KR100673134B1 - Method for manufacturing of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 발명에 따른 트랜지스터의 소오스/드레인 영역 및 저항부를 형성하기 위한 불순물주입 공정을 도시한 공정 단면도.1 is a process sectional view showing an impurity implantation process for forming a source / drain region and a resistor of a transistor according to the prior art;
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 방법에 따른 트랜지스터의 소오스/드레인 영역 및 저항부를 형성하기 위한 불순물주입 공정에 대한 일 실시예를 도시한 공정 개략도.2A-2C are process schematic diagrams illustrating one embodiment of an impurity implantation process for forming source / drain regions and resistor portions of a transistor in accordance with the method of the present invention;
< 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 ><Brief description of the main parts of the drawing>
1, 21: 반도체 기판 3, 23: 워드 라인1, 21:
5: 포토레지스트 패턴 7: 불순물주입용 마스크5: Photoresist Pattern 7: Mask for Impurity Injection
9: 불순물 주입 공정 11: 불순물주입 영역9: impurity implantation process 11: impurity implantation region
25: 제1 포토레지스트 패턴 27: 제1 불순물주입용 마스크25: first photoresist pattern 27: first impurity implantation mask
29: 제1 불순물 주입 공정 31: 제1 불순물 영역29: first impurity implantation step 31: first impurity region
33: 제2 포토레지스트 패턴 37: 제2 불순물주입용 마스크33: second photoresist pattern 37: second impurity implantation mask
39: 제2 불순물주입 공정 41: 제2 불순물 영역39: second impurity implantation process 41: second impurity region
a, a': 엔모오스(NMOS)의 트랜지스터부a, a ': transistor portion of NMOS
b, b': 저항(resistance) 부b, b ': resistance part
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
오늘날 반도체 소자의 응용 분야가 확장되어 감에 따라, 집적도는 향상되면서 전기적 특성은 저하되지 않는 대용량의 메모리 소자를 제조하기 위한 기술 개발이 절실히 요구되고 있다. 이에 따라, 사진식각공정(photo-lithography) 공정, 셀 구조 및 배선 형성 물질과 절연막 형성 물질의 물성 한계 등을 개선하여 안정된 공정 조건을 얻기 위한 연구가 다각적으로 이루어지고 있다.As the field of application of semiconductor devices expands today, there is an urgent need to develop a technology for manufacturing a large-capacity memory device in which the integration degree is improved and the electrical characteristics are not degraded. Accordingly, various studies have been conducted to obtain stable process conditions by improving photo-lithography processes, cell structures, physical property limitations of wiring forming materials and insulating film forming materials, and the like.
한편, 반도체 소자의 고집적화에 따라 모오스(MOS) 트랜지스터의 채널 길이나 게이트 라인의 유전막 두께 등과 같은 물리적 단위(physical dimension)의 크기가 감소하면서, 반도체 소자의 유효 채널 길이도 따라서 감소하는 단채널(short channel) 효과가 발생하였다.Meanwhile, as the integration of semiconductor devices increases, the size of physical dimensions such as channel lengths of MOS transistors and dielectric film thicknesses of gate lines decreases, and the effective channel length of semiconductor devices decreases accordingly. channel) effect.
상기 단채널 효과를 개선하기 위해서는, (i) 게이트 절연막의 두께를 감소시키는 방법, (ii) 게이트 라인 하부에 리세스 된 채널 영역을 형성하여 게이트 선폭에 대한 유효 채널 길이를 확보하는 방법, 또는 (iii) 게이트 하부의 실리콘 혹은 웨이퍼 특정 부분에 불순물을 주입하는 불순물 주입 공정(implant)으로 소오스/드레인(Source/Drain) 영역을 형성할 때, 공핍 영역을 최대한 감소시키기 위하여 얇은 접합(shallow junction) 영역을 형성하는 방법 등이 도입되었다. In order to improve the short channel effect, (i) a method of reducing the thickness of the gate insulating film, (ii) a method of securing an effective channel length with respect to the gate line width by forming a recessed channel region under the gate line, or ( iii) When forming a source / drain region by an impurity implantation implanting an impurity into a specific portion of silicon or wafer under the gate, a shallow junction region in order to reduce the depletion region as much as possible The method of forming the above was introduced.
상기 불순물 주입 공정은 상기 소오스/드레인 영역을 형성하는 것이 주목적 이나, 소자의 저항(resistance)부를 동시에 형성하는 중요한 공정이기도 하다. 상기 불순물주입 공정은 종래 P+ 불순물을 사용하는 대신, 더욱 안정적인 저항을 얻기 위하여 N+ 불순물을 사용한다.The impurity implantation process is primarily for forming the source / drain regions, but is also an important process for simultaneously forming a resistance portion of the device. The impurity implantation process uses N + impurities instead of conventional P + impurities to obtain more stable resistance.
이전 반도체 소자 제조 시에는 원하는 넓이만큼의 저항부 공간을 확보할 수 있었기 때문에, 한 번의 불순물 주입 공정으로 엔모오스(이하, “NMOS”라 칭함) 트랜지스터부와 저항부를 동시에 형성할 수 있었다.In the previous semiconductor device fabrication, since the resistive portion space can be secured as much as the desired area, the impurity transistor portion and the resistive portion can be simultaneously formed in one impurity implantation process.
이와 같은 불순물주입 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 첨부된 도면 1을 통하여 상세하게 설명한다.A method of manufacturing a semiconductor device including the impurity implantation process will be described in detail with reference to FIG. 1.
즉, 도 1을 참조하면, 반도체 기판(1) 상부의 NMOS 트랜지스터부(a) 상에 워드라인(3)을 형성한 다음, 그 전면에 제1 포토레지스트층(미도시)을 형성한다.That is, referring to FIG. 1, the
상기 제1 포토레지스트층(미도시)에 대한 노광 및 현상 공정을 수행하여 NMOS 트랜지스터부(a)의 소오스/드레인 영역과 저항부(b)가 개구된 제1 포토레지스트 패턴(5)을 형성하고, 그 상부에 NMOS 트랜지스터(a)의 소오스/드레인 영역과 저항부(b)가 개구된 불순물주입용 마스크(7)를 형성한다. 상기 결과물을 마스크로 이용하여 불순물주입 공정(9)을 수행한다. 이때, 상기 불순물주입 공정은 비소(arsenic; As)를 이용하여 4E15 dose 조건으로 수행된다.Exposing and developing the first photoresist layer (not shown) to form the first
상기 불순물주입 공정(9)에 의해 반도체 기판(1)의 NMOS 트랜지스터부(a)의 소오스/드레인 영역과 저항부(b) 상에 동일한 저항값을 가지는 불순물주입 영역(11)이 형성된다.The
하지만, 반도체 소자 제조 기술의 발달로 다이(die) 크기가 점점 축소되고, 이에 따라 저항부 넓이가 점점 감소하는 현 상황에서, 상기와 같이 NMOS 트랜지스터의 소오스/드레인 영역과 저항부에 대해 동일한 농도의 불순물주입 공정을 수행하는 경우, 각각의 영역의 특성을 만족시키는데 한계가 있다. However, with the development of semiconductor device manufacturing technology, the die size gradually decreases, and thus the resistance area decreases gradually. As described above, the same concentration of the source / drain regions and the resistance portions of the NMOS transistors can be obtained. When performing the impurity injection process, there is a limit to satisfying the characteristics of each region.
따라서, 반도체 소자의 크기의 축소되면서, 이전과 같은 NMOS 트랜지스터부의 소오스/드레인 영역과 저항부의 특성을 확보할 수 없기 때문에, 반도체 소자 설계에 제약이 있을 뿐만 아니라, 반도체 소자의 오작동을 가져온다.Accordingly, as the size of the semiconductor element is reduced, the source / drain regions of the NMOS transistor portion and the resistance portion of the NMOS transistor portion as described above cannot be secured, thereby limiting the design of the semiconductor element and causing malfunction of the semiconductor element.
이에 본 발명자들은 활발한 연구 결과 고가의 장비 개발 없이도 상기한 종래의 문제점들을 극복하여, 안정된 동작을 수행할 수 있도록 NMOS 트랜지스터의 소오스/드레인 영역 및 저항부를 형성할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have actively researched and developed a semiconductor device manufacturing method capable of forming a source / drain region and a resistor of an NMOS transistor to overcome the above-mentioned problems without developing expensive equipment and to perform stable operation. The present invention has been completed.
본 발명은 상기와 같은 종래의 트랜지스터 형성 방법상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 불순물주입 공정을 두 단계로 나누어 수행함으로써 NMOS 트랜지스터의 소오스/드레인 영역과 저항부의 독립적인 특성을 확보할 수 있는 새로운 개념의 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional transistor formation method, and is performed by dividing the impurity implantation process into two stages. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device of concept.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는In order to achieve the above object, in the present invention
반도체 기판의 NMOS 트랜지스터부 상에 워드라인 패턴을 형성하는 단계;Forming a word line pattern on the NMOS transistor portion of the semiconductor substrate;
상기 결과물 전면에 NMOS 트랜지스터부의 소오스/드레인 영역과 저항부가 개구된 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a first photoresist pattern having a source / drain region of an NMOS transistor and an opening of a resistor on an entire surface of the resultant material;
상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 반도체 기판상에 제1 불순물주입 공정을 수행하는 단계;Performing a first impurity implantation process on a semiconductor substrate using the first photoresist pattern;
상기 결과물 상에 NMOS 트랜지스터부의 소오스/드레인 영역이 개구된 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및Forming a second photoresist pattern in which a source / drain region of an NMOS transistor portion is opened on the resultant product; And
상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 반도체 기판상에 제2 불순물주입 공정을 수행하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing a semiconductor device comprising the step of performing a second impurity implantation process on the semiconductor substrate using the second photoresist pattern.
이때 상기 제1 불순물주입 공정에 의해 저항부의 특성을 확보할 수 있고, 상기 제2 불순물주입 공정에 의해 NMOS 트랜지스터의 소오스/드레인 영역의 특성을 확보할 수 있다.In this case, the first impurity implantation process may secure the characteristics of the resistor unit, and the second impurity implantation process may secure the characteristics of the source / drain regions of the NMOS transistor.
이하, 본 발명을 도면을 이용하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
우선, 도 2a를 참조하면, 소자분리영역(미도시)이 구비된 반도체 기판(21)의 NMOS 트랜지스터부(a')상에 워드라인 패턴(23)을 형성한 다음, 전면에 포토레지스트막(미도시)을 형성한다.First, referring to FIG. 2A, a
상기 워드라인 패턴은 다결정 폴리층(미도시), 도전체층(미도시) 및 하드마스크 질화막(미도시)이 순차적으로 적층되어 있는 구조를 가진다.The word line pattern has a structure in which a polycrystalline poly layer (not shown), a conductor layer (not shown), and a hard mask nitride film (not shown) are sequentially stacked.
상기 포토레지스트막(미도시)에 대한 노광 및 현상 공정을 수행하여 NMOS 트랜지스터부(a')의 소오스/드레인 영역과 저항부(b')가 개구된 제1 포토레지스트 패턴(23)을 형성하고, 그 상부에 NMOS 트랜지스터부(a')의 소오스/드레인 영역과 저항부(b)가 개구된 제1 불순물주입용 마스크(27)를 형성한다. 상기 제1 포토레지스트 패턴(23) 및 제1 불순물주입용 마스크(27)를 이용하여 제1 불순물주입 공정(29) 을 수행하면 제1 불순물 영역(31)이 형성된다. Exposing and developing the photoresist layer (not shown) to form a first
이때 상기 제1 불순물주입 공정(29)은 비소 또는 이와 동일족 원소인 인(phosphorous)을 이용하여 저항부 값을 확보할 수 있을 도스(dose)량으로 적절히 조절하여 수행되는데, 바람직하게는 3E15 dose 량으로 수행된다.In this case, the first
이어서, 상기 도 2a의 결과물에서 제1 불순물주입용 마스크(27)와 제1 포토레지스트 패턴(25)을 제거한다. 이때, 상기 제1 포토레지스트 패턴은 일반적인 현상 방법으로 제거된다.Subsequently, the first
그 다음, 도 2b를 참조하면, 상기 결과물 상에 NMOS 트랜지스터부(a')의 소오스/드레인 영역만 개구된 제2 포토레지스트 패턴(33)과 제2 불순물주입용 마스크(37)를 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(33)과 제2 불순물주입용 마스크(37)를 이용하여 제2 불순물주입 공정(39)을 수행하면 MOS 트랜지스터부(a')의 소오스/드레인 영역에만 제2 불순물주입 영역(41)이 형성된다. Next, referring to FIG. 2B, a second
이때, 상기 제2 불순물주입 공정(39)은 1E15 dose 량으로 수행된다.In this case, the second
이와 같은 두 단계 불순물주입 공정에 의해 NMOS 트랜지스터부의 소오스/드레인 영역의 특성을 만족할 만한 저항값을 확보할 수 있다.By such a two-step impurity implantation process, a resistance value that satisfies the characteristics of the source / drain regions of the NMOS transistor portion can be secured.
그 다음, 도 2c를 참조하면, 상기 결과물에서 제2 불순물주입용 마스크(37)와 제2 포토레지스트 패턴(33)을 제거한다.Next, referring to FIG. 2C, the second
이와 같은 방법에 의해 제1 불순물 영역(31) 및 제2 불순물 영역(41)이 형성된 NMOS 트랜지스터부(a')의 소오스/드레인 영역은 제1 불순물 영역(31)이 형성된 저항부(b')보다 낮은 저항값을 가지게 되므로, NMOS 트랜지스터부(a')와 저항부 (b')의 개별적인 특성을 확보할 수 있다.The source / drain regions of the NMOS transistor portion a 'on which the
또한, 상기 방법은 NMOS 외에 PMOS 트랜지스터의 소오스/드레인 영역 및 저항부 형성 시에도 사용할 수 있다.In addition to the NMOS, the method can be used to form source / drain regions and resistor portions of PMOS transistors.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 NMOS 트랜지스터의 소오스/드레인 영역과 저항부에 대한 개별적인 특성을 확보할 수 있으므로, 반도체 소자의 오동작을 개선할 수 있다.As described above, in the present invention, since individual characteristics of the source / drain regions and the resistor of the NMOS transistor can be secured, malfunction of the semiconductor device can be improved.
상기와 같이 본 발명에서는 NMOS 트랜지스터의 소오스/드레인 영역과 저항부에 대한 불순물주입 공정을 두 단계로 수행하여 NMOS 트랜지스터의 소오스/드레인 영역과 저항부에 대한 개별적인 특성을 확보할 수 있으므로, 반도체 소자의 오동작을 개선할 수 있다.As described above, the impurity implantation process for the source / drain region and the resistor portion of the NMOS transistor can be performed in two stages to secure individual characteristics of the source / drain region and the resistor portion of the NMOS transistor. Malfunction can be improved.
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KR1020060007685A KR100673134B1 (en) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | Method for manufacturing of semiconductor device |
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