KR100588787B1 - Fabricating method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주입된 할로 이온이 트랜지스터의 채널 영역 및 소스/드레인 영역으로 확산되는 것을 방지함과 동시에 주입된 할로 이온으로 정의되는 할로 영역의 프로파일을 미세 조절할 수 있는 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로서,The present invention relates to a method of fabricating a semiconductor device capable of finely controlling the profile of a halo region defined as implanted halo ions while preventing the implanted halo ions from diffusing into the channel region and the source / drain region of the transistor.
본 발명에 따른 반도체 소자 제조방법은 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계;와, 상기 기판 전면 상에 제 1 도전형의 불순물 이온을 주입하여 상기 확산 방지용 이온 영역에 상응하는 부위의 반도체 기판 내에 할로 영역을 형성하는 단계;와, 상기 기판 전면 상에 확산 방지용 이온을 주입하여 확산 방지용 이온 영역을 형성하는 단계;와, 상기 기판 상에 제 2 도전형의 불순물 이온을 주입하여 상기 게이트 전극 좌우의 반도체 기판 내에 저농도 이온 주입 영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a semiconductor device, the method including: forming a gate insulating film and a gate electrode on a semiconductor substrate; and implanting impurity ions of a first conductivity type on the entire surface of the substrate to provide a region corresponding to the diffusion preventing ion region. Forming a halo region in the semiconductor substrate; and injecting diffusion preventing ions onto the entire surface of the substrate to form a diffusion preventing ion region; and implanting impurity ions of a second conductivity type on the substrate; And forming a low concentration ion implantation region in the semiconductor substrate to the left and right of the electrode.
할로, 확산Halo, spread
Description
도 1a 내지 도 1h는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.1A to 1H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
101 : 반도체 기판 102 : 소자 분리막101
103 : 게이트 절연막 104 : 게이트 전극103: gate insulating film 104: gate electrode
105 : 할로 영역 106 : 확산 방지용 이온 영역105: halo region 106: ion region for diffusion prevention
본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주입된 할로 이온이 트랜지스터의 채널 영역 및 소스/드레인 영역으로 확산되는 것을 방지함과 동시에 주입된 할로 이온으로 정의되는 할로 영역의 프로파일을 미세 조절할 수 있는 반도체 소자 제조방법에 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 prevent the implanted halo ions from diffusing into a channel region and a source / drain region of a transistor, and at the same time, to finely define a profile of a halo region defined as implanted halo ions. It relates to a semiconductor device manufacturing method that can be adjusted.
일반적으로, 반도체소자의 고집적화가 진행됨에 따라 반도체소자의 사이즈가 축소되고 반도체소자의 채널 길이 또한 축소된다. 그러나, 반도체소자의 채널 길이가 축소되면서 반도체소자의 원하지 않는 전기적 특성, 예를 들어 숏채널 효과(Short Channel Effect) 등이 나타난다.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 is also reduced. However, as the channel length of the semiconductor device is reduced, undesired electrical characteristics of the semiconductor device, for example, a short channel effect appear.
상기 숏 채널 효과를 해결하려면, 게이트전극 길이의 축소와 같은 수평 축소와 함께 게이트 절연막의 두께 및 소스/드레인의 접합 깊이와 같은 수직 축소도 함께 이루어지지 않으면 안된다. 또한, 상기 수평 축소와 수직 축소에 따라 인가 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, a vertical reduction such as a thickness of the gate insulating layer and a junction depth of a source / drain must be performed along with a horizontal reduction such as a reduction of the gate electrode length. In addition, the horizontal reduction and the vertical reduction reduce the voltage of the applied power supply, increase the doping concentration of the semiconductor substrate, and in particular, control the doping profile of the channel region should be efficiently performed.
그러나, 반도체소자의 크기가 축소되고 있으나 전자 제품에서 요구하는 동작 전원이 아직 낮지 않기 때문에 예를 들어, NMOS 트랜지스터의 경우 소스에서 주입되는 전자가 드레인의 높은 전위 변동(Potential Gradient) 상태에서 심하게 가속됨으로써 핫 캐리어(hot carrier)가 발생하기 쉬운 취약한 구조가 된다. 이에, 상기 핫 캐리어에 취약한 NMOS 트랜지스터를 개선한 LDD(Lightly Doped Drain) 구조가 제안되었다.However, since the size of semiconductor devices is being reduced but the operating power required by electronic products is not yet low, for example, in the case of an NMOS transistor, electrons injected from a source are accelerated severely in a high potential gradient state of the drain. Hot carriers are susceptible to fragile structures. Accordingly, a lightly doped drain (LDD) structure has been proposed to improve an NMOS transistor vulnerable to the hot carrier.
상기 LDD 구조의 트랜지스터는 저농도(n-) 영역이 채널과 고농도(n+) 소스/드레인 사이에 위치하며 상기 저농도(n-) 영역이 상기 드레인 접합 주변에서 높은 드레인 전압을 완충시켜 급격한 전위 변동을 유발시키지 않음으로써 핫 캐리어의 발생을 억제시킨다. 고집적도의 반도체소자의 제조기술이 연구되면서 LDD 구조의 모스펫(MOSFET)을 제조하는 여러 가지 기술이 제안되었다. 이 중, 게이트전극의 측 벽에 스페이서(spacer)를 형성하는 LDD 제조방법이 가장 전형적인 방법이며 현재까지 대부분의 양산 기술로 사용되고 있다.In the LDD transistor, a low concentration (n−) region is positioned between a channel and a high concentration (n +) source / drain, and the low concentration (n−) region buffers a high drain voltage around the drain junction to cause a sudden potential change. By not doing so, the generation of hot carriers is suppressed. As the manufacturing technology of high-density semiconductor devices has been studied, various techniques for manufacturing MOSFETs of LDD structures have been proposed. Among them, the LDD manufacturing method of forming a spacer on the side wall of the gate electrode is the most typical method and has been used in most mass production technology to date.
그러나, 최근 반도체 소자가 고도로 집적화되면서 상기와 같은 LDD 형성만으로는 숏 채널 효과를 완벽하게 제어할 수 없게 되었고 이에 따라, 트랜지스터의 문턱 전압을 결정하는 채널 영역의 도핑 농도에는 영향을 주지 않으면서, 소스/드레인의 공핍 영역이 수평 방향으로 서로 근접하는 것을 억제하는 할로(HALO) 구조가 제시되었다.However, as the semiconductor devices have been highly integrated in recent years, the formation of the LDD alone does not completely control the short channel effect, and thus does not affect the doping concentration of the channel region that determines the threshold voltage of the transistor. A halo structure has been proposed which suppresses the depletion regions of the drain from approaching each other in the horizontal direction.
할로 구조는 소스/드레인 주위에 반대 극성의 불순물 즉, 할로 이온을 주입하여 형성하는 것으로서, 전계 효과 트랜지스터의 소스/드레인 주변에 웰(Well) 농도보다 높은 불순물 농도를 지닌 확산 영역을 에워싸도록 함으로써 소스/드레인의 공핍 영역의 길이를 축소시킨다. The halo structure is formed by implanting impurities of opposite polarity around the source / drain, that is, halo ions, by surrounding a diffusion region having an impurity concentration higher than the well concentration around the source / drain of the field effect transistor. Reduce the length of the depletion region of the source / drain.
그러나, 종래의 할로 이온 주입법에 의해 제조된 모스 트랜지스터와 같은 반도체소자의 경우, 모스 트랜지스터의 소스/드레인 영역의 접합을 형성하기 위한 열처리 공정이 진행될 때 상기 소스/드레인 영역 내의 도핑된 불순물, 예를 들어 붕소(B) 또는 인(P)도 열처리로 인하여 상기 채널 영역으로 확산되기 쉽다. 이는 상기 채널 영역에 악영향을 미쳐 모스 트랜지스터의 전기적 특성을 저하시킨다. 즉, 모스 트랜지스터의 문턱전압(Threshold Voltage, VT)이 당초의 정해진 값과 다르게 변화하므로 모스 트랜지스터의 턴온(turn on) 및 턴오프 동작의 구분이 어려워져 모스 트랜지스터의 동작 불량이 다발하고 또한 누설 전류(leakage current)가 증가한다.However, in the case of a semiconductor device such as a MOS transistor manufactured by a conventional halo ion implantation method, doped impurities in the source / drain region, e.g., when a heat treatment process for forming a junction of a source / drain region of a MOS transistor are performed, For example, boron (B) or phosphorus (P) also tends to diffuse into the channel region due to heat treatment. This adversely affects the channel region and degrades the electrical characteristics of the MOS transistor. In other words, since the threshold voltage (V T ) of the MOS transistor is changed from the original predetermined value, it is difficult to distinguish the turn on and turn-off operation of the MOS transistor, resulting in frequent malfunction of the MOS transistor and leakage. The leakage current increases.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 주입된 할로 이온이 트랜지스터의 채널 영역 및 소스/드레인 영역으로 확산되는 것을 방지함과 동시에 주입된 할로 이온으로 정의되는 할로 영역의 프로파일을 미세 조절할 수 있는 반도체 소자 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been made to solve the above problems, while preventing the implanted halo ions to diffuse into the channel region and the source / drain region of the transistor and at the same time finely profile the halo region defined by the implanted halo ions An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be adjusted.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자 제조방법은 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계;와, 상기 기판 전면 상에 제 1 도전형의 불순물 이온을 주입하여 상기 확산 방지용 이온 영역에 상응하는 부위의 반도체 기판 내에 할로 영역을 형성하는 단계;와, 상기 기판 전면 상에 확산 방지용 이온을 주입하여 확산 방지용 이온 영역을 형성하는 단계;와, 상기 기판 상에 제 2 도전형의 불순물 이온을 주입하여 상기 게이트 전극 좌우의 반도체 기판 내에 저농도 이온 주입 영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a gate insulating film and a gate electrode on a semiconductor substrate; and implanting the first conductivity type impurity ions on the entire surface of the substrate to prevent the diffusion Forming a halo region in a semiconductor substrate of a region corresponding to the region; and implanting diffusion preventing ions onto the entire surface of the substrate to form a diffusion preventing ion region; and an impurity of a second conductivity type on the substrate And implanting ions to form a low concentration ion implantation region in the semiconductor substrate on the left and right sides of the gate electrode.
바람직하게는, 상기 저농도 이온 주입 영역을 형성한 후에, 상기 기판에 대해 열처리 공정을 진행하는 단계와, 상기 게이트 전극의 좌우 측벽에 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 기판 전면에 2차 확산 방지용 이온을 주입하는 단계와, 상 기 기판 상에 제 2 도전형의 불순물 이온을 주입하여 상기 기판 내에 고농도 이온 주입 영역을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, after forming the low concentration ion implantation region, performing a heat treatment process on the substrate, forming spacers on the left and right sidewalls of the gate electrode, and forming secondary diffusion preventing ions on the entire surface of the substrate. And implanting impurity ions of the second conductivity type on the substrate to form a high concentration ion implantation region in the substrate.
바람직하게는, 상기 제 1 도전형의 불순물 이온은 n형 불순물 이온이고, 제 2 도전형의 불순물 이온은 p형 불순물 이온일 수 있다.Preferably, the impurity ions of the first conductivity type may be n-type impurity ions, and the impurity ions of the second conductivity type may be p-type impurity ions.
바람직하게는, 상기 확산 방지용 이온은 상기 반도체 기판 내에 주입되어 기판의 원자 격자 사이의 침입형 사이트(Interstitial site)에 위치한다.Preferably, the diffusion preventing ions are implanted into the semiconductor substrate and located at interstitial sites between the atomic lattice of the substrate.
바람직하게는, 상기 확산 방지용 이온은 상기 반도체 기판의 원자 크기보다는 크고 상기 제 2 도전형의 불순물 이온의 크기에 상응한다.Preferably, the diffusion preventing ion is larger than the atomic size of the semiconductor substrate and corresponds to the size of the impurity ion of the second conductivity type.
바람직하게는, 상기 확산 방지용 이온은 탄소 이온일 수 있다.Preferably, the diffusion preventing ions may be carbon ions.
바람직하게는, 상기 제 2 도전형의 불순물 이온은 붕소(B) 이온일 수 있다.Preferably, the second conductivity type impurity ions may be boron (B) ions.
바람직하게는, 상기 확산 방지용 이온은 30∼50KeV의 에너지로 1E13∼1E15 ions/cm2 의 농도로 기판 전면 상에 주입한다.Preferably, the diffusion preventing ions are implanted on the entire surface of the substrate at a concentration of 1E13 to 1E15 ions / cm 2 at an energy of 30 to 50 KeV.
바람직하게는, 상기 2차 확산 방지용 이온은 5∼10KeV의 에너지로 4E14∼5E15 ions/cm2 의 농도로 기판 전면 상에 주입할 수 있다.Preferably, the secondary diffusion preventing ions may be implanted on the entire surface of the substrate at a concentration of 4E14 to 5E15 ions / cm 2 at an energy of 5 to 10 KeV.
바람직하게는, 상기 제 2 도전형의 불순물 이온은 10∼30KeV의 에너지로 1E14∼1E15 ions/cm2 의 농도로 기판 전면 상에 주입할 수 있다.Preferably, the impurity ions of the second conductivity type may be implanted on the entire surface of the substrate at a concentration of 1E14 to 1E15 ions / cm 2 at an energy of 10 to 30 KeV.
바람직하게는, 상기 제 2 도전형의 불순물 이온은 3∼10KeV의 에너지로 1E15∼5E15 ions/cm2 의 농도로 기판 전면 상에 주입할 수 있다.Preferably, the impurity ions of the second conductivity type may be implanted on the entire surface of the substrate at a concentration of 1E15 to 5E15 ions / cm 2 at an energy of 3 to 10 KeV.
바람직하게는, 상기 기판의 열처리 공정은 불활성 가스 분위기 하에서 900∼1050℃의 온도와 10∼20초의 공정 시간을 적용하여 수행된다.Preferably, the heat treatment process of the substrate is performed by applying a temperature of 900 ~ 1050 ℃ and a process time of 10 to 20 seconds under an inert gas atmosphere.
바람직하게는, 상기 할로 영역을 형성하는 단계는, 상기 제 1 도전형 불순물 이온을 상기 반도체 기판의 수직축에 대하여 하향 경사진 5∼30°의 각도로 주입할 수 있다.Preferably, the forming of the halo region may include implanting the first conductivity type impurity ions at an angle of 5 to 30 ° inclined downward with respect to the vertical axis of the semiconductor substrate.
본 발명의 특징에 따르면, LDD 구조 및 소스/드레인 형성용 이온 주입 전에 기판 전면에 확산 방지용 이온을 주입시켜 기판의 실리콘 격자 내의 침입형 사이트(Interstitial site)에 위치시킴으로써 LDD 구조 및 소스/드레인 내의 이온들이 할로 영역 및 기타 영역으로 확산되는 것을 방지할 수 있게 되어, 반도체 소자의 전기적 특성을 담보할 수 있게 된다.According to a feature of the invention, ions in the LDD structure and source / drain are implanted by implanting diffusion preventing ions into the front surface of the substrate prior to implantation of the LDD structure and source / drain formation and placing them at interstitial sites in the silicon lattice of the substrate. They can be prevented from diffusing into the halo region and other regions, thereby ensuring the electrical properties of the semiconductor device.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 1a 내지 1h는 본 발명의 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1A to 1H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.
먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이 단결정 실리콘 등의 재질로 이루어지는 반도체 기판(101)에 대해 액티브 영역을 정의하기 위해 아이솔레이션 공정, 예를 들어 STI(Shallow Trench Isolation, STI) 공정을 이용하여 상기 반도체 기판(101)의 필드 영역에 소자분리막(102)을 형성한다. 여기서, 상기 반도체 기판(101)으로는 제 1 도전형 단결정 실리콘 기판(101)이 사용될 수 있고, 제 1 도전형은 n형 또는 p형이 될 수 있다. 본 발명은 설명의 편의상 제 1 도전형이 n형인 경우를 기준으로 설명하기로 한다.First, as illustrated in FIG. 1A, in order to define an active region for a
상기 소자분리막(102)의 형성이 완료되고 나면, 상기 반도체 기판(101)의 액티브 영역 상에 게이트 절연막(103)을 열산화 공정으로 성장시킨다. 이후, 도면에 도시되지 않았지만 채널 영역의 문턱 전압을 원하는 값으로 조정하기 위해 예를 들어, BF2 이온을 반도체 기판(101)의 표면 근처에 이온 주입한다.After the formation of the
이어서, 상기 게이트 절연막(103) 상에 게이트 전극(104)을 위한 도전층을 적층한다. 상기 도전층으로는 고농도의 다결정실리콘층만으로 구성되거나 그 위의 실리사이드층과 함께 구성될 수 있다.Subsequently, a conductive layer for the
도 1b를 참조하면, 상기 게이트 전극(104)을 위한 도전층이 적층되고 나면, 통상의 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 게이트 전극(104)이 형성될 영역의 상기 도전층 상에 게이트 전극(104)의 패턴에 해당하는 식각 마스크용 감광막(도시하지 않음)의 패턴을 형성한다. 이후, 상기 감광막의 패턴 아래의 상기 도전층 및 그 아래의 게이트 절연막(103)을 남기고 나머지 영역의 상기 도전층 및 게이트 절연막(103)을 그 아래의 반도체 기판(101)의 액티브 영역이 노출될 때까지 식각한다. 이에 따라, 게이트 전극(104) 및 게이트 절연막(103)의 패턴이 상기 액티브 영역의 일부분 상에 형성된다.Referring to FIG. 1B, once the conductive layers for the
이와 같은 상태에서, 할로 이온 주입 공정을 도 1c에 도시한 바와 같이 실시한다. 할로 이온 즉, 제 1 도전형의 n형 불순물 예를 들어, 인(P) 이온을 기판(101) 전면에 30∼50KeV의 에너지와 1E13∼1E15 ions/cm2 의 농도로 주입하여 할로 영역(105)을 형성한다. 이 때, 상기 할로 이온의 주입은 소정의 경사진 각도 예를 들어, 반도체 기판(101)의 표면의 수직축에 대하여 하향 경사진 5∼30°의 경사각의 조건에서 수행된다.In this state, a halo ion implantation step is performed as shown in FIG. 1C. Halo ions, that is, n-type impurities of the first conductivity type, for example, phosphorus (P) ions are implanted into the entire surface of the
할로 이온 주입 공정이 완료되면, 도 1d에 도시한 바와 같이 확산 방지용 이온 주입 공정을 실시한다. 즉, 확산 방지용 이온 예를 들어, 탄소(C) 이온을 기판(101) 전면을 대상으로 10∼50KeV의 에너지와 1E13∼1E15 ions/cm2
의 농도로 주입하여 확산 방지용 이온 주입 영역(106)을 형성한다. 상기 확산 방지용 이온 주입 영역(106)은 반도체 기판의 액티브 영역 즉, LDD 영역 및 소스/드레인 영역에 상응하여 해당 영역에 주입된 확산 방지용 이온은 다음과 같은 역할을 수행한다.After the halo ion implantation process is completed, a diffusion preventing ion implantation process is performed as shown in FIG. 1D. That is, diffusion preventing ions, for example, carbon (C) ions are applied to the entire surface of the
주입된 확산 방지용 이온 예를 들어, 탄소(C) 이온은 반도체 기판(101) 표면의 실리콘 격자 내의 침입형 사이트(Interstitial site)에 위치하여 고정된다. 상기 확산 방지용 이온이 실리콘 격자 내의 침입형 사이트에 고정됨에 따라 후속으로 주입되는 LDD 구조 형성용 이온 즉, 제 2 도전형의 p형 불순물 이온 예를 들어, 붕소(B) 이온의 확산이 방지되는 효과를 얻을 수 있다. 상기 실리콘 격자 내의 침입형 사이트는 실리콘 원자들 사이에 실리콘 원자보다 크기가 작은 공간으로서 실리콘 원자보다 작은 원자들이 실리콘 격자 내에 주입되면 상기 침입형 사이트를 따라 확산되는 특성이 있다. 따라서, 상기 붕소 원자와 비슷한 크기를 갖는 확산 방지용 이온 예를 들어, 탄소 이온을 미리 실리콘 격자 내에 주입하여 실리콘 격자 내의 침입형 사이트에 고정 상태에서 붕소 이온을 주입하게 되면 붕소 이온이 확산되는 경로의 확보 즉, 침입형 사이트의 확보가 제한받게 되어 할로 영역 내의 붕소 이온이 채널 영역 또는 소스/드레인 영역으로 확산되는 것을 방지할 수 있게 된다.The implanted diffusion preventing ions, for example, carbon (C) ions, are located and fixed at an interstitial site in the silicon lattice on the surface of the
LDD 구조 형성용 이온 주입 전에 확산 방지용 이온이 주입됨에 따라 상기 LDD 구조 형성용 이온의 이동성을 제약시켜 LDD 구조, 소스/드레인 영역 및 상기 할로 영역의 미세 프로파일을 구현할 수 있게 된다.As diffusion preventing ions are implanted prior to ion implantation for LDD structure formation, the mobility of the ions for forming the LDD structure may be restricted to realize fine profiles of the LDD structure, the source / drain region, and the halo region.
상기의 할로 이온 주입 공정 및 확산 방지용 이온 주입 공정이 완료된 상태에서, 도 1e에 도시한 바와 같이 기판(101) 전면에 제 2 도전형인 p형의 불순물 이온을 저농도(n-)로 이온 주입시켜 상기 게이트 전극(104) 좌우 영역의 반도체 기판(101) 벌크에 저농도 이온 주입 영역(107)을 형성시킨다. 상기 저농도 이온 주입 영역(107)은 후속의 기판(101) 열처리 공정에 의해 활성화되어 엘디디(LDD, Lightly Doped Drain) 영역으로 전환된다. 여기서, 상기 제 2 도전형의 불순물 이온으로는 붕소(B) 이온이 사용될 수 있으며, 상기 붕소 이온이 사용될 경우에는 10∼30KeV의 에너지와 1E14∼1E15 ions/cm2 의 농도로 기판 내에 주입된다.In the state where the halo ion implantation process and the diffusion preventing ion implantation process are completed, as shown in FIG. 1E, p-type impurity ions of the second conductivity type are ion-implanted at a low concentration (n−) on the entire surface of the
이어, 상기 기판에 대하여 열처리 공정을 진행한다. 상기 열처리 공정은 상기 확산 방지용 이온 주입 영역과 할로 영역의 활성화 및 상기 저농도 이온 주입 영역의 활성화를 통한 LDD 구조의 형성이 목적으로서, 구체적으로 급속 열처리 공정을 적용하여 질소와 같은 불활성 가스 분위기 하에서 900∼1050℃의 온도와 10∼20초의 공정 시간으로 진행한다.Subsequently, a heat treatment process is performed on the substrate. The heat treatment process is intended to form an LDD structure by activating the diffusion preventing ion implantation region and the halo region and activating the low concentration ion implantation region. The process proceeds at a temperature of 1050 ° C. and a process time of 10 to 20 seconds.
이와 같은 상태에서, 도 1f에 도시한 바와 같이 도 1g의 스페이서(110)를 위 한 절연막을 반도체 기판 상에 적층시킨다. 즉, 상기 게이트 전극을 포함한 반도체 기판의 표면 상에 절연막, 예를 들어 산화막(108)을 적층시킨 다음 산화막(108) 상에 질화막(109)을 적층시킨다. 이어서, 도 1g에 도시된 바와 같이, 이방성 식각 특성을 갖는 건식 식각 공정, 예를 들어 반응성 이온 식각(Reactive ion etching: RIE) 공정을 이용하여 게이트 전극 상의 질화막을 식각시킨다. 이때, 게이트 전극들과 상기 액티브 영역 상의 산화막도 식각시켜준다. 따라서, 게이트 전극들의 측벽에 스페이서(110)가 형성된다.In this state, as shown in FIG. 1F, an insulating film for the
상기 게이트 전극의 측벽에 스페이서가 완성되면, 도 1h에 도시한 바와 같이, 도 1d에서와 같은 확산 방지용 이온 주입 공정을 재차 실시한다. 현 단계에서의 확산 방지용 이온 주입 공정은 도 1d에서와 마찬가지로 후속 공정에 의해 주입되는 소스/드레인 형성용 이온의 채널 영역 등으로의 확산을 방지하기 위함이다. 구체적으로, 확산 방지용 이온 예를 들어, 탄소(C) 이온을 기판(101) 전면을 대상으로 5∼10KeV의 에너지와 5E14∼5E15 ions/cm2
의 농도로 주입한다.When the spacer is completed on the sidewall of the gate electrode, as shown in FIG. 1H, a diffusion preventing ion implantation process as in FIG. 1D is performed again. The diffusion preventing ion implantation process at this stage is to prevent diffusion of the source / drain formation ions implanted by the subsequent process into the channel region and the like as in FIG. 1D. Specifically, the diffusion preventing ions, for example, carbon (C) ions to the entire surface of the
2차의 확산 방지용 이온 주입 공정이 완료되면 도 1h에 도시한 바와 같이, 소스/드레인 형성용 이온 즉, 제 2 도전형의 p형 불순물 이온 주입 공정을 실시한다.When the secondary diffusion preventing ion implantation process is completed, as shown in FIG. 1H, a source / drain formation ion, that is, a second conductivity type p-type impurity ion implantation process is performed.
이 때, 상기 p형 불순물 이온은 고농도로 주입되는데 바람직하게는, 기판(101) 전면에 제 2 도전형인 p형의 불순물 이온을 고농도(n+)로 이온 주입시켜 상기 게이트 전극(104) 좌우 영역의 반도체 기판(101) 벌크에 고농도 이온 주입 영 역(111)을 형성시킨다. 상기 고농도 이온 주입 영역(111)은 후속의 기판(101) 열처리 공정에 의해 활성화되어 소스/드레인 영역으로 전환된다. 여기서, 상기 제 2 도전형의 불순물 이온으로는 붕소(B) 이온이 사용될 수 있으며, 상기 붕소 이온이 사용될 경우에는 3∼10KeV의 에너지와 1E15∼5E15 ions/cm2 의 농도로 기판 내에 주입된다. At this time, the p-type impurity ions are implanted at a high concentration. Preferably, the p-type impurity ions of the second conductivity type are implanted at a high concentration (n +) on the entire surface of the
이상의 제조 과정을 통해 본 발명의 반도체 소자 제조방법은 완료된다. 이후, 도면에 도시하지 않았지만 실리사이드 형성 등의 후속 반도체 소자 단위 공정을 적용하여 트랜지스터의 완성 등을 기할 수 있음은 물론이다.Through the above manufacturing process, the semiconductor device manufacturing method of the present invention is completed. Subsequently, although not shown in the drawings, a transistor may be completed by applying a subsequent semiconductor device unit process such as silicide formation.
따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.Therefore, it is obvious to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.
본 발명에 따른 반도체 소자 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.The semiconductor device manufacturing method according to the present invention has the following effects.
LDD 구조 및 소스/드레인 형성용 이온 주입 전에 기판 전면에 확산 방지용 이온을 주입시켜 기판의 실리콘 격자 내의 침입형 사이트(Interstitial site)에 위치시킴으로써 LDD 구조 및 소스/드레인 내의 이온들이 할로 영역 및 기타 영역으로 확산되는 것을 방지할 수 있게 되어, 반도체 소자의 전기적 특성을 담보할 수 있게 된다.
By implanting anti-diffusion ions into the front surface of the substrate prior to implantation of the LDD structure and source / drain formation, the ions in the LDD structure and source / drain are transferred to the halo region and other regions by placing them at interstitial sites in the silicon lattice of the substrate. It is possible to prevent the diffusion, thereby ensuring the electrical properties of the semiconductor device.
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