KR100561977B1 - Method For Manufacturing Semiconductor Devices - Google Patents

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KR100561977B1 KR1020030067151A KR20030067151A KR100561977B1 KR 100561977 B1 KR100561977 B1 KR 100561977B1 KR 1020030067151 A KR1020030067151 A KR 1020030067151A KR 20030067151 A KR20030067151 A KR 20030067151A KR 100561977 B1 KR100561977 B1 KR 100561977B1
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Abstract

본 발명은 반도체 기판의 액티브 영역 상에 게이트 전극을 형성시키고, 상기 액티브 영역에 탄소(C+) 이온을 이온주입시킨 후 상기 액티브 영역에 BF+ 이온과 같은 피(P)형 이온을 이온주입시키고, 열처리 공정에 의해 P형 LDD 영역을 확산시킨다. 이후, 상기 게이트 전극의 양 측벽에 스페이서를 형성시키고, 상기 액티브 영역에 열처리 공정에 의해 P형 소스/드레인 영역을 확산시킨다.The present invention forms a gate electrode on an active region of a semiconductor substrate, implants carbon (C +) ions into the active region, and implants (P) ions such as BF + ions into the active region, followed by heat treatment. The P-type LDD region is diffused by the process. Thereafter, spacers are formed on both sidewalls of the gate electrode, and a P-type source / drain region is diffused in the active region by a heat treatment process.

따라서, 본 발명은 상기 LDD 영역의 보론(B+) 이온을 열처리 공정에 의해 확산시킬 때, 상기 보론(B+) 이온이 채널 영역과 같은 원하지 않은 영역으로 확산하는 것을 억제할 수 있다. 이는 숏 채널을 갖는 P형 모스 트랜지스터의 샐로우 정션을 형성하면서도 문턱전압을 안정시키고 누설전류를 저감시키는 등의 전기적 특성을 향상시킨다.Therefore, when the boron (B +) ions in the LDD region are diffused by a heat treatment process, the present invention can suppress diffusion of the boron (B +) ions into an unwanted region such as a channel region. This improves electrical characteristics such as stabilizing threshold voltage and reducing leakage current while forming a shallow junction of a P-type MOS transistor having a short channel.

트랜지스터, P형 엘디디 영역, 문턱전압Transistor, P-type LED Area, Threshold Voltage

Description

반도체 소자 제조 방법{Method For Manufacturing Semiconductor Devices} Semiconductor device manufacturing method {Method For Manufacturing Semiconductor Devices}             

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 소자를 나타낸 단면 구조도.1 is a cross-sectional structural view showing a semiconductor device according to the prior art.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 의한 반도체 소자 제조 방법을 나타낸 단면 공정도.2A to 2E are cross-sectional process diagrams illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피(P)형 엘디디(LDD: lightly doped drain) 영역의 보론 이온이 채널 영역으로 확산하는 것을 억제시킴으로써 피모스(PMOS) 트랜지스터의 전기적 특성 저하를 방지하도록 한 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to suppress the diffusion of boron ions in a lightly doped drain (LDD) region into a channel region, thereby preventing the electrical of a PMOS transistor. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method which prevents the deterioration of characteristics.

일반적으로, 반도체 소자의 고집적화가 진행됨에 따라 반도체 소자의 사이즈가 축소되면서 반도체 소자, 예를 들어 모스 트랜지스터의 채널 길이도 함께 축소된다. 그러나, 상기 모스 트랜지스터의 채널 길이가 축소되면, 상기 모스 트랜지스터의 바람직하지 못한 전기적 특성, 예를 들어 숏채널 효과(Short Channel Effect: SCE) 등이 발생한다.In general, as the integration of semiconductor devices proceeds, the size of the semiconductor device is reduced, and the channel length of the semiconductor device, for example, the MOS transistor, is also reduced. However, when the channel length of the MOS transistor is reduced, undesirable electrical characteristics of the MOS transistor, for example, a short channel effect (SCE), may occur.

상기 숏채널 효과를 해결하려면, 상기 모스 트랜지스터의 게이트 전극 길이의 축소와 같은 수평 축소와 함께 상기 모스 트랜지스터의 게이트 절연막 두께 및 소스/드레인 접합(junction) 깊이의 축소와 같은 수직 축소도 함께 이루어지지 않으면 안된다. 또한, 상기 수평 축소와 수직 축소에 따라 구동 전원의 전압을 낮추고 반도체 기판의 도핑 농도를 높이며, 특히 채널 영역의 도핑 프로파일의 제어가 효율적으로 이루어져야 한다.In order to solve the short channel effect, if the horizontal reduction such as the reduction of the gate electrode length of the MOS transistor and the vertical reduction such as the reduction of the gate insulating film thickness and the source / drain junction depth of the MOS transistor are not performed together, Can not be done. In addition, the horizontal reduction and vertical reduction reduce the voltage of the driving power source, increase the doping concentration of the semiconductor substrate, and in particular, the doping profile of the channel region should be efficiently controlled.

그렇지만, 상기 반도체 소자의 사이즈가 급격히 축소되고 있으나 상기 반도체 소자를 적용한 전자 제품 등에서 요구되는 구동 전압이 여전히 높기 때문에 예를 들어, 일반적인 엔모스(NMOS) 트랜지스터와 같은 반도체 소자의 경우, 소스에서 주입된 전자가 드레인의 큰 전위 변동(potential gradient) 상태로 인하여 상기 드레인으로 심하게 가속됨으로써 상기 드레인 근처에서 핫 캐리어(hot carrier)가 발생하기 쉬운 취약한 구조를 갖고 있다. 이와 같은 핫 캐리어에 취약한 일반적인 모스 트랜지스터의 구조를 개선하기 위해 엘디디(LDD: lightly doped drain) 구조의 트랜지스터가 도입되었다.However, since the size of the semiconductor device is rapidly being reduced, but the driving voltage required by the electronic products to which the semiconductor device is applied is still high, for example, in the case of a semiconductor device such as a general NMOS transistor, The electrons are severely accelerated to the drain due to the large potential gradient of the drain, and thus have a fragile structure in which hot carriers tend to occur near the drain. In order to improve the structure of a general MOS transistor vulnerable to such a hot carrier, a transistor having a lightly doped drain (LDD) structure has been introduced.

이러한 LDD 구조의 NMOS 트랜지스터에서는 채널과 소스/드레인 사이에 위치한 저농도(n-) 영역의 LDD 영역이 상기 드레인 접합 근처의 높은 드레인-게이트 전압을 완화시킴으로써 심한 전위 변동을 감소시키고 나아가 핫 캐리어의 발생을 억제시킬 수 있다. 상기 LDD 구조의 트랜지스터를 제조하는 여러 가지 기술이 제안되어 왔는데, 이들 기술 중에서 게이트 전극의 양 측벽에 절연막의 스페이서(spacer) 를 형성하는 방법이 상기 LDD 구조의 트랜지스터를 제조하는 가장 전형적인 방법이며 현재까지 대부분의 양산 기술로서 사용되고 있다.In this LDD NMOS transistor, the low concentration (n-) LDD region located between the channel and the source / drain mitigates the high drain-gate voltage near the drain junction, thereby reducing severe potential fluctuations and further reducing the occurrence of hot carriers. Can be suppressed. Various techniques for manufacturing the transistor of the LDD structure have been proposed. Among these techniques, a method of forming spacers of an insulating film on both sidewalls of the gate electrode is the most typical method of manufacturing the transistor of the LDD structure. It is used as most mass production technology.

최근, 반도체 소자의 초고집적화가 진행됨에 따라 숏 채널 효과(SCE)를 효과적으로 억제하기 위해 접합 깊이를 아주 얕게 형성시키는 샐로우 정션(shallow junction) 기술이 필수적으로 도입되고 있다. 즉, 보론(B+) 이온이나 BF2+ 이온을 저 이온주입 에너지로 이온주입하는 이온주입 공정에 의해 상기 샐로우 정션을 형성하여 왔다. 그럼에도 불구하고, 반도체 소자의 초고집적화가 더욱 진행됨에 따라 상기 LDD 영역의 접합에 대한 원하는 프로파일을 얻기가 점차 어렵게 되었다. 그러므로, 상기 모스 트랜지스터의 문턱전압(Threshold Voltage: VT)을 결정하는 채널 영역의 도핑 농도에는 영향을 주지 않으면서 소스/드레인의 공핍 영역이 수평 방향으로 서로 근접하는 것을 억제하는 할로(HALO) 구조를 추가로 도입하게 되었다.In recent years, as the high integration of semiconductor devices proceeds, a shallow junction technology that forms a very shallow junction depth is essentially introduced to effectively suppress the short channel effect (SCE). That is, by the boron (B +) ion or BF 2 + ion in the ion implantation step of the ion implantation with a low energy ion implantation has been to form the shallows junction. Nevertheless, as ultra-high integration of semiconductor devices proceeds, it becomes increasingly difficult to obtain a desired profile for the junction of the LDD region. Therefore, a halo structure that suppresses the depletion regions of the source / drain in proximity to each other in the horizontal direction without affecting the doping concentration of the channel region that determines the threshold voltage (V T ) of the MOS transistor. Introduced additional.

상기 할로 구조는 상기 모스 트랜지스터의 게이트 전극에 이웃한 소스/드레인의 접합 근처 영역에 상기 소스/드레인의 불순물에 반대되는 타입의 불순물 즉, 할로 이온을 주입시킴으로써 형성될 수 있다. 이는 상기 모스 트랜지스터의 소스/드레인의 접합 근처에 웰(well)의 도핑 농도보다 높은 불순물 농도를 지닌 확산 영역을 형성시킴으로써 소스/드레인 영역의 공핍(depletion) 영역을 축소시키기 위함이다.The halo structure may be formed by implanting impurities of a type opposite to that of the source / drain, that is, halo ions, in a region near the junction of the source / drain adjacent to the gate electrode of the MOS transistor. This is to reduce the depletion region of the source / drain region by forming a diffusion region having an impurity concentration higher than the well doping concentration near the source / drain junction of the MOS transistor.

이러한 할로 구조를 갖는 종래의 피모스(PMOS) 트랜지스터에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10)의 액티브 영역이 상기 반도체 기판(10)의 소자 분리막(11)에 의해 정의되고, 상기 액티브 영역 상에 게이트 전극(20)이 형성되고, 상기 게이트 전극(20)을 가운데 두고 상기 액티브 영역 내에 P-형 LDD 영역(30)이 형성되고, 상기 LDD 영역(30)의 접합에 이웃한 게이트 전극(20) 아래의 반도체 기판(10)에 할로 영역(H)(40)이 형성되고, 상기 게이트 전극(20)의 양 측벽에 절연막의 스페이서(50)가 형성되고, 상기 게이트 전극(20)과 스페이서(50)를 가운데 두고 P+형 소스/드레인 영역(60)이 상기 반도체 기판(10) 내에 형성된다. 상기 반도체 기판(10)과 게이트 전극(20) 사이에 게이트 절연막(21)이 존재한다.In the conventional PMOS transistor having such a halo structure, as shown in FIG. 1, an active region of the semiconductor substrate 10 is defined by the device isolation layer 11 of the semiconductor substrate 10, and the active A gate electrode 20 is formed on the region, a P-type LDD region 30 is formed in the active region with the gate electrode 20 in the center, and the gate electrode adjacent to the junction of the LDD region 30. A hollow region (H) 40 is formed in the semiconductor substrate 10 under the 20, spacers 50 of an insulating film are formed on both sidewalls of the gate electrode 20, and the gate electrode 20 A P + type source / drain region 60 is formed in the semiconductor substrate 10 with the spacer 50 in the center. A gate insulating film 21 exists between the semiconductor substrate 10 and the gate electrode 20.

그러나, 종래의 피모스 트랜지스터의 경우, 상기 LDD 영역(30)의 형성을 위해 상기 BF2+ 이온의 이온주입 공정을 진행하므로 상기 LDD 영역(30)에 이온주입에 의한 손상이 발생한다. 즉, 상기 LDD 영역(30)의 실리콘 격자 내에 침입형 사이트(interstitial site)와 같은 결함이 발생한다. 이러한 상태에서 열처리 공정을 이용하여 상기 LDD 영역(30)을 형성할 때 보론(B+) 이온이 원하지 않는 영역, 예를 들어 채널 영역으로 확산(transient enhanced diffusion)을 일으킨다. 이는 상기 BF2+ 이온이 상기 보론 이온의 확산을 촉진시키는 F+ 이온을 많이 갖고 있기 때문이다. 그 결과, 상기 트랜지스터의 문턱전압(VT)을 당초의 정해진 값과 다르게 변화시킴으로써 상기 트랜지스터의 전기적 특성이 저하된다. 즉, 상기 트랜지스터의 턴온(turn-on) 및 턴오프(turn-off) 동작 구분이 명확하지 않게 되므로 상기 트랜지스터의 오동작이나 동작 불량이 발생하고, 또한 누설전류(leakage current)의 증가가 발생한다.However, in the conventional PMOS transistor, since the ion implantation process of the BF 2 + ions is performed to form the LDD region 30, damage caused by ion implantation occurs in the LDD region 30. That is, defects such as interstitial sites occur in the silicon lattice of the LDD region 30. In this state, when the LDD region 30 is formed using a heat treatment process, boron (B +) ions cause a diffusion enhanced diffusion into an unwanted region, for example, a channel region. This is because the BF 2 + ion has a lot of F + ions to promote the diffusion of the boron ions. As a result, the electrical characteristics of the transistor are degraded by changing the threshold voltage V T of the transistor differently from the initially determined value. That is, since the division of turn-on and turn-off operations of the transistor becomes unclear, malfunction or malfunction of the transistor occurs, and an increase in leakage current occurs.

따라서, 본 발명의 목적은 P형 모스 트랜지스터의 LDD 영역을 확산시킬 때 보론 이온이 채널 영역으로 확산하는 것을 억제시키는데 있다.Therefore, an object of the present invention is to suppress the diffusion of boron ions into the channel region when diffusing the LDD region of the P-type MOS transistor.

본 발명의 다른 목적은 문턱전압을 안정화시킴으로써 전기적 특성을 향상시키는데 있다.Another object of the present invention is to improve electrical characteristics by stabilizing threshold voltages.

본 발명의 또 다른 목적은 누설전류의 증가를 억제시킴으로써 전기적 특성을 향상시키는데 있다.
It is another object of the present invention to improve electrical characteristics by suppressing an increase in leakage current.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자 제조 방법은The semiconductor device manufacturing method according to the present invention for achieving the above object is

반도체 기판의 액티브 영역 상에 게이트 전극을 형성시키는 단계; 상기 액티브 영역에 보론을 함유한 피형 엘디디 영역 형성 이온을 저농도로 이온주입시키는 단계; 및 상기 엘디디 영역 형성 이온을 열처리 공정에 의해 확산시킴으로써 피형 엘디디 영역을 형성시키는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법에 있어서, 상기 열처리 공정을 진행하는 동안에 상기 보론 이온이 채널 영역으로 확산하는 것을 억제하기 위해 상기 열처리 공정을 진행하기 전에 상기 액티브 영역에 소정의 이온을 이온주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a gate electrode on an active region of the semiconductor substrate; Implanting ions of the formed LED region containing boron into the active region at low concentration; And forming the shaped LED region by diffusing the LED region forming ions by a heat treatment process, wherein the boron ions are prevented from diffusing into the channel region during the heat treatment process. In order to proceed to the heat treatment step before the process characterized in that it comprises the step of implanting a predetermined ion in the active region.

바람직하게는, 상기 소정의 이온을 이온주입시키는 단계를 상기 엘디디 영역 형성 이온의 이온주입시키는 단계 이전에 진행하거나, 상기 엘디디 영역 형성 이온 의 이온주입시키는 단계 이후에 진행할 수 있다.Preferably, the ion implantation of the predetermined ions may be performed before the ion implantation of the LED region forming ions or after the ion implantation of the LED region forming ions.

바람직하게는, 상기 소정의 이온으로서 탄소 이온을 이온주입시킬 수가 있다. 또한, 상기 탄소 이온을 3~20 KeV의 이온주입 에너지와, 1.0E14 ions/cm2 ~ 1.0E15 ions/cm2의 이온주입 농도로 이온주입시키는 것이 바람직하다.Preferably, carbon ions can be ion implanted as the predetermined ions. In addition, it is preferable to ion implant the carbon ions at an ion implantation energy of 3 to 20 KeV and an ion implantation concentration of 1.0E14 ions / cm 2 to 1.0E15 ions / cm 2 .

바람직하게는, 상기 엘디디 영역 형성 이온으로서 BF+ 이온을 이온주입시킬 수가 있다. 또한, 상기 BF+ 이온을 2~10 KeV의 이온주입 에너지와, 5.0E14 ions/cm2 ~ 5.0E15 ions/cm2의 이온주입 농도로 이온주입시키는 것이 바람직하다.Preferably, BF + ions can be ion implanted as the LED region forming ions. In addition, the BF + ions are preferably ion implanted at an ion implantation energy of 2 to 10 KeV and an ion implantation concentration of 5.0E14 ions / cm 2 to 5.0E15 ions / cm 2 .

바람직하게는, 상기 BF+ 이온을 급속 열처리 공정에 의해 확산시킬 수 있다. 또한, 상기 BF+ 이온을 900~1050℃의 온도와 질소(N2) 가스의 분위기에서 10~20초의 시간동안 확산시키는 것이 바람직하다.Preferably, the BF + ions may be diffused by a rapid heat treatment process. In addition, the BF + ions are preferably diffused for 10 to 20 seconds in a temperature of 900 ~ 1050 ℃ and nitrogen (N 2 ) gas.

따라서, 본 발명은 피형 엘디디 영역을 위한 액티브 영역에 탄소 이온을 이온주입한 후 BF+ 이온을 이온주입시키므로 엘디디 영역의 확산을 위한 열처리 공정을 진행할 때 보론 이온이 원하지 않은 채널 영역을 확산하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 피형 모스트랜지스터의 문턱전압을 안정시키고 누설전류를 저감시킴으로써 전기적인 특성을 향상시킬 수가 있다. Therefore, in the present invention, since carbon ions are implanted into the active region for the shaped LED region, BF + ions are implanted, thereby preventing boron ions from diffusing unwanted channel regions during the heat treatment process. You can prevent it. As a result, the electrical characteristics can be improved by stabilizing the threshold voltage of the type morph transistor and reducing the leakage current.

이하, 본 발명에 의한 반도체 소자 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부 호를 부여한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are given to parts of the same construction and the same operation as the conventional parts.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 의한 반도체 소자 제조 방법을 나타낸 단면 공정도이다.2A to 2E are cross-sectional process diagrams illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도 2a를 참조하면, 먼저, 반도체 기판(10), 예를 들어 단결정 실리콘 기판의 액티브 영역간의 전기적 절연(isolation)을 위해 아이솔레이션 공정, 예를 들어 STI(Shallow Trench Isolation) 공정 등을 이용하여 상기 반도체 기판(10)의 필드영역에 산화막과 같은 절연막의 소자 분리막(11)을 형성한다. 여기서, 상기 반도체 기판(10)의 단결정 실리콘 기판으로는 제 1 도전형 단결정 실리콘기판이 사용될 수 있고, 제 1 도전형은 n형 또는 p형이 될 수 있다. 본 발명은 설명의 편의상 제 1 도전형이 n 형인 경우를 기준으로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 2A, first, an isolation process, for example, a shallow trench isolation (STI) process or the like, is used to electrically isolate an active region of a semiconductor substrate 10, for example, a single crystal silicon substrate. An element isolation film 11 of an insulating film such as an oxide film is formed in the field region of the substrate 10. Here, a single conductive silicon substrate may be used as the single crystal silicon substrate of the semiconductor substrate 10, and the first conductive type may be n type or p type. For convenience of description, the present invention will be described based on the case where the first conductivity type is n type.

여기서, 도면에서 도시하지 않았으나, 상기 소자 분리막(11)의 형성 후에 문턱전압(VT)의 조절을 위한 이온주입, 펀치 스루(punch through)를 방지하기 위한 이온주입, 채널 스토퍼(channel stopper) 형성을 위한 이온주입, 웰(well) 형성을 위한 이온주입을 추가로 진행할 수 있으며, 이에 대한 설명을 설명의 편의상 설명의 간단함을 위해 생략하기로 한다.Although not shown in the drawings, after the formation of the device isolation layer 11, ion implantation for adjusting the threshold voltage V T , ion implantation for preventing punch through, and channel stopper are formed. For ion implantation, ion implantation for well formation may be further proceeded, and description thereof will be omitted for simplicity of explanation.

상기 소자 분리막(11)의 형성이 완료되고 나면, 상기 반도체 기판(10)의 액티브 영역 상에 열산화(thermal oxidation) 공정에 의해 게이트 전극(20)의 게이트 절연막(21), 예를 들어 게이트 산화막을 100~150Å의 두께로 성장시킨다. 이어서, 상기 게이트 절연막(21) 상에 화학 기상 증착 공정, 예를 들어 저압 화학 기상 증 착 공정에 의해 게이트 전극(20)을 위한 도전층, 예를 들어 고농도의 다결정 실리콘층을 1500~3000Å의 두께로 증착시킨다.After the formation of the device isolation layer 11 is completed, the gate insulating film 21 of the gate electrode 20, for example, the gate oxide film, by a thermal oxidation process on the active region of the semiconductor substrate 10. Growing to a thickness of 100 ~ 150Å. Subsequently, a conductive layer for the gate electrode 20, for example, a high concentration polycrystalline silicon layer, may be formed on the gate insulating layer 21 by a chemical vapor deposition process, for example, a low pressure chemical vapor deposition process. To be deposited.

여기서, 상기 게이트 전극(20)을 위한 도전층을 고농도의 다결정 실리콘층의 단일층으로 구성하는 대신에 상기 다결정 실리콘층과 후속 공정에 의해 상기 다결정 실리콘층 상의 실리사이드층의 복수층으로 구성하는 것도 가능하다.Here, the conductive layer for the gate electrode 20 may be formed of a plurality of layers of the silicide layer on the polycrystalline silicon layer by the subsequent process and the polycrystalline silicon layer instead of a single layer of a high concentration polycrystalline silicon layer. Do.

상기 게이트 전극(20)을 위한 다결정 실리콘층이 적층되고 나면, 통상의 사진식각 공정을 이용하여 상기 다결정 실리콘층의 게이트 전극 형성 영역 상에 상기 게이트 전극(20)의 패턴에 해당하는 식각 마스크(미도시), 예를 들어 감광막의 패턴을 형성한다. 이후, 상기 감광막의 패턴 아래의 상기 다결정 실리콘층 및 게이트 절연막(21)을 남기고 나머지 영역의 상기 다결정 실리콘층 및 게이트 절연막을 완전히 식각시킨다. 따라서, 상기 게이트 전극(20) 및 게이트 절연막(21)의 패턴이 상기 게이트 전극 형성 영역 상에 형성되고 나머지 액티브 영역의 표면이 노출된다. 이후, 상기 감광막의 패턴을 제거시킨다.After the polycrystalline silicon layer for the gate electrode 20 is stacked, an etching mask corresponding to the pattern of the gate electrode 20 is formed on the gate electrode forming region of the polycrystalline silicon layer by using a conventional photolithography process. ), For example, to form a pattern of the photosensitive film. Thereafter, the polycrystalline silicon layer and the gate insulating layer 21 under the pattern of the photoresist layer are left and the polycrystalline silicon layer and the gate insulating layer in the remaining regions are completely etched. Accordingly, patterns of the gate electrode 20 and the gate insulating film 21 are formed on the gate electrode forming region and the surfaces of the remaining active regions are exposed. Thereafter, the pattern of the photosensitive film is removed.

도 2b를 참조하면, 상기 게이트 전극(20)의 패턴이 형성되고 나면, 도 2d의 엘디디 영역(70) 내의 보론(B+) 이온이 원하지 않은 영역으로 확산하는 것을 억제하기 위한 이온, 예를 들어 탄소(C+) 이온을 상기 노출된 액티브 영역에 이온주입시킨다. 바람직하게는, 상기 탄소 이온의 이온주입 에너지가 3~20 KeV이고, 이온주입 농도가 1.0E14 ions/cm2 ~ 1.0E15 ions/cm2 이다. Referring to FIG. 2B, after the pattern of the gate electrode 20 is formed, ions for suppressing diffusion of boron (B +) ions in the LED region 70 of FIG. 2D into an unwanted region, for example, Carbon (C +) ions are implanted into the exposed active region. Preferably, the ion implantation energy of the carbon ions is 3-20 KeV, and the ion implantation concentration is 1.0E14 ions / cm 2 to 1.0E15 ions / cm 2 .

여기서, 상기 탄소 이온은 상기 노출된 액티브 영역의 단결정 실리콘층을 선 비정질화된(preamorphized) 실리콘층으로 미리 변형시켜 놓음으로써 LDD 영역 형성을 위한 도 2c의 후속 이온주입 공정에서 BF+ 이온을 이온주입시킬 때 채널링(channeling) 현상이 발생하는 것을 억제시킬 수 있다.Here, the carbon ions are pre-modified the single crystalline silicon layer of the exposed active region into a preamorphized silicon layer to inject BF + ions in the subsequent ion implantation process of FIG. 2C to form an LDD region. When the channeling (channeling) phenomenon can be suppressed.

또한, 상기 탄소 이온은 LDD 영역 형성을 위한 도 2d의 후속 열처리 공정에서 보론(B+) 이온을 확산시킬 때 상기 액티브 영역의 실리콘 격자 내의 침입형 사이트(interstitial site)에 위치함으로써 상기 보론 이온이 상기 침입형 사이트와 같은 확산 경로를 확보하는 것을 어렵게 만든다. 그 결과, 상기 보론 이온이 상기 침입형 사이트와 같은 확산 경로를 따라 상기 게이트 전극(20) 아래의 채널 영역과 같은 원하지 않은 영역으로 확산(transient enhanced diffusion)하는 것을 억제시킬 수가 있다.In addition, the carbon ions are located at interstitial sites in the silicon lattice of the active region when the boron (B +) ions are diffused in the subsequent heat treatment process of FIG. It makes it difficult to secure a diffusion path like a brother site. As a result, it is possible to suppress the diffusion of boron ions into an unwanted region such as a channel region under the gate electrode 20 along a diffusion path such as the invasive site.

도 2c를 참조하면, 상기 탄소 이온이 이온주입되고 나면, 상기 게이트 전극(20)의 패턴을 이온주입 마스크로서 이용하여 상기 노출된 액티브 영역에 보론을 함유한 P형 엘디디 영역 형성 이온, 예를 들어 BF+ 이온을 저농도로 이온주입시킨다. 바람직하게는, 상기 BF+ 이온의 이온주입 에너지가 2~10 KeV이고, 이온주입 농도가 5.0E14 ions/cm2 ~ 5.0E15 ions/cm2 이다.Referring to FIG. 2C, after the carbon ions are ion implanted, P-type LED region forming ions containing boron in the exposed active region using the pattern of the gate electrode 20 as an ion implantation mask, For example, BF + ions are implanted at low concentrations. Preferably, the ion implantation energy of the BF + ion is 2 ~ 10 KeV, the ion implantation concentration is 5.0E14 ions / cm 2 ~ 5.0E15 ions / cm 2 .

여기서, 상기 BF+ 이온은 LDD 영역 형성을 위한 도 2d의 후속 열처리 공정에서 보론(B+) 이온을 확산시킬 때, 상기 보론(B+) 이온의 확산 촉진을 억제시킬 수가 있다. 이는 상기 BF+ 이온이 상기 보론(B+) 이온의 확산을 촉진하는 불소(F+) 이온을 종래의 BF2+ 이온보다 적게 함유하기 때문이다.Here, the BF + ions can suppress the diffusion promotion of the boron (B +) ions when the boron (B +) ions are diffused in a subsequent heat treatment process of FIG. 2D for forming an LDD region. This is the BF + ions because the boron (B +) of the fluoride that promotes diffusion of the ion (F +) ion prior BF 2 + to contain less than the ion.

한편, 본 발명은 탄소(C+) 이온의 이온주입을 먼저 진행한 후 BF+ 이온의 이온주입을 진행하는 것을 기준으로 설명하고 있으나, BF+ 이온의 이온주입을 진행한 후 탄소(C+) 이온의 이온주입을 진행하여도 무방하다.On the other hand, the present invention has been described on the basis of proceeding the ion implantation of carbon (C +) ions first followed by the ion implantation of BF + ions, the ion implantation of carbon (C +) ions after the implantation of BF + ions You may proceed.

도 2d를 참조하면, 상기 BF+ 이온의 이온주입이 완료되고 나면, 열처리 공정, 예를 들어 급속 열처리(rapid thermal process: RTP) 공정을 이용하여 보론(B+) 이온을 확산시킴으로써 P-형 LDD 영역(70)을 형성시킨다. 바람직하게는, 상기 급속 열처리 공정을 900~1050℃의 온도와 불활성 가스, 예를 들어 질소(N2) 가스의 분위기에서 10~20초의 시간동안 진행한다.Referring to FIG. 2D, after the ion implantation of the BF + ions is completed, the P-type LDD region may be diffused by diffusing boron (B +) ions using a heat treatment process, for example, a rapid thermal process (RTP) process. 70). Preferably, the rapid heat treatment process is performed for 10 to 20 seconds at a temperature of 900 ~ 1050 ℃ and an atmosphere of an inert gas, for example nitrogen (N 2 ) gas.

이때, 도 2b의 이온주입 공정에서 미리 이온주입된 탄소 이온이 상기 LDD 영역(70)의 실리콘 격자 내의 침입형 사이트에 위치함으로써 상기 보론(B+) 이온이 상기 침입형 사이트와 같은 확산 경로를 확보하기가 어려워진다. 또한, 상기 BF+ 이온이 보론(B+) 이온의 확산 촉진시키는 불소(F+) 이온을 종래의 BF2+ 이온보다 적게 함유하므로 상기 보론(B+) 이온의 확산이 억제될 수 있다.At this time, in the ion implantation process of FIG. 2B, carbon ions previously implanted are positioned at the invasive sites in the silicon lattice of the LDD region 70 to secure the diffusion path of the boron (B +) ions such as the invasive sites. Becomes difficult. Further, the diffusion of the boron ion (B +) can be suppressed in the BF + ions are boron (B +) to promote the diffusion of fluorine ion (F +) ions, so the containing less than a conventional BF 2 + ions that.

따라서, 본 발명은 상기 LDD 영역의 보론(B+) 이온이 게이트 전극(20) 아래의 채널영역으로 확산하는 것을 억제시킬 수 있으므로 상기 LDD 영역의 샐로우 정션을 형성하면서도 숏 채널을 갖는 모스 트랜지스터의 문턱전압을 안정화시키고 누설 전류를 감소시키는 등의 전기적 특성을 향상시킬 수가 있다.Therefore, the present invention can suppress the diffusion of boron (B +) ions in the LDD region into the channel region under the gate electrode 20, so that the threshold of the MOS transistor having a short channel while forming a shallow junction of the LDD region Electrical characteristics such as stabilizing voltage and reducing leakage current can be improved.

도 2e를 참조하면, 상기 LDD 영역(70)이 형성되고 나면, 상기 게이트 전극(20)을 포함한 모든 영역 상에 스페이서(50)를 위한 절연막, 예를 들어 질화막 을 화학 기상 증착 공정 등에 의해 증착시킨다. 이후, P+형 소스/드레인 영역(80)을 위한 반도체 기판(10)의 액티브 영역의 표면을 노출시키기 위해 상기 질화막을 비등방성 식각 특성을 갖는 건식 식각 공정에 의해 식각시킨다. 따라서, 상기 게이트 전극(20)의 양 측벽에 스페이서(50)가 형성된다.Referring to FIG. 2E, after the LDD region 70 is formed, an insulating film for the spacer 50, for example, a nitride film, is deposited on all regions including the gate electrode 20 by a chemical vapor deposition process or the like. . Thereafter, the nitride layer is etched by a dry etching process having anisotropic etching characteristics to expose the surface of the active region of the semiconductor substrate 10 for the P + type source / drain region 80. Accordingly, spacers 50 are formed on both sidewalls of the gate electrode 20.

이후, 상기 게이트 전극(20)과 상기 스페이서(50)를 이온주입 마스크로 이용하여 상기 노출된 액티브 영역에 상기 소스/드레인 영역(80)을 위한 P형 불순물, 예를 들어 보론(B+) 이온을 고농도로 이온주입시킨다.Subsequently, P-type impurities, such as boron (B +) ions, for the source / drain region 80 are applied to the exposed active region using the gate electrode 20 and the spacer 50 as an ion implantation mask. Ion implantation at high concentration.

그런 다음, 열처리 공정을 이용하여 상기 소스/드레인 영역(80)의 접합을 형성시킨다. 따라서, 이와 같은 일련의 제조 공정을 진행함으로써 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 완료한다.A junction of the source / drain regions 80 is then formed using a heat treatment process. Therefore, the semiconductor device manufacturing method of this invention is completed by advancing such a series of manufacturing processes.

이후, 도면에 도시하지 않았으나, 상기 소스/드레인 영역과 상기 게이트 전극 상에 실리사이드층을 형성시키는 실리사이드 공정, 콘택 공정, 금속배선 공정 등과 같은 후속 공정을 진행함으로써 트랜지스터의 구조를 완성할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 요지에 관련성이 적으므로 설명의 편의상 생략하기로 한다.Subsequently, although not shown in the figure, the structure of the transistor may be completed by performing a subsequent process such as a silicide process, a contact process, a metal wiring process, etc. to form a silicide layer on the source / drain region and the gate electrode. Detailed description thereof will be omitted for convenience of description because it is less relevant to the gist of the present invention.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 소자 제조 방법은 반도체 기판의 액티브 영역 상에 게이트 전극을 형성시키고, 상기 액티브 영역에 탄소(C+) 이온을 이온주입시킨 후 상기 액티브 영역에 BF+ 이온과 같은 P형 이 온을 이온주입시키고, 열처리 공정에 의해 P형 LDD 영역을 확산시킨다. 이후, 상기 게이트 전극의 양 측벽에 스페이서를 형성시키고, 상기 게이트 전극과 스페이서를 가운데 두고 상기 액티브 영역에 소스/드레인 영역을 확산시킨다.As described in detail above, in the method of fabricating a semiconductor device according to the present invention, a gate electrode is formed on an active region of a semiconductor substrate, and carbon (C +) ions are implanted into the active region, and BF + ions are formed in the active region. The same P-type ion is implanted and the P-type LDD region is diffused by the heat treatment process. Thereafter, spacers are formed on both sidewalls of the gate electrode, and the source / drain regions are diffused in the active region with the gate electrode and the spacer in the center.

따라서, 본 발명은 상기 LDD 영역의 보론(B+) 이온을 열처리 공정에 의해 확산시킬 때, 상기 보론(B+) 이온이 채널 영역으로 확산하는 것을 억제할 수 있다. 이는 숏 채널을 갖는 P형 모스 트랜지스터의 샐로우 정션을 형성하면서도 문턱전압을 안정시키고 누설전류를 저감시키는 등의 전기적 특성을 향상시킨다.Therefore, when the boron (B +) ions in the LDD region are diffused by the heat treatment process, the present invention can suppress diffusion of the boron (B +) ions into the channel region. This improves electrical characteristics such as stabilizing threshold voltage and reducing leakage current while forming a shallow junction of a P-type MOS transistor having a short channel.

한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분 야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.Meanwhile, the present invention is not limited to the contents described in the drawings and the detailed description, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention, which is obvious to those skilled in the art. to be.

Claims (10)

반도체 기판의 액티브 영역 상에 게이트 전극을 형성시키는 단계;Forming a gate electrode on an active region of the semiconductor substrate; 상기 액티브 영역에 보론을 함유한 피형 엘디디 영역 형성 이온인 BF+ 이온을 2~10KeV의 이온주입에너지와, 5.0E14ions/㎝2~5.0E15ions/㎝2의 이온주입 농도로 이온주입시키는 단계; 및Implanting BF + ions, which are formed Eldi region-forming ions containing boron in the active region, at an ion implantation energy of 2 to 10 KeV and an ion implantation concentration of 5.0E14ions / cm 2 to 5.0E15ions / cm 2 ; And 상기 BF+ 이온을 열처리 공정에 의해 확산시킴으로써 피형 엘디디 영역을 형성시키는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법에 있어서,In the semiconductor device manufacturing method comprising the step of diffusing the BF + ions by a heat treatment process to form a target LED region, 상기 열처리 공정을 진행하는 동안에 상기 엘디디 영역 형성 이온의 보론 이온이 채널 영역으로 확산하는 것을 억제하기 위해 상기 열처리 공정을 진행하기 전에 상기 액티브 영역에 소정 이온을 이온주입시키는 단계; 및Implanting predetermined ions into the active region prior to the heat treatment process to suppress diffusion of boron ions of the LED region forming ions into the channel region during the heat treatment process; And 상기 엘디디 영역이 형성된 후 게이트 전극의 양 측벽에 스페이서를 형성시키는 단계Forming spacers on both sidewalls of the gate electrode after the LED region is formed 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.A semiconductor device manufacturing method comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 소정의 이온을 이온주입시키는 단계를 상기 엘디디 영역 형성 이온의 이온주입시키는 단계 이전에 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.The method of claim 1, wherein the ion implantation of the predetermined ions is performed before the ion implantation of the LED region forming ion. 제 1 항에 있어서, 상기 소정의 이온을 이온주입시키는 단계를 상기 엘디디 영역 형성 이온의 이온주입시키는 단계 이후에 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.The method of claim 1, wherein the implanting of the predetermined ions is performed after the implantation of the LED forming ion. 제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 있어서, 상기 소정의 이온으로서 탄소 이온을 이온주입시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein carbon ions are implanted as the predetermined ions. 제 4 항에 있어서, 상기 탄소 이온을 3~20 KeV의 이온주입 에너지와, 1.0E14 ions/cm2 ~ 1.0E15 ions/cm2의 이온주입 농도로 이온주입시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.The method of claim 4, wherein the carbon ions are ion implanted at an ion implantation energy of 3 to 20 KeV and an ion implantation concentration of 1.0E14 ions / cm 2 to 1.0E15 ions / cm 2 . 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 BF+ 이온을 급속 열처리 공정에 의해 확산시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.The method of claim 1, wherein the BF + ions are diffused by a rapid heat treatment process. 제 8 항에 있어서, 상기 BF+ 이온을 900~1050℃의 온도에서 확산시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.The method of claim 8, wherein the BF + ions are diffused at a temperature of 900 ° C. to 1050 ° C. 10. 제 9 항에 있어서, 상기 BF+ 이온을 900~1050℃의 온도와 질소 가스의 분위기에서 10~20초의 시간동안 확산시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.The method of claim 9, wherein the BF + ions are diffused in a temperature of 900 to 1050 ° C. and nitrogen gas for 10 to 20 seconds.
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