1 항 내지 제 3 항 중에 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 엔모스 영역 내에 상기 엔모스 게이트 전극 양측의 상기 반도체기판에 형성된 n-type의 불순물확산층; 및An n-type impurity diffusion layer formed in the semiconductor substrate on both sides of the NMOS gate electrode in the NMOS region; And 상기 피모스 영역 내에 상기 피모스 게이트 패턴 양측의 상기 반도체기판에 형성된 p-type의 불순물확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자.And a p-type impurity diffusion layer formed in the semiconductor substrate on both sides of the PMOS gate pattern in the PMOS region. 엔모스 영역 및 피모스 영역을 갖는 반도체기판의 전면에 제1 실리콘산화질화막을 형성하는 단계;Forming a first silicon oxynitride film on an entire surface of the semiconductor substrate having an NMOS region and a PMOS region; 상기 피모스 영역의 상기 제1 실리콘산화질화막을 선택적으로 제거하여 상기 피모스 영역의 반도체기판을 노출시키는 단계;Selectively removing the first silicon oxynitride film of the PMOS region to expose the semiconductor substrate of the PMOS region; 상기 노출된 반도체기판 상의 두께에 비하여 상기 엔모스 영역 내의 두께가 얇은 실리콘산화막을 반도체기판 전면에 형성하는 단계; 및Forming a silicon oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate, wherein the silicon oxide film is thinner than the thickness on the exposed semiconductor substrate; And 상기 실리콘산화막을 질화시켜 제2 실리콘산화질화막을 형성하되, 상기 피모스 영역내에 상기 실리콘산화막을 잔류시키는 단계를 포함하는 씨모스 반도체 소자의 형성방법.Forming a second silicon oxynitride film by nitriding the silicon oxide film, and leaving the silicon oxide film in the PMOS region. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제1 실리콘산화질화막은 급속 열산화질화 공정(rapid thermal oxy-nitridation process), 퍼니스 열산화질화 공정(furnace thermal oxy-nitridation process) 및 플라즈마 산화질화 공정(plasma oxy-nitridation process) 중 선택된 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자의 형성방법.The first silicon oxynitride layer is formed of one of a rapid thermal oxy-nitridation process, a furnace thermal oxy-nitridation process, and a plasma oxy-nitridation process. A method of forming a CMOS semiconductor device, characterized in that. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 실리콘산화막은 열산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자의 형성방법.And the silicon oxide film is formed of a thermal oxide film. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 실리콘산화막을 질화시키는 공정은 리모트 플라즈마 질화공정(remote plasma nitridation process), 디커플드 플라즈마 질화공정(decoupled plasma nitridation process), 슬릇 플랜 안테나 플라즈마 질화공정(slot plane antenna plasma nitridation process) 및 전자 이온가속기 플라즈마 질화공정(electron cyclotron resonance plasma niridation process) 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자의 형성방법.Nitriding the silicon oxide film may include remote plasma nitridation process, decoupled plasma nitridation process, slot plane antenna plasma nitridation process, and electron ion accelerator. The method of forming a CMOS semiconductor device, characterized in that the selected one of the plasma (nitride process). 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 엔모스 영역 내에 적층된 상기 제1 및 제2 실리콘산화질화막들은 엔모스 게이트 절연막이고, 상기 피모스 영역 내에 적층된 상기 잔류된 실리콘산화막 및 상기 제2 실리콘산화질화막은 피모스 게이트 절연막인 것을 특징으로 하는 씨모스 트랜지스터의 형성방법.The first and second silicon oxynitride layers stacked in the NMOS region are NMOS gate insulating layers, and the remaining silicon oxide and second silicon oxynitride layers stacked in the PMOS region are PMOS gate insulating layers. A method of forming a CMOS transistor. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 엔모스 및 피모스 게이트 절연막 상에 게이트 전극막을 형성하는 단계;Forming a gate electrode film on the NMOS and PMOS gate insulating film; 상기 게이트 전극막에 선택적으로 n-type 및 p-type의 불순물 이온들을 주입하여 상기 엔모스 영역내에 엔모스 게이트 전극막 및 상기 피모스 영역내에 피모스 게이트 전극막을 형성하는 단계;Selectively implanting n-type and p-type impurity ions into the gate electrode film to form an NMOS gate electrode film in the NMOS region and a PMOS gate electrode film in the PMOS region; 상기 엔모스 및 피모스 게이트 전극막을 갖는 반도체기판에 열공정을 진행하는 단계;Performing a thermal process on the semiconductor substrate having the NMOS and PMOS gate electrode films; 상기 엔모스 및 피모스 게이트 전극막들 상에 금속실리사이드막을 형성하는 단계;Forming a metal silicide layer on the NMOS and PMOS gate electrode layers; 상기 엔모스 영역 내의 상기 금속실리사이드막 및 상기 엔모스 게이트 전극막을 연속적으로 패터닝하여 엔모스 게이트 패턴을 형성하고, 상기 피모스 영역 내의 상기 금속실리사이드막 및 상기 피모스 게이트 전극막을 연속적으로 패터닝하여 피모스 게이트 패턴을 형성하는 단계;The metal silicide layer and the NMOS gate electrode layer in the NMOS region are successively patterned to form an NMOS gate pattern, and the metal silicide layer and PMOS gate electrode layer in the PMOS region are successively patterned to form PMOS. Forming a gate pattern; 상기 엔모스 영역 내에 상기 엔모스 게이트 패턴 양측의 반도체기판에 n-type의 불순물확산층을 형성하는 단계; 및Forming an n-type impurity diffusion layer on the semiconductor substrate on both sides of the NMOS gate pattern in the NMOS region; And 상기 피모스 영역 내에 상기 피모스 게이트 패턴 양측의 반도체기판에 p-type의 불순물확산층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨모스 반도체 소자의 형성방법.And forming a p-type impurity diffusion layer in the semiconductor substrates on both sides of the PMOS gate pattern in the PMOS region.
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