KR100589487B1 - Semiconductor Device Manufacturing Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중 게이트 스페이서를 형성하여 전자이동 채널을 인장시키기 위한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이며, 1차 산화막과 질화막이 형성된 게이트 스페이서에 2차 산화막과 질화막을 적층하는 단계와, 게이트 스페이서를 에칭하는 단계와, 습식 식각하는 단계와, 실리사이드를 형성하는 단계를 거쳐 제조됨에 따라, 일반적인 게이트 스페이서 구조에서 필라의 상부는 압축되고 반대로 채널이 위치한 하부는 인장하여 전자의 이동도를 향상시킨다. The present invention relates to a method for fabricating a semiconductor device for tensioning an electron transfer channel by forming a double gate spacer, comprising: stacking a secondary oxide film and a nitride film on a gate spacer on which a primary oxide film and a nitride film are formed, and etching the gate spacer. As a result of the step, the wet etching, and the silicide forming, the upper part of the pillar is compressed in the general gate spacer structure, and the lower part where the channel is located is tensioned to improve the mobility of the electron.
이중 게이트 스페이서, 전자이동 채널, 실리사이드, 트랜지스터Double Gate Spacers, Electrophoretic Channels, Silicides, Transistors
Description
도 1은 종래의 게이트 스페이서의 구조를 나타낸 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional gate spacer,
도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조공정에 따른 순서도이다.2A through 2D are flowcharts illustrating a semiconductor device manufacturing process according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
101p : 필라 101 : 실리콘 기판101p: Pillar 101: silicon substrate
110 : 1차 스페이서 111, 121 : 산화막110:
112, 122 : 질화막 120 : 2차 스페이서112, 122: nitride film 120: secondary spacer
131 :저농도(n-) 영역 132 : 고농도(n+) 소스/드레인131: low concentration (n−) region 132: high concentration (n +) source / drain
140 : 채널 150 : 실리사이드 막140: channel 150: silicide film
160 : 틈160: gap
본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히, 이중 게이트 스페이서를 형성하여 전자이동 채널을 인장시키기 위한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, to form a double gate spacer to tension an electron transfer channel.
반도체 소자의 고집적화가 진행됨에 따라 반도체 소자의 사이즈가 축소되고 반도체 소자의 채널 길이 또한 축소된다. 그러나, 반도체 소자의 채널 길이가 축소되면서 반도체 소자의 원하지 않는 전기적 특성, 예를 들어 숏 채널 효과(Short Channel Effect) 등이 나타난다.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, 반도체 소자의 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 a semiconductor device 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 반도체 소자의 제조기술이 연구되면서 LDD 구조의 모스펫(MOSFET)을 제조하는 여러 가지 기술이 제안되었다. 이 중, 게이트전극의 측벽에 스페이서(spacer)를 형성하는 LDD 제조방법이 가장 전형적인 방법이며, 현재 까지 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 for forming spacers on the sidewalls of the gate electrode is the most typical method, and has been used in most mass production techniques to date.
도면에서 도 1은 종래의 게이트 스페이서의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional gate spacer.
도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 스페이서(1)의 구조는 실리콘 기판(10)에 스페이서 패턴이 형성되는데, 필라(11)의 좌우측에는 각각 저농도(n-) 영역(21)이 채널(30)과 고농도(n+) 소스/드레인(22) 사이에 위치하며, 필라(11)의 좌우측면으로는 스페이서(1)가 형성되며, 고농도 영역(22)과 필라(11)의 상면에는 실리사이드(40)가 형성된다.As shown in FIG. 1, in the structure of the gate spacer 1, a spacer pattern is formed on the
이와 같은 구조의 게이트 스페이서에 있어서도, 반도체 소자의 채널 길이가 축소되면서 반도체 소자의 원하지 않는 숏 채널 효과와 같은 전기적 특성이 발생한다는 단점이 있다.Even in the gate spacer having such a structure, an electrical characteristic such as an undesirable short channel effect of the semiconductor device is generated while the channel length of the semiconductor device is reduced.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 숏 채널 효과를 해결하기 위해 게이트 스페이서의 채널을 인장하여 전자의 이동도를 향상시키기 위한 반도체 소자 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is invented to solve the problems of the prior art as described above, to provide a semiconductor device manufacturing method for improving the mobility of electrons by tensioning the channel of the gate spacer to solve the short channel effect. There is a purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 소자 제조방법에 있어서, 1차 산화막과 질화막이 형성된 게이트 스페이서에 2차 산화막과 질화막을 적층하는 단계와, 게이트 스페이서를 에칭하는 단계와, 습식 식각하는 단계 및, 실리사이드를 형성하는 단계를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes stacking a secondary oxide film and a nitride film on a gate spacer on which a primary oxide film and a nitride film are formed, etching the gate spacer, and performing wet etching. Characterized in that it comprises a step and, forming a silicide.
아래에서, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described in detail.
도면에서, 도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조공정에 따른 순서도이다.2A through 2D are flowcharts illustrating a semiconductor device manufacturing process according to the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 필라(101p)가 형성된 실리콘 기판(101)에 1차 산화막(111)과 1차 질화막(112)을 적층하고, 건식 식각한 후에 이온 주입하여 저농도(n-) 영역(131)이 채널(140)과 고농도(n+) 소스/드레인(132) 사이에 위치하도록 형성한다.As shown in FIG. 2A, the
그리고 도 2b에서와 같이, 1차 스페이서(110)가 형성된 소자에 2차 산화막(121)과 2차 질화막(122)을 적층하고, 건식 식각하여 2차 스페이서(120)를 형성한다. 이때, 2차 산화막(121)의 두께는 차후에 진행된 실리사이드 막(150)의 두께와 동일하게 한다.As shown in FIG. 2B, the
2차 스페이서(120)가 형성된 후에 습식 식각을 이용하여 도 2b에 보이듯이, 2차 질화막(122) 하부의 2차 산화막(121)을 제거한다. 그러면 실리콘 기판(101)과 질화막(122)의 사이에 틈(160)이 형성된다.After the secondary spacers 120 are formed, the
이와 같은 상태에서 도 2c에 도시된 바와 같이, 실리사이드 막(150)을 형성한다. 이와 같이 적층된 실리사이드 막(150)은 실리콘 기판(101)과 질화막(122)의 사이에 충전되며, 부피가 팽창하게 되는데, 이런 실리사이드 막(150)의 부피가 팽창하면서 질화막(122)은 하부 실리사이드 막(150)의 부피팽창에 의해 상부방향으로 가압된다. 이때, 필라(101p)의 상면에 대응하는 2차 스페이서(120)는 습식 식각 과 정 중에 산화막(121) 손실에 의해 공간부(170)가 형성되는데, 이런 공간부(170)는 질화막(122)이 상부방향으로 가압되어 이동하더라도 질화막(122)의 이동 가능한 범위를 제공함으로써, 질화막(122)이 필라(101p) 상면에 적층된 실리사이드 막(150)과 접하여 실리사이드 막(150)이 스트레스 받는 것을 피할 수 있다.In this state, as shown in FIG. 2C, the
한편 도 2d에 도시된 바와 같이, 필라(101p)의 양측에 위치한 질화막(122)이 상부방향으로 이동하면서 필라(101p)의 상부는 가압되어 압축되지만, 이와 반대로, 하부 실리사이드 막(150)을 기준으로 그 아래의 실리콘 기판(101) 즉 채널(140)은 인장력을 받게 된다. Meanwhile, as shown in FIG. 2D, the
이와 같은 인장력에 의해 채널(140)이 인장되면서 전자의 이동도는 인장되지 않은 채널에 비해 상대적으로 향상된다.As the
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 반도체 소자 제조방법은 일반적인 게이트 스페이서 구조에서 필라의 상부는 압축되고 반대로 채널이 위치한 하부는 인장하여 전자의 이동도를 향상시킨다는 장점이 있다.As described in detail above, the semiconductor device manufacturing method of the present invention has an advantage in that the upper portion of the pillar is compressed in the general gate spacer structure and the lower portion in which the channel is positioned is tensioned to improve the mobility of electrons.
이와 같이 전자의 이동도가 향상되면서, 숏 채널 효과를 해결하면서 고집적도의 반도체 소자를 제조할 수 있게 된다.As such, the mobility of electrons is improved, and thus a semiconductor device having a high degree of integration can be manufactured while solving the short channel effect.
이상에서 본 발명의 반도체 소자 제조방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Although the technical idea of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention has been described with the accompanying drawings, this is for illustratively describing the best embodiments of the present invention and not for limiting the present invention.
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